Wapno hydratyzowane – historia, właściwości i zastosowanie

Wymagania normowe i właściwości
Wapno hydratyzowane jest objęte wymaganiami normy europejskiej PN-EN 459 -1:2003 „Wapno budowlane. Część 1: Definicje, wymagania i kryteria zgodności” [9]. W normie tej wapno budowlane zostało podzielone na dwie zasadnicze grupy, których dalszy podział przedstawiono poniżej:
1) wapno powietrzne, które „w zasadzie nie twardnieje pod wodą i nie ma właściwości hydraulicznych”:
a) wapno wapniowe (CL), zawierające głównie tlenek lub wodorotlenek wapnia bez żadnych dodatków materiałów hydraulicznych lub naturalnych:<

• wapno palone (Q) – nie gaszone: CaO,
• wapno hydratyzowane (S) – gaszone: Ca(OH)₂,
• wapno pokarbidowe – odpadowe Ca(OH)₂ powstało przy produkcji acetylenu z karbidu,
• wapno muszlowe – Ca(OH)₂ powstało w wyniku gaszenia wyprażonego kamienia muszlowego;

b) wapno dolomitowe (DL), składające się głównie z tlenku lub wodorotlenku wapnia i tlenku lub wodorotlenku magnezu: wapno dolomitowe półhydratyzowane – głównie: Ca(OH)₂ + MgO, wapno dolomitowe całkowicie zhydratyzowane – głównie: Ca(OH)₂ + Mg(OH)₂;
2) wapno hydrauliczne, które „ma właściwość wiązania i twardnienia pod wodą”:
a) wapno hydrauliczne naturalne (NHL):

• wapno hydrauliczne naturalne, wytwarzane przez wypalenie bardziej lub mniej ilastego lub krzemionkowego kamienia wapiennego,
• wapno hydrauliczne z dodatkami (Z) – NHL zawierające do 20% dodatków pucolanowych lub hydraulicznych;

b) wapno hydrauliczne (HL), składające się z wodorotlenku wapnia, krzemianów wapnia i glinianów wapnia, wytwarzane poprzez mieszanie odpowiednich surowców.
Jak wynika z tych zapisów, wapno hydratyzowane sklasyfikowano jako wapno wapniowe, otrzymywane w wyniku kontrolowanego gaszenia wapna palonego.
Wapna powietrzne (w tym wapno hydratyzowane) sklasyfikowano dodatkowo z uwagi na zawartość składników głównych, a wapna hydrauliczne – z uwagi na klasę wytrzymałości.
Wapno hydratyzowane może być produkowane i klasyfikowane według PN-EN 459-1:2003 w trzech różnych asortymentach, różniących się zawartością sumy tlenków CaO + MgO i oznaczanych jako:

• wapno wapniowe EN 459-1 CL 90-S,
• wapno wapniowe EN 459-1 CL 80-S,
• wapno wapniowe EN 459-1 CL 70-S.

Wymagania normowe dotyczące wymienionych produktów przedstawiono w tabeli 2.

Tabela 2. Wymagania dotyczące wapna hydratyzowanego

Należy podkreślić, że dobra jakość wapna hydratyzowanego jest kształtowana przez:

• odpowiednio wysoką zawartość składnika głównego i małą ilość zanieczyszczeń (występujących głównie jako węglany i siarczany),
• drobne uziarnienie wapna hydratyzowanego,
• stałość objętości związaną z niewielką ilością lub brakiem niedogaszonego CaO i MgO.

Norma PN-EN 459-1 nie przewiduje natomiast wymagań odnośnie wytrzymałości zaprawy wykonanej z wapna hydratyzowanego. Materiał ten charakteryzuje się bardzo małą wytrzymałością na ściskanie, która po 90 dniach wiązania i twardnienia zaprawy normowej nie przekracza 1 MPa [10].

Rola wapna hydratyzowanego w zaprawach budowlanych
Wapno hydratyzowane z uwagi na swoje właściwości jest powszechnie stosowane w budownictwie i drogownictwie, a w mniejszych ilościach – w przemyśle chemicznym oraz w procesach związanych z ochroną środowiska [4, 11]:

• budownictwo – w zaprawach tynkarskich, murarskich, wyrobach chemii budowlanej,
• drogownictwo – do stabilizacji gruntów, w mieszankach asfaltowych,
• ochrona środowiska – w uzdatnianiu wody, oczyszczaniu ścieków, odsiarczaniu spalin, neutralizacji osadów ściekowych,
• przemysł chemiczny – do produkcji farb i lakierów.

Wapno hydratyzowane jest składnikiem suchych mieszanek budowlanych, a zwłaszcza tynków wapienno-cementowych, tynków gipsowych oraz gładzi wapiennych i gipsowych, których produkcja w ostatnich latach dynamicznie się rozwija. Jest niezastąpione w zaprawach tynkarskich i murarskich, w których wydatnie poprawia ich urabialność, charakteryzowaną przez plastyczność zaprawy i retencję wody [12]. Tynk łatwo się nakłada i obrabia, co spowodowane jest m.in. powstawaniem tzw. mleczka wapiennego w końcowym stadium obróbki tynku.
Zaprawy tynkarskie i murarskie zawierające wapno hydratyzowane wykazują ponadto bardzo dobrą przyczepność do podłoża [3, 13], co ma bardzo istotne znaczenie zarówno dla świeżego tynku narzuconego na ścianę, jak i dla stwardniałej wyprawy tynkarskiej. Dodatek wapna hydratyzowanego zwiększa elastyczność zaprawy i ułatwia jej odkształcanie się pod wpływem zmian liniowych muru. Odkształcalność zaprawy wapiennej jest zdecydowanie większa niż cementowej. Dobrze obrazują to wartości modułu Younga wynoszące dla zapraw o proporcji spoiwa do piasku 1:3, odpowiednio:

• 8 GPa – w odniesieniu do zaprawy wapiennej,
• 37,5 GPa – w odniesieniu do zaprawy cementowej.

Zaprawy cementowe mają dużą wytrzymałość, charakteryzują się wysoką wartością modułu Younga, czyli są sztywne, mało odkształcalne i krucho pękają [13].
Zaprawy tynkarskie zawierające duży udział wapna hydratyzowanego charakteryzują się dużą porowatością otwartą, z ograniczonym udziałem porów kapilarnych odpowiedzialnych za transport wilgoci i wody. Taki system porów zapewnia bardzo dobrą przepuszczalność pary i dwutlenku węgla, a więc ułatwia oddychanie tynków, a tym samym polepsza mikroklimat pomieszczeń [3, 4], tak jak ma to miejsce w przypadku tynków gipsowych.