2. 3. Lianţi mineraliGeneralităţi, clasificare:Liantul este materialul de construcţii care iniţial în stare solidă, apoi în soluţie apoasă se transformă sub influenţa proceselor fizico-chimice într-o masă rigidă, care poate îngloba în masa ei materiale granulare sau sub formă de bucăţi rezultînd noi materiale de construcţii cu proprietăţi diferite.

Procesul de întărire al lianţilor poate dura un interval de timp diferit funcţie de natura liantului. În cazul cimentului în primele 2-7 zile viteza de întărire este mare, apoi ea scade în intensitate, teoretic ea nu încetează, practic după 28 de zile rezistenţele mecanice crescând cu valori nesemnificative.Procesul de întărire poate fi apreciat prin rezistenţele mecanice ale noului material: când rezistenţele mecanice ating anumite limite, elementele realizate din acest material pot fi date în folosinţă.

Condiţii generale: - materialul rezultat din amestecarea liantului cu apa şi cu materialele granulare (agregate) trebuie să

formeze înainte de întărire o masă plastică uşor lucrabilă care să umple bine tiparele în care se toarnă (betonul, ipsosul de modelaj etc) sau să adere la suprafeţele pe care se aplică (mortarul).

- să adere bine la materialele pe care le înglobează în masa lui- să aibă o priză corespunzătoare scopului pentru care va fi utilizat- să aibă un volum constant în timpul întăririi şi în exploatare

LIANŢI MINERALI1. nehidraulici 2. hidraulici

A. Lianţi nehidraulici naturali: Argilele

B. Lianţi nehidraulici artificiali: Ipsosul, varul aerian (nehidraulic)

A. Lianţi hidraulici unitari:A1. Lianţi hidraulici unitari neclincherizaţi (varurile hidraulice)A2. Lianţi hidraulici unitari clincherizaţi (cimentul)

B. Lianţi hidraulici amestecaţi:B1. Ciment portland cu adaosuri ActiveB2. Var aerian cu adaosuri active

Clasificarea lianţilor se face în funcţie de origine, provenienţă şi modul de întărire.

Lianţii nehidraulici sau aerieni cuprind totalitatea materialelor care în amestec cu apa sau soluţiile apoase ale unor săruri dau o masă plastică care se întăreşte numai în mediu uscat. După întărire nu sunt stabili la acţiunea apei din cauza solubilizării parţiale care determină scăderea rezistenţelor mecanice.Lianţii hidraulici se întăresc atât în mediu uscat cât şi în mediu umed şi după întărire prezenţa apei favorizează comportatea lor (întărirea este mai bună).

În funcţie de compoziţia materiei prime şi de temperatura la care are loc arderea, lianţii hidraulici pot fi neclincherizaţi şi clincherizaţi.

Lianţii neclincherizaţi se obţin prin arderea materiei prime la o temperatură inferioară apariţiei topiturilor parţiale, după ardere produsul finit rămâne poros.Lianţii clincherizaţi rezultă dintr-un amestec de materii prime astfel dozat ca la temperatura de ardere să apară în masa lui topituri parţiale, topitură care la răcire se solidifică în porii materialului obţinându-se o structură compactă a materialului finit. Fenomenul se numeşte clincherizare, iar produsul astfel obţinut clincher.

Lianţii unitari sunt lianţi la care la produsul de bază se adaugă maximum 10% din masa lui alte materiale pentru ai îmbunătăţi proprietăţile. Adausurile se introduc în timpul măcinării produsului de bază.Lianţi amestecaţi provin din lianţi unitari în care la măcinare proporţia de adaosuri introduse variază între 10-85% din masa liantului.

2.3.1 Argilele. Lianţi nehidraulici naturali

Definiţie, geneza, particularităţi de structură:Elementele chimice principale care alcătuiesc scoarţa pământului sunt oxigenul (49,13%), siliciul (26%), aluminiul (7,54%), fierul (4,20%), calciul (3,25%), sodiul (2,4%), magneziul (2,35%), potasiul (2,35%) etc.Din această enumerare se observă că jumătate din masa scoarţei terestre este alcatuită din oxigen, care intră în alcătuirea substanţelor solide sub formă de oxizi ai diferitelor elemente. Cei mai răspândiţi oxizi sunt bioxidul de siliciu (SiO2) şi trioxidul de aluminiu (Al2O3), care pot fi găsiţi fie independenţi unul de altul, fie legaţi între ei împreună cu oxizii altor elemente, formând aluminosilicaţi complecşi, dintre aceştia cei mai importanţi sunt feldspaţii, care se pot prezenta în două variante : X SiO2 · Y Al2O3 · Me2O X SiO2 · Y Al2O3 · MeOFeldspaţii sunt alcătuiţi din proporţiii diferite (x, y) de bioxid de siliciu SiO2 şi trioxid de aluminiu Al2O3 şi o moleculă de oxid a unui metal monovalent (K, Na) sau bivalent (Ca, Mg).Argilele iau naştere din feldspaţii ajunşi la suprafaţa scoarţei , supuşi degradării de către apa de ploaie înţesată cu bioxid de carbon conform transformării feldspat- mică, după reacţiile: 3·( K2O · Al2O3·6 SiO2) 2 K2O 12 SiO2 + 2 H2O → K2O3 Al2O3·6 SiO2 ·2 H2O K2O3 Al2O3·6 SiO2·2 H2O K2O +4H2O→3(Al2O3·2 SiO2·2 H2O)Întrucât aceste transformări nu sunt complete, argila în natură se găseşte în amestec cu resturi de feldspaţi, cuarţ, mică, oxid de fier, carbonaţi de calciu.

Deci, argilele sunt hidroaluminosilicaţi de formă [X SiO2·Y Al2O3·n H2O] având o structură chimică variabilă şi o structură formată din particule lamelare, cu dimensiuni până la 5µ [1µ (micron) = 1/1000 mm].În construcţii sunt utilizate două categorii de argile care se deosebesc prin compoziţia lor chimică şi anume prin raportul X/Y.

ARGILELE CAOLINITICE (X/Y=2), care au o plasticitate redusă şi variaţii de volum mici fiind utilizate în industria materialelor ceramice. Componentul lor principal este caolinitul (2 SiO2· Al2O3·2 H2O).ARGILELE MONTMORILONITICE (X/Y=4), se caracterizează printr-o plasticitate ridicată, variaţii mai mari de volum la schimbarea umidităţii, contracţii la uscare mare, ele fiind mai active, au o capacitate mai mare de cimentare, proprietăţi care le fac utilizabile ca lianţi.

În general, utilizarea argilelor ca lianţi este limitată datorită sensibilităţii lor mari la variaţiile umidităţii care determină umflarea, contracţia şi fisurarea lor. Pentru eliminarea acestui dezavantaj argilele se stabilizează.

