1. Wymień rodzaje krzemianów(wzory) występujące w surowcach i materiałach budowlanych.

2. Scharakteryzuj produkcję cementów portlandzkich i hutniczych(właściwości tych materiałów).

3. Omów podstawowe surowce stosowane w zaprawach( murarskich, tynkarskich, posadzkowych). Właściwości tych zapraw.

4. Narysuj i omów proces technologiczny produkcji/ betonu komórkowego/ klinkieru portlandzkiego metoda sucha/.

5. Omów proces produkcji cementu metodą mokrą.

6. Rodzaje reakcji chemicznych pod względem energetycznym w produkcji materiałów budowlanych.

7. Omów na czym polega projektowanie betonu.

8. Podaj podstawowe właściwości betonów zwykłych i czynniki determinujące te właściwości.

9. Dlaczego beton zwykły może być nieodporny na korozję siarczanową (działanie Na₂SO₄, MgSO₄).

10. Wymień rodzaje procesów termicznych do otrzymywania materiałów budowlanych - podaj przykłady.

11. Rola składników mineralnych klinkieru portlandzkiego w kształtowaniu właściwości cementów.

12. Wymień i scharakteryzuj podstawowe właściwości /a)spoiw wapiennych / b)betonów komórkowych/c) cementów/.

13. Podaj czynniki wpływające na wytrzymałość betonów zwykłych

14. Czynniki wpływające na wielkość efektu cieplnego przy hydratacji cementu.

15. Wymień podstawowe właściwości i zastosowanie wapna i gipsu.

16. Wymień niekorzystne związki dla produkcji materiałów budowlanych. Scharakteryzuj ich wpływ.

17. Odmiany polimorficzne siarczanu dwuwapniowego i trójwapniowego.

18. Procesy egzo-, i endotermiczne występujące podczas wiązania zapraw wapiennych / betonów/ zapraw gipsowych/.

19. Rodzaje cementów i ich charakterystyka.

20. Struktura i mikrostruktura cementu.

21. Właściwości(własnosci) materiałów autoklawizowanych.

22. Produkcja wapna palonego.

23. Dodatki mineralne do cementu i betonu

1.Wymień rodzaje krzemianów(wzory) występujące w surowcach i materiałach budowlanych.

Krzemiany i glinokrzemiany:

- wyspowe [SiO4]^4-

klinkier portl.Ca2[SiO4]*CaO alit, Ca2[SiO4] beta - belit

żużle stalownicze i wielkopiecowe: beta belit,

monticelit CaMg[SiO4], merwinit Ca3Mg[SiO4]2

- pirokrzemiany [Si2O7]^6-

żużle wielkopiecowe Ca3[Si2O7] rankinit

- warstwowe

Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ kaolinit, illit K₃Al₄[Si_8-yAl_yO₂₀](OH)₄

Granulowane żużle wielkopiecowe - melility

Ca2Al[AlSiO7] gelenit, Ca2Mg[Si2O7] akermanit

-łańcuchowe [SiO3]^2-

CaMg[Si2O6] diopsyd, Ca[SiO3] wolastonit, tobermoryt

Ca5[Si3O8(OH)]*8H2O

-szkieletowe [SiO2]⁰

kwarc, ortoklaz K[Si3AlO8], anortyt Ca[Si2Al2O8]

nefelin Na[(Si,Al)O4]

***************************************************************************************

2. Scharakteryzuj produkcję cementów portlandzkich i hutniczych(właściwości tych materiałów).

Proces produkcji cementu portlandzkie­go obejmuje trzy zasadnicze etapy: • przygotowanie surowca,

• wypalanie(uzyskuje się klinkier port­landzki) • mielenie, z dodatkiem gipsu - (uzyskuje się cement portlandzki).

Do podstawowych operacji technologicznych przy produkcji klinkieru i cementu zaliczamy:

a)wydobycie surowców

b)rozdrabnianie-(kruszarkach młotkowych)

c)homogenizacja- [formowaniu z surowców pryzmy przez usypywanie podłużnych warstw].

d)korekcja- homogenizacja szlamu lub maki surowcowej.

e)homogenizacja,

f)mielenie i suszenie- w młynach misowo- rolkowych

g)wypalanie- w piecu obrotowym

h)chłodzenie- w chłodnikach

h)magazynowanie klinkieru,

i)mielenie klinkieru z gipsem-[ w młynach kulowych, dodaje się gips- bo cement wg normy to mieszanina mielonego klinkieru z gipsem, który pełni funkcję regulatora wiązania].

j)mielenie klinkieru z gipsem i dodatkami mineralnymi,

k)fałszywe wiązanie cementu- jest to zjawisko nieformalnego i przedwczesnego wiązania cementu w okresie kilku minut od chwili dodania wody.

Produkcja cementu hutniczego (CEM III) przebiega w ten sam sposób co portlandzkiego jednakże, oprócz klinkieru i gipsu dodatkowym składnikiem jest żuzel( mielenie i mieszanie)

Podstawowe właściwości cementów: -Wytrzymałość na ściskanie[wytrzymałość zaprawy normowej po 27 i 28 dniach] - czas wiązania[szybkość przechodzenia z masy plastycznej w ciało stałe], -stałość objętości, - powierzchnia właściwa, - plastyczność , ilość dodawanej wody

Właściwości specjalne -ekspansja, odporność na korozję chemiczną, małe ciepło twardnienia, duże wytrzymałości początkowe,, mała zawartość alkaliów Na₂O, K₂O

[ Cement hutniczy ma właściwości zbliżone do cementu portlandzkiego. Głównym jego składnikiem jest granulowany żużel wielkopiecowy. Różnice w ilościach składników che­micznych (głównie mniej CaO, a więcej Si02) nadają mu szczególnych własności, do których - w porównaniu do CEM I - można zaliczyć:

• wolniejszy proces wiązania i twardnienia,

• opóźniony o około 30% w stosunku do cementu portlandzkiego początek i koniec wiązania,

• wybitnie osłabiony proces wiązania w niskiej temperaturze, niższej od + 5°C. Wyjątek mogą stanowić betony o dużych masywach (samoocieplenie od ciepła hydrata­cyjnego),

• wyższa odporność na działanie środowiska o średniej agresji, zwłaszcza siarczano­wej,

• wydzielanie mniejszych ilości ciepła przy wiązaniu,

• wyższy przyrost wytrzymałości po upływie 28 dni, a o wiele wyższy po 90 dniach,

• niższy skurcz o około 40%,

• w kamieniu cementowym pory mają mniejsze wymiary,

• niższa nasiąkliwość, wyższa mrozoodporność]

******************************************************************************************

3.Omów podstawowe surowce stosowane w zaprawach( murarskich, tynkarskich, posadzkowych). Właściwości tych zapraw.

