background image

3.  SPOIWA HYDRAULICZNE

 

 

     

O  przynale

ż

no

ś

ci  do  spoiw  hydraulicznych  decyduj

ą

 

nast

ę

puj

ą

ce moduły: 

1.  moduł hydrauliczny 

                      M

H

=CaO  /  SiO

2

  +  Al

2

O

3

  +  Fe

2

O

3

    <  4.5  w  spoiwach 

hydraulicznych  (  w  praktyce  1.7  –  2.3  )  ,M

H

    >  4.5  w  spoiwach 

powietrznych.   

 

2.  moduł krzemianowy 

                     M

K

= SiO

2

 / Al

2

O

3

 + Fe

2

O

3

     2.4-2.7    

 

3.  moduł glinianowy 

                    M

G

= Al

2

O

 / Fe

2

O

3

               1 – 4  (w praktyce 1 – 2.8 ) 

 

Moduł hydrauliczny du

ż

y – du

ż

a zawarto

ść

 CaO, szybki przyrost 

wytrzymało

ś

ci, mała odporno

ść

 na korozj

ę

 

Moduł krzemianowy du

ż

y – mała szybko

ść

 wi

ą

zania. 

 

Moduł   glinianowy   mały  – mały skurcz.  

Moduł  glinianowy  du

ż

y  –  wzrost  szybko

ś

ci  wi

ą

zania,  mała 

odporno

ść

 na korozj

ę

 siarczanow

ą

 

      

Wszystkie moduły okre

ś

la si

ę

 dla klinkieru cementowego, a nie dla 

cementu, które posiadaj

ą

 ju

ż

 dodatki. 

 

   

Surowce do produkcji cementu: 

-

  podstawowe: - wapienie w ilo

ś

ci 80-85% 

                           - glina m 10-20 % 

                           - piasek kwarcowy <10% 

-

  korekcyjne <5%:    - SiO

2

 przy niedoborze krzemionki 

                           - Fe

2

O

3

 w postaci rudy lub 

ż

u

ż

li hutniczych. 

 

   

Istniej

ą

 dwie metody otrzymywania cementów: 

-

  metoda sucha (du

ż

e pylenie) 

-

  metoda mokra (du

ż

a energochłonno

ść

 na odparowanie wody ) 

 

background image

 

2

   

Etapy produkcji cementów: 

-

  rozdrabnianie surowców skalnych; 

-

  odwa

ż

anie i powtórne mielenie; 

-

  mieszanie na sucho lub na mokro; 

-

  wypalanie w piecu (temp. Ok. 1400

O

C); 

-

  mielenie produktu wypalania (klinkieru) z domieszk

ą

 gipsu  do 5 %. 

 

      

Podczas wypalania surowców w temperaturach od 20

 O

C do 1450

 O

C zachodzą skomplikowane 

reakcje w różnych temperaturach, przy czym w max temperaturze zachodzi proces klinkieryzacji 
(nadtapiania się )Po schłodzeniu klinkier jest mielony z dodatkiem gipsu (zawsze) i z innymi dodatkami 
typu popiół, żużle, krzemionka –w przypadku cementów portlandzkich mieszanych.Strona: 2 
 

      

Zu

ż

ycie energii w metodzie mokrej jest ok. 3-krotnie wy

ż

sze ni

ż

 w 

metodzie suchej. 

      

W  procesie  wypalania  powstaj

ą

  minerały  o  wła

ś

ciwo

ś

ciach 

hydraulicznych. 