Stabilizarea argilelor:Stabilizarea argilelor se poate face prin metode fizice şi chimice.Stabilizarea prin metode fizice se poate face prin două feluri:

Metoda stabilizării cu degresanţi: se recomandă a fi aplicată la argilele din care se realizează elemente de construcţii care rămân permanent în mediu uscat (blocuri din argilă montate pe locuri uscate ferite de precipitaţii). Ca materiale degresante pot fi folosite : nisipul, feldspaţii, şamotă, pleavă, paie tocate, coji de orez, în prezenţa cărora peliculele apoase ale pastei de argilă se reduc, fapt care conduce la scăderea plasticitătii sub limita de lucrabilitate. Argilele stabilizate prin această metodă se utilizeză la confecţionarea blocurilor de zidărie şi a cărămizilor nearse, la executarea pereţilor monoliţi şi a mortarelor de zidărie. Aceste materiale vor fi ferite de acţiunea directă a apei de infiltraţie sau din precipitaţii.

Metoda stabilizării prin hidrofobizare: se execută prin amestecarea argilelor cu substanţe tensioactive (gudroane, bitumuri) care schimbă caracterul hidrofil (tendinţa de absorbţie a apei) al argilei într-un caracter hidrofob (de respingere a apei). Argilele hidrofobizate se pun în operă prin compactare şi nu mai sunt influenţate de variaţiile de umiditate. Stabilizarea prin metode chimice se face îndeosebi la argilele utilizate la confecţionarea elementelor de construcţii care lucrează în mediu umed. Stabilizarea chimică se face prin mai multe procedee.

Stabilizarea prin schimb ionic: se bazează pe proprietatea argilelor de a da în soluţii apoase de electroliţi reacţii de dublu schimb care constau în înlocuirea unor ioni absorbiţi de particulele de argilă cu ioni din soluţia de electroliţi. Se produce înlocuirea ionilor de Na+ (absorbiţi în argilă) care au o capacitate mare de hidratare (de absorbţie a apei), cu ioni de Ca2+, care au un caracter hidrofob (de respingere a apei) şi astfel reducerea peliculei de apă adsorbite în jurul granulelor de argilă micşorând contracţia şi capacitatea de fisurare. Practic, stabilizarea cu ioni se face prin amestecarea argilei cu o substanţă furnizoare de cationi Ca2+ (clorură de calciu, oxid de calciu, ghips) în soluţie apoasă. Soluţia se utilizeaza frecvent la stabilizarea drumurilor cu trafic redus.

Pentru ca acest tip de stabilizare să fie eficient, argila trebuie să satisfacă următoarele condiţii: să nu aibă particule învăluite în coloizi organici întrucât aceştia reduc sensibil acţiunea electroliţilor; să nu conţină ioni de calciu deoarece adăugarea altora este ineficientă; să nu fie neutră sau bazică din punct de vedere electric, întrucât în aceste cazuri schimbul ionic este foarte slab sau nul.

Stabilizarea cu ciment: cimentul acţionează atât prin aportul de ioni de Ca2+, cât şi prin scheletul pe care îl conferă el prin întărire. Rezultă betonul de argilă care este utilizat la construirea drumurilor de trafic redus sau a fundaţiilor pentru drumuri cu trafic foarte mare, la construcţia barajelor, a ecranelor impermeabile etc. În cazul în care argilele au un conţinut ridicat de acizi humici sau resturi vegetale, înainte de stabilizare vor fi tratate cu CaCl2 sau CaO pentru a nu se împiedica priza cimentului.

Stabilizarea prin silicatizare: se aplică la argilele marnoase şi constă fie din amestecarea argilei direct cu soluţia de silicat de sodiu (sticlă solubilă) fie prin injectarea reactivului în terenurile care urmează să fie stabilizate.

Stabilizarea cu răşini sintetice: este eficientă pentru argilele nisipoase şi se realizează fie prin amestecarea argilei cu răşina (ureoformaldehidice, furfuroanilinice, melaminoformaldehidice) fie prin injectarea răşinilor în terenurile care se stabilzează.

Stabilizarea cu cationi organici macromoleculari: se face utilizând substanţe cationice organice – amine care au o structură moleculară elipsoidală cu caracter dipolar, acesta se adsoarbe pe particule de argilă cu partea hidrofilă, rămânând la exterior partea nepolară, producând stabilizarea prin hidrofobizare.

Aplicaţii în domeniul conservării şi restaurării: argila este un material de construcţie tradiţional, uşor accesibil, fapt care a dus la folosirea sa extensivă ca material de construcţie mai ales în mediul rural, dar şi la construcţii urbane mai puţin pretenţioase. Cunoaşterea proprietăţilor fizico-chimice ale argilelor permite înţelegerea comportării în timp a elementelor de construcţie în care se folosesc argile precum şi problematica formelor de utilizare a argilelor ca material de construcţie. Metodele de stabilizare ale argilelor îşi pot găsi aplicaţie în conservarea şi consolidarea structurilor istorice, fiind o alternativă tradiţională la materialele moderne de construcţie. Standarde de Stat:STAS 4686 – 55 Argilă pentru mortare pe bază de cimentSTAS 229 – 56 Argile. Încercări fizice şi mecaniceSTAS 5583 – 57 Pământuri argiloase pentru mortarele de construcţie

2.3.2 Ipsosul. Lianţi nehidraulici artificiali1

Materia primă este piatra naturală de gips (sulfat de calciu cristalin cu două molecule de apă CaSO4+2H20,vezi *), care încălzită mai mult sau mai puţin îşi pierde parţial sau total apa ( tabela 1).

*Gips=CaSO4+2H20, adesea alb, cenuşiu până la negricios; pătat, cu vine, nouros. Se prelucreaza uşor, puţin solubil în apă.

Alabastru = gips fin granulos, translucid, se poate şlefui, dar numai în strat subţire. Piatra străvezie = gips cu solzi mari, limpede ca apa, uşor de despicat. Gips fibros = cu fibre paralele, cu luciu mătăsos, alb-galben, cenuşiu, roşietic, pentru obiecte de artă. Anhidrit = CaSO4, cu mult mai tare decât gipsul, parte utilizabil ca marmura, dar nu rezistă la intemperii.

Ipsosul de stuc (ipsos de sculptură, ipsos de modele) se prepară prin încălzirea moderată a gipsului natural măcinat, la 120…2000 în căldări sau în cuptoare rotitoare, când apa de cristalizare se evapora până la aproximativ 6%. Ipsosul de stuc, în diferite grade de fineţe , amestecat cu apă, are capacitatea de a se combina din nou cu ea, şi de a se solidifica după 15…20 minute, formând, cu o încălzire uşoară, o masă care nu rezistă la apă (nu rezistă la intemperii). Considerând că masa se dilată cu cca 1%, ea umple formele de turnat repede şi complet (construcţia ornamentaţiilor interioare în forme de încleiere). Pentru stuc şi modele, precum şi pentru ornamentarea pereţilor şi faţadelor, ipsosul de stuc se utilizează fără nisip. Rezistenţa la întindere după 7 zile >16kg/cm2. Prin amestec cu cleiul, dextrină, alaun, borax, rădăcină de nalbă mare ş.a., timpul de priză se poate prelungi ameliorând duritatea (stuc tare); prin apă încălzită, timpul se poate scurta. Ipsosul se presară în apă şi se amestecă uniform, prin care se prepară o pastă care se poate turna dacă s-a potrivit cantitatea de ipsos presărată. Turnarea apei peste praful de ipsos provoacă o priza prea rapidă.

