Dekorační kameny, vápence a vybrané písky ČR

RTG difrakční fázová analýza (XRD)

Rentgenová difrakční fázová analýza umožňuje určit fázové složení vzorků. Rentgenové záření interaguje s atomy krystalů za vzniku difrakčního interferovaného vlnění, které je detekováno, přičemž každá krystalická struktura má spektrum typické a nezaměnitelné. Intenzita vlnění je úměrná obsahu dané struktury ve vzorku.

Rentgenová difrakční fázová analýza byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s. na difraktometru Philips MPD 1880, vyhodnocením difrakčních dat s využitím programů X´Pert (X´Pert HightScore Plus Software version 2,1b a X´Pert Industry Softwar version 1.1g). K identifikaci fází byla využívána databáze difrakčních dat ICCD PDF2 obsahující asi 107 000 anorganických standardů.

Ztráta žíháním vápence

Vzorek vápence je žíhán při teplotě (1100 ± 20) °C do ustálené hmotnosti. Ztráta žíháním je stanovena z rozdílu hmotností vzorku před a po žíhání.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0103; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení ztráty žíháním.

Obsah oxidu křemičitého ve vápenci

Vzorek vápence je rozložen tavením s uhličitanem sodným nebo se směsí uhličitanu sodného a tetraboritanu disodného v závislosti na obsahu oxidu hlinitého ve vzorku. Tavenina je vyloužena vodou, rozpuštěna v roztoku kyseliny chlorovodíkové a po případném odstranění kyseliny borité methylalkoholem je vyloučen oxid křemičitý dvojím odpařením s kyselinou chlorovodíkovou do sucha. Surový oxid křemičitý je po zvážení odkouřen s kyselinou fluorovodíkovou a kyselinou sírovou a z rozdílu hmotností je zjištěn obsah oxidu křemičitého ve vzorku.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0105-1; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu křemičitého vážkovou metodou.

Obsah nerozložitelného podílu ve vápenci

Vzorek vápence je rozložen zředěnou kyselinou chlorovodíkovou. Vyloučená kyselina křemičitá je převedena zpět do roztoku uhličitanem sodným. Zbylý nerozložitelný podíl je vyžíhán a po vychladnutí v exsikátoru zvážen.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0107; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení kyselinou nerozložitelného podílu vážkovou metodou.

Obsah oxidu hlinitého ve vápenci

K alikvotnímu podílu filtrátu po oddělení kyseliny křemičité (v rámci stanovení obsahu oxidu křemičitého) je přidán nadbytek roztoku dvojsodné soli kyseliny ethylendiamintetraoctové (dále EDTA). Nadbytečná EDTA je navázána do komplexu roztokem octanu zinečnatého. Přídavkem fluoridu sodného se z komplexu vytěsní ionty hliníku a titanu a uvolněná EDTA, odpovídající obsahu hliníku a titanu, je titrována odměrným roztokem octanu zinečnatého za použití xylenolové oranže jako indikátoru. Obsah hliníku je určen odečtením obsahu titanu (viz stanovení obsahu oxidu titaničitého).

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0109-1; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu hlinitého titrační metodou.

Obsah oxidu železitého ve vápenci

Železnaté ionty tvoří v regulovaném prostředí s 2,2´-dipyridylem červeně zbarvený komplex. Zbarvení je úměrné koncentraci železnatých iontů v roztoku. Z tohoto důvodu je veškeré železo zredukováno na dvojmocné a to je následně fotometricky stanoveno.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0110-2; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu železitého fotometricky dipyridylem 2,2´.

Obsah oxidu titaničitého ve vápenci

Pro stanovení je využíváno žlutého zbarvení chelátu čtyřmocného titanu s tironem ve slabě kyselém prostředí. Rušivý vliv železitých iontů je potlačen redukcí kyselinou askorbovou a dodržením hodnoty pH měřeného roztoku. Zbarvení je úměrné koncentraci titanylových iontů v roztoku.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0112-2; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu titaničitého fotometricky s tironem

Obsah oxidu vápenatého ve vápenci

V alikvotním podílu zásobního roztoku po odstranění oxidu křemičitého (v rámci stanovení obsahu oxidu křemičitého) je stanoven obsah oxidu vápenatého přímou komplexometrickou titrací.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0113-1; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu vápenatého komplexometrickou metodou.

Obsah oxidu hořečnatého ve vápenci

V alikvotním podílu zásobního roztoku po odstranění oxidu křemičitého (v rámci stanovení obsahu oxidu křemičitého) je stanoven obsah oxidu hořečnatého z rozdílu spotřeb roztoku EDTA na titraci sumy CaO a MgO a spotřeby roztoku EDTA na CaO, stanovené v jiné části roztoku.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. podle ČSN 72 0114-1; Základní postup rozboru silikátů – Stanovení oxidu hořečnatého komplexometrickou metodou.