Cement portlandzki- jest spoiwem hydraulicznym który otrzymuje się przez wspólne zmielenie klinkieru i gipsu. Głównie stosowany jako składnik mas tynkarskich. Wapno suchogaszone spoiwo budowlane powietrzne które otrzymuje się przez działanie na wapno palone ograniczoną ilością wody. Gips- spoiwo powietrzne otrzymywane przez częściową dehydratację CaSO₄*₂H₂O, najbardziej charakterystyczną cecha jest krótki czas wiązania oraz wysokie wytrzymałości. Woda- powinna być bez zapachu na głębokość 100 cm powinna być przeźroczysta. Piasek

Właściwości -właść reologiczne, przyczepność, współ. przewodnictwa cieplnego ( w zewnętrznych elementach spoiny), trwałość (dla elementów zewnętrznych narażonych na zmiany środowiska), barwa dla tynków. Właściwości zapraw(kas)-*. Wapienna (wapno, piasek, woda) spoiwo - ciasto wapienne lub wapno suchogaszone. Niska wytrzymałość po 28 dniach dojrzewania. Dobre właściwości ciepłochronne i cechy robocze. Stosowane do tynków wewnętrznych na ścianach i stropach-* cementowa (cement, piasek, woda)duża wytrzymałość, dobra przyczepność, mało plastyczna - źle się urabia, słabe wł.ciepłochronne i niską przepuszczalność, rzadko stosowany w pracach tynkarskich.-* cementowo - wapienna (cement, piasek, wapno, woda)Spoiwo - ciasto wapienne, najczęściej stosowana w budownictwie,łatwo się urabia, wysoka wytrzymałość, szybko twardnieje, tynki zewn - wewn.-* gipsowo - wapienna (gips, wapno , piasek, woda)ma lepszą przyczepność do drewna i materiałów drewnopochodnych niż wapienna. Znacznie szybciej wiąże i twardnieje, wyższa wytrzymałość, dobre wł. Ciepłochronne, nie można stosować w miejscach narażonych na wilgoć, tynki ozdobne wewn. i elem. dekoracji

******************************************************************************************

4. Narysuj i omów proces technologiczny produkcji/a) betonu komórkowego/b) klinkieru portlandzkiego metoda sucha/.

a) BETON KOMÓRKOWY Technologia UNIPOL(która polega na uaktywnieniu części kruszywa poprzez wspólny jego przemiał ze spoiwem do osiągnięcia odpowiedniego rozdrobienia i odpowiedniej powierzchni, powodującym szybsze wejście krzemionki w reakcje ze spoiwem ) spoiwo wapno+ cement, piasek, popioły lotne. PGS wapno gips popioły lotne Spoiwo [cement wapno popiół lotny +gips, piasek}> mielenie> zbiornik >mieszarka [spoiwo+H2O+ mikrokruszywo}> mieszanka betonowa> formowanie> dojrzewanie> usuwanie nadrostów> krojenie> autoklawizacja> gotowy wyrób

Surowce: spoiwo cem I,II,III,IV,V 32,5, wapno palone [czas gaszenia10-30min, temp 60-80C, MgO<3%], gips, żużel mielony, mikrokruszywo [mielony piasek SiO2>80%, pyły <5%, alkalia<1,5%, części org., zanieczyszczenie; piaski odpadowe z elektrowni, z piaskowców, poflotacyjne, poformierskie; popioły lotne: pow. właściwa >2500g/m2, wodorządność <50%, sio2>40, Al2O3<40, CaO<10, MgO<3,5, SO3<2,5, S<0,2]; środki porotwórcze [proszki metali Al., Zn, Mg, pow. krycia 4000-6000 g/cm2, budowa ziarna płytkowa; środki które wydzielają wodór , środki pianotwórcze]

b) Do podstawowych operacji technologicznych przy produkcji klinkieru i cementu zaliczamy:

a)wydobycie surowców

b)rozdrabnianie-(kruszarkach młotkowych)

c)homogenizacja- [formowaniu z surowców pryzmy przez usypywanie podłużnych warstw].

d)korekcja- homogenizacja szlamu lub maki surowcowej.

e)homogenizacja,

f)mielenie i suszenie- w młynach misowo- rolkowych

g)wypalanie- w piecu obrotowym

h)chłodzenie- w chłodnikach

h)magazynowanie klinkieru,

• Metoda sucha-różni się ona od metody mokrej jedynie sposobem przygotowania surowców. Po wstępnym rozdrobnieniu w łamaczach surowiec przechodzi do suszar­ni, która w nowoczesnych rozwiązaniach jest jednocześnie młynem obrotowym (młyn su­sząco-mielący). Tu materiał osusza się do wilgotności około 1-2% i rozdrabnia. Surowce drobne, jak np. żużle, dozowane są bezpośrednio do młyna susząco-mielącego w odpo­wiedniej proporcji w stosunku do pozostałych rozdrobnionych innych surowców. W tym stanie przesyła się materiał do zbiorników korekcyjnych, w których następuje skorygowa­nie składu i dokładne wymieszanie metodą pneumatyczną. Następnie - jak w metodzie mokrej - następuje wypał(piece obrotoe, - nastepnie chłodzenie w chłodnikach) i leżakowanie. Oczywiście, w tej metodzie rozdrobniony suro­wiec wprowadzany jest do pieców wypałowych w stanie suchym jako proszek lub granulki.