Greutatea unităţii de volum: scuturat 1000…1400g/l, umplut simplu 600…850 g/l.

Tabela 1. Temperatura de ardere,denumirea şi utilizarea produselor de ipsos (după Dieckmann). Materia primă: piatra de gips CaSO4+2H2O

107-1500 107-3000 107-6500 650-12000

DenumireaIpsos de modele, de alabastru, de forme

Ipsos de stuc, ipsos ars în cuptoare sau în căldări

Ipsos de construcţie/ipsos de sobe

Ipsos de pardoseală /diara

UtilizareaForme pentru industria ceramică, pentru sculptură, pentru medicină

Lucrari de stuc, pardoseli, plăci, ornamentarea pereţilor şi tavanelor

Ornamentarea pereţilor şi a tavanelor

Pardoseală sub linoleu şi cauciuc, ornamentarea pereţilor, pardoseli

Ipsosul de construcţie (ipsos de sobe şi căldări, avalită, numită greşit şi var economic) se arde în cuptoare cu puţ în intervalul de temperatură dintre 180 si 7000. El face priză şi se întăreşte numai încet şi se utilizează mai ales la lucrări de ornamentare.Ipsosul de pardoseală (Estrich, ipsos de pereţi, diara), din bucăţi de gips natural ars la temperatura de 850…10000 şi măcinat, face priză şi se întăreşte mult mai încet (18…24 ore) decât cel de stuc, obţine însă o duritate mult mai mare (o rezistenţă la întindere de cca 25kg/cm2 după 28 de zile şi o rezistenţă la compresiune de cca 150kg/cm2 după uscare completă). Cu toate că rezistă mai bine la umezeală, decât ipsosul de stuc, utilizarea lui pentru lucrări exterioare e redusă. Greutatea unităţii de volum: scuturat 1300…1700 g/l, umplut simplu (afânat) 900…1200 g/l.Prelucrarea lui seamănă cu a ipsosului de stuc; se presară în apă şi se amestecă intim. Masa păstoasă turnată face priză după câteva ore, şi la prepararea plăcilor de pardoseală se bate cu maiul de lemn sau fier înainte de întărirea definitivă, până ce lasă apă la suprafaţă, după care aceasta se netezeşte şi se menţine umedă câteva zile.

1 după Hütte, “Manualul Inginerului”, Editura Tehnică / Editura Agir, Bucureşti 1949

Ipsosul cu alaun (alabastru tare, numit adesea greşit ciment de marmură), se prepară din ipsos de stuc prin îmbibare cu o soluţie de alaun, ardere repetată la 5000 şi măcinare fină. Are o rezistenţă de cca 30 kg/cm2 şi duritate. Utilizat pentru produse de tipul marmurei, pentru astuparea rosturilor placilor de pereţi etc.

Ipsosul macroporos se obţine prin utilizarea unei cantităţi mari de apă de amestecare, apă care se evapoă dând naştere la pori. Bun izolant termic şi fonic, are o priză lentă 20 minute.

Ipsosul celular se obţine prin introducerea în pasta de ipsos a unor substanţe generatoare de gaze sau spume. El nu trebuie antoclavizat ca betonul deoarece se întăreşte uficient de rapid. Este un material termo şi fono izolator.

Lianţi de var şi ghips se obţin prin amestecarea a 40-60% ghips şi 60-40% var prin două metode: - concasarea şi măcinarea simultană a amestecului de var şi ghips nestins;- măcinarea şi stingerea împreună a amestecului de ghips şi var nestins într-o cantitate mică de

apă.

Observaţie: Ipsosul nu trebuie prelucrat niciodată cu ciment, fiindcă se produc umflături! –În locuri umede ipsosul favorizeaza ruginirea fierului, de aceea la lucrările Rabitz se va utiliza numai ţesătură de sârmă zincată!

Aplicaţii în domeniul conservării şi restaurării: ipsosul este un material de finisaj foarte răspândit, fiind utilizat în special la finisaje interioare, ornamente, profile şi stucaturi. Domeniul de utilizare în cazul finisajelor interioare şi al ornamentelor pe bază de ipsos este extrem de specializat şi solicită o foarte bună cunoaştere a materialelor şi a combinaţiilor de materiale în diferitele reţete de punere în operă.

Standarde de Stat: STAS 545 – 59 Ipsos pentru construcţii şi ipsos de modelat. Condiţii generale.STAS 4474 – 59 Ipsosuri şi ghips. Analiza chimică.STAS 5751 – 58 Întârzietori de priză pentru ipsos.

2.3.3 Varul gras (varul aerian). Lianţi nehidraulici artificiali1

Varul de construcţie şi cimentul se prepară din aceeaşi materie primă calcarul (în principal carbonat de calciu CaCO3), care se arde fără nici o preparare prealabilă până sub limita de calcinare şi se transformă în var de construcţie; la fabricarea cimentului se amestecă însă mai întâi intim cu argilă, zgură de cuptor înalt ş.a. şi se încălzeşte totdeauna până la calcinare sau până la topire.La arderea pietrei de var ( în esenţă carbonat de calciu CaCO3) bioxidul de carbon se evaporă sub limita de calcinare şi rămâne var ars CaO (oxidul de calciu), care se livrează atât bucăţi, cât şi măcinat. Prin tratare cu apă (stingere) se transformă în var stins Ca(OH)2 (hidroxidul de calciu), care se prezintă, după cantitatea de apă adăugată, sub formă de pulbere sau cu consistenţă păstoasă (varul pastă).Varul stins absoarbe încet din nou bioxidul de carbon din aer în prezenţa apei, şi se întăreşte prin formare de carbonat de calciu (CaCO3). În lipsa aerului (de exemplu sub apă) nu poate surveni o întărire prin efectul bioxidului de carbon. În afară de întărirea prin efectul bioxidului de carbon se produce şi o altfel de întărire la unele tipuri de var, şi anume sub apă, respectiv în absenţa aerului; ea provine din cauza unor cantităţi mai mari (mai mult de 10%) de componente silicioase şi argiloase solubile în var, şi a formării de silicaţi şi aluminaţi de calciu. Definiţia generală: Varurile sunt lianţi pentru mortare care se produc când diferite varietăţi de carbonat de calciu se ard sub limita de calcinare. Ele se grupează după gradul de dezagregare la stropirea cu apă şi considerând compoziţia lor chimică şi capacitatea lor de întărire sub apă, după cum urmează:

Varuri aeriene:Var alb: CaO (oxid de calciu) min.90%; MgO (oxid de magneziu) până la 5%Var dolomitic (var negru): CaO (oxid de calciu) minimum 90%; MgO (oxid de magneziu) peste 5%.Varuri care se întăresc şi sub apă (varuri hidraulice):Var hidraulic slab: cu mai mult de 10% componenţi acizi solubili (cu mai mult de 5% MgO

“dolomitic”)Var hidraulic: min. 15% părţi solubile acide - capacitatea de întărire mai mare decât la varul hidraulic slabVarul superhidraulic (inclusiv var roman): ca şi varul hiraulic, dar cu rezistenţe mai mari.

