vapno_misto_cementu, 173 kB

VÁPNO MÍSTO ENERGETICKY
NÁROČNÉHO CEMENTU
Mário Drozd, Milan Smrž, Tomáš Tožička
V mnoha rozvojových zemích se vedle tradičních hliněných nebo dřevených staveb využívá
v současné době především cement, místo aby se používalo vápno. Spotřeba cementu představuje v těchto zemích jeden ze zásadních faktorů vysoké spotřeby energie. Přitom je zřejmé, že cementu se nadužívá a používá se i tam, kde by ho mohl nahradit levnější a energeticky i surovinově
mnohem výhodnější vápenný hydrát. Malty a omítky obsahující vápno potřebují na ztuhnutí oxid
uhličitý z ovzduší, díky němuž karbonizují - přemění se zpátky na vápenec. Tato vlastnost činí vápenné omítky a malty CO2 neutrální, pakliže se ovšem vápno pálí obnovitelně získaným dřevem
nebo dřevěným uhlím, neboť množství CO2, které unikne při pálení vápna, se opět váže při tvrdnutí omítky.
Z historie
vápno místo energeticky náročného cementu
Vápenná malta je v Evropě využívána již několik tisíciletí. Nálezy z východního Turecka ukazují, že
vápno se v maltách používalo již před 14 000 lety. Jeho využití ve velkém však nastává až v Římské říši. První známý návod na míchání vápenné malty, jak ji známe dnes, napsal architekt Vitruvius ve svém díle Deset knih o architektuře.
Portlandský cement se začal využívat na přelomu 18. a 19. století a především v době průmyslové revoluce. Jeho nasazení popularizovalo zejména požadavek na zrychlení stavebních prací
a využití méně zručných a levnějších pracovních sil. To že byl surovinově i energeticky náročnější,
nehrálo žádnou roli, protože suroviny i energie byly tehdy lehce dostupné.
Cementárenský průmysl v rozvojových zemích zcela ovládl stavební technologie. Cement a jeho
využití přešlo z velkých staveb i do povědomí místního obyvatelstva, které připodobňovalo své
stavební zvyky dominantní koloniální síle. Tak se nesmyslně začaly využívat cementové malty
i omítky na stavbách, na něž se v rozvinutém světě využívá vápenné či maximálně vápeno-cementové malty.
1|
Poměry pro přípravu malty a omítky
Tak, jak se zlepšovala kvalita vápna, klesal i jeho obsah v maltách, až v průběhu renesance se
ustálil poměr vápenného hydrátu k písku na hodnotě 1 : 3, který je používán i dnes. Tento poměr
samozřejmě závisí i na velikosti částic použitého písku, takže jemné štukové malty – omítky – obsahují větší podíl vápenného hydrátu 1 : 2, zatímco malty pro zdění, které jsou poměrně hrubé,
obsahují pojiva méně. Totéž platí i pro malty určené pro hrubé jádrové omítky
Další, málokdy uváděnou předností vápna před cementem je možnost využití lokálně dostupnějšího kopaného písku (pit sand), který může pro vápenaté omítky obsahovat určitá množství
hlíny či jílu, zatímco beton je i na malou příměs jílu nebo hlíny velmi citlivý a prakticky neztvrdne.
Pro beton je zapotřebí říční, praný pásek (river / cement sand)
Tipy:
Nedělat víc, než se spotřebuje za tři hodiny.
Míchat na sucho – skladuje se lépe než samotné vápno, ovšem písek musí být suchý!
Míchání pomocí metly na vrtačku - není potřeba míchačky. Stačí větší ruční akumulátorové vrtačky, které je možno dobíjet z fotovoltaických panelů.
!
OR!
P OZ
Pozor!
Vápno je nebezpečné pro oči. Pokud je zasaženo oko, je nutno jej okamžitě vypláchnout čistou chladnou vodou. Tak lze následky minimalizovat.
Na výrobu cementu je třeba spousta – z větší části neobnovitelné – energie, větší než v případě
pálení vápna, i komplikovanější technologie. Mnohem lepší variantu a pohodlnější práci například při omítání poskytuje vápenný hydrát, který by měl být nakupován místo cementu. Vápenný
hydrát je v mnoha zemích levnější a lze jej vyrábět z místně dostupného vápence, který se nalézá
v různých formách na mnoha místech na zemi.
Vápno je důležitou surovinou, která není jenom stavebním materiálem, ale lze ho využít na
mnohé další aplikace, například na úpravu vody (i odpadní), hrubé dezinfekce staveb a podlah,
nátěry proti ohni, jednoduché chemické procesy.
