Kalk:Quellen, Bestandteile, Herstellung und Verwendung | Technische Materialien

Kalk wird seit der Antike als Zementmaterial verwendet. Die Ägypter und Römer nutzten dieses Material bemerkenswert für verschiedene Konstruktionszwecke. Sogar in Indien wurden die verschiedenen Ingenieurbauten wie große Paläste, Brücken, Tempel, Festungen, Denkmäler usw. mit Kalk als Zementiermaterial errichtet und einige dieser Bauwerke existieren noch in einwandfreiem Zustand.

Der Zement hat derzeit Kalk weitgehend ersetzt. Aber dort, wo Kalk lokal verfügbar ist und akuter Zementmangel herrscht, ist der Kalk sicherlich eine preiswerte und zuverlässige Alternative zum Zement.

Quellen von Kalk :

Die Limette ist normalerweise nicht in freier Form in der Natur erhältlich.

Es wird durch Verbrennen eines der folgenden Materialien gewonnen:

(i) Kalksteine ​​von den Steinhügeln,

(ii) Felsbrocken aus Kalksteinen aus den Betten alter Flüsse,

(iii) Kankar unter der Erde gefunden und

(iv) Muscheln von Meerestieren.

Es sei darauf hingewiesen, dass weiße Kreide reiner Kalkstein und Kankar ein unreiner Kalkstein ist.

Bestandteile von Kalksteinen :

Die Hauptquelle für die Gewinnung von Kalk sind die aus der Natur gewonnenen Kalksteine, und die Eigenschaften von Kalk hängen von der Zusammensetzung des Kalksteins ab, aus dem er hergestellt wird.

Die Bestandteile solcher Kalksteine ​​sind wie folgt:

(1) Ton:

Dieser Inhaltsstoff ist für die Erzeugung von Hydraulizität in Kalk verantwortlich. Es macht auch Kalk in Wasser unlöslich. Wenn es zu viel ist, wird das Löschen gestoppt. Wenn es in kleinen Mengen ist, verzögert es das Löschen. Für eine gute Limette ist ein Anteil von 8 bis 30 Prozent wünschenswert.

(2) Lösliche Kieselsäure:

Es ist wichtig, dass Kieselsäure und Aluminiumoxid in chemischer Kombination mit Kalkstein vorhanden sind, um die Hydraulik zu entwickeln. Die Silikate von Calcium, Magnesium und Aluminium sind für die Hydraulik verantwortlich. Solche Silikate sind bei niedrigen Temperaturen inert oder inaktiv. Aber sie werden aktiv und verbinden sich bei hohen Temperaturen mit Kalk.

(3) Magnesiumcarbonat:

Die Anwesenheit dieses Bestandteils lässt Kalk langsam ablöschen und abbinden, verleiht aber mehr Festigkeit. Außerdem sind die Erzeugung von Wärme und Ausdehnung geringer. Wenn der Gehalt an Karbonat von Magnesia etwa 30 Prozent beträgt, wird die Hydraulizität des Kalks auch in Abwesenheit von Ton übertragen.

(4) Alkalien und Metalloxide:

Wenn diese in geringen Mengen bis zu etwa 5 % vorhanden sind, entwickeln sie aufgrund der Bildung löslicher Silikate bei niedriger Temperatur eine Hydraulizität.

(5) Sulfate:

Das Vorhandensein von Sulfaten in kleinen Mengen beschleunigt den Abbindeprozess und reduziert die Löschwirkung.

(6) Eisen:

Wenn Eisen in geringen Mengen vorhanden ist, entwickelt es bei hoher Temperatur ein komplexes Silikat. Aber ein Eisenüberschuss ist zu beanstanden.

(7) Pyrite:

Pyrit in der Zusammensetzung von Kalksteinen ist unerwünscht. Solche Kalksteine ​​sind daher abzulehnen.

Klassifizierung von Limetten :

Die durch Kalzinieren von Kalksteinen gewonnenen Kalke werden grob in die folgenden drei Kategorien eingeteilt:

(1) Fette Limette

(2) Hydraulischer Kalk

(3) Schlechte Limette.

(1) Fette Limette:

Dieser Kalk ist auch als kalziumreicher Kalk, reiner Kalk, reichhaltiger Kalk oder weißer Kalk bekannt. Es ist im Volksmund als Fettkalk bekannt, da es kräftig löscht und sein Volumen auf das etwa 2 bis 2 ½-fache des Volumens von Branntkalk erhöht wird.