Definiţii în particular:-var alb: conţine min. 90% CaO şi max. 5% MgO. El se stinge viu şi prezintă pe urmă o culoare albă;-var dolomitic (negru): conţine min. 90% CaO+MgO. El se stinge mai lent decât varul alb şi prezintă pe urmă o culoare mai închisă;

Fig. 1 Ciclul de transformare a varului

CaCO3

Carbonatul de calciu Piatra de var, calcarul

Oxidul de calciu varul bulgãri, varul nestins

Ca(OH)2

Hidroxidul de calciu varul hidratat, varul pastã

Mortarul de var

+H O2

Stingerea varului

Arderea pietrei de var +t -

0

CO2

Prepararea mortarului

Carbonatareasi eliminarea apei-H O 2

+ CO2

STINGEREA VARULUIProcesul de stingere a varului constă în hidratarea oxidului de calciu CaO conform reacţiei: CaO + H2O = Ca(OH)2 + 270 Kcal/kg de CaOReacţia este exotermă (cu degajare de căldură), în afară de degajare mare de căldură la stingerea varului are loc şi o mărire de2-3 ori a volumului. Stingerea în pastă se efectuează manual şi mecanic.

Stingerea în pastă (procedeul umed): se recomandă adăugarea varului în apa de stingere deoarece procedând invers, adăugând apa peste var, există pericolul arderii varului şi a unor reacţii extrem de violente ale varului cu apa, ceea ce poate duce la accidente. Stingerea manuală a varului se va face folosind întotdeauna echipamentul de protecţie (ochelari, mănuşi de cauciuc, cizme de cauciuc şi salopetă de protecţie), în mod special se vor proteja ochii şi suprafeţele expuse ale corpului (faţa, mâinile). În cazul contactului varului cu ochii se vor efectua de urgenţă spălături cu o soluţie de apă cu zahăr sau cu apă curată – în cazuri grave accidentatul trebuie transportat de urgenţă pentru tratament oftalmologic de specialitate.

Lada de stingere se umple cu apă aprox. ½ şi apoi se adaugă varul bulgări, sfărâmat în bucăţi de mărimea pumnului, astfel încât varul să rămână puţin deasupra suprafeţei libere a apei. Varul începe să se descompună şi să se încălzească mult, volumul crescând considerabil (sporire). Doar la începutul acestei sporiri se mai poate adăuga o cantitate nouă de apă, căldura dezvoltată trebuind să fie menţinută. Excesul de apă provoacă o răcire prea mare, rezultând “înecarea” varului.Bucăţile de deasupra suprafeţei libere a apei nu trebuie lăsate prea multă vreme în contact cu aerul, deoarece nu se pot stinge complet (“arderea” varului). De aceea varul trebuie nivelat cu o unealtă de amestec şi amestecat pe urmă bine. Apa se adaugă urmărind menţinerea constantă a temperaturii de reacţie. După amestecarea continuă şi încetarea reacţiei violente, laptele de var format, de consistenţă subţire, se scurge printr-o sită cu ochiuri de 4-6 mm în groapa de depozitare, unde particulele nestinse cad la fund. Conţinutul gropii începe să se solidifice în curând, asfel că trebuie să evităm o vărsare ulterioară de lapte de var, deoarece particulele nestinse care cad din el, ar rămâne la mijlocul conţinutului gropii. Pentru tencuieli, stratul inferior al gropii nu se poate utiliza, datorită prezenţei particulelor nestinse adunate acolo.

Varul pastă este un gel format din micele alungite de hidroxid de calciu înconjurate cu pelicule de apă, grupate într-o structură tridimensională. Golurile acestei structuri sunt umplute cu o soluţie saturată de hidroxid de calciu Ca(OH)2. Particulele de apă care înconjoară cistalele de Ca(OH)2 conferă plasticitate pastei. Se pare că în decursul timpului, gelul de Ca(OH)2 îşi modifică structura mărindu-şi coeziunea internă. Aceste este motivul pentru care este indicată păstrarea varului pastă în gropi cât mai mult cu condiţia de a-l feri de contactul cu aerul (bioxidul de carbon atmosferic CO2). Gropile se astupă cu un strat de pământ şi se păstrează minum 6 luni pentru mortare de tencuieli şi 2-3 luni pentru lucrări de zidărie.

Fig. 2 Structura pastei de var

Stingerea uscată: se adaugă varului doar atâta apă încât produsul final să formeze o pulbere uscată. Varul sfărâmat de mărimea pumnului, aşezat în coşuri cu ochiuri mai rare, se introduce în apă până ce bulele de aer nu se mai ridică. Apoi se aşează varul în grămezi de 1 m înălţime şi se acoperă cu nisip. După o depozitare de 2 zile, el e stins suficient pentru lucrări de zidărie. Pentru tencuieli trebuie să stea cel puţin 8 zile; pe urmă trebuie cernut prin ciururi cu cca. 400 ochiuri/cm2. Varul stins se amestecă bine cu nisip, fără adaos de apă, după care se lucrează bine cu apa.

H O 2Pelicula de apã care inconjoara cristalele de Ca(OH)2

Cristale de hidroxid de calciu

Solutie saturata de hidroxid de calciu Ca(OH) 2

Ca(OH)2

ÎNTĂRIREA VARULUI

La întărirea varului gras utilizat la prepararea mortarelor au loc două procese distincte: un proces fizic şi un proces chimic.Procesul fizic constă din pierderea apei din pasta de var fie prin evaporare, fie prin absorbţia ei de către materialul poros al suportului pe care se aplică mortarul (tencuială sau zidărie). Prin pierderea apei, nucleele de Ca(OH)2 se apropie unele de altele formând o reţea compactă şi rezistentă, fenomen care determină contracţia mortarului concomitent cu creşterea porozităţii (deoarece varul pastă nu se poate contracta în aceaşi măsura cu apa care se elimină). Procesul de întărire prin evaporarea apei sau absorbţia ei de catre suportul pe care se aplică mortarul este de scurtă durată, având ca efect o rapidă mărire a consistenţei mortarului după aplicare.Procesul chimic de întărire este de lungă durată şi se desfăşoară după următoarea reacţie chimică:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Acest proces este carbonatarea hidroxidului de calciu Ca(OH)2 prin absorbţia de bioxid de carbon CO2

atmosferic, din această reacţie chimică rezultând carbonatul de calciu CaCO3 şi apa H2O. De regulă carbonatarea este precedată de procesul fizic de întărire a varului, ea neputând avea loc în absenţa porilor din mortar care rezultă prin eliminarea apei din pasta de var şi care permit accesul bioxidului de carbon în profunzimea masei mortarului. Procesul de carbonatare a pastei de var conferă mortarelor de var rezistenţe mecanice sporite şi o stabilitate mai mare la acţiunea apei.

