Wapno jest minerałem, który ma wiele zastosowań w budownictwie. Jest powszechnie stosowane w stabilizacji gruntów suchych, murarstwie, zaprawach murarskich oraz w tynkach wewnętrznych. Stosowane jest również jako środek zapobiegający powstawaniu zacieków i jest korzystne przy budowie dróg. Wapno zapewnia wiele korzyści dla środowiska i ma doskonałe walory estetyczne. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się o wielu zastosowaniach wapna. W tym artykule przedstawiono przegląd różnych zastosowań wapna w budownictwie.
Ten artykuł to efekt naszej kreatywnej współpracy z branzaelektryczna.pl
Wapno palone
Wapno palone, znane również jako wodorotlenek wapnia, to proces, w którym wapno jest oczyszczane poprzez zastosowanie procesu chemicznego. Głównym zastosowaniem tej substancji chemicznej jest produkcja cegieł silikatowych. Wapno gaszone jest również wykorzystywane w garbowaniu skóry. Stosuje się je również jako dodatek w przemyśle spożywczym. Stosowane jest również jako wskaźnik dwutlenku węgla w wodzie. W kontakcie z nim zmienia barwę wody na białawą.
Wapno palone w budownictwie wykorzystuje wodę do obniżenia temperatury produktu gaszonego. Woda używana w tym procesie może być podgrzewana w piecach przy użyciu gazów odlotowych. Temperatura wody może wzrosnąć nawet o 10°C. Dodanie nadmiaru wody szybko zmniejsza szybkość hydratacji. Należy mieszać mieszaninę wapna palonego i wody. Proces ten również zwiększa ilość używanej wody.
Przeprowadzono kilka badań dotyczących wpływu slaking’u na wapno. W badaniu wpływu pary na właściwości wapna przygotowano trzy partie z tego samego wapna palonego. Jedna partia została wykonana w temperaturze pokojowej i służyła jako kontrola. Pozostałe dwie partie zmieszano z wodą odgazowaną DI w stosunku masowym 1:3. Na rysunku 2 przedstawiono rozszerzalność objętościową wapna podczas slaking’u.
Slaking wapna palonego w budownictwie powoduje również powstanie produktu wapna hydratyzowanego. W procesie hydratacji powstaje wapno w proszku, szpachla lub wapiennik i wymaga znacznych ilości wody. Rodzaj powstałego wapna gaszonego zależy od zastosowania. Wapno hydratyzowane jest bardziej porowate i ma większą plastyczność. Ma również tendencję do absorbowania kwasu węglowego z powietrza, co jest niepożądane przy stosowaniu w budownictwie.
Zgaszanie wapna palonego w budownictwie jest procesem, który obejmuje reakcję chemiczną pomiędzy wapnem palonym a wodą w celu wytworzenia wodorotlenku wapnia, który jest użyteczną formą materiału. Slaking of quicklime może być również opłacalnym sposobem na dodanie wapna do prac budowlanych. Należy jednak pamiętać, że wapno palone jest wysoce toksyczne i może stanowić zagrożenie dla Twoich sąsiadów.
Wytrzymałość na ściskanie gleb ulepszonych wapnem palonym
Poprzednio nie było wiadomo, jaka będzie wytrzymałość na ściskanie gruntów ulepszonych wapnem palonym. Na szczęście nowe badania wykazały, że gleba może być znacznie wzmocniona przez niewielką ilość wapna palonego. W jednym z ostatnich badań naukowcy wykorzystali około 8850 t wapna palonego w projekcie poprawy gleby w Niemczech. Ich wyniki opierają się na testach przeprowadzonych na próbkach gleby zebranych w ciągu ostatnich jedenastu i trzydziestu czterech lat.
W badaniu oceniano wytrzymałość na ściskanie ulepszonej wapnem palonym ziemi na nasypie w Niemczech. Quicklime przyspiesza reakcję chemiczną i przyspiesza prace ziemne. Ta reakcja chemiczna prowadzi do redukcji wody, twardnienia pucolanowego i karbonatyzacji wapna. Chociaż wcześniejsze badania wykazały, że wapno palone zwiększa wytrzymałość gruntu, żadne z nich nie uwzględniało skali, w jakiej zachodzą te procesy. Porównując wytrzymałość gleby w 1990 i 2013 roku, badacze stwierdzili, że wapno palone poprawia stabilność strukturalną konstrukcji.
Reakcje pucolanowe wywołane przez wapno palone poprawiają właściwości mechaniczne gleby. Po zastosowaniu do gleb, materiały te zwiększają wytrzymałość na ściskanie o około 8% do dwudziestu czterech procent. Wapno palone poprawia gleby od klimatu tropikalnego do umiarkowanego. Wapno jest uniwersalnym, przyjaznym dla środowiska związkiem, który poprawia wytrzymałość gleb. Dodany tlenek wapnia poprawia również odporność gleby na niekorzystne warunki atmosferyczne.
Oprócz zwiększenia ilości wapna, nieznacznie poprawia się wytrzymałość na ścinanie. Podczas 28-dniowego procesu utwardzania, próbki potraktowane wapnem o zawartości 3% wapna i wzmocnieniu włóknami o zawartości 0,1% wykazywały znacznie wyższe wytrzymałości na ściskanie niż próbki bez obróbki. Podobnie, próbki traktowane wapnem z 5% zawartością wapna wykazywały znacząco wyższą wytrzymałość na ścinanie niż próbki bez wapna. Ponadto, włączenie włókien o długości 6 mm nie poprawia charakterystyki odkształcania.
