Kalkki: kalsiumsuolat, tyypit ja käyttö rakennus- ja maataloudessa

Kattava opas kalkista: kalsiumsuolat, tyypit ja käyttö rakennus- ja maataloudessa — kalkkikivi, poltettu ja sammutettu kalkki sekä käytännön edut.

Kalkki on yleisnimitys erilaisille luonnossa esiintyville mineraaleille ja niistä johdetuille materiaaleille, joissa kalsiumin karbonaatit, oksidit ja hydroksidit ovat vallitsevia. Näitä materiaaleja käytetään suuria määriä muun muassa rakennus- ja rakennusteknisissä materiaaleissa (kuten kalkkikivituotteet, betoni ja laasti) sekä kemikaalien raaka-aineina. Kivet ja mineraalit, joista näitä materiaaleja saadaan, pääasiassa kalkkikivi ja liitu, koostuvat pääasiassa kalsiumkarbonaatista. "Polttamalla" (kalsinoimalla) niistä saadaan erittäin syövyttävää kalkkia (kalsiumoksidia) ja vettä lisäämällä vähemmän syövyttävää, mutta silti voimakkaasti emäksistä sammutettua kalkkia (kalsiumhydroksidia).

Tyypit ja koostumus

• Poltettu kalkki (quicklime): kemialliselta koostumukseltaan pääosin kalsiumoksidia, CaO. Se syntyy kalsinoinnissa, jolloin kalsiumkarbonaatti (CaCO3) hajoaa kuumassa muodostaen CaO:ta ja hiilidioksidia (CO2).
• Sammutettu kalkki (hydrated lime): syntyy, kun poltettu kalkki reagoi veden kanssa muodostaen kalsiumhydroksidia, Ca(OH)2. Tästä käytetään myös nimitystä sammutettua kalkkia (kalsiumhydroksidia) ja se on vähemmän syövyttävää kuin CaO, mutta vahvasti emäksinen.
• Hydrauli- ja romukalkki: sisältävät sideaineina tarttuvia aineita (esim. piidioksidia tai alumiinioksideja), jotka reagoivat myös veden kanssa ja kovettuvat myös ilman hiilidioksidia. Näitä käytetään laastissa ja rakenteissa, joissa tarvitaan kosteus- tai murtumiskestävyyttä.
• Dolomiittikalkki: sisältää merkittävästi magnesiumia (MgCO3), jolloin koostumus muistuttaa dolomiittia ja ominaisuudet poikkeavat hieman puhtaasta kalkkikivestä.
• Maatalouskalkki (agricultural lime): yleensä jauhettua kalkkikiveä tai dolomiittia, jota käytetään maaperän pH:n säätelyyn ja kalsiumin/magnesiumin lisäykseen maaperään.

Valmistus ja kemialliset reaktiot

Kalkkikiven kalsinointi voidaan kirjoittaa yksinkertaistettuna reaktiona:

CaCO3 → CaO + CO2↑

Kun poltettua kalkkia lisätään veteen, tapahtuu sammuttamisreaktio:

CaO + H2O → Ca(OH)2

Huoneilmassa sammuttettu kalkki voi ajan myötä absorbioida hiilidioksidia ja palautua kalsiumkarbonaatiksi (kalkeruotuminen):

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Käyttö rakennusalalla

• Kalkkia käytetään laastissa, tasoitteissa ja sementtilisänä parantamaan muokkausominaisuuksia, tiiviyttä ja hengittävyyttä.
• Hydrauli- tai romukalkit soveltuvat rakenteisiin, joissa tarvitaan lujuutta ja kosteudenkestävyyttä. Perinteisissä kalkkilaasteissa korostuu elastisuus ja vesihöyryn läpäisevyys, mikä vähentää halkeilua vanhoissa kivirakenteissa.
• Kalkin käyttö betoni- ja sementtisekoituksissa on tavanomaista siten, että se voi parantaa työstettävyyttä ja kestävyyttä tietyissä olosuhteissa, mutta määrät ja tyypit mitoitetaan suunnitelmien mukaan.
• Sammutettu kalkki on myös raaka-aineena erilaisissa käsittelyissä, kuten jätevesien kemiallisessa puhdistuksessa (ph:n säätö, saostus) ja savukaasujen puhdistuksessa.