Er wird durch Kalzinieren von vergleichsweise reinem Karbonatkalk hergestellt, der zu etwa 95 Prozent aus Calciumoxid besteht. Der Anteil an Verunreinigungen in solchem ​​Kalkstein beträgt weniger als 5 Prozent.

Im Folgenden sind die Eigenschaften von Fettkalk aufgeführt:

(i) Es härtet sehr langsam aus.

(ii) Es hat einen hohen Grad an Plastizität.

(iii) Es ist in Wasser löslich, das häufig gewechselt wird.

(iv) Seine Farbe ist perfekt weiß.

(v) Es bindet langsam in Gegenwart von Luft.

(vi) Es löscht kräftig.

Im Folgenden sind die Verwendungen von Fettkalk aufgeführt:

(i) Es wird zum Tünchen und Verputzen von Wänden verwendet.

(ii) Mit Sand bildet es Kalkmörtel, der in dünnen Fugen abbindet. Ein solcher Mörtel kann für dünne Fugen von Mauerwerk und Mauerwerk verwendet werden,

(iii) Mit Surkhi bildet es Kalkmörtel mit guten Abbinde- und hydraulischen Eigenschaften. Ein solcher Mörtel kann für dicke Mauerwerkswände, Fundamente usw. verwendet werden. Der Surkhi ist das Pulver, das durch Mahlen der gebrannten Ziegel gewonnen wird.

(2) Hydraulischer Kalk:

Dieser Kalk wird auch als Wasserkalk bezeichnet, da er unter Wasser abbindet. Es enthält Ton und eine gewisse Menge Eisenoxid.

Je nach Tonanteil wird der hydraulische Kalk in die folgenden drei Typen unterteilt:

(i) Schwacher hydraulischer Kalk

(ii) Mäßig hydraulischer Kalk

(iii) Überwiegend hydraulischer Kalk.

Folgende Fakten sollten beachtet werden:

(i) Die Erhöhung des Tonanteils erschwert das Löschen und erhöht die hydraulischen Eigenschaften.

(ii) Mit etwa 30 Prozent Ton ähnelt der hydraulische Kalk natürlichem Zement.

(iii) Der hydraulische Kalk kann unter Wasser und in dicken Wänden abbinden, wo keine freie Luftzirkulation besteht.

(iv) Die Farbe von hydraulischem Kalk ist nicht perfekt weiß. Es erscheint daher weniger hygienisch als der Fettkalk.

(v) Es bildet mit Wasser eine dünne Paste. Es löst sich nicht in Wasser auf, wird jedoch häufig gewechselt.

(vi) Wenn für Putzarbeiten hydraulischer Kalk verwendet werden soll, wird dieser in feinem Pulver gemahlen und anschließend mit Sand vermischt. Der so hergestellte Mörtel wird etwa eine Woche lang als Haufen aufbewahrt und dann erneut gemahlen. Ein solcher Mörtel kann dann für Putzarbeiten verwendet werden.

Tabelle 5-1 zeigt die Vergleichspunkte zwischen diesen Arten von hydraulischen Kalken.

(3) Schlechte Limette:

Diese Limette wird auch als unreine Limette oder Magerkalk bezeichnet. Es enthält mehr als 30 Prozent Ton. Es löscht sehr langsam. Es bildet mit Wasser eine dünne Paste. Es löst sich nicht in Wasser auf, wird jedoch häufig gewechselt. Es setzt oder härtet sehr langsam. Es hat schlechte Bindeeigenschaften und seine Farbe ist schlammweiß.

Dieser Kalk ist ein sehr schlechter Mörser. Ein solcher Mörtel kann für minderwertige Arbeiten oder an Orten verwendet werden, an denen kein guter Kalk verfügbar ist.

I.S. Klassifikationen von Kalk :

Die Baukalke nach BIS:712-1984 (Dritte Revision) werden in sechs Kategorien eingeteilt, nämlich Klasse A, Klasse B, Klasse C, Klasse D, Klasse E und Klasse F.

(1) Klasse A:

Kalk der Klasse A ist der hauptsächlich hydraulische Kalk, der für Konstruktionszwecke verwendet wird und nur in hydratisierter Form geliefert werden darf. Seine Mindestdruckfestigkeit mit Kalksandmörtel im Gewichtsverhältnis (1:3) nach 14 Tagen bzw. 28 Tagen sollte 1,75 N/mm ² . betragen und 2,80 N/mm ² .