• Porównanie metody mokrej i suchej - metoda sucha jest nowocześniejsza i bar­dziej ekonomiczna. Zużywa mniej ciepła, gdyż odpada odparowywanie wody ze szlamu. Zużywa się około 3600-4000 kJ na 1 kg klinkieru wobec 5300-7200 kJ w metodzie mo­krej. Wydajność pieców w metodzie suchej jest prawie 2-krotnie wyższa. Metoda sucha pozwala w sposób znacznie prostszy wykorzystać żużel wielkopiecowy i popioły lotne jako wyjściowe składniki w produkcji cementów hutniczych i pucolanowych. W meto­dzie mokrej wymienione surowce dodaje się dopiero przy przemiale klinkieru.

Produkcja klinkieru met.suchą( Kasia)1.wydobycie surowca i jego kruszenie.2.rozdrobnienie surowca.3.mieszanina właściwa+elem.żelazonośny.4.suszenie gazami z pieca obrotowego.5.przechowywanie surowca w silosach.6.surowy surowiec do pieca.7.wymiana ciepła między gazami a surowcem.8.spiekanie w płomieniach.9.gwałtowne chłodzenie w chłodnikach żeby powstał beta-belit.10.magazynowanie klinkieru.11.Rozdrabnianie w młynach kulowych

***************************************************************************

5. Omów proces produkcji cementu metodą mokrą.

Metoda mokra - przygotowanie surow­ców wymaga ich sortowania i rozdrobnienia.

sortowanie polega na odrzuceniu złych partii składników, co ustala się z reguły makro­skopowo. zakłada się, że dane­ surowce przychodzą ze złóż zbadanych pod względem przydatności, a ich zanieczysz­czenie może pochodzić tylko z przerostów skalnych lub przypadkowych zanieczyszczeń. Rozdrobnienie prowadzi się w trzech etapach. Najpierw kruszy się bloki w łamaczach(I) , następnie miele się w młynie kulowym (II) i tak rozdrobniony surowiec przesyła się do szlamownika(III) . Kruszeniu w łamaczach i młynach podlegają twarde surowce, np. wapień, natomiast miękkie, np. glina, rozdrabnia się w szlamowniku i z kolei przelewa do basenu szlamowania , gdzie po zmieszaniu z dodatkową wodą powstaje zhomogeni­zowany szlam. Tutaj też dokonuje się korekcji składu pod względem chemicznym, stosu­jąc odpowiednie dodatki.

Zhomogenizowany szlam przechodzi do ukośnie ustawionych pieców obrotowych, gdzie następuje wypalanie w temperaturze do 1450°C. Temperaturę tę uzyskuje się przez wdmuchiwanie płomienia z pyłu węglowego, oleju lub gazu od strony niżej położonego końca pieca. Szlam przesuwając się wzdłuż pieca przechodzi przez strefy o coraz wyższej temperaturze, aż blisko końca pieca osiąga ona żądane 1450°C. W końcowym odcinku (qk.10% długości pieca) następuje chłodzenie do 1200°C. Przy odpowiednich tempera­turach zachodzą procesy chemiczne i strukturotwórcze, prowadzące do powstania pożą­danych składników mineralnych klinkieru portlandzkiego. Szybkość studze­nia, zwłaszcza w ostatniej części pieca, decyduje o ostatecznym stosunku ilościowym poszczególnych minerałów w cemencie. Klinkier musi leżakować tak długo, aż nastąpi w nim zakończenie wszelkiego rodzaju reakcji chemicznych, a temperatura obniży się do co najmniej 40°C.

Ostatnia czynność polega na rozdrobnieniu klinkieru z dodatkiem gipsu na cement. Dokonuje się tego w młynach kulowych

******************************************************************************************

6.Rodzaje reakcji chemicznych pod względem energetycznym w produkcji materiałów budowlanych.

Egzotermiczne- gaszenie wapna , hydratacja cementu, hydratacja gipsu. Endotermiczne- wypalanie klinkieru portlandzkiego

******************************************************************************************

7.Omów na czym polega projektowanie betonu.

Projektowanie betonu jest to ustalenie poszczególnych jego składników w kg/m3. Projektując musimy uwzględnić: -właściwości jakie musi posiadać beton; -wymiary elementów; -sposób rozmieszczenia stali;-konsystencje mieszanki betonowej; -max. wielkość ziaren kruszywa;-sposób zagęszczania i warunki eksploatacji.

Podstawy projektowania betonów:1.wybór rodzaju składników,2.określenie poszczególnych właściwości.3.dobór odp.uziarnienia kruszywa,4.ustalenie ilościowego składu mieszanki betonowej na 1m³ dowolną met. projektową. 5.zapotrzebowanie betonu na wodę.6.kontrola czy beton posiada założone wł.7.ustalenie skł roboczego mieszanki

Metody projektowania.( Projek. składu betonów zwykłych.)

Wszystkie metody można umownie podzielić na trzy grupy:

a)metody obliczeniowe- określamy nimi skład mieszanki betonowej bez potrzeby wykonywania dużej ilości badań laboratoryjnych. Obliczony skład mieszanki podlega sprawdzeniu doświadczalnemu. Metoda „trzech równań” Bukowskiego: *równanie wytrzymałości (Bolomey'a) R_śr = A( C/W ± a ) R_śr - średnia wytrzymałość betonu na ściskanie A- współ. uwzględniający wpływ rodzaju kruszywa i klasy cementu na wytrzymałość R_śr i zależy od C/W, a- współczynnik zależny od C/W. *równanie szczelności mieszanki betonowej C/ ρ_c + K/ρ_k + W = 1000 dm³ C- ilość cementu [ kg/m³],K- ilość kruszywa [ kg/m³],W- ilość wody [dm³/m³],ρ_c- gęstość cementu [ kg/m³],ρ_k- gęstość kruszywa [ kg/m³], *równanie konsystencji, C· w_c + K· w_k = W w_c- wodożądność cementu [dm³/kg], w_k- wodożądność kruszywa [dm³/kg].