 

   

Skład cementu wyra

ż

ony w postaci zawarto

ś

ci % tlenków: 

-   CaO                   – 62 - 68 %       C 

-   SiO

2

                   – 18 - 25 %        S 

-   Al

2

O

3

                  – 4 - 8 %            A 

-   Fe

2

O

3

                 – 2 - 4 %            F 

-   SO

3

                    – 0,8 - 3 %         Š 

-   H

2

O                                              H 

 

   

Skład 

cementu 

wyra

ż

ony 

postaci 

zawarto

ś

ci 

podstawowych minerałów: 

1.  3CaO

3

 * SiO

2

                   50 - 65 %              – alit  

      C

3

2.  2CaO * SiO

2

                    15 - 28 %              – belit 

      C

2

3.  3CaO * Al

2

O

3

                   8 - 11 % (15 %)    – glinian trójwapniowy 

      C

3

4.  4CaO * Al

2

O

3

 * Fe

2

O

3

      8 - 11 % (15 %)    – brownmilleryt 

      C

4

AF 

5.  Gips jako dodatek zawsze do 5% 

Poszczególne  minerały  decyduj

ą

  o  nast

ę

puj

ą

cych  cechach 

technicznych: 

Ad.1.  Zawarto

ść

 alitu decyduje o czasie wi

ą

zania i wytrzymało

ś

ci. 

Ad.2.  Zawarto

ść

 belitu decyduje o wytrzymało

ś

ci wi

ąż

e najwolniej. 

background image

 

3

Ad.3.    Zawarto

ść

  glinianu  trójwapniowego  w  istotny  sposób  decyduje o 

czasie  wi

ą

zania,  jego  du

ż

a  zawarto

ść

  mo

ż

e  powodowa

ć

  wyst

ą

pienie 

tzw. fałszywego wi

ą

zania. 

Ad.4.  Zawarto

ść

  brownmillerytu  decyduje  o  wszystkich  cechach,  a 

przede wszystkim o barwie ze wzgl

ę

du na zawarto

ść

 Fe

2

O

3

  

Cementy białe mog

ą

 zawiera

ć

 tylko mniej ni

ż

 1% Fe

2

O

3

 

       Do  klinkieru  cementowego  zawieraj

ą

cego  wy

ż

ej  wymiwnione 

minerały  dodaje  si

ę

  od  2-5%  CaSO

4

*2H

2

O,który  jest  regulatorem 

wi

ą

zania(wydłu

ż

a czas wi

ą

zania) 

       Najbardziej aktywnym minerałem który wi

ąż

e najszybciej jest glinian 

trójwapniowy,którego du

ż

a obecno

ść

 mo

ż

e powodowa

ć

 wyst

ą

pienie tzw. 

fałszywego wi

ą

zania. 

    Gips  dodany  do  klinkieru  reaguje  przede  wszystkim  z  C

3

A  w  wyniku 

nast

ę

puj

ą

cej reakcji: 

3Ca*Al

2

O

3

+3CaSO

4

*2H

2

O+26H

2

O

3CaOAl

2

O

3

*3CaSO

4

*32H

2

                                                                    ETRYNGIT 

     Gips jest stosowany jako regulator wi

ą

zania – opó

ź

nia wi

ą

zanie: C

3

A. 

 

Minerały cementowe 

 

3CaO

3

 * SiO

2

                   50 - 65 % 

2CaO * SiO

2

                    15 - 28 % 

3CaO * Al

2

O

3

                   8 - 11 % (15 %) 

4CaO * Al

2

O

3

 * Fe

2

O

3

      8 - 11 % (15 %) 

––––––––––––––––––––––––––––––––– 

+ gips                               2 - 5 % 

 

CaSO

4

 * 2H

2

O lub CaSO

4

  

 

   

Procesy  wi

ą

zania  s

ą

  procesami  samorzutnymi  i  zachodz

ą

  w 

wydzieleniem ciepła. 