Sporul (randamentul în pastă):de fiecare 5kg de var ars (var bulgări) se cer următoarele sporuri medii:la varul alb……………………….11 l pastă de varla varul dolomitic……………… 11 l pastă de var

Constanţa volumului:Fiecare var stins complet şi corect nu-şi schimbă volumul prin întărire la aer. Varurile care se

întăresc sub apă să nu îşi schimbe volumul prin această întărire.Varurile care din cauza unui prea mic conţinut (până la 10%) de substanţă care formează silicaţi se întăresc numai la aer, prezintă următoarele avantaje: se sting uşor, sunt spornice şi dau un mortar maleabil.Celelalte varuri, care se întăresc atât la aer cât şi în apă (varurile hidraulice), se sting mai greu la o capacitate mai mare de întărire şi un spor şi o maleabilitate mai mică, aşa încât faţă de avantaje – rezistenţă mecanică mai mare, capacitatea ca după o scurtă întărire la aer să rămână neatacat şi sub apă, şi de a continua să se întărească, avem dezavantajul că dau mortaruri “mai scurte”.

Aplicaţii în domeniul conservării şi restaurării:Istoria folosirii mortarelor de var este veche de cateva milenii, timp în care au fost dezvoltate mii de retete şi amestecuri cu proprietăţi extrem de diferite pentru acoperirea oricărei situaţii de punere în operă. Tratatul De Architectura al lui Vitruvius Pollio, arhitect şi inginer roman, scris probabil înainte de 27 î. Chr. menţionează că varul se obţine “prin arderea pietrei de calcar sau a silicei”, şi recomandă un proces de ardere care să reducă greutatea iniţială a încărcăturii cuptorului cu o treime. Varul se păstra bulgări (calx viva), mai rar hidratat şi transformat în praf (calx extincta), şi frecvent stins până la starea de pastă (calx macerata). Varul obţinut din piatră densă era destinat lucrărilor de zidărie, iar cel provenit din piatră poroasă tencuielilor. Reţetele vitruviene pentru prepararea mortarului depind de calitatea nisipurilor. Amestecurile presupun trei părţi nisip de carieră la una de var, respectiv două părţi nisip de râu la una de var. Mortarul cu nisip de râu era mult îmbunătăţit prin adăugarea, în proporţie de o treime, a unei cantităţi de ţiglă pisată şi cernută. Varul este un material de construcţie tradiţional întâlnit la toate construcţiile cu valoare istorică exceptând construcţii vernaculare din lemn sau pământ. Avantajele sale trebuiesc încadrate din prisma contextului constructiv în care este utilizat, iar înlocuirea sa cu materiale moderne trebuie făcută doar în cazuri bine fundamentate prin cercetare. Redescoperirea tehnologiilor tradiţionale de construcţie nu are doar valenţe romantice sau de amintire, ci este un prilej de evaluare şi apreciere obiectivă a calităţilor materialelor de construcţie, precum şi a utilizării lor judicioase într-un context dat, în combinaţie cu alte materiale de construcţie.

Standarde de Stat:STAS 4938 – 58 Calcar pentru varul gras de construcţiiSTAS 3910 – 62 Var. Metode de încercări şi analizăSTAS 146 – 61 Var pentru construcţii

2.3.4 Varurile hidraulice. Lianţi hidraulici unitari neclincherizaţi1

Varurile hidraulice se obţin prin arderea calcarelor cu conţinut variabil de argilă la o temperatură inferioară temperaturii de clincherizare.În funcţie de conţinutul de argilă din materia primă şi modulul hidraulic* se obţin următoarele tipuri de varuri hidraulice prezentate în tabelul următor:

Materia primă Tipul de var hidraulic

Conţinutul de argilă din var

%

Modulul hidraulic

Mn

Timpul de întărire în zileDenumirea Conţinutul de

argilă din calcarCalcare

marnoase6-12% Var slab

hidraulic6 - 8 % 10…6 15-30

Marne calcaroase

12-24% Var mediu hidraulic

8 - 20 % 6…2,5 5-15

Marne24-30% Var foarte

hidraulic20 -23 % 2,5…1,8 2-5

Var total hidraulic

23 - 30 % 1,8…1,3 1

*Modulul hidraulic reprezintă raportul procentual dintre conţinutul de oxid de calciu CaO şi suma procentelor ce exprimă conţinutul de oxid de siliciu SiO2, trioxid de aluminiu Al2O3 şi trioxid de fier Fe2O3 din materia primă. El se calculează cu relaţia:

Mn = % CaO / (%SiO2 + %Al2O3 + % Fe2O3)Fluxul tehnologic de fabricaţie a varurilor hidraulice este următorul:

EXTRAGEREA MATERIEI PRIME – CONCASAREA – ARDEREA – STINGEREA PARŢIALĂ – DEPOZITARE – MĂCINARE – AMBALARE ÎN SACI

Arderea se face pâna la temperatura de 1100º C . Ca urmare a reacţiilor chimice în faza solidă, între componentele argiloase şi calcaroase iau naştere compuşii mineralogici:

Silicatul bicalcic: 2CaOSiO2

Tri-aluminatul pentacalcic: 5CaOAl2O3

Feritul bicalcic: 2CaO·2Fe2O3

Aceşti compuşi imprimă produsului un caracter hidraulic.La arderea varurilor hidraulice rezultă o cantitate de oxid de calciu CaO necombinată. Raportul dintre componenţii mineralogici (hidraulici) şi oxidul de calciu CaO liber variază, mărimea lui impunând procedeul de stingere.Stingerea se face cu o cantitate bine determinată de apă, apă necesară stingerii oxidului de calciu CaO şi transformării lui în hidroxid de calciu Ca(OH)2. Utilizând apă mai multă ar putea începe hidratarea componenţilor mineralogici care ar putea duce la întărirea pastei înainte de punerea ei în operă.Produsul obţinut se macină, după care se ambalează în saci. Este de reţinut faptul că varul total hidraulic, neconţinând oxid de calciu CaO decât în cantităţi neglijabile, nu se stinge.

Întărirea varurilor hidraulice: Având un caracter dublu de var şi ciment, întărirea varurilor hidraulice este rezultatul a două procese distincte:Procesul caracteristic întăririi varului gras, constând din carbonatarea hidroxidului de calciu Ca(OH)2, proces descris în amănunt la varul gras (aerian).Al doilea proces, caracteristic întăririi cimentului, constă din hidratarea în prima fază a componentelor mineralogice, care are ca rezultat hidrosilicaţi şi hidroaluminaţi de calciu insolubili în apă, întărirea fiind de fapt rezultatul întăririi şi recristalizării gelurilor generate de hidratarea componenţilor mineralogici. Aceste fenomene vor fi descrise pe larg la cimentul Portland.Timpul de priză şi întărire al lianţilor hidraulici neclincherizaţi este mai mare decât cel al cimentului Portland, fiind direct proporţional cu conţinutul de CaO şi invers proporţional cu conţinutul în componenţi hidraulici. Stabilitatea şi rezistenţele mecanice sunt direct proporţionale cu conţinutul în compuşi hidraulici (la varul mediu hidraulic= 54daN/cm2, la varul total hidraulic = 120 daN/cm2).

