Stavební materiály

Stavební materiály se používají pro konstrukci budov a dalších staveb. Tato kapitola přibližuje hlavně materiály, jejichž výroba vychází z minerálů/hornin nacházejících se v litosféře Země.

Vápno

• Zásadní pro výrobu stavebních hmot je těžba vápence. Ten obsahuje minerál kalcit, uhličitan vápenatý – \mathrm{CaCO_3}.
• Pálením vápence se získává pálené vápno, oxid vápenatý – \mathrm{CaO}. Tento proces lze popsat chemickou rovnicí takto: \mathrm{CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2}.
• Reakcí páleného vápna s vodou vzniká hašené vápno, hydroxid vápenatý – \mathrm{Ca(OH)_2}.
• Hašené vápno ve stavební hmotě tuhne díky reakci se vzdušným oxidem uhličitým, vznikne opět pevný uhličitan vápenatý: \mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 + H_2O}.

Smícháním páleného vápna, vody a písku vzniká vápenná malta, tu lze použít ke spojování cihel/tvárnic či vytváření omítek. Malta může místo páleného vápna ale obsahovat i cement (cementová malta), vizte dále.

Cement a beton

Cement (respektive běžný portlandský cement) obsahuje kromě oxidu vápenatého (\mathrm{CaO}) i další oxidy, například oxid křemičitý (\mathrm{SiO_2}), hlinitý (\mathrm{Al_2O_3}) nebo železitý (\mathrm{Fe_2O_3}). Vyrábí se pálením vápence společně s příměsemi, jejich množství ovlivňuje vlastnosti vznikajícího cementu.

Při tuhnutí portlandského cementu se uplatňuje reakce oxidů s vodou (hydratace). Vzniklý hydroxid vápenatý pak může reagovat se vzdušným oxidem uhličitým (obdobně jako u vápna).

Smícháním cementu, vody a kameniva (písku, štěrku) vzniká beton (respektive cementový beton). Ten se používá např. pro výrobu nosných konstrukcí či panelů.

Sádra

Sádra (hemihydrát síranu vápenatého – \mathrm{CaSO_4 \cdot \frac{1}{2}\,H_2O}) se vyrábí pálením minerálu sádrovce (dihydrát síranu vápenatého – \mathrm{CaSO_4 \cdot 2\,H_2O}). Tento proces tedy vlastně zajišťuje odstranění vody z krystalické mřížky. Rozmícháním sádry ve vodě opět vzniká pevný sádrovec. Sádra se používá např. pro drobné opravy zdí, při výrobě sádrokartonu, modelů a soch či k fixaci zlomenin.

Sádrovec (respektive energosádrovec) je produktem odsiřování kouřových plynů, např. z tepelných elektráren.

Sklo

Sklo je amorfní materiál (jeho struktura není krystalická). Základní látkou pro výrobu skla je oxid křemičitý (\mathrm{SiO_2}), který je přítomen ve sklářském písku. Základním typem skla je sodnovápenaté sklo, při výrobě se ke sklářskému písku přidává soda (\mathrm{Na_2CO_3}), která snižuje teplotu tání směsi, a vápenec (\mathrm{CaCO_3}). Při výrobě skla se používá i sklo získané tříděním odpadu, sklo lze prakticky donekonečna recyklovat.

Kovy

Ve stavebnictví se používají i mnohé kovy. Uplatnění má železo (např. jako výztuž do železobetonu), korozivdorná ocel či hliník (např. k výrobě okenních profilů).