 

      

Wi

ą

zania cementu: 

1.  2 x 3CaO * SiO

 + 6H

2



  3CaO * 2SiO

2

 * 3H

2

O + 3Ca(OH)

+ Q

1

 

2.  2 x 2CaO * SiO

2

  + 4H

2



  3CaO * 2SiO

* 3H

2

O + Ca(OH)

 + Q

2

 

3.  3CaO * Al

2

O

3

 + 6H

2

O

 



  3CaO * Al

2

O

3

 * 6H

2

O + Q

3

 

4.  4CaO*Al

2

O

3

*Fe

2

O

3

 + 7H

2



 3CaO*Al

2

O

3

*6H

2

O + CaO*Fe

2

O

3

*H

2

O + Q

4

 

background image

 

4

W trakcie wi

ą

zania 4 podstawowych minerałów cementu wydzielaj

ą

 si

ę

 ró

ż

ne 

ilo

ś

ci ciepła przy czym: 

Q

>

 

Q

1

 > Q

>

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

          MINERAŁ 

     ILO

ŚĆ

 WYDZIELONEGO CIEPŁA [J/g] 

        po 3 dniach 

        po 28 dniach 

               C

3

              388 

               640 

               C

2

               60 

               336 

               C

3

              564 

              1016 

              C

4

AF 

              168 

               544 

 

             Minerały  C

3

A  i  C

3

S  oznaczaj

ą

  si

ę

  energicznym  wydzielaniem  ciepła  w 

pocz

ą

tkowym okresie wi

ą

zania i powolnym narastaniu w pó

ź

niejszym okresie. 

             Wzrost  temperatury  o  10  °C  powoduje  pr zy

ś

pieszenie  reakcji  wi

ą

zania  2-4 

krotnie 

          C

2

S  decyduje  przede  wszystkim  o  wytrzymało

ś

ci  ale  w  pó

ź

niejszym  okresie 

(po 28 dniach)

 

 
        

Charakterystyka cementu portlandzkiego 

-uniwersalny 

-stosunkowo szybko twardniej

ą

cy zarówno na powietrzu jak i w wodzie 

-mo

ż

e  by

ć

  stosowany  w  warunkach  naturalnych  (w  temperaturze  otoczenia)  oraz  w 

betonach naparzanych do temp. Ok. +80°C 

 

     W  zale

ż

no

ś

ci  od  zawarto

ś

ci  podstawowych  składników  istniej

ą

  4  rodzaje  tzw 

cementów powszechnego u

ż

ytku, które posiadaj

ą

 symbole: 

CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV 

  

Cement portlandzki   CEM I 

Cementy portlandzkie mieszane 

background image

 

5

-Cement portlandzki 

ż

u

ż

lowy  CEM II/A-S 

                                                CEM II/B-S 

-Cement portlandzki krzemionkowy  CEM II/A-D 

-Cement portlandzki pucolanowy       CEM II/A-P 

CEM II/B-P 

CEM II/A-Q 

CEM II/B-Q 

-Cement portlandzki wapienny          CEM II/A-L 

CEM II/B-L 

-Cement portlandzki popiołowy          CEM II/A-V 

CEM II/B-V 

CEM II/A-W 

CEM II/B-W 

Cement Hutniczy   CEM III/A 

                                CEM III/B 

Cement pucolanowy    CEM IV/A 

                                       CEM IV/B 

 

A-mniej dodatków 

B-wi

ę

cej dodatków 

W cementach CEM II poszczególne symbole oznaczaj

ą

 rodzaj dodatku: 

S-

ż

u

ż

el wielkopiecowy 

D-pył krzemionkowy 

P-pucolana naturalna 

Q-pucolana przemysłowa 

V-popiół lotny krzemionkowy 

W-popiół lotny wapienny 

L- wapie

ń

 

Nazwa 

Symbol 

Mak.ilo

ść

 składnika nieklinkierowego %

Cement portlandzki 

CEM I 

Cement portlandzki  

mieszany 

CEM II/A 

20 

CEM II/B 

35 

Cement hutniczy 

CEM III/A 

65 

CEM III/B 

80 

Cement pucolanowy 

CEM IV/A 

35 

CEM IV/B 

55 

 

 

background image

 

6

                       Cement Hutniczy 

       Do produkcji stosuje si

ę

 klinkier , 

ż

u

ż

el wielkopiecowy oraz gips .O przydatno

ś

ci 

ż

u

ż

la do produkcji cementu decyduje tzw. moduł zasadowy M

Z

                                      M

Z

=CaO + MgO / SiO

2

 + Al

2

O

3

       > 0.95 

Cement hutniczy w skrajnym przypadku mo

ż

e zawiera

ć

 około 20 % klinkieru. 