În tabelul următor sunt redate rezistenţele determinate pe mortare formate dintr-o parte (în greutate) liant şi trei părţi nisip standard în comparaţie cu varul gras şi cimentul portland de cea mai mică rezistenţă:

CARACTERISTICIVar gras în

prafVar hidraulic Var total

hidraulic (var roman)

Ciment

Rezistenţa la întindere, kgf/cm2, după: 7 zile 28 zile

-2

712

1013

2025

Rezistenţa la compresiune, kgf/cm2, după: 7 zile 28 zile

-6

2754

87120

200300

Utilizare:Varurile slab hidraulice se utilizează în special pentru mortare şi tencuieli în medii umede.Varurile medii şi total hidraulice fiind rezistente la acţiunea apei se utilizează la executarea fundaţiilor clădirilor slab solicitate, a blocurilor de zidărie cu zgură pentru pereţi exteriori, a betoanelor de pantă şi egalizare, a mortarelor pentru zidărie. În perioada întăririi varurile hidraulice vor fi protejate împotriva apei, deoarece apa ar produce dizolvarea surplusului de Ca(OH)2, aceasta determinând scăderea rezistenţelor mecanice.

Standarde de Stat:STAS 5439 – 56 Lianţi hidraulici neclincherizaţi. Încercări fizice şi mecanice

2.3.5 Cimentul Portland. Lianţi hidraulici unitari clincherizaţi1

Materii prime. Proces tehnologicPentru fabricarea cimentului Portland se foloseşte un amestec de 75% calcar, restul fiind format din argilă şi eventuale adaosuri de corecţie, când se urmăreşte obţinerea unui ciment cu o anumită compoziţie mineralogică. Ca adaosuri se utilizează diatomit ca adaos silicios, bauxită ca adaos aluminos şi cenuşă de pirită ca adaos feruginos.Măcinarea amestecului de materiale se face în prezenţa apei în procedeul umed de fabricaţie a cimentului.Procedeul cuprinde următoarele operaţii:

- concasarea calcarului în concasoare cu fălci şi a argilei în concasoare cu valţuri- transformarea argilei în pastă, prin amestecare cu apa- măcinarea umedă a argilei şi a calcarului, împreună cu eventualele adaosuri de corecţie- uscarea pastei brute şi introducerea imediată în cuptorul rotativ, în care se face calcinarea la

1450°C- răcirea bruscă a clincherului format- depozitarea clincherului- măcinarea clincherului împreună cu un adaos de ghips ca regulator de priză şi obţinerea

cimentului- însilozarea / ambalarea cimentului

Priza şi întărirea cimentuluiCompuşii chimici care formează componenţii mineralogici ai lianţilor hidraulici silicioşi dau cu apa două reacţii chimice succesive: reacţia de hidratare şi reacţia de hidroliză. Reacţia de hidratare este comună tuturor complecşilor cu structură ionică (de exemplu hidratarea oxidului de calciu CaO la stingerea varului), de aceea, lianţii hidraulici silicioşi nu pot fi stocaţi mult timp în aer liber, fiindcă se hidratează treptat şi valoarea lor hidraulică scade. Reacţia de hidroliză este o reacţie reversibilă şi se produce totdeauna când un compus chimic format dintr-o bază tare şi un acid slab se găseşte în prezenţa apei. În urma acestor procese de hidratare şi hiodroliză a lianţilor hidraulici silicioşi se formează amestecuri complexe de produse cristaline şi de geluri puternic hidratate.Procesul chimic nu explică în totalitate priza şi întărirea lianţilor hidraulici silicioşi. El este urmat de procese fizice care au fost pregătite de procesul chimic.

În urma contactului cu apa se observă că într-o primă fază se formează un sistem de granule de ciment învelite în pelicule de geluri, aflate într-o soluţie saturată de hidroaluminat tricalcic şi hidroxid de calciu, în care se mai găsesc şi cristalele acestor substanţe. După un anumit grad de hidratare şi hidroloiză apa nu mai poate veni în contact direct cu granulele de ciment, ci începe să difuzeze prin peliculele de geluri formate în jurul lor. Pe măsură ce pelicula se îngroaşă, difuziunea se face din ce în ce mai greu şi, la un moment dat, pare că se opreşte. Granula de ciment continuă însă să se hidrateze, dar de data aceasta reacţionează cu apa liberă sau adsorbită din geluri, din care cauză acestea încep să se contracte, ca orice gel care se deshidratează. Se produce astfel o sugere către interior, care provoacă un vid apreciabil, în pasta de ciment. Gelurile sunt însă ancorate pe granulele de ciment, ceea ce le stânjeneşte mişcarea lor de contracţie şi atunci ele se fisurează, apa ajungând din nou la granule şi reacţia continuă, iar volumul de geluri se măreşte. Se ajunge astfel ca granulele de ciment , cu învelişurile groase de geluri să adere una de alta prin peliculele de apă adsorbită şi să prindă în masa lor şi produse cristaline de hidratare şi hidroliză (Figura 1). Când se ajunge la această structură, priza lianţilor silicioşi este sfârşită.

Figura 1. Priza şi întărirea cimentului

1Steopoe, Alexandru “Materiale de construcţie”, Editura Tehnică Bucureşti 1964

ciment cristale geluri

a b c

Urmează procesul de întărire, care durează multe zeci de ani şi se datorează atât uscării gelurilor prin fenomenul de sugere interioară şi prin evaporarea excesului de apă spre exterior, cât şi îmbătrânirii trepate a gelurilor şi concreşterii lor cu produsele de hidratare, care de la început s-au separat sub formă de cristale microscopice. În mod practic, hidratarea granulelor de ciment nu se face niciodată complet, fenomenul oprindu-se când stratul de granulă s-a hidratat pe o adâncime de câţiva microni, partea hidratată reprezentând cam 15% din volumul granulei. De aici se deduce că cimentul întărit, în afară de neoformaţiile geliforme şi cristaline, mai conţine şi resturile nehidratate ale granulelor de ciment. De aceea, un ciment întărit şi remăcinat fin se întăreşte din nou la amestecare cu apa.

Proprietăţile tehnice ale cimentului întărit depind direct de volumul de geluri format în timpul proceselor de hidratare şi hidroliză. Structura acestor geluri este foarte complexă mai ales în liantul întărit şi uscat. În afară de microfisurile provocate de contracţia gelurilor, se mai formează pori capilari din cauza excesului de apă de amestecare care migrează spre exterior şi se evaporă, precum şi de pori de gel, care nu sunt altceva decăt spaţiile dintre particulele cristalizate, care rămân libere după evaporarea apei. Din cele arătate se poate trage concluzia că gelurile formate la hidratarea şi hidroliza componenţilor mineralogici din lianţii silicioşi formează un sistem microporos şi microfisurat.

Standarde de Stat:STAS 6232 – 60 Lianţi hidraulici. Cimenturi. Terminologie şi clasificare.STAS 388 – 49 Ciment portland.

