Materiale de construcții

Materialele de construcții provin în mare parte din roci și din produsele lor de prelucrare. Calcarul este o rocă formată în principal din carbonat de calciu, $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3$; marmura și creta sunt tot forme de carbonat de calciu. Calcarul se taie în blocuri sau se arde pentru a obține var.

La încălzire puternică, la aproximativ $900{}^{\circ }\mathrm{C}$, calcarul se descompune în var nestins și dioxid de carbon: $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{CaO}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$. Varul nestins, $\mathrm{CaO}$, reacționează violent cu apa și degajă multă căldură, formând var stins, $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$: $\mathrm{CaO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to \mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$. Varul stins se amestecă cu nisip și apă și dă mortarul de var. Mortarul se întărește lent, deoarece varul stins reacționează cu dioxidul de carbon din aer și revine la calcar: $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\to \mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Aceeași reacție tulbură apa de var când printr-însa trece dioxid de carbon.

Cimentul se obține prin arderea la temperatură foarte mare a unui amestec de calcar și argilă, apoi prin măcinare. Conține silicați și aluminați de calciu. Amestecat cu apă, cimentul face priză: componentele lui reacționează cu apa (hidratare) și formează o masă tare care se întărește și sub apă. Betonul este un amestec de ciment, nisip, pietriș și apă; betonul armat conține și bare de oțel.

Ghipsul este $\mathrm{CaS}{\mathrm{O}}_4\cdot 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, un cristalohidrat natural. Încălzit la aproximativ $150{}^{\circ }\mathrm{C}$, pierde o parte din apă și devine ipsos, $\mathrm{CaS}{\mathrm{O}}_4\cdot \frac{1}{2}{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Ipsosul amestecat cu apă se întărește repede și revine la ghips; se folosește pentru tencuieli interioare și pentru aparate gipsate la fracturi.

Exemplu rezolvat. Câți kg de var nestins se obțin din $1000$ kg de calcar care conține $90\%$ carbonat de calciu?

1. Masa de $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3$ pur: $90\%$ din $1000$ kg înseamnă $900$ kg.
2. Masa molară: $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3=40+12+3\cdot 16=100$ g/mol; $\mathrm{CaO}=40+16=56$ g/mol.
3. Din $100$ g $\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3$ rezultă $56$ g $\mathrm{CaO}$, deci din $900$ kg rezultă $900\cdot 56/100=504$ kg.
4. Restul, $900-504=396$ kg, este dioxid de carbon eliberat în aer.

Atenție la siguranță: varul nestins arde pielea și ochii în contact cu apa, deci se lucrează cu ochelari și mănuși.

Greșeli frecvente

• Greșit: Varul nestins este $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$.
  Corect: varul nestins este $\mathrm{CaO}$, iar varul stins este $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}{)}_2$.
• Greșit: Întărirea cimentului este simpla evaporare a apei.
  Corect: apa participă la reacțiile de hidratare ale componentelor cimentului.
• Greșit: Ghipsul și ipsosul sunt același lucru.
  Corect: ghipsul este $\mathrm{CaS}{\mathrm{O}}_4\cdot 2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, iar ipsosul, obținut din el prin încălzire, are mai puțină apă de cristalizare.
• Greșit: Betonul și cimentul sunt același material.
  Corect: cimentul este liantul; betonul conține și nisip, pietriș și apă.

Înainte și după