Käyttö maataloudessa

• Maaperän pH:n säätely: maatalouskalkkia käytetään neutraloimaan happamia maita ja nostamaan pH:ta, jolloin ravinteiden saatavuus paranee ja monet kasvit kasvavat paremmin.
• Ravinne- ja kalkkitasapaino: kalkki lisää maahan kalsiumia ja usein myös magnesiumia (jos käytetään dolomiittikalkkia), mikä vaikuttaa maan rakenneominaisuuksiin ja kasvien ravinteiden saantiin.
• Levitysajankohta ja annostelu riippuvat maan nykyisestä pH:sta, viljelykasvista ja maaperän tyypistä; analyysi ja viljelyneuvonta auttavat määrittämään oikean määrän.

Turvallisuus ja varastointi

• Poltettu kalkki (CaO) on erittäin syövyttävää ja voi aiheuttaa vakavia palovammoja joutuessaan kosketukseen ihon tai silmien kanssa sekä hengitysteihin pöllytettäessä. Tästä syystä sitä käsitellään suojavarustein.
• Sammutettu kalkki (Ca(OH)2) on vähemmän syövyttävää mutta silti emäksinen aine, joka voi ärsyttää ihoa ja hengitysteitä.
• Varastointi kuivan ja suojatun tilan, hyvä ilmanvaihto ja erillinen säilytys muiden kemikaalien kanssa ovat tärkeitä. Pitkäaikainen altistus pölylle tulee välttää.
• Kuljetus- ja käyttömääräyksiä noudatetaan paikallisten säädösten ja turvallisuusdatalehtien (MSDS/SDS) mukaisesti.

Ympäristövaikutukset

Kalkin valmistus (kalsinointi) aiheuttaa merkittäviä CO2-päästöjä sekä prosessipäästöinä (CaCO3 → CO2) että polttoaineiden käytöstä johtuen. Toisaalta kalkkia käytetään myös ympäristönsuojelussa, esimerkiksi happamista sulfaattimaista neutraloimiseen ja jätevesien käsittelyssä. Rakennusten hiilensitova ominaisuus (karbonatisoituminen) voi osittain sitoa takaisin CO2:ta ajan myötä.

Käytännön neuvot

• Maata kalkittaessa tee ensin maaperätutkimus ja seuraa suositeltuja annoksia; liiallinen kalkitus voi johtaa ravinteiden epätasapainoon.
• Rakennuskohteissa valitse kalkkityyppi käyttötarkoituksen mukaan: hengittävä ja joustava kalkkilaasti vanhoihin kivirakenteisiin, hydraulinen kalkki kosteisiin oloihin.
• Käytä aina asianmukaisia suojavälineitä (käsineet, suojalasit, hengityssuojain) käsiteltäessä poltettua tai kuivaa sammuttamatonta kalkkia.

Yhteenvetona: kalkki kattaa laajan joukon kalsiumpitoisia mineraaleja ja materiaaleja, joiden ominaisuudet vaihtelevat karkeasti poltetun, sammutetun ja hydraulisen kalkin välillä. Käyttötarkoituksesta ja turvallisuusvaatimuksista riippuen valitaan oikea muoto ja käsittelytapa.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on kalkki?

K: Mihin tarkoituksiin kalkkia käytetään?

K: Minkä tyyppisiä kiviä ja mineraaleja käytetään pääasiassa kalkin valmistukseen?

K: Mitä on kalsinointi?

K: Mitä on sammutettu kalkki?

K: Mitä eroa on kalkin ja sammutetun kalkin välillä?

K: Mitä on maatalouskalkki?

Hae kirjaimella