2.3.6 Cimenturi Portland cu adaosuri hidraulice. Lianţi hidraulici amestecaţi

Clasificarea adaosurilorÎn lianţii hidraulici amestecaţi intră cel puţin doi componenţi: unul din lianţii descrişi până acum şi un adaos, al cărui procent în amestec poate varia în limite foarte largi, în funcţie de proprietăţile ce se urmăresc să se dea produsului finit. După natura lor, şi după felul în care participă la mecanismul întăririi hidraulice, adaosurile se pot încadra într-una din următoarele categorii:a. Adaosuri care în stare fin măcinată pot să se întărească la amestecarea cu apă, dar la care întărirea

progresează foarte încet, pentru atingerea unei rezistenţe care să asigure o stabilitate a piesei de construcţie fiind necesare mai multe săptămâni. Fiindcă aceste adaosuri au o întărire proprie (deşi foarte înceată) au fost numite cimentoizi (asemănători cu cimentul). Cei mai importanţi cimentoizi sunt unele zguri metalurgice obţinute la fabricarea fontei în cuptoare înalte (furnale) şi unele cenuşi zburătoare de termocentrală.

b. Adaosuri care în stare fin măcinată nu se întăresc în amestec cu apa, dar conţin bioxizi de siliciu sau oxid de aluminiu activ, care reacţionează cu hidroxidul de calciu ca atare sau pus în libertate prin priza cimentului, dând hidrosilicaţi şi hidroaluminaţi de calciu. Asemenea substanţe se numesc adaosuri hidraulice şi din această categorie fac parte tufurile vulcanice, care în stare măcinată poartă denumirea de tras, precum şi o serie de produse naturale şi artificiale, dintre care cele mai des întâlnite sunt diatomitul, tripoli, argila arsă moderat, făina de cărămidă, cenuşa zburătoare de termocentrală, sterilul ars, un rest industrial de la fabricarea sulfatului de aluminiu, numit siştof şi bauxita calcinată.

c. Adausurile inerte se consideră acele substanţe care nu modifică în mod sensibil procesele de hidratare şi hidroliză a ale lianţilor unitari. Se ştie că nu există substanţe solide absolut inerte din punct de vedere chimic, din cauza tensiunii superficiale a solidelor. Din categoria adaosurilor inerte fac parte: nisipul silicios, marna şi alte roci în stare fin măcinată. O situaţie deosebită o prezintă calcarele, care sunt foarte variate în privinţa structurii, din cauza gradului lor diferit de metamorfozare în scoarţa pământului. Pe când unele calcare se comportă inert faţă de ciment, altele pot îmbunătăţi proprietăţile tehnice ale mortarelor şi betoanelor care au ca liant ciment cu adaos de calcar. De data aceasta fenomenul se datoreşte tensiunii superficiale a acestor tipuri de calcare, care dirijează într-un anumit fel cristalizarea neoformaţiilor rezultate din hidratarea şi hidroliza cimentului şi de asemenea grăbeşte cristalizarea acestor neoformaţii, care se sudează direct pe granulele de calcar, prelungind reţeaua cristalină a granulelor. Acest fenomen de suprafaţă se numeşte epitaxie (aşezare deasupra). O acţiune analogă cu aceste calcare este exercitată de cimentul întărit şi măcinat. Adăugat în cantităţi mici la mortare şi betoane, prin neoformaţiile cristaline pe care le conţine accelerează cristalizarea produselor de hidratare şi hidroliză ale componenţilor mineralogici ai cimentului prin fenomene de epitaxie şi astfel se măresc rezistenţele iniţiale ale produselor întărite.

Zgurile metalurgice: Se formează ca resturi industriale la fabricarea fontei din minereurile de fier. Acestea sunt formate dintr-o parte folositoare (combinaţiile naturale ale fierului numite minerale utile) şi un rest alumino-silicios complex, format din minerale aflate în scoarţa pământului şi numit gangă. În procesul de reducere a mineralelor de fier se face simultan şi îndepărtarea gangei, adăugând în furnal calcar; la temperatura înaltă din furnal calcarul se disociază termic şi pune în libertate oxid de calciu, care se combină cu bioxidul de siliciu, oxidul de aluminiu şi alţi oxizi din gangă, dând o serie de produşi mai uşor fuzibili, care astfel sunt separaţi sub formă de zgură topită, care pluteşte pe topitura de fontă.Zgurile bune pentru fabricarea lianţilor amestecaţi trebuie să fie bogate în oxizi de calciu şi de magneziu. Aceasta înseamnă că ele trebuie să fie bazice, calitate care se apreciază după indicele de bazicitate I b

exprimat prin raportul dintre conţinutul lor procentual în oxid de calciu şi bioxid de siliciu, care trebuie să fie cel puţin 1,10 (zgura trebuie să conţină mai mult decât 1,1ori oxid de calciu decât oxid de siliciu).O deosebită importanţă pentru calitatea zgurii o are structura sa fizică. Se ştie că o substanţă amorfă este mai activă din punct de vedere chimic decât una cristalizată. De aceea se cere ca zgurile să conţină cât mai mulţi componenţi amorfi, adică sticloşi, ceea ce se realizează printr-o răcire bruscă a zgurii topite, chiar la ieşirea sa din furnal, fie turnând topitura în apă, fie supunând-o la un curent puternic de aer rece. Această răcire bruscă se numeşte granulare, iar materialul astfel obţinut se prezintă sub forma unui nisip galben sau galben-verzui şi se numeşte zgură granulată.Se pot folosi şi zguri acide (mai bogate în bioxid de siliciu şi mai sărace în oxid de calciu şi magneziu), care se granulează mai uşor, însă sunt mai puţin active din punct de vedere hidraulic.Cele mai bune zguri metalurgice pentru industria lianţilor rămân cele bazice şi granulate.Un alt adaos cimentoid este cenuşa zburătoare bazică de termocentrală. În termocentrale, cărbunii în prealabil fin măcinaţi se transformă în suspensie într-un curent de aer, şi în în această stare se pulverizează în focare cu ajutorul injectoarelor, ca şi un combustibil lichid sau gazos. În strat, cărbunii sunt însoţiţi şi de straturi de argilă, care nu pot fi îndepărtate complet prin operaţia de spălare. La arderea prafului de cărbune, argila este parţial topită şi transformată în granule sferice foarte mici, care sunt antrenate de curentul de gaze de ardere şi captate în filtrele de praf. Aceasta este cenuşa zburătoare de termocentrală. Dacă în stratul de cărbune a fost o marnă calcaroasă, atunci cenuşa de termocentrală poate conţine peste 40% oxid de calciu, devine bazică şi capătă proprietăţi cimentoide.

Adaosurile hidraulice: Adaosurile hidraulice naturale cele mai des întâlnite se formează prin depunerea cenuşilor vulcanice. În timpul erupţiilor puternice, lava, care este o topitură silicioasă, fiind proiectată şi pulverizată în atmosferă, suferă o răcire bruscă, aşa încât bioxidul de siliciu rămâne sub formă de sticlă amorfă, neavând timpul necesar pentru a cristaliza. Răcirea bruscă este deci cauza principală a transformării bioxidului de siliciu în stare activă.Cenuşile vulcanice se depun apoi în straturi groase, care rămân necimentate sub formă de nisipuri, aşa cum sunt produsele numite puzzolane. O altă cenuşă vulcanică necimentată este pământul de Santorin, din insula Tyra din arhipelagul grecesc. Această cenuşă a fost foarte mult întrebuinţată la confecţionarea blocurilor de beton, cu care s-au construit primele diguri din portul Constanţa. Cele mai multe depozite de cenuşi vulcanice sunt însă cimentate, formând tufurile vulcanice care, măcinate fin, formează produsul numit tras.Alt adaos hidraulic îl formează zăcămintele de schelete silicioase de microorganisme numite diatomee. Aceste zăcăminte se găsesc fie sub formă de rocă poroasă numită diatomit, fie sub formă mai compactă numită tripoli.Adaosurile hidraulice artificiale cele mai des întâlnite sunt formate din argile arse şi sunt de obicei resturi industriale. După cum s-a arătat anterior, la ardere peste 500°C, argila suferă o transformare structurală importantă şi componenţii săi, bioxidul de siliciu şi trioxidul de aluminiu devin activi din punct de vedere chimic. Adaosurile hidraulice artificiale pe bază de argilă arsă sunt următoarele:- deşeurile de cărămidă în prealabil măcinate- cenuşa zburătoare cu caracter acid- sterilul ars în exploatările de cărbuniUn alt adaos hidraulic artificial este materialul care rămâne de la fabricarea sulfatului de aluminiu prin fierberea caolinului cu acid sulfuric concentrat. Materialul, bioxid de aluminiu sub formă de gel hidratat, se numeşte siştof şi este cel mai activ adaos hidraulic artificial.