Termická analýza

Termogravimetrie (zkratka TG) je experimentální metoda založená na plynulém sledování hmotnosti zkoumaného vzorku při jeho ohřevu nebo chladnutí. Odvozenou metodou je derivační termogravimetrie (DTG), kde je měřenou veličinou rychlost hmotnostní změny vzorku v závislosti na teplotě, tedy dm/dt na teplotě. Slouží k přesnějšímu rozlišení počátků a konců jednotlivých dějů v rámci termického rozkladu.

Termogravimetrická analýza byla provedena ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s. na přístroji Discovery TGA (TA Instruments). Podmínky analýzy: teplotní rozsah 50 - 950 °C, teplotní gradient 10 °C/min, reakční plyn – dusík s průtokem 20 ml/min.

Hodnocení bylo provedeno z úbytků hmotnosti integrální metodou, kde jsou kvantitativní údaje umístěny vždy u hmotnostní změny. Druhá křivka je derivací původní křivky a doplňuje ji.

Optimální teplota výpalu vápence

Vzorek vápence je vypálen při třech různých teplotách z intervalu 900 - 1200 °C. Na takto připravených vzorcích vápen je stanovena reaktivita podle ČSN EN 459-2 (viz níže). Je vypočítáno maximum funkce popisující závislost teploty při hašení a T_u (°C) na teplotě výpalu a minimum funkce doby hašení t_u (min) na teplotě výpalu. Optimální teplota výpalu je teplota, při níž je T_u maximální, resp. t_u je minimální. Aritmetický průměr obou hodnot udává skutečnou teplotu výpalu. Jedná se o teplotu, při které byly vzorky vápenců vypáleny před provedením zkoušek vápna.

Optimální teplota výpalu byla stanovována ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s.

Reaktivita vápna (T_max a doba potřebná k dosažení T_max)

Reaktivita vápna je stanovována na základě měření změn teploty v průběhu jeho reakce s vodou (hašení), která probíhá v tepelně izolované nádobě za předepsaných podmínek (20 ± 0,5 °C). Ze závislosti teploty na čase při hašení vápna je stanovena maximální dosažená teplota a doba potřebná k dosažení této teploty.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s. podle ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody.

Stanovení celkového CaO a MgO

Vzorek je rozložen kyselinou chlorovodíkovou a chloridem amonným. Titrací roztokem EDTA je selektivně stanoven oxid vápenatý a za přítomnosti neselektivního indikátoru je stanoven celkový obsah oxidu vápenatého a hořečnatého. Z rozdílu zjištěných koncentrací je určen obsah oxidu hořečnatého.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. a vychází z normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody, která se odkazuje na normu ČSN EN 196-2; Metody zkoušení cementu – Část 2: Chemický rozbor cementu. Odchylky v postupu od této normy jsou následující. Při rozkladu kyselinou chlorovodíkovou a chloridem amonným se vypálené vzorky zkoumaných velmi čistých vápenců rozložily vždy bezezbytku, na filtru nebyla přítomna žádná sraženina. Vzhledem k malému obsahu hořčíku ve vzorcích byl z postupu vypuštěn přídavek odměrného roztoku EDTA odpovídající spotřebě při titraci vápníku a přidáván byl pouze triethanolamin s indikátorem, dále následovala titrace 0,03 mol/l EDTA do změny zabarvení.

Stanovení oxidu uhličitého

Stanovení spočívá v rozložení uhličitanů obsažených ve vápně působením kyseliny chlorovodíkové. Uvolněné plyny se jímají a následně adsorbují v 50% roztoku hydroxidu draselného. Obsah oxidu uhličitého se stanoví z rozdílu objemu plynu před adsorpcí a po adsorpci.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. Postup zkoušky popisuje ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody.

Obsah volného vápna

Volné vápno (tj. oxid vápenatý, který se hydrolyzuje na hydroxid vápenatý, případně hydroxid vápenatý přítomný ve vzorku) je rozpuštěn v roztoku sacharózy a titrován kyselinou chlorovodíkovou na fenolftalein jako indikátor.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. Zkouška vychází z normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody.

Obsah SiO₂ a kyselinou nerozložitelného podílu

Zkouška spočívá v rozložení vzorku zředěnou kyselinou chlorovodíkovou. Vyloučená kyselina křemičitá a nerozložitelný podíl je vyžíhán a po vychladnutí zvážen. Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s. Postup analýzy vycházel z již neplatné normy ČSN 72 2203 Chemický rozbor vápen, 1985.

Obsah síranů ve vápně

Síranové ionty, uvolněné rozkladem vzorku kyselinou chlorovodíkovou jsou při pH 1,0 až 1,5 vysráženy roztokem chloridu barnatého za varu. Obsah síranu barnatého je stanoven vážkově a obsah síranů je vyjádřen v procentech obsahu SO₃.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. Stanovení vycházelo z normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody, která se odkazuje na normu ČSN EN 196-2; Metody zkoušení cementu – Část 2: Chemický rozbor cementu.

