Zeminy používané k výrobě pálených stavebních materiálů obsahují různě velká, zhuštěná uhličitanová zrna, nejčastěji kalcitu anebo dolomitu, která se sráží z prosakujících roztoků při poklesu parciálního tlaku CO2. Při zpracování v cihlářském průmyslu se tato zrna (především hrubší, v praxi nazývaná cicvár) projevují negativně na kvalitě konečného výrobku.
V průběhu tepelného zpracování (výpalu) se kalcinují za vniku oxidu vápenatého (CaO) a oxidu hořečnatého (MgO). Dochází také k objemovému smrštění těchto zrn, které je důsledkem menšího molárního objemu výpalem vznikajících oxidů. Množství volného oxidu vápenatého a hořečnatého závisí na použité surovině, stupni zdrobnění a podmínkách výpalu charakterizovaného tzv. pálící křivkou. Jsou-li staviva s vyšším obsahem těchto oxidů použita v podmínkách, kdy jsou vystavena působení vlhkosti, dochází k hydrataci CaO a MgO, přičemž rychlost hydratace závisí na podmínkách pálení, které určují povrch a tím i aktivitu pálených vápenných zrn. Hydratací vznikají hydroxidy (hydroxid vápenatý a hořečnatý) a tento proces je spojený s objemovou expanzí hydratujícího zrna. Napětí, které ve střepu staviva toto rozpínání způsobuje, snižuje jeho mechanickou pevnost.
V současné době se objevují nové druhy výrobků, které kombinují tenkostěnná staviva, jejichž dutiny se plní izolačními hmotami na bázi pěnosilikátů a polystyrenu, které se upravují za hydrotermálních podmínek. Působení těchto podmínek, zejména pak vlhké páry za zvýšené teploty výrazně zintenzivňuje hydratační procesy ve střepu obsažených zrn oxidů. Kondenzací vody se ve střepu také tvoří silně alkalické roztoky reagující s fázemi střepu, které se při pozvolné hydrataci za normálních podmínek jeví jako inaktivní. Oba tyto faktory, tj. rostoucí rychlostí hydratace a vznik novotvorných fází, výrazně zvyšují negativní vliv uhličitanů v surovině na vlastnosti a životnost páleného střepu.
Doc. Ing. Petr Ptáček, Ph.D., Ing. Tomáš Opravil, PhD. a Ing. František Šoukal, PhD. z Fakulty chemické se ve svém výzkumu zaměřili na eliminaci těchto negativních vlivů pomocí zdrobnění vápenného zrna, protože jemnější zrna svou dodatečnou hydratací ve střepu vyvíjejí menší napětí. V důsledku většího povrchu také v průběhu výpalu snadněji reagují a přítomnost jemně disperzních uhličitanů v surovině se dokonce může do jisté míry projevit pozitivně, neboť usnadňuje vyhořívání organických látek ze střepu a snižuje tak možnost vzniku tzv. černých jader.
Podstata jejich řešení spočívá v úpravě pracovní směsi k výrobě pálených staviv spočívající v přídavku iontu Zn2+ a/nebo B3+ ve formě jejich anorganických a/nebo organických sloučenin v množství nejméně 0,25% hmotnosti směsi., Tato úprava ovlivní fázové složení výrobků tak, že se zmenší teplotní rozmezí vzniku produktů kalcinace uhličitanů a ve výsledném produktu je jich pak méně, čímž je omezen jejich nežádoucí vliv. Další podrobnosti lze získat v záznamech Úřadu průmyslového vlastnictví, kde je patent zveřejněn.
Autor textu: kolektiv autorů FCH
Zdroj úvodního obrázku: commons.wikimedia.org
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stapel_bakstenen_-_Pile_of_bricks_2005_Fruggo.jpg