Metodă de încercare a adaosurilor hidraulice:Pentru a vedea dacă într-adevăr un material este un adaos activ, se recomandă următoarea metodă de încercare: din 15g material de cercetat fin pulverizat (trecut prin sita 020) şi 15g var gras stins în praf (sau 30g pastă de var gras) se face o pastă de consistenţă vârtoasă şi se amestecă bine într-un mojar timp de 5 minute, cu ajutorul unui pistil. Pasta rezultată se întinde cu un cuţit în strat uniform pe o placă de sticlă, dându-i-se o lungime de 90 mm şi o lăţime de 30 mm. Cu ajutorul cuţitului se împarte acest strat în trei pătrăţele cu latura de 30 mm şi apoi placa de sticlă cu aceste pătrăţele se introduce într-un exsicator cu

puţină apă în partea inferioară, se acoperă cu capacul şi se lasă timp de trei zile pentru ca întărirea să se producă în atmosferă umedă şi nu prin uscare. După acest timp se scoate placa cu pătrăţele din exsicator şi se încearcă cu unghia dacă s-au întărit. Dacă s-a produs întărirea, se desprind pătrăţelele cu grijă de pe placa de sticlă, se introduc într-un pahar de laborator cu apă şi se fierb timp de două ore. Pătrăţelele nu trebuie să se desfacă, ceea ce înseamnă că s-au întărit hidraulic.

Cimenturi cu adaosuri hidrauliceCele mai vechi cimenturi cu adaosuri hidraulice întrebuinţate în construcţii sunt cimenturile cu tras. Trasurile obţinute din tufurile vulcanice sunt foarte variate în privinţa conţinutului lor total în cei doi componenţi principali: bioxidul de siliciu şi trioxidul de aluminiu.Cimenturile cu tras se obţin prin măcinarea amestecului de clincher portland cu 20-40% tuf vulcanic, împreună cu adaosul de ghips pentru reglarea timpului de priză. În România sunt standardizate cimenturi portland cu cu cel mult 15 % tras şi un ciment cu 20 –25% tras. Cimenturile cu 15% tras au simbolul PT şi în funcţie de rezistenţa minimă la compresiune a mortarelor standard după 28 de zile de întărire în apă, sunt de următoarele calităţi: PT 300, PT 400 şi PT 500.

Standarde de Stat:STAS 4241 –54 Adaosuri hidraulice.Tras. Condiţii generale.STAS 6192 –60 Adaosuri minerale active pentru lianţi hidraulici. Terminologie şi clasificare.STAS 6634 – 62 Ciment portland cu adaos de puzzolană (tras sau cenuşa de termocentrală).

2.3.7 Var gras cu adaosuri active. Lianţi hidraulici amestecaţi

Caracteristici generaleDupă cum s-a arătat anterior, varul gras nu are o întărire proprie, ci devine rigid în urma pierderii apei prin evaporare sau prin absorbţie de către pietrele de construcţie poroase şi apoi se stabilizează treptat prin acţiunea bioxidului de carbon atmosferic, transformându-se în carbonat de calciu.Această caracteristică a varului gras îi limitează mult domeniul de întrebuinţare. Dacă la o pasta de var gras se fac adaosuri din ce în ce mai mari de zgură de furnal măcinată fin, se constată că mortarele făcute cu aceşti lianţi amestecaţi dau rezistenţe din ce în ce mai mari şi devin stabile la acţiunea dizolvantă a apei. Aceleaşi rezultate se obţin şi în cazul adaosurilor de tras sau al altor adaosuri hidraulice. Cele mai bune rezultate se obţin cu amestecurile formate din 70-80 % zgură de furnal sau tras şi 30-20 % var gras în praf (dacă în loc de var gras în praf se foloseşte var gras în pastă, cantitatea se ia dublă). Cauza transformării varului gras din liant nehidraulic şi cu rezistenţă mică în liant hidraulic şi cu rezistenţa sporită este chiar activitatea acestor adaosuri care se manifestă intens în mediul alcalin creat de prezenţa varului gras. Componenţii activi din adaosuri reacţionează cu hidroxidul de calciu din varul gras şi formează hidrosilicaţi şi hidroaluminaţi de calciu asemănători cu aceia rezultaţi la întărirea unui ciment P300 normal, însă viteza de reacţie este mult mai redusă.

Domenii de întrebuinţareLianţii de var gras şi zgură de furnal măcinată se pot folosi la betoane pentru fundaţii mai slab solicitate (1-2 niveluri) şi la mortare de zidărie putând înlocui cu totul amestecurile de var gras şi ciment portland.Lianţii de var gras şi tras nu se pot folosi decât la piesele de construcţie aflate permanent la umezeală sau sub apă, aşa cum sunt fundaţiile şi zidăriile aflate sub nivelul terenului, precum şi lucrările hidrotehnice aflate permanent sub nivelul apei. În aceste condiţii amestecurile de var gras şi tras dau betoane impermeabile şi rezistente la acţiunea apelor agresive. Ele nu trebuie folosite la lucrări aeriene datorită următoarelor neajunsuri: - se contractă foarte mult la uscare, din care cauză se fisurează şi crapă.- reacţionează cu bioxidul de carbon din aer, care descompune hidrosilicaţii de calciu, dând carbonat de calciu şi gel de bioxid de siliciu hidratat. Acesta din urmă se pulverizează prin uscare. Din cauza acestei reacţii, piesele aeriene făcute cu amestecul de tras şi var se prăfuiesc la suprafaţă şi apoi degradarea progresează treptat spre interior, rezistenţele mecanice micşorându-se din ce în ce mai mult, până la rupere sub sarcini foarte mici. În mediu umed, deşi aceste amestecuri fac priză încet (20-30 ore); rezistenţele cresc continuu, aşa încât, după 2-3 ani de întărire, ajung la rezistenţele date de cimentul P 300. Toate caracteristicile arătate se referă numai la trasurile româneşti care diferă de trasurile din alte ţări prin conţinutul lor foarte ridicat în bioxid de siliciu activ.

Standarde de Stat:STAS 4241 –54 Adaosuri hidraulice.Tras. Condiţii generale.STAS 6192 –60 Adaosuri minerale active pentru lianţi hidraulici. Terminologie şi clasificare.