Po rozwiązaniu układu tych trzech równań otrzymujemy szukane ilości poszczególnych składników.

b)metoda doświadczalna-doświadczalne - opierają się głownie na ustalaniu mieszanki w drodze badan laboratoryjnych.

c)metody doświadczalno- obliczeniowe.

******************************************************************************************

8.Podaj podstawowe właściwości betonów zwykłych i czynniki determinujące te właściwości.

Właściwości: Wytrzymałość( na ściskanie- głównie, na rozciąganie przy rozłupywaniu, na zginanie) {Czynniki determinujące: Marka i ilość cementu, Stosunek wodno-cementowy, Rodzaj kruszywa jego uziarnienie i czystość, Warunki wykonania mieszanki i sposób zagęszczenia, Domieszki chemiczne i dodatki mineralne, Warunki dojrzewania betonu (temperatura i wilgotność)}

, nasiąkliwość, mrozoodporność, wodoszczelność, gęstość, odporność na ścieranie, skurcz, pełzanie, odporność na korozję chemiczną udarność maksymalna zawartość chlorku, ognioodporność

******************************************************************************************

9.Dlaczego beton zwykły może być nieodporny na korozję siarczanową (działanie Na₂SO₄, MgSO₄).

KOROZJA SIARCZANOWA- najczęściej spotykana i najgroźniejsza dla betonu jest agresywność wód spowodowana zawartością w nich siarczanów. Polega na utworzeniu w porach betonu trudno rozpuszczalnych soli, któremu towarzyszy zwiększenie objętości a czasem rozsadzenie i zniszczenie. Tworzące się sole nazywane solami pęczniejącymi to gips oraz trójsiarczanoglinian trójwapniowy 3CaO*Al₂O₃*3CaOSO₄ 32H₂O zwane etryngitem. Czynnikiem niszczącym jest anion siarczanowy a składnikami atakowanymi są wodorotlenek wapniowy oraz glinian trójwapniowy tworzący sól Candlota Ca(OH)₂+SO₄^2- +2H₂O-->CaSO₄ 2H₂O+2OH^- Krystalizacji tego związku towarzyszy zwiększenie objętości fazy stałej o około 168%. Mechanizm korozji siarczanowej jest skomplikowany ze względu na to, że zależnie od stężenia siarczanów, a także zmienności jonów towarzyszących oraz składu spoiwa w betonie

MgSO₄+ woda(łatwo rozpuszcza się w wodzie) →wodny roztwór siarczanu magnezu+ temp.→krystalizacja. MgSO₄*7H₂O- epsomit- 2,5 krotnie wiekasz objętośc od MgSO₄

Na₂SO₄+ woda →wodny roztwór siarczanu sodu+ temp.→krystalizacja. Na₂SO ₄*10H₂O- mirabilit-ok. 1,5 krotnie wiekasz objętośc od Na₂SO_4.

******************************************************************************************

10.Wymień rodzaje procesów termicznych do otrzymywania materiałów budowlanych - podaj przykłady.

******************************************************************************************

11.Rola składników mineralnych klinkieru portlandzkiego w kształtowaniu właściwości cementów.

Skład mineralny- C₃S(40-70%), βC₂S(15-40%), C₄AF(5-15%), C₃A(3-15%),/// CaO_w<1,5%, MgO_w<1,0%, Na₂SO₄,K₂SO₄,CaSO₄ - zakłócają proces wiązania

Podstawowym minerałem cementu portlandzkiego jest alit. Zaczyny przygotowane z cementów o wysokiej zawartości alitu charakteryzują się szybkim narastaniem wytrzymałości, wysoką wytrzymałością końcową, dużym ciepłem hydratacji. Cementy o podwyższonej zawartości belitu dają zaczyny o wydłużonym czasie wiązania, wolnym narastaniu wytrzymałości i niskim cieple hydratacji. Mają wysoką odporność na korozję i osiagają znaczne wytrzymałości po długim okresie twardnienia. Wzrost zawart C₃A powoduje więc szybkie twardnienie zaczynów cementowych i zwiększenie ciepła hydratacji, duża zawartość C₄AF powoduje powolne, długotrwałe narastanie wytrzymałości.

******************************************************************************************

12.Wymień i scharakteryzuj podstawowe właściwości /a)spoiw wapiennych /b) betonów komórkowych/ c)cementów/.

a) spoiw wapiennych Właściwości zapraw:*. Wapienna (wapno, piasek, woda) spoiwo - ciasto wapienne lub wapno suchogaszone. Niska wytrzymałość po 28 dniach dojrzewania. Dobre właściwości ciepłochronne i cechy robocze. Stosowane do tynków wewnętrznych na ścianach i stropach

* cementowa (cement, piasek, woda)duża wytrzymałość, dobra przyczepność, mało plastyczna - źle się urabia, słabe wł.ciepłochronne i niską przepuszczalność, rzadko stosowany w pracach tynkarskich.

* cementowo - wapienna (cement, piasek, wapno, woda)Spoiwo - ciasto wapienne, najczęściej stosowana w budownictwie,łatwo się urabia, wysoka wytrzymałość, szybko twardnieje, tynki zewn - wewn.