Zpracování vápna je poměrně jednoduché a na rozdíl od technicky složité a energeticky náročné
výroby cementu ho lze realizovat v malém lokálním měřítku s obnovitelnou energií, což je pro rozvojovou spolupráci důležitý aspekt.
|2
vápno místo energeticky náročného cementu
Vápno a výroba páleného a hašeného vápna
Základy výroby:
Surovinou pro výrobu páleného vápna jsou materiály s obsahem uhličitanu vápenatého - může
se jednat o vápenec, mramor, křídu či skořápky mořských živočichů. V peci se pálí směs topiva
(dřeva, dřevěného či kamenného uhlí) a kusů vápencového materiálu při teplotě asi 1000 °C. Proces poskytuje směs páleného vápna (oxidu vápenatého) a popela.
Vypálené vápno se pak hasí vodou - menší množství vody dává suchý vápenný hydrát, větší množství vody pak vápenné mléko. Čirá část nad sedlinou je nasyceným roztokem málo rozpustného
hydroxidu vápenatého a nazývá se vápenná voda. Především pálené vápno, ale i další uvedené
látky, jsou silně alkalické a je nutno s nimi pracovat v ochranných pomůckách, především brýlích.
Vlastní pálení může probíhat ve dvou zařízeních, jednak v zemní jámě, kde se nechá hořet směs
vápencové suroviny a paliva (toto zařízení má účinnost asi 10-15 %), nebo v šachtové peci s účinností okolo 40 %.
Typická šachtová pec může být vystavěna z cihel ve čtvercovém průměru 1 metr o výšce cca 7
metrů. Prostřední zóna hoření musí mít malé inspekční otvory pro sledování procesu. K hornímu
otvoru musí vést zásobovací trasa, kudy se zásobuje směs přiměřeně velikých kusů uhlí a vápence v poměru 1:8-5, pro dřevo by mělo být množství paliva na horní hranici rozmezí (tedy v poměru 1 díl dřeva ku 5 dílům vápence).
Pro proces je rozhodující proud vzduchu procházející šachtovou pecí.
Podle zkušeností ze Zimbabwe, kde byla vápenná pec postavena ve svahu, byly celkové náklady
na její výstavbu 5000 USD a poskytuje za jeden den 1,5 až 2 tuny páleného vápna na 3-4 tuny vápence.
Hašení vápna
vápno místo energeticky náročného cementu
Hašením páleného vápna vzniká hydroxid vápenatý (známý též jako vápenný hydrát), který obsahuje vodu, a proto při dalším mícháním s vodou už nedochází k žádné reakci a vzniká jen suspenze vápna ve vodě.
I když je hašení vápna v podstatě jednoduché, vyžaduje jistou zručnost a zkušenosti. Snadno se
může stát, že při hašení vápna dojde k takzvanému utopení. K tomu dochází, když se při hašení
použije nadměrné množství vody. Pak je reakce pomalá, trvá i několik týdnů a vápno je následně
nepoužitelné pro stavebnictví. Stále se ale ještě dá dobře použít v zemědělství. K podobné degradaci vápenného hydrátu dojde i tehdy, pokud zmrzne.
Vápno je vhodné hasit ve větší otevřené nádobě. Do připravených 35 litrů nasypeme 35 kg páleného (nehašeného) vápna. Pak intenzivně mícháme a při nárůstu teploty dolijeme dalších 35 litrů
vody. Mícháme dalších 30 – 40 minut. Vyhašené vápno je třeba nechat odležet alespoň 10 dní.
3|
!
OR!
P OZ
Pozor!
Pokud jste nikdy hašení vápna neprováděli, je lepší to nechat lidem, kteří s tím mají zkušenosti, nebo se to od nich předem naučit. Nezvládnutá reakce při hašení může způsobit explozi a poranění.
Orientační složení malty na zdění
Druh
Použití
Tzv. "lopatové normy", poměry komponentů
Písek
v m2
Vápno
v kg
Cement v
kg
Voda v l
Písek
Vápno
Cement
Poměr
P:V:C
Vápenné
Základní zdivo
z kamene
1
120
-
240 - 350
10
2,5
-
4:1:0
Vápenné
Zdivo kamenné,
smíšené a tehlové
1
140
-
240 - 350
10
3
-
3,5:1:0
Vápenno-cementové
Komínové a více
namáhané zdivo
1
100 - 120
50 - 120
240 - 350
10
2,5
1-1,5
4:1:0,5
Orientační složení omítek - počty dílů
Písek
Vápenná kaše
Vápenný hydrát
Cement
3,5-4,5
1
-
-
3-4
-
1
-
10-12
1,5
-
1
10-12
-
2
1
Vápenná
vápno místo energeticky náročného cementu
Vápenno-cementová
|4