Ztráta žíháním vápna a celkový obsah vody

Vzorek je žíhán při předepsané teplotě do ustálené hmotnosti v oxidační atmosféře. Ztráta žíháním je stanovena z rozdílu hmotností vzorku před a po žíhání. Stanovením ztráty žíháním při 950 °C se určí obsah vody a CO₂ ve vzorku. Stanovením ztráty žíháním při 600 °C se určí celkový obsah vody.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. Stanovení vycházelo z normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody, která se odkazuje na normu ČSN EN 196-2; Metody zkoušení cementu – Část 2: Chemický rozbor cementu. Stanovení ztráty žíháním při 600 °C nahrazuje metodiku pro stanovení hydrátové vody ve vápenných hydrátech popsanou v již neplatné normě [ČSN 72 2203 Chemický rozbor vápen, 1985], kterou vzhledem k nízkému obsahu hydrátové vody ve vzorcích, a z toho vyplývající velké chyby při stanovení, nebylo možno použít.

Sedimentace hašeného vápna po 20 hodinách

Zkouška spočívá v hašení navážky vápna přebytkem vody předepsaným postupem, jeho sedimentaci v odměrném válci a stanovení objemu sedimentu po 20 h. Objem sedimentu je v procentech vyjádřený podíl sedimentu k celkovému objemu suspenze.

Velikost částic hašeného vápna

Částice analyzovaného vzorku jsou vystaveny laserovým paprskům, které se na nich rozptylují. Úhel rozptylu je nepřímo úměrný velikosti částice, na níž k rozptylu dochází. Distribuce velikosti částic je po standardním zpracování příslušným přístrojem znázorňována distribuční křivkou, vyjadřující závislost distribučního a/nebo kumulativního zastoupení na velikosti částice vyjádřené v µm, v logaritmické stupnici. Pro zjednodušené číselné vyjádření distribuce jsou obvykle používány hodnoty D₁₀, D₅₀ a D₉₀ udávající velikost v µm, odpovídající kumulativnímu zastoupení 10, 50 a 90 % objemu měřených částic. Ke stanovení byl použit vzorek hašeného vápna připravený pro test sedimentace po dvaceti hodinách. Za účelem dezintegrace aglomerátů bylo na vzorek před měřením působeno ultrazvukem po dobu 3 minut. Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s přístrojem Mastersizer 2000 od firmy MALVERN, umožňujícím měřit distribuci velikosti částic v rozmezí 0,01 – 2000 µm.

Doba tuhnutí

Doba tuhnutí vyjadřuje časový interval mezi počátkem a koncem tuhnutí vápenné kaše připravené z vápenného hydrátu předepsaným způsobem (kaše normální konzistence). Počátek a konec tuhnutí je určen na základě hloubky průniku jehly do vápenné kaše.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a. s. a vycházela z normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody, která se odkazuje na normu ČSN EN 196-3; Metody zkoušení cementu – Část 3: Stanovení dob tuhnutí a objemové stálosti.

Vydatnost

Vydatnost je dána objemem vápenného hydrátu, který vznikne hašením vápna předepsaným způsobem.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. dle normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody

Stupeň bělosti a zabarvení

Zkouška je založena na měření intenzity a spektra paprsku světla odraženého od zkoumaného vzorku. Výsledek měření je vyjadřován v hodnotách L, a, b.
L – hodnota jasu, má rozsah od 0 (černá) do 100 (bílá)
a, b – udávají pozici v barevném prostoru CIE (Commission Internationale de l'Éclairage)
a – pozice na diagonále červená (kladné hodnoty) - zelená (záporné hodnoty)
b – pozice na diagonále žlutá (kladné hodnoty) - modrá (záporné hodnoty).

Zabarvení je charakterizováno hodnotami a a b a stupeň bělosti je poměrem hodnoty L stanovené u měřeného vzorku a hodnoty L standardu (síranu barnatého) vyjádřeným v %.

Stupeň bělosti a zabarvení byly stanovovány v Českých lupkových závodech, a. s. na přístroji Lovibont RT100.

Retence vody

Retence vody v čerstvé normalizované maltě je vyjádřena v procentech obsahu vody, která zůstane v maltě po krátké době odsávání na filtračním papíře.

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. dle normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody. Normalizovaná malta byla připravena postupem uvedeným v normě ČSN EN 196-1; Metody zkoušení cementu – Část 1: Stanovení pevnosti.

Hodnota penetrace

Hodnota penetrace vyjádřená v milimetrech udává hloubku průniku penetračního válečku do čerstvé normalizované malty o předepsané konzistenci (hodnota rozlití 185 ± 3 mm stanovená s použitím střásacího stolku).

Zkouška byla prováděna ve Výzkumném ústavu anorganické chemie, a.s. dle normy ČSN EN 459-2; Stavební vápno – Část 2: Zkušební metody. Normalizovaná malta byla připravena postupem uvedeným v normě ČSN EN 196-1; Metody zkoušení cementu – Část 1: Stanovení pevnosti.