* gipsowo - wapienna (gips, wapno , piasek, woda)ma lepszą przyczepność do drewna i materiałów drewnopochodnych niż wapienna. Znacznie szybciej wiąże i twardnieje, wyższa wytrzymałość, dobre wł. Ciepłochronne, nie można stosować w miejscach narażonych na wilgoć, tynki ozdobne wewn. i elem. dekoracji.

b).Beton komórkowy zaliczany jest do lekkich betonów mikrokruszywowych o gęstości objętościowej poniżej 750 kg/m³. Wytrzymałość na ściskanie 1,5-7 Mpa, nasiąkliwość do 30%, mrozoodporność, skurcz 0,6mm/m, Współczynnik przewodzeniaciepła λ<0,175W/mK, ognioodporność, gęstość pozorna do 700kg/m3, Izolacyjność akustyczna, Współczynnik przenikaniaciepła U_C ściany.

Materiał ten znalazł duże zastosowanie w bu­downictwie, a szczególnie w budownictwie mieszkaniowym. Jego atrakcyjność wynika z małego współczynnika przewodnictwa oraz małych kosztów wytwarzania

Kryterium klasyfikacji betonu komórkowego są również jego właściwości, do któ­rych zaliczamy markę i odmianę. Marka jest to średnia wytrzymałość na ściskanie betonu komórkowego, natomiast odmiana zależy od średniej gęstości objętościowej w stanie suchym.

Projektowanie składu betonu komórkowego. [.Podstawą klasyfikacji betonów komórkowych może być technologia ich wytwa­rzania, która obejmuje następujące parametry: rodzaj stosowanych spoiw: gazobeton - spoiwem jest cement, gazosilikat — spoiwem jest wapno, rodzaju zastosowanego środka porotwórczego: gazobeton, gazosilitkat - środkiem porotwórczym jest gaz powstały w wyniku reakcji chemicznej, pianobeton, pianositikat - środkiem porotwórczym jest piana wytwarzana me­chanicznie z wodnych zawiesin związków organicznych, warunków obróbki cieplnej - autoklawizowany i nieautoklawizowany. Znane technologie polskie to Unipol, , zagraniczne to szwedz­kie Siporex i Ytong i niemiecka „Hebel". Polska należy do tych krajów, w których nastąpił duży rozwój produkcji betonu komórkowego. Bardzo ważnym czynnikiem de­cydującym o rozwoju tej technologii, poza właściwościami samego betonu, jest czyn­nik ekologiczny. Przy produkcji betonu komórkowego możemy utylizować znaczne ilości popiołów lotnych powstających ze spalania węgla

zalety betonu komórkowego: nowoczesny, lekki, doskonałe właściwości izolacji termicznej, korzystny mikroklimat, niepalny, żaroodporny, efektywny kosztowo, nietoksyczny, nie starzeje się, buduje się szybciej, łatwiej i taniej, doskonałe własności izolacji akustycznej.

c)Podstawowe właściwości cementów: -Wytrzymałość na ściskanie[wytrzymałość zaprawy normowej po 27 i 28 dniach] - czas wiązania[szybkość przechodzenia z masy plastycznej w ciało stałe], -stałość objętości, - powierzchnia właściwa, - plastyczność( ilość dodawanej wody)

Właściwości specjalne -ekspansja, odporność na korozję chemiczną, małe ciepło twardnienia, duże wytrzymałości początkowe,, mała zawartość alkaliów Na₂O, K₂O

Na wytrzymałość ma wpływ: pokrój kryształów alitu, pow,wł.Skł. miner. klinkieru ,dod. akcesoryczne ,st.rozdrobnienia Na czas wiązania:skł.min.klinkieru,pow,wł.ilość dod.regulatora, rodzaj i ilość dod.mineralnych

******************************************************************************************

13.Podaj czynniki wpływające na wytrzymałość betonów zwykłych

• Marka i ilość cementu

• Stosunek wodno-cementowy

• Rodzaj kruszywa jego uziarnienie i czystość

• Warunki wykonania mieszanki i sposób zagęszczenia

• Domieszki chemiczne i dodatki mineralne

• Warunki dojrzewania betonu (temperatura i wilgotność)

-właściwy dobór składników

-prawidłowa technologia

-pielęgnacja i czas dojrzewania (28dni)

-oddziaływanie środowisk korozyjnych

-obciążenia mechaniczna stałe i zmienne

-konserwacja

-zagęszczenie (wibracja, prasowanie wibroprasowanie)

-warunki pielęgnacji (temperatura ,wilgotność ,czas)

-rodzaj i ilość porów

-łuszczenie powierzchni

-zmiany właściwości wytrzymałości w środowiskach siarczanowych-mniejszy spadek wytrzymałości , Wpływ zawartości granulowanego żużla na zmniejszenie reaktywności alkalicznej żużli(zaw. alkaliów w cemencie ok. 1,5%-ok.3 krotnie mniejsza ekspansja)

-rodzaj cementu, dodatki mineralne, domieszki chemiczne, w/c, warunki dojrzewania, czynniki zewnętrzne

Wolny tlenek Ca0 i Mg0 może spowodować brak stałości objętości cementu (nad­mierne pęcznienie po stwardnieniu betonu) i prowadzić do powstania mikrospękań. Za­wartość wolnego Ca0 w klinkierze nie powinna przekraczać 1,5%, natomiast zawartość Mg0 w składzie chemicznym klinkieru 5%.

K20 i NazO - (skladniki alkaliczne) mogą reagować z krzemionką opalową w kru­szywach, co prowadzi do pęcznienia i pękania betonów.

• Fe0 - nadaje ciemną barwę cementowi i obniża wrażliwość cementów na wody z siarczanami.

• C3S - wiąże szybciej niż CZS, ale daje niższą wytrzymałość końcową; wyrażenie „leniwe wiązanie" dobrze określa proces wiązania cementów zawierających dużo CZS.

• C3A-wiąże bardzo szybko, wydzielając przy tym dużo ciepla. Wpływa korzystnie

na początkową, ale negatywnie na końcową wytrzymałość cementu. Obniża odporność na większość czynników chemicznie agresywnych.

• S03 - po przekroczeniu 3% masy cementu może wywołać korozję siarczanową.