(2) Klasse B:

Kalk der Klasse B ist der halbhydraulische Kalk, der für Mörtel für Mauerwerksarbeiten verwendet wird und entweder als Branntkalk oder als Kalkhydrat geliefert werden kann. Seine Mindestdruckfestigkeit mit Kalksandmörtel im Gewichtsverhältnis (1:3) nach 14 Tagen bzw. 28 Tagen sollte 1,25 N/mm ² . betragen und 1,75 N/mm ² .

(3) Klasse C:

Kalk der Klasse C ist der fette Kalk, der hauptsächlich für die Endbeschichtung beim Verputzen, Tünchen und mit geeigneten Beimischungen wie Surkhi oder anderen puzzolanischen Materialien zur Herstellung von künstlichen hydraulischen Mörteln verwendet wird. Es ist in hydratisierter oder schneller Form zu liefern.

(4) Klasse D:

Kalk der Klasse D ist der Magnesium- oder Dolomitkalk, der als Deckanstrich beim Putzen, Tünchen usw. verwendet wird. Er ist in hydratisierter oder schneller Form zu liefern.

(5) Klasse E:

Kalk der Klasse E ist der Kankarkalk, der für die Mauermörtel verwendet wird und nur in hydratisierter Form geliefert werden darf.

(6) Klasse F:

Klasse F ist der silikatische Dolomitkalk, der für Unter- und Oberputze verwendet wird. Es ist in hydratisierter oder schneller Form zu liefern.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Anwendungen verschiedener Kategorien von Limetten nur andeutungsweise sind.

Die vom Kalk jeder Kategorie zu erstellenden chemischen und physikalischen Anforderungen sind in der obigen BIS mit Prüfmethoden gemäß BIS:6932-1973 aufgeführt.

Herstellung von natürlichem hydraulischem Kalk:

An der Herstellung von natürlichem hydraulischem Kalk sind drei verschiedene Vorgänge beteiligt:​​

(1) Kankarsammlung

(2) Kalzinierung von Kankar

(3) Löschen und Mahlen von gebranntem Kalk.

(1) Sammlung von Kankar:

Der Kankar ist ein unreiner Kalkstein und wird zur Herstellung von natürlichem hydraulischem Kalk verwendet. Der Kankar ist in zwei Formen erhältlich, nämlich als Knötchen und als Block.

Die Knötchen befinden sich entweder auf der Erdoberfläche oder etwas unter der Erdoberfläche.

Die Knollen von Kankar sind leicht zu sammeln und Kankar in Knollenform wird aus folgenden Gründen als überlegenes Material für die Herstellung des natürlichen hydraulischen Kalks angesehen:

(i) Es hält Hitze und Regen ohne Zerfall stand.

(ii) Es enthält einen höheren Tonanteil und besitzt daher bessere hydraulische Eigenschaften.

Die Kankarblöcke werden in den unterirdischen Schichten unterhalb oder an oder in der Nähe der Ufer von Flüssen oder Bächen gefunden. Die Dicke der Blöcke beträgt normalerweise 50 mm bis 300 mm.

Die Knötchen oder Blöcke von Kankar werden mit Hilfe von Spitzhacken und Brecheisen abgebaut. Ein solches Kankar wird dann von Schlamm oder Erde gereinigt und in geeignete Größen umgewandelt.

(2) Kalzinierung von Kankar:

Das Kalzinieren oder Verbrennen von Kankar zu hellroter Hitze erfolgt entweder in Klemmen oder Öfen wie bei der Herstellung von Fettkalk.

(3) Löschen und Mahlen von gebranntem Kalk:

Das Löschen von hydraulischem Kalk erfolgt sehr langsam. Daher wird der Branntkalk zuerst trocken gemahlen, bevor Wasser zum Löschen zugegeben wird.

Das Mahlen von Branntkalk kann auf eine der folgenden Arten erfolgen:

(i) Mit der Hand mit Hilfe von Holzschlägern oder

(ii) Mit Hilfe von Mühlen, die mit Ochsen oder Dampfkraft arbeiten, oder

(iii) Mit Hilfe spezieller Maschinen.

