11.4. Lianți minerali și materii prime#
Intuiție
Cimentul este calcar și argilă, arse împreună și măcinate. Varul este calcar ars. Ipsosul este gips încălzit. Lianții construcțiilor sunt roci cărora li s-a schimbat chimia la cald și care, în contact cu apa sau aerul, încearcă să redevină piatră.
O parte importantă a rocilor exploatate în cariere nu ajunge în construcții ca piatră sau ca agregat, ci este transformată, prin ardere sau prin măcinare, în lianți minerali – var, ciment, ipsos – capabili să lege granule de agregat într-un material solid, prin reacții de hidratare sau de carbonatare.
Calcarele (Secțiunile 3.4.4 și 3.4.5) sunt materia primă de bază atât pentru var, cât și pentru ciment. Varul se obține prin calcinarea calcarului relativ pur la circa 900–1 000 °C, cu degajare de dioxid de carbon și obținerea oxidului de calciu (var nestins, \(\ce{CaO}\)), care, stins cu apă, dă hidroxidul de calciu (\(\ce{Ca(OH)2}\)); acesta se întărește lent, prin recarbonatare la contactul cu \(\ce{CO2}\) din atmosferă, reformând carbonatul de calciu inițial. Cimentul Portland se obține din amestecul, în proporții controlate, de calcar (aproximativ 75–80 %) și argilă sau marnă (aducând silice, alumină și oxizi de fier), ars la temperaturi de circa 1 450 °C până la formarea clincherului, apoi măcinat împreună cu o mică proporție de gips, care reglează timpul de priză (Bell, 2007).
Argilele (Secțiunea 3.4.3) sunt, așadar, a doua materie primă esențială pentru industria cimentului, dar și materia primă pentru cărămizi, țigle și alte produse ceramice de construcție; compoziția mineralogică a argilelor (proporția de illit, caolinit, montmorillonit) determină atât comportarea la ardere, cât și proprietățile geotehnice discutate în alte capitole (plasticitate, potențial de umflare–contracție).
Gipsul și anhidritul (Secțiunea 3.1.5, Tabelul 3.6) sunt materii prime pentru ipsos (obținut prin calcinare parțială a gipsului, la temperaturi joase, circa 150–180 °C) și pentru șape și cimenturi speciale pe bază de anhidrit; gipsul intră, de asemenea, ca adaos în proporție mică (3–5 %) în cimentul Portland, cu rolul de a regla timpul de priză, împiedicând priza rapidă a aluminaților din clincher. Aceleași minerale, atunci când apar natural în masivul de rocă sau în terenul de fundare, ridică probleme geotehnice discutate în Secțiunea 3.1.5: solubilitate, formare de goluri și presiuni de umflare la hidratarea anhidritului.