• Gips (CaS04 x 2H20) - opóźnia wiązanie. W nadmiarze może prowadzić do roz­sadzania wyrobu reagując z C3A

******************************************************************************************

14.Czynniki wpływające na wielkość efektu cieplnego przy hydratacji cementu.

Wielkość efektu cieplnego zależy od: 1.składu mineralnego klinkieru, aktywność faz klinkierowych, 2.ilosci gipsu jako regulatora czasu wiązania, 3.rodzaju i zawartości dodatków mineralnych(żużel, popiół), 4.pow. właściwej cementu, 5 wskaźnika w/c, 6 rodzaju i zawartości domieszek chemicznych, 7. temperatury otoczenia

Ciepto hydratacji

Wiązanie cementów- jest procesem egzotermicznym,- tzn., że podczas wiązania wy­dziela się ciepło. Ilość wydzielanego ~iepta zależy wybitnie od rodzaju ćementu, ale z reguły jest tak duża, że zjawisko to musi być uwzględniane w wielu praktycznych przy­padkach przy wykonywaniu betonu

Wydzielające się ciepło podnosi temperaturę dojrzewającego zaczynu, zaprawy i beto­nu. Wzrost temperatury zależy od sposobu izolacji przed utratą tego ciepła i przy izolacji hermetycznej może dla zaczynów dochodzić do 100°C (rys. 3.20), a dla betonów do 60°C

Wydzielanie się ciepła trwa nieprzerwanie do czasu zakończenia hydratacji cementu. Praktyczne znacżeńie w technologii betonu ma jednak tylko ciepio wydzielone w począt­kowym okresie (od kilku do kilkudziesięciu godzin), kiedy to następuje duży wzrost ilo­ści ciepła wpływającego automatycznie na przyspieszenie procesu wiązania i tężenia w początkowym okresie

******************************************************************************************

15.Wymień podstawowe właściwości i zastosowanie wapna i gipsu.

Właściwości wapna budowlanego:

1. stopień rozdrobnienia :

-analiza sitowa (0,2-0,09 mm)

-powierzchnia właściwa wapna sucho gaszonego 10 000- 14 000 cm²/g.

2. stopień białości,

3. czas gaszenia (4'-30'),

4. temperatura gaszenia - to czas, po którym otrzymujemy max temp-( powyżej 60˚C),

5. barwa,

6. stałość objętości,

7. gęstość nasypowa (poniżej 600 kg/m³).

Zastosowanie wapna i kamienia wapiennego:

1) hutnictwo żelaza, stali oraz metali nieżelaznych: odlewnictwo: - żeliwiaki, stalownictwo: -konwertory, -piece martenowskie, -piece elektryczne, wielkopiecownictwo: -aglomerowanie, -wielkie piece, hutnicze zakłady przeróbcze: -metalurgia metali nieżelaznych:-walcownia rur i prętów, wytrawianie, ciągnienie,

2) przemysł chemiczny i inne: produkcja karbidu, produkcja nawozów sztucznych, zakłady sodowe, koksochemia, przetwórstwo celulozowo-papiernicze, garbarstwo i farbiarstwo, przetwórstwo spożywcze,

3) budownictwo i przemysł materiałów budowlanych: wapno palone o różnym przeznaczeniu, przemysł cementowy, budownictwo drogowe i kolejowe, budownictwo wodne i mostowe, przemysł kamienia budowlanego,

kruszywo do betonów, surowiec dla przemysłu szklarskiego i ceramiki szlachetnej,

4) rolnictwo: nawozy wapniowe, konserwacja płodów rolnych.

Gips. CaSO₄·2H₂O Własciw. Gipsu budowlanego- krótki czas wiązania(5-7 min),wysokie wytrzymałości(już po kilkudziesięciu minutach), nieodporny na działanie wilgoci- wzrost WG powoduje obniżenie wytrzymałości mechanicznej wyrobów gipsowych. Zastosowanie do drobnych napraw tynkowych lub tzw gładzi, z dodatkiem wapna do murowania ścianek działowych, produkcji płyt gipsowych, płyt porowatych(gazogipsów i pianogipsów) na ściany wewnętrzne i zewnętrzne; płyty gipsowe na ściany zewnętrzne, produkcja suchych tynków gipsowych, które są stosowane zasadniczo do produkcji ścian działowych , prac architektoniczno-wykończeniowych, takich jak szczegóły architektoniczne, ozdoby sztukatorskie, wykonywania warstw podkładowych pod malowanie olejne, klejowe, kazeinowe, produkcji prefabrykatów gipsobetonowych lub gipsowych.

Gips jest zwykle bezbarwny, brunatny lub szary, a płytkowe kryształy bardzo często poprzerastane są substancjami ilastymi. Gips jest miękki- twardość wg Mohsa wynosi 2. Ciężar właściwy 2,30-2,37 g/cm³. Połysk szklisty, perłowy lub jedwabisty. Trudno rozpuszcza się w wodzie. W temperaturze 20°C nasycony roztwór gipsu zawiera w 1 dm³ 2,05 g siarczanu wapnia.Gips budowlanyUziarnienie gipsu na sicie o boku oczka 1mm pozostałość nie może przekraczać 0,5%, natomiast na sicie 0,2mm nie więcej jak15%.

Elementy prefabrykowane z gipsu, jak również zaprawy gipsowe mogą być stosowane tylko powyżej izolacji poziomej i to tylko wówczas, gdy nie są narażone na systematyczne nawilżanie

******************************************************************************************

16. Wymień niekorzystne związki dla produkcji materiałów budowlanych. Scharakteryzuj ich wpływ.

Składniki niepożądane

- dolomit

powst. inertny peryklaz, brak stałości objętości

- magnezyt

(MgO równie_ nie wbudowuje się w struktury, zwiększa się

defektywność i wtedy jest pożądany.)