Folgende Unterschiede beim Löschen von Fettkalk und hydraulischem Kalk sind zu beachten:

(i) Bei Fettkalk wird die zum Löschen erforderliche Wassermenge auf einmal zugegeben. Bei hydraulischem Kalk wird das Wasser nach und nach zugegeben, um eine gründliche Löschung zu bewirken.

(ii) Ein Teil Branntkalk wird nach dem Löschen in etwa 1½ Teile in Pastenform und 2 Teile in Pulverform umgewandelt. Ein Teil Hydraulischer Branntkalk wird beim Löschen in etwa 1 Teil in Pastenform und 1½ Teile in Pulverform umgewandelt.

(iii) Zum Löschen von Fettkalk wird mehr Wasser benötigt als für hydraulischen Kalk.

(iv) Die Löschzeit von Fettkalk beträgt etwa 3 bis 4 Stunden und die von hydraulischem Kalk etwa 12 bis 48 Stunden.

Herstellung von künstlichem hydraulischem Kalk :

Wenn der natürliche Rohstoff für die Herstellung von hydraulischem Kalk nicht geeignet ist, besteht die Möglichkeit, den hydraulischen Kalk künstlich herzustellen. Tatsächlich kann der Fettkalk durch Zugabe von Ton im erforderlichen Verhältnis in hydraulischen Kalk umgewandelt werden.

Im Folgenden sind die beiden Methoden zur Herstellung des künstlichen hydraulischen Kalks aufgeführt:

(1) Umwandlung von weichem Kalkstein

(2) Umwandlung von hartem Kalkstein.

(1) Umwandlung von weichem Kalkstein:

Der verfügbare Kalkstein, wenn er von weicher Qualität wie Kreide ist, wird gemahlen und in Pulverform umgewandelt. Es wird mit dem erforderlichen Tonanteil vermischt. Anschließend wird er in einem Ofen gebrannt und wie bei der Herstellung von natürlichem hydraulischem Kalk gelöscht.

(2) Umwandlung von Hartkalkstein:

Der verfügbare Kalkstein, wenn er von harter Qualität ist, wird zuerst gebrannt und gelöscht. Diesem gelöschten Kalk wird der erforderliche Tonanteil zugesetzt, um Rohstoff für eine gute Auswahl an hydraulischem Kalk zu erhalten.

Diese Mischung wird zu Kugeln geeigneter Größe verarbeitet und nach dem Trocknen werden diese Kugeln im Ofen gebrannt. Das Löschen erfolgt wie bei der Herstellung von natürlichem hydraulischem Kalk. Da dieser Kalk nach zweimaligem Brennen im Ofen entsteht, wird er auch als Zweifachkalk bezeichnet.

Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit Kalk :

Folgende Vorsichtsmaßnahmen sind beim Umgang mit Kalk zu treffen, um Unfälle zu vermeiden:

(1) Kontakt mit Wasser:

Der Branntkalk sollte vor dem Löschen nicht mit Wasser in Berührung kommen.

(2) Einrichtungen für Arbeitnehmer:

Der Kalkstaub verursacht Reizungen und daher sollten die Arbeiter, die mit Kalk umgehen, Schutzbrillen und Atemschutzgeräte tragen. Der Kalk verursacht auch Hautverbrennungen, besonders wenn die Haut feucht ist. Daher ist es ratsam, den Arbeitern, die Hautverbrennungen erleiden könnten, Gummihandschuhe, Gummistiefel und Hautschutzcreme zur Verfügung zu stellen.

(3) Brandgefahr:

Der Branntkalk gibt beim Löschen eine enorme Hitze ab und daher sollten alle geeigneten Maßnahmen getroffen werden, um eine Brandgefahr zu vermeiden.

(4) Anweisungen für Arbeitnehmer:

Nach dem Umgang mit Kalk sollten die Arbeiter angewiesen werden, die exponierten Körperteile mit reichlich frischem Wasser zu waschen. Ebenso sollten Arbeiter, die mit heißer Kalkmilch umgehen, angewiesen werden, ihre Haut täglich einzuölen, um Hautverbrennungen zu vermeiden.

Verwendung von Kalk :

Kalk ist ein wichtiges technisches Material und seine Verwendung kann wie folgt aufgezählt werden:

(i) Es wird als chemischer Rohstoff bei der Wasserreinigung und zur Abwasserbehandlung verwendet.

