La fabricació de la calç, es pot resumir en el Cicle
de la calç:
A partir d'una pedra calcària que es sotmet a una
cocció, s'obté un material que barrejat amb aigua s'hidrata per obtenir un
lligant que barrejat amb àrids, mitjançant l'acció de l'aire torna a ser dur
com la pedra inicial. És per aquest motiu que s'anomena Cicle de la Calç,
perquè es tracta d'un procés que comença i acaba en una pedra calcària, és a
dir en CaCO3 (Carbonat Càlcic).
La Cocció:
S'introdueix la pedra calcària pura triturada
homogèniament en un forn, on primer s'evapora l'aigua de composició que
posteriorment ajuda a la descomposició de la pedra entre 900ºC i 1000ºC. Aquest
procés és lent, però si s'incrementés la temperatura per fer-lo més ràpid seria en detriment de la
qualitat de la calç viva obtinguda.
En aquest procés el carbonat càlcic (CaCO3)de
la pedra es transforma en òxid càlcic (CaO, calç viva) seguint la següent
reacció:
CaCO3
+ 900-1000ºC = CaO
+ CO2
En el cas de la calç dolomítica, és a dir obtinguda a
partir de pedres calcàries amb contingut de magnesi (entre un 6% i un 35% són
pedres calcàries magnèsiques, i entre un 36% i un 46% són pedres calcàries
dolomítiques), la temperatura de cocció no ha de superar els 850ºC, donat que
el carbonat de magnesi es transforma en òxid de magnesi a aquesta temperatura
més baixa, i si es supera aquest es sobre cou perdent tota la seva reactivitat.
Pel que fa a la calç hidràulica natural, els compostos
argilosos de la pedra calcària (entre un 6% i un 22%) requereixen arribar a
temperatures més altes, 1100-1250ºC, perquè es transformin en silicats i
aluminats de calci que li donaran les propietats hidràuliques.
L'Apagat:
Consisteix en l'addició d'aigua a la calç viva
obtinguda després de la calcinació, transformant-se l'òxid de calci en hidròxid
de calci (calç hidratada o portlandita) augmentant de volum, segons la següent
reacció exotèrmica:
CaO
+ H2O
= Ca(OH)2
+ Temperatura
Aquest procés d'hidratació es por realitzar de dues
maneres:
-
Per pulverització de la quantitat justa d'aigua (un 33% del pes de la calç)
per transformar l'òxid en hidròxid, que permet obtenir la calç aèria
hidratada en pols, presentació que respon a
interessos comercials
-
Per immersió en en excés d'aigua (un 300% del pes de la calç), per obtenir
la calç aèria hidratada en pasta, seguint el procés tradicional de
fabricació. Cal tenir en compte que la calç en pasta adquireix unes prestacions
d'elasticitat, durabilitat i transpiració un cop endurida, que van en augment
quan més temps passa reposant dins l'aigua, que com a mínim ha de ser entre
tres i sis mesos, però fins i tot es pot arribar a un i dos anys o més, seguint
la tradició romana de l'envelliment de la calç.
Durant el període de repòs, els
cristalls de la calç (la portlandita) es van transformant, passant de ser
prismàtics a fines làmines, que tenen més superfície específica que afavoreix
el lligam interior del material amb l'aigua (aigua interlaminar), que després
li donarà més elasticitat, treballabilitat, menys retracció, rapidesa
d'enduriment i durabilitat.
En referència a la calç dolomítica, cal tenir en compte que la hidratació de l'òxid de magnesi és molt lenta que la del calci, i per arribar a una transformació completa en hidròxid de magnesi (Mg(OH)2), cal molt de temps, és a dir, si es vol obtenir calç dolomítica en pasta cal deixar la barreja en repòs almenys durant un any i fins i tot durant dos anys. Però si en canvi es vol obtenir en pols cal modificar les condicions ambient, realitzant l'apagat en autoclaus, a alta pressió i temperatura.
En la calç hidràulica, també s'ha d'apagar la seva
part calcària però sense que reaccioni la part hidràulica, sinó enduriria tota
la calç. Per aquest motiu simplement s'aplica per pulverització una petita part
d'aigua, abans d'emmagatzemar-la en sitges, on es continuarà apagant la part
viva per evaporació de la humitat, i s'evita que es superin els 120ºC de
temperatura en la reacció exotèrmica. Al final del procés s'obté una combinació
de calç hidratada amb silicats i aluminats càlcics, sílice i òxids d'alumini.
La Carbonatació:
El procés d'enduriment de la calç aèria s'anomena
Carbonatació, donat que succeïx mitjançant la transformació química que provoca
el CO2 de l'aire en l'interior del material, transformant l'hidròxid
càlcic (Ca(OH)2) en carbonat càlcic (CaCO3) o calcita,
segons la següent reacció:
Ca(OH)2
+ CO2
= CaCO3
+ H2O
Pot semblar que sigui la pasta qui absorbeixi l'aire
que l'envolta, però en realitat el CO2, un gas, es dissol en l'aigua
interlaminar de la calç, un líquid, transformant-se de fora cap endins en
carbonat càlcic, com al principi del cicle.
La calç dolomítica també pateix aquesta transformació
amb el CO2, afegint-se la transformació del hidròxid de magnesi
(Mg(OH)2) en carbonat de magnesi (MgCO3). Aquesta
tranformació és més lenta però a la vegada ve compensada per la estructura
cristal·lina de l'hidròxid de magnesi, que és fibrosa després de la pèrdua
d'aigua inicial, i que té una elevada resistència mecànica a la vegada que
atrau les molècules d'aigua afavorint la carbonatació de la part càlcica. Per
tant és una calç que tot i està en ambients amb poc aire o en presència
d'humitat, té la capacitat de carbonatar obtenint després del procés, una
resistència a la compressió semblant a la de la calç hidràulica més feble
(NHL-2).
Pel que fa al procés d'enduriment de la calç
hidràulica, esdevé per fraguat és a dir
per evaporació de l'aigua de pastat. Aquesta aigua és la que ajuda a
reaccionar els silicats i els aluminats de calci hidràulics amorfs amb l'hidròxid
de calci, formant hidrats estables e insolubles, que fan que la calç pugui
endurir també en presència d'aigua (comportament hidràulic). Tot i que cal
recordar que en un segon terme, també esdevé la carbonatació de la part
d'hidròxid càlcic que conté la calç hidràulica.