Råmaterialet kalksten och processering till bindemedel

Bränning

Omvandling av ren kalksten från kalciumkarbonat till kalciumoxid (bränd kalk) och koldioxid sker genom upphettning som vanligen kallas bränning. Bränntemperatur ligger inom området 700–1100ºC. Densitet för mineralet calcit är 2710 kg/m³.

Vid bränning bildas hålrum och kapillärer efter koldioxiden dit vatten kan snabbt tränga in vid den sk släckningen. Bränd kalk har stor porositet, 35–55 % alltefter bränningsgrad. Under bränningsprocessen är yttre krympningen tämligen liten.

Släckning

Kalciumoxids reaktion med vatten till kalciumhydroxid (släckt kalk) kan förenklat uttryckas med följande formel:

Kompaktdensiteten för bränd kalk, CaO, är ca 3350 kg/m³ och efter omvandling genom släckning till Ca(OH)₂ ca 2240 kg/m³.

Vid släckning sker ett sönderfall till små korn ca 2/1000 mm (2 μm), dvs samma storleksordning som hos lerpartiklar (definition för ler är partiklar < 0,002 mm).

Släckning frigör stor energiutveckling. 1 g CaO utvecklar 280 cal (1170 joule). Den vattenmängd som behövs för släckning skulle kunna räcka till att värma upp samma vattenmängd till 870ºC om det vore möjligt. Mycket stor värmemängd utvecklas således vid släckningen.

Bränning av hydraulisk kalk

För att hydraulisk kalk skall kunna bildas skall utgångsmaterialet innehålla kalciumkarbonat och ämnen som ingår i lermineraler, såsom aluminiumsilikater, mm. Dessa skall dessutom vara finkorniga och väl fördelade. Detta förekommer i sediment exempelvis i kalkmärgel.

Hydrauliska bindemedel är de som kan hårdna under vatten och kan bedömas som vattenbeständiga, övriga är icke hydrauliska. Vid bränning utan sintring av hydraulisk kalk sker förutom CO₂-frigörande även reaktioner i fast fas mellan fina partiklar av CaO, se luftkalk, och andra små, dispersa partiklar av kiseldioxid, aluminiumoxid och järnoxid. Vid temperatur mindre än 1200ºC kan bildas produkter som är hydrauliskt reaktiva. Reaktionsprodukterna mellan kalcium, aluminat och kiseldioxid har viss likhet med de som bildas vid bränning till portlandscement. Förhållandet mellan halterna kalk och de andra ämnena bestämmer egenskaperna hos den hydrauliska kalken som kan kännetecknas eller indelas som svagt, normalt och starkt hydrauliska. Har den brända kalken väl tilltaget överskott av kalciumoxid skall den släckas så att torr finkornig, hydraulisk kalk bildas som slutprodukt. Om kalkhalten är låg och stor del av kalciumoxiden är kemiskt uppbunden erfordras malning. Det är inte alls ett nödvändigt mål att sträva till att tillverka stark hydraulisk kalk, vanligtvis tvärtom, för höga hållfastheter kan skada såväl underlaget som vidhäftningen mellan underlag och bruk.

© Leif Berntsson, Nordisk Stenimpregnering AB