- piasek - struktura szkieletowa mało aktywna

- siarczany i siarczki - reagują z CaO i powstaje anhydryt

- chlor - stężenie chloru, niskotopliwe związki zatykające

W przypadku produkcji cementu

• alkalia − zawartość ich w surowcu nie powinna przekraczać 1%. W przeciwnym razie trzeba się liczyć z szybszym zużywaniem się ogniotrwałych wyrobów zasadowych w strefie spiekania pieca obrotowego. W metodzie suchej z zewnętrznymi wymiennikami ciepła alkalia mogą powodować powstawanie narostów blokujących przepływ surowców i gazów.

• siarka − nie jest pożądana w ilości przekraczającej 1%. Zwłaszcza szkodliwa jest zmienna zawartość siarki, co stwarza trudności w utrzymaniu stałego poziomu SO₃ w cemencie. Trzeba uwzględnić zwiększenie zawartości siarczków w klinkierze w związku z występowaniem siarczków w paliwie.

• fosfor − obniża zawartość alitu. Przyjmuje się, że maksymalna zawartość P₂O₅ w klinkierze nie może przekroczyć 2%, co odpowiada 1,3% P₂O₅ w zestawie surowcowym.

W połączeniu z fluorem już znacznie mniejsze zawartości P₂O₅ mogą źle

wpływać na wartości użytkowe cementu.

• chlor− sumaryczna zawartość w zestawie surowcowym i paliwie nie może przekraczać 0,02%.

******************************************************************************************

17. Odmiany polimorficzne siarczanu dwuwapniowego i trójwapniowego.

Odmiany polimorficzne

- Ca₂[SiO₄]*CaO - alit

*heksagonalna >1070ºC

*3 jednokrotne 1060-980ºC

*3 trygonalne 920-120ºC

-Ca₃Al₂O₆ (C₃A)

*regularna- poniżej 1,9 % Na₂O

*rombowa- 3,7-a,6 % Na₂O

*mieszanina rombowej z regularną

*jednoskośna

- Ca₂[SiO]_4,- : α, α'_H, α'_L ,γ i β- C₂S, jest odmianą metatrwałą

******************************************************************************************

18.Procesy egzo-, i endotermiczne występujące podczas wiązania zapraw wapiennych / betonów/ zapraw gipsowych/.

******************************************************************************************

19.Rodzaje cementów i ich charakterystyka.

Rodzaje i skład cementu. • CEM I - cement portlandzki, zawierający tylko jeden składnik główny - klikier w ilości co najmniej 95%.

• CEM II - cement portlandzki mieszany, zawierający dwa lub trzy składniki głów­ne w ilości co najmniej 65% klinkieru, a pozostałych co najmniej 6%. W zależności od rodzaju i liczby składników posiadają one różne nazwy i symbole podane w tablicy 2.1. Posłużono się symbolami literowymi. A i B dotyczą ilosci, a litery~K, S, D, P, Q, V, W i L rodzaju składników głównych[są to cement portlandzki żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, łupkowy, wapienny, popiołowo-żużlowy, wieloskłanikowy ]

• CEM III - cement hutnicry, zawierający od 36 do 80% żużla.

• CEM IV - cement pucolanowy, zawierający od 11 do 55% pucolany, zwykle po­piofu lotnego.

CEM V - Cement wieloskładnikowy.(zawiera od 20-64% klinkieru, 50-18 zuzla wielkopiecowego, resztę materiał pucolanowy)

Cementy II, III i IV są tańsze od I, ponieważ do ich produkcji zużywa się mniej ener­gii, nawet o 50%. Odpowiednio wykorzystane dają wybitnie lepsze efekty techniczne wyprodukowanego z nich betonu. Dlatego zwiększa się ich produkcję w świecie. Naj­większe uznanie zyskują sobie cementy CEM III - hutnicze.

Z uwagi na ilość dodatków cementy dzielą się na odmiany A i B. Odmiana C wyróżniona jest tylko w CEM III (cement hutniczy).

Nazwa dodatku: Granulowany żużel wielkopiecowy- S, Popiół lotny krzemionkowy-V, Popiół lotny wapienny- W, Pucolana naturalna- P, Pucolana przemysłowa- Q, Wapień- L , LL, Pył krzemionkowy- D, Łupek palony-T

******************************************************************************************

20.Struktura i mikrostruktura cementu.

******************************************************************************************

21.Właściwości(własnosci) materiałów autoklawizowanych.

Do materiałów autoklawizowanych zaliczamy: beton ciężki, kompozyty zbrojone włóknami, materiały wapienno-piaskowe, beton komórkowy, lekkie mat. Izolacyjne.

I ETAP: SPOIWO(cement,wapno,popioły lotne, piasek)→ MIELENIE→ ZBIORNIK(+ H₂O)→ MIESZARKA

MIKROKRUSZYWO(piasek)→ MIELENIE→ ZBIORNIK (+Popioły lotne) →zawiesina Al→ MIESZARKA

II ETAP: MIESZANKA BETONOWA→ FORMOWANIE→ DOJRZEWANIE→ USUWANIE NADROSTÓW(do mieszarki)→ KROJENIE→ AUTOKLAWIZACJA → GOTOWY WYRÓB

******************************************************************************************

22.Produkcja wapna palonego.

a)kopalnia odkrywkowa→ b)rozdrabnianie[przy rozdrabnianiu dużych brył materiał poddaje się działaniu sił udarowych, a przy rozdrabnianiu drobnym (mieleniu) wykorzystuje się głównie siły działające przede wszystkim ścierająco.( wstępne kruszenie-ziarna do 300 mm, kruszenie średnie- do 20 mm, drobne -ok. 3 mm)Mniejsze wymiary ziaren osiąga się wskutek mielenia (grube -od 3 do 0,8 mm, średnie -od 0,8 do 0,2 mm, < 0,2 mm)] →c)sortowanie[przesiewaniu materiału przez odpowiednie zestawy przesiewników]→d) wypalanie(wapno palone otrzymuje się przez dysocjację węglanu wapniowego podczas wypalania w określonych temperaturach. CaCO₃ → CaO + CO₂ - 176,6 kJ- głównie piece szybowe o różnej konstrukcji i obrotowe)→e) sortowanie→ f)mielenie→g) gaszenie na sucho(proces hydratacji, polegający na tym, że tlenek wapniowy przyłączając wodę przechodzi w wodorotlenek wapniowy: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 1160 kJ) Wapno należy wypalac w temp 900 C, cisnienie musi być wieksze niż 1 atm. Aby CO2 moglo wydzielic się na zewnatrz