(ii) Es wird als Flussmittel in der metallurgischen Industrie verwendet.

(iii) Es wird als Matrix für Beton und Mörtel verwendet.

(iv) Es wird als feuerfestes Material für die Auskleidung von Offenherdöfen verwendet.

(v) Es wird bei der Herstellung von Glas verwendet.

(vi) Es wird zur Herstellung von Mörtel für Mauerwerksarbeiten verwendet.

(vii) Wird zum Verputzen von Wänden und Decken verwendet.

(viii) Es wird zur Herstellung von Kunststein, Kalksandstein, Schaumsilikatprodukten usw. verwendet.

(ix) Es wird zur Bodenstabilisierung und zur Bodenverbesserung für landwirtschaftliche Zwecke verwendet.

(x) Es wird zum Tünchen und als Grundierung für Staupe verwendet.

(xi) Wenn er mit Portlandzement gemischt wird, erhält der Mörtel wertvolle Eigenschaften und ein solcher Mörtel kann anstelle des teuren Zementmörtels verwendet werden.

Tests für Kalksteine :

Die Kalksteine ​​werden auf die Qualität des daraus gewonnenen Kalks geprüft. Um die Eignung von Kalkstein genau zu bestimmen, werden die ausführlichen chemischen Tests in einem Labor durchgeführt.

Aber zur allgemeinen Information werden die folgenden vier praktischen Tests durchgeführt:

(1) Physikalische Eigenschaften

(2) Hitzetest

(3) Säuretest

(4) Balltest.

(1) Physikalische Eigenschaften:

Der reine Kalkstein wird durch weiße Farbe angezeigt. Die hydraulischen Kalksteine ​​sind durch bläuliches Grau, Braun oder eine dunkle Farbe gekennzeichnet. Hydraulische Kalksteine ​​schmecken lehmig und verströmen einen erdigen Geruch. Das Vorhandensein von glitzernden Partikeln auf der Oberfläche von Kalksteinen weist auf das Vorhandensein von freiem Sand hin. Das Vorhandensein von Klumpen weist auf Branntkalk oder unverbrannten Kalkstein hin.

(2) Hitzetest:

Ein Stück trockener Kalkstein wird gewogen und einige Stunden in offenem Feuer erhitzt. Die Probe wird erneut gewogen und der Gewichtsverlust zeigt die Menge an Kohlendioxid an. Aus diesen Daten wird die Menge an Calciumcarbonat im Kalkstein berechnet.

(3) Säuretest:

Ein Teelöffel Kalkpulver wird in ein Reagenzglas genommen und verdünnte Salzsäure hineingegossen. Der Inhalt wird nun gerührt und das Reagenzglas mit seinem Inhalt anschließend 24 Stunden in seinem Ständer stehen gelassen.

Bei einem hohen Gehalt an Calciumcarbonat kommt es zu starkem Aufschäumen und geringerer Rückstandsbildung. Eine solche Aktion weist auf reinen Kalkstein hin. Auf der anderen Seite, wenn der Gehalt an Calciumcarbonat geringer ist, kommt es zu weniger Sprudeln und mehr Rückstandsbildung. Eine solche Aktion weist auf unreinen oder hydraulischen Kalkstein hin.

Wenn sich ein dickes Gel oder halbfestes Material bildet, das auch beim Umdrehen des Reagenzglases mit seinem Inhalt nicht fließt, weist dies auf Kalk der Klasse A hin. Ist das Gel nicht ganz dickflüssig und neigt zum Fließen, wenn das Reagenzglas geneigt wird, weist dies auf Kalk der Klasse B hin. Wenn jedoch keine Gelbildung erfolgt, weist dies auf Kalk der Klasse C hin.

(4) Balltest:

Bei diesem Test werden die durch Zugabe von ausreichend Wasser gebildeten Kugeln von etwa 40 mm Größe aus steifem Kalk hergestellt und sechs Stunden lang ungestört gelassen. Die Kugeln werden dann in ein Becken mit Wasser gelegt. Wenn innerhalb von Minuten nach dem Einlegen in Wasser Anzeichen einer langsamen Expansion und langsamen Zersetzung auftreten, weist dies auf Kalk der Klasse C hin. Wenn hingegen nur sehr geringe oder keine Ausdehnung und zahlreiche Risse vorhanden sind, weist dies auf Kalk der Klasse B hin.