Wła

ś

ciwo

ś

ci: 

-wolniej wi

ąż

e i twardnieje w ci

ą

gu pierwszych tygodni 

-ma stosunkowo wysok

ą

 odporno

ść

 na działanie wi

ę

kszo

ś

ci rozcie

ń

czonych kwasów 

-nie mo

ż

na go jednak naparza

ć

 , musi dojrzewa

ć

 w naturalnych warunkach 

-stosowany  jest  mi

ę

dzy  innymi  przy  budowie  oczyszczalni 

ś

cieków  ze  wzgl

ę

du  na 

ograniczon

ą

  zawarto

ść

  C

3

A  ,  który  jest  najbardziej  wra

ż

liwy  na  działanie  jonów 

siarczanowych SO

4

 

              

Cement Glinowy 

Podstawowymi  składnikami  cementu  glinowego  s

ą

  gliniany  wapnia  .Oprócz  C

3

zawiera: 3 CaO Al

2

O

- glinian trójwapniowy 

               CaO Al

2

O

3  

- glinian wapniowy 

              CaO 2 Al

2

O

- dwuglinian wapniowy 

              5 CaO 3Al

2

O

- trójglinian pi

ę

ciowapniowy 

Skład cementu glinowego i portlandzkiego 

 

Cement glinowy 

Cement portlandzki 

Al

2

O

40% 

6% 

CaO 

30% 

60% 

SiO

2

 

do 10% 

ponad 20% 

  

Cechy charakterystyczne: 

-czas wi

ą

zania i twardnienia krótszy ani

ż

eli w cemencie portlandzkim 

-ju

ż

 po 24 godzinach uzyskuje około 80% swojej wytrzymało

ś

ci normowej 28 dniowej 

-nie zawiera ani alitu ani belitu w zwi

ą

zku z tym w procesie wi

ą

zania nie wydziela si

ę

 

Ca(OH)

2

 bardzo podatny na korozj

ę

 

-wyroby  z  cementu  glinowego  s

ą

  odporne  na  działanie  wi

ę

kszo

ś

ci  rozcie

ń

czonych 

kwasów 

 

Do  spoiw  hydraulicznych  nale

ż

y  wapno  hydrauliczne(odró

ż

ni

ć

  od  wapna 

hydratyzowanego Ca(OH)

2

).Moduł hydrauliczny: 

    M

H

=3.5 – 4.5 < 4.5 

    W  skład  wapna  hydraulicznego  wchodz

ą

  dwa  minerały  o  wła

ś

ciwo

ś

ciach 

hydraulicznych: 

background image

 

7

1.  belit  2CaOSiO

2

 

2.  glinian trójwapniowy 3CaOAl

2

O

3

 

oraz : 

3   CaO 

         Wi

ą

zanie: 

1.   2*2CaOSiO

2

 + 4H

2

 3CaOSiO

2

 *3H

2

O + Ca(OH)

2

 

2.      3CaOAl

2

O

3

 + 6H

2

O  

 3CaOAl

2

O

3

*6H

2

3.       CaO + H

2

O  

  Ca(OH)

2

 + CO

2

 + 4H

2

 CaCO

    Z wapna hydraulicznego mo

ż

na uzyska

ć

 materiały o wytrzymało

ś

ci do 12 MPa. 