[Do gaszenia wapna na suchy wodorotlenek wapniowy potrzeba teoretycznie 32,13% wody w stosunku do ciężaru CaO. W praktyce stosuje się jednak dwu- i trzykrotnie większą ilość wody, ponieważ pod wpływem ciepła, wywiązującego się podczas gaszenia, następuje intensywne wydzielanie się pary i część wody w postaci pary uchodzi do atmosfery. Tworząca się para wodna rozluźnia strukturę wapna i wpływa na tworzenie się produktu hydratacji o znacznym stopniu rozdrobnienia]

Asortymenty wapna: wapno palone( w bryłach, mielone, wapno hydrofobowe, wapno węglanowe niegaszone-karbonizowane) wapno gaszone(sucho gaszone-hydratyzowane, ciasto wapienne)

******************************************************************************************

23.Dodatki mineralne do cementu i betonu

Dodatek jest bardzo drobno zmielonym materiałem o tej samej miałkości co cement portlandzki, który dzięki swoim cechom fizycznym korzystnie wpływa na niektóre właściwości betonu, takie jak: wytrzymałość, skurcz, urabialność, gęstość, przepuszczalność, porowatość, wyciekanie zaczynu, lub skłonności do pękania.

Do najważniejszych dodatków mineralnych należą:

Dodatki hydrauliczne: granulowany żużel wielkopiecowy S

Dodatki pucolanowe: pucolana naturalna P(trasy, tufy wulkaniczne, trachity, ziemie krzemionkowe), pucolana przemysłowa Q(popiół lotny i prażone gliny)

Popioły lotne: krzemionkowy V, wapienny W

Pył krzemionkowy D

Rodzaje cementów powszechnego użytku w zależności od składu:

1) bez dodatków: Cem I; 2) z dodatkami: -do 20%: Cem II/A; -21- 35 %: CemII/B;

dodatkami tymi są: V- popioły lotne, S- żużel, L- wapień P,Q-pucolany D-pył krzemionkowy3) hutniczy:35- 65 % żużla: Cem III/A,66-80 % żużla: Cem III/B,81-95 % żużla: Cem III/C; 4) pucolanowy: Cem IV;5) wieloskładnikowy: Cem V.

Cement Portlandzki

Surowce:podstawowe:wapienne-wysoki>44%CaO,niski<44%

Margiel 25-75%CaCO3, gliny ,iły ,łupki ilaste (illit, montmorylonit), popioły lotne(C,A,S,F - głowne o te tl.chodzi)

Korygujące: surowce żelazonośne ,krzemionkowe ,popioły lotne, żużle hutnicze, mineralizatory i mikrododatki(CaCl2 przyśpiesza powstawanie faz właściwych ,Ba ,Sr - zwiększa się entalpia i defekty struktury. Niepożądane :dolomit ,magnezyt,piasek,siarczany i siarczki, chlor

20 - 200 - utrata wody fizycznie związanej

200 - 500 - podgrzewanie

550 - 800 - rozkład minerałów ilastych

ok.800 początek syntezy CA,C2F,C2S

800 - 900 - C12A7

900 - 1100 powstanie i rozkład gelenitu C2AS, początek powstawaniaC3A,C4AF,zawart.CaOw max.

1100 - 1200 utworzenie C3A, C4AF,C2S - max

1260 - utworzenie fazy ciekłej

1260 - 1450 krystalizacja C3S, spadek zawart.CaOw

Skład chemiczny klinkieru :

C - 62-70%,S - 21 - 24%,A- 4 - 8%,F- 2 - 4%, MgO<5%

TiO2,P2O5,Mn2O3<3%,Na2O,K2O,SO3<1,5%

Skład mineralny:C3S 40-70%,C2S - 15-40%,C4AF- 5-15%, C3A-3-15%,CaOw<1,5%,MgOw<1%

Wapno

Produkcja:kopalnia - rozdrabnianie - sortowanie - wypalanie - sortowanie(eliminacja tego etapu) - mielenie - gaszenie

Surowce wapienne:Wapień b.czysty>98%CaCO3, czysty 95 - 98%, zwykły 90 - 95%, ilasty 75-90%,margiel 25-75%

Zanieczyszczenia:dolomit,magnezyt,SiO2,Fe2O3,Al2O3

Reakcje:

CaO+SiO2=2CaO*SiO2, CaO+Fe2O3+Al2O3=C4AF

CaO+Fe2O3=2CaO*Fe2O3, CaO+Al2O3=CaO*Al2O3

Rozkład dolomitu

Wł.fiz.wapna:stopień rozdr.,stopień białości, stałość obj. gęstość nasypowa, temp gaszenia:niskotemp<40st, średnio 40-55, Wysoko 55-65,b.wys.gaszone>65, czas gaszenia: szybkogaszone<10min,średnio 10-30min, wolno 30-60min

Asortyment: wapno palone ( bryłach, mielone) gaszone (suchogaszone, ciasto wapienne)

Proces twardnienia:1.rozpuszczanie wapna. 2.koloidyzacja.3.krystalizacja.4.karbonizacja.reakcje!!!

Wapno hydrauliczne-odporne na działanie wilgoci dzięki krzemianom i beta żelazianom.

MH=C/(S+A+F) 1,7-3 silnie hydrauliczne; 3-4,5 słabo

1

---