Hydraulické vápno je produkt získaný pálením (ne před slinováním) vápence obsahujícího 6 až 20 % jílových nečistot. Takové vápence, obvykle nazývané marly, mohou obsahovat příměsi písku, které se někdy nacházejí ve významném množství, například v silicifikovaných vápencích. Marly vápence mohou obsahovat i uhličitan hořečnatý, tedy jsou dolomitizované, stejně jako další nečistoty.
Velký význam pro posuzování kvality surovin při výrobě hydraulického vápna, ale i římského cementu, má charakter rozložení nečistot ve hmotě hlavní suroviny. V závislosti na tom, zda jsou nečistoty rovnoměrně rozmístěny v materiálu nebo zda jsou ve formě samostatných vměstků, se výrazně mění kvalita hotového výrobku. Je také nutné vědět, v jaké formě jsou určité sloučeniny ve vápenci přítomny. Například kvalita hydraulického vápna se bude značně lišit v závislosti na tom, zda Si02 ve formě křemene nebo složky jílových nečistot, protože krystalická zrna křemene téměř neinteragují s oxidem vápenatým vznikajícím při výpalu.
Při výrobě hydraulického vápna a romance má detailní studium surovin zvláštní význam vzhledem k tomu, že v těchto odvětvích se suroviny nemlejí ani nemíchají. Proto zde není možné upravovat suroviny a dodávat surovinové hmotě patřičnou homogenitu, jak se to děje v řadě továren na pojiva pracujících na umělé surovinové směsi. Při výrobě hydraulického vápna se nedoporučuje používat směs umělých surovin, protože to komplikuje výrobu a výrazně zvyšuje cenu konečného produktu, který se vyznačuje relativně nízkou pevností.
K charakterizaci chemického složení surovin obsahujících vápenec, jíl i hotové pojivo se obvykle používá hydraulický nebo základní modul, který je vyjádřen následujícím poměrem:
Typicky se tento modul pro hydraulická vápna pohybuje v rozmezí 1.7-9,0. U menšího hydraulického modulu je produktem výpalu romantika a při větší hodnotě vzdušné vápno.
Podle obsahu jílových látek se rozlišuje silnohydraulické vápno s vysokým obsahem jílu a slaběhydraulické vápno s nižším obsahem jílu. První zahrnuje vápno s hydraulickým modulem v rozmezí 1,7-4,5 a druhý – v rozmezí 4,5-9,0. Vysoce hydraulická vápna mají výraznější hydraulické vlastnosti, rychleji tvrdnou, dosahují větší pevnosti a vyžadují podstatně menší působení vzduchu před ponořením do vody. Hašení takového vápna je obtížnější než slabě hydraulické.
Výroba hydraulického vápna zahrnuje kalcinaci surovin a přeměnu kalcinovaného produktu na prášek mletím nebo hašením. Teplota a režim pálení hydraulického vápna závisí na složení a struktuře pálených surovin. S nárůstem obsahu jílových a hořčíkových nečistot se teplota výpalu snižuje. V továrnách se hydraulické vápno vypaluje při teplotě v rozmezí 900-1100 0 C.
Při výrobě hydraulického vápna je nutné stanovit správný režim pálení a důsledně jej dodržovat, protože to má velký význam pro kvalitu výrobku. Pokud se vypalování provádí před spékáním, pak vápno téměř nehasne a při mletí se nevyznačuje rovnoměrnou změnou objemu.
Hydraulické vápno se pálí v šachtových pecích vybavených jak poloplynovými topeništi, tak topeništi s plným spalováním. Spotřeba ekvivalentního paliva v šachtových pecích je přibližně 12-14 % hmotnosti páleného vápna.
Suroviny pocházející z lomu jsou drceny na kusy o rozměrech 60-150 mm, poté jsou nakládány do pece. Vypálený materiál je podroben jemnějšímu drcení. Tím se zlepšují podmínky hašení.
Při vypalování hydraulického vápna se část oxidu vápenatého váže na složky jílu a vytváří 2CaO*SiO2; CaO*Al2О3 a 2 CaO*Fe2O3a část oxidu vápenatého zůstává ve volném stavu. Hydraulické vápno může také obsahovat MgO a nezreagovaná zrna křemene.
Se zvýšením obsahu jílu a křemičitých nečistot bude produkt pražení obsahovat méně volného vápna a více silikátových složek (křemičitany, hlinitany a ferity vápenaté).
Pouze volné vápno má schopnost hašení a silikátové složky mají hydraulické vlastnosti. S nárůstem obsahu jílu a křemičitých nečistot se proto snižuje schopnost vápna slakovat a zvyšuje se jeho schopnost hydraulického tvrdnutí. V tomto případě může nastat hranice, kdy hydraulické vápno již nebude obsahovat oxid vápenatý a zcela ztratí schopnost hašení. Hydraulické vápno s tímto složením se nazývá cement nebo limitní vápno. Vypaluje se, dokud není slinutý a rozemletý na prášek, vzniká portlandský cement.