Czas trwania moczenia wapnem palonym zwiększa wartości CBR stabilizowanego gruntu o 1,2 razy w stosunku do próbek traktowanych wapnem hydratyzowanym. Różnica ta jest w dużej mierze przypisywana zwiększonym reakcjom cementacyjnym w mieszaninie gruntowo-wapiennej. Te zwiększone reakcje cementacyjne powodują ciągłe tworzenie się hydratów glinianu wapnia i krzemianu wapnia. Gleba z dodanym do niej wapnem palonym stabilizuje się w wysokim stopniu pod względem wytrzymałości i trwałości.
Węglenie gleby traktowanej wapnem palonym
W jednym z badań karbonatyzacja gleby traktowanej wapnem palonym miała miejsce na obszarach w pobliżu autostrad. Próbki użyte w badaniu zostały pobrane poprzez wiercenie suchego rdzenia w twardym poboczu autostrady A3, w pobliżu km 543,7, w kierunku Passau. Próbki zostały następnie wyekstrahowane i zbadane pod kątem ich karbonatyzacji, reakcji pucolanowej i dostępnego wolnego wapna. Autorzy stwierdzili, że wapno palone poprawia gleby w podobny sposób jak wapno.
Chociaż pierwotna zawartość węglanów w glebie nie jest znana, wcześniejsze badania sugerują, że atmosferyczny CO2 powoduje przyspieszoną karbonatyzację gleby. Ilość CO2 w glebie nie jest taka sama dla różnych rodzajów gleby, więc bezpośrednie porównanie tych dwóch czynników nie jest możliwe. Iloraz karbonatyzacji w glebie poddanej działaniu wapna palonego obliczono szacując zawartość CaO w próbkach. Wyłączając próbki 1, 7 i 14 obliczono, że średnia zawartość CaO w tych glebach wynosi 3,5% w/w.
Wyniki badań wskazują, że karbonatyzacja gleby traktowanej wapnem palonym zwiększa zawartość makroporów. Ten mechanizm karbonatyzacji powoduje rozwój większych makroporów o wielkości porów 20000-100000 A. Próbki poddane karbonatyzacji prawie nie miały mezoporów. Dalsza karbonatyzacja może zmniejszyć zawartość związków cementowych w glebach i pogorszyć ich zdolność do podtrzymywania konstrukcji.
Oprócz karbonizacji gleby traktowanej wapnem palonym, w badaniu stwierdzono, że gleby traktowane wapnem miały niższe wartości pH niż ich nietraktowane odpowiedniki. Oznaczało to, że organizmy produkujące węglany były bardziej prawdopodobne w tych ostatnich. Tak też jest w przypadku wartości pH. Co więcej, obróbka wapnem podnosi poziom pH gleb powyżej 12.
W dodatku wapno palone występuje w dwóch formach: wysokowapniowej i dolomitycznej. To pierwsze składa się niemal w całości z tlenku wapnia. Ten drugi zawiera niewielką ilość tlenku magnezu, ale jest wymagany do niektórych zastosowań przemysłowych. Obie formy wapna palonego są skuteczne w stabilizowaniu gleby. W jednym z badań wapno palone zwiększyło wartość CBR o 108% w porównaniu z glebą nieobrobioną i o 96% w porównaniu z wapnem hydratyzowanym. Wyższe dawki wapna palonego poprawiły wyniki. Mieszanka 10% wapna palonego wytworzyła wyższe wartości CBR niż równoważna mieszanka wapna hydratyzowanego.
Zagrożenia wynikające z uduszenia się wapnem palonym
Uduszenie się wapnem palonym jest realnym i śmiertelnym zagrożeniem. Oprócz tego, że stanowi zagrożenie zadławienia, może również spowodować spustoszenie w ludzkich oczach. Ponieważ ludzkie oczy są stale wilgotne, tlenek wapnia miałby tendencję do stania się slaked, gdyby wszedł w kontakt z nimi. Proces ten jest bardzo gwałtowny chemicznie i uwalnia dużo ciepła. Nawet jeśli niewielka ilość tlenku wapnia dostała się do oczu, to nadal by bolało, tak jak zaprawa.
Quicklime jest stosunkowo niedrogim środkiem chemicznym, krystalicznym minerałem. Jest również niestabilne, będzie reagować z CO2 w powietrzu i zamieni się z powrotem w węglan wapnia. Aby uniknąć tego problemu, wapno palone musi być gaszone wodą, co jest bardzo egzotermicznym procesem o temperaturze, która może przekroczyć 300 stopni Celsjusza (572 stopnie Fahrenheita).
Pośród różnych zastosowań wapna palonego, najczęstsze jest w przemyśle budowlanym, gdzie jest używane do produkcji zaprawy i betonu. Minerał ten może być również wykorzystywany w rolnictwie, ponieważ jest cennym źródłem składników odżywczych i kontroluje pH roślin. Wapno palone w budownictwie powstaje w wyniku mieszania cementu portlandzkiego z wapnem powietrznym, które nie jest przedmiotem niniejszego opracowania. Oprócz wapna palonego istnieją również wapna „hydrauliczne”, które są produkowane przez mieszanie wapna hydratyzowanego i wapna powietrznego.
Ostatnie badania sugerują, że wapno było używane już dziesięć tysięcy lat temu. Znaleziska archeologiczne sugerują, że było ono używane wcześniej. Starożytni Grecy natomiast rozwinęli technologię wapna, a Rzymianie, którzy słynęli z autorytatywnych pism, również byli z nią bardzo zaznajomieni. Badania nad wapnem były cytowane w dziełach Pliniusza Młodszego, a korzyści płynące ze stosowania drobno zmielonego wapna były wychwalane w ich pismach.
Podobne tematy