Pokud oddělíte neuhasenou část hydraulického vápna a rozemelete ji na prášek, získáte hydraulicky tvrdnoucí produkt, jako je cementové vápno. Produkt mletí silně slinutých neuhasených kusů hydraulického vápna se ve Francii nazývá grappier – cement. K charakterizaci hydraulicky aktivní části vápna je třeba použít následující vzorec pro hydraulický modul, upravený pro nevázané vápno a oxid křemičitý:
m= % CaO celkem – % bez CaO
Hašení hydraulického vápna je obtížné kvůli značnému obsahu nehašených částic, jeho husté struktuře a nízkému vývinu tepla. Proto je nutné hašení hydraulického vápna v továrnách, kde je možné zajistit větší úplnost hašení než na stavbách. Hydraulické vápno se při hašení rozstřikuje vodou ve vlhčících šnecích nebo jiných zařízeních a posílá se do hašení, kde proces hašení končí. Hydraulické vápno lze také hašit v hasicích bubnech nebo v jiných zařízeních používaných k hašení vzdušného vápna. Pro účinnější hašení je nutné chránit hasicí hmotu před tepelnými ztrátami. Vápno je vhodné uhasit ohřátou vodou. Aby bylo možné vápno úplně uhasit jakýmkoli způsobem hašení, musí být v silech ponecháno poměrně dlouhou dobu (v průměru asi 15 dní).
K hašení hydraulického vápna je v závislosti na jeho vlastnostech teoreticky potřeba 7-17% vody, ale v praxi se to bere asi 1,5x více, vezmeme-li v úvahu, že při hašení se část vody odpaří. Pokud je vody příliš mnoho, silikátové složky předčasně hydratují a přemění se v inertní materiál.
Při výrobě hydraulického vápna lze získat jeden nebo více produktů. Podle prvního způsobu se po hašení a zrání hydraulického vápna v sile oddělují hašené částice na sítu nebo separátoru od nehašené. Ty, které nejsou uhašeny, jsou poslány do mlýna k mletí a poté do hlavního proudu jdoucího do hasicího zařízení (k dalšímu hašení); a opět skončí na stejném sítu nebo ve stejném separátoru. Jemně mletý prášek hašeného vápna a drcená nehašená část získaná ze separátoru se posílá do sila az něj po stárnutí do balicího stroje. Výsledkem je jeden produkt, který je směsí materiálů s různou hydraulickou aktivitou.
Pokud hydraulické vápno obsahuje větší množství jílových nečistot, vyrábí se z něj dva produkty, které se od sebe liší hydraulicitou. V tomto případě se rozdrcená, neuhasená část neposílá do obecného toku a nemíchá se s hašenou částí hydraulického vápna, ale uvolňuje se jako samostatný produkt. Výsledkem jsou dva materiály: slabé a silné hydraulické vápno.
Protože popsané způsoby výroby hydraulického vápna jsou poměrně složité, je účelnější přeměnit kalcinovaný produkt na prášek mletím bez předběžného hašení. V některých případech však takové mleté hydraulické vápno vykazuje nerovnoměrné objemové změny. K odstranění tohoto nedostatku navrhl P.I. Boženov způsob dvoustupňového zavádění vody a dvojitého míchání, který se skládá z následujícího. Na staveništi se nehašené vápno rozemleté na jemný prášek nejprve smíchá s 10–15 % vody a udržuje se až do dosažení maximální teploty, což trvá přibližně 15–30 minut. Poté přidejte do vápna tolik vody, kolik je potřeba k získání těsta normální tloušťky, a hmotu míchejte 5 minut. Tímto způsobem smíchání s vodou se získá produkt, který se vyznačuje rovnoměrnou objemovou změnou.
Při tuhnutí hydraulického vápna dochází k procesům, které jsou charakteristické jak pro tvrzení vzduchem, tak pro hydraulické tvrzení. První z nich jsou způsobeny tvrdnutím hydroxidu vápenatého nebo oxidu vápenatého podobným způsobem jako vzdušné vápno. Jevy charakteristické pro hydraulické vytvrzování jsou způsobeny silikáty, hlinitany a ferity vápenatými, které při interakci s vodou tvoří hydrokřemičitany, hydrohlinitany a hydroferity vápenaté. Procesy probíhající během tohoto procesu jsou podobné těm, které probíhají při vytvrzování hydraulických pojiv. Se zvyšujícím se obsahem křemičitanů, hlinitanů a vápenatých feritů se podmínky vytvrzování hydraulického vápna přibližují podmínkám vytvrzování romance a s rostoucím množstvím hydrátu oxidu vápenatého pak podmínkám vytvrzování vzdušného vápna.
Hydraulické vápno je pevnější než vzdušné vápno, ale za mnoha jinými pojivy v tomto ohledu zaostává. Podle GOST 9179-59 by jeho pevnost v tlaku po 28 dnech kombinovaného skladování 17 dnů ve vlhkém vzduchu a 21 dnů ve vodě měla být alespoň 20 kg/cm 2 při zkoušení na standardních vzorcích se zhutněním roztoku vibrací nebo bajonetem. . Zbytek na sítu č. 009 (3900 otvorů/cm2) by neměl překročit 10 %.
Vyšší pevnosti je dosaženo s nižší hodnotou hydraulického modulu, kdy se hydraulické vápno svými vlastnostmi blíží Romancementu.
Měrná hmotnost hydraulického vápna se pohybuje od 2,2 do 3,0 v závislosti na obsahu jílových nečistot v surovinách pro jeho výrobu. Objemová hmotnost ve sypaném stavu je 500-800 kg/m3 a ve zhutněném stavu 850-1100 kg/m3.
Hydraulické vápno se nyní vyrábí v malých množstvích. Lze z něj vyrábět malty používané pro zdění a omítání v suchém i vlhkém prostředí. Hydraulické vápno vytváří odolnější, ale méně plastický roztok ve srovnání se vzduchem a vápnem. Toto vápno lze použít k výrobě betonu nízké jakosti.