 

                            

Zaprawy: 

    Zaprawy stosujemy do: 

ą

czenia elementów budowlanych w jedn

ą

 cało

ść

 

-wypełniania spoin co pozwala na równomierne przenoszenie obci

ąż

e

ń

 

-tynki  ochronne  zabezpieczaj

ą

ce  przed  wpływami  atmosferycznymi  i  nadaj

ą

ce 

odpowiedni wygl

ą

d estetyczny 

 

   W zale

ż

no

ś

ci od u

ż

ytego spoiwa zaprawy budowlane dziel

ą

 si

ę

 na: 

1. Wapienne (w) 

 -długo twardniej

ą

 

-dobrze urabialne 

-nie odporne na działanie wody 

-twardniej

ą

 w obecno

ś

ci CO

2

 

-słu

żą

 do wznoszenia murów o małym obci

ąż

eniu 

2.Cementowe ( c )  

-słabo urabialne ,dlatego dodaje si

ę

 wapno 

-mo

ż

na uzyska

ć

 zaprawy o stosunkowo du

ż

ej wytrzymało

ś

ci st

ą

d stosowane mi

ę

dzy 

innymi do tynków wodoszczelnych ,robót murarskich , podkładów podłogowych 

3.Cementowo-wapienne (cw) 

-najcz

ęś

ciej stosowane 

-

ś

rednia wytrzymało

ść

 i urabialno

ść

 

-zu

ż

ycie w ci

ą

gu 5 godzin 

-stosowane mi

ę

dzy innymi do robót murarskich , tynków , okładzin 

4.Gipsowe (g) 

-zu

ż

ycie w ci

ą

gu 15-60 minut 

-p

ę

czniej

ą

 

-powoduj

ą

 korozj

ę

 stali 

-nie odporne na działanie wody  

background image

 

8

-stosowane wewn

ą

trz pomieszcze

ń

 

 

      Oprócz  wymienionych  rodzajów  zapraw  istniej

ą

  jeszcze  zaprawy  gipsowo-

wapienne o wła

ś

ciwo

ś

ciach po

ś

rednich mi

ę

dzy zaprawami gipsowymi a wapiennymi 

(gw) , zaprawy cementowo-gliniane (cgl) odporne na działanie wysokich temperatur. 

       W  zale

ż

no

ś

ci  od  wytrzymało

ś

ci  na 

ś

ciskanie  zaprawy  mog

ą

  posiada

ć

  ró

ż

ne 

marki: 

-rozró

ż

nia si

ę

 nast

ę

puj

ą

ce marki zapraw: 

M03 , M06 , M1 , M2 , M4 , M7 , M12 , M15 , M20 

 Marka-symbol  literowo-liczbowy  okre

ś

laj

ą

cy 

ś

redni

ą

  wytrzymało

ść

  na 

ś

ciskanie 

prostopadło

ś

ciennych  beleczek  4*4*16  cm  ,  na  których  bada  si

ę

  uprzednio 

wytrzymało

ść

 na zginanie gdzie liczba oznacza wytrzymało

ść

 w MPa. 

       Oprócz  wytrzymało

ś

ci  na 

ś

ciskanie  zaprawy  powinny  charakteryzowa

ć

  si

ę

 

okre

ś

lonymi  wła

ś

ciwo

ś

ciami:  nasi

ą

kliwo

ś

ci

ą

  ,  wilgotno

ś

ci

ą

  ,  g

ę

sto

ś

ci

ą

  pozorn

ą

  , 

mrozoodporno

ś

ci

ą

  ,  skurczem  ,  przyczepno

ś

ci

ą

  do  podło

ż

a  ,  podci

ą

ganiem 

kapilarnym. 

         Marka zaprawy zale

ż

y od stosunku mas lub obj

ę

to

ś

ci spoiwa do kruszywa. 

Orientacyjne  składy  zapraw  cementowych  w  zale

ż

no

ś

ci  od  marki  zaprawy  i  klasy 

cementu: 

Klasa  

cementu 

Proporcje obj

ę

to

ś

ciowe cement:piasek 

M2 

M4 

M7 

M12 

M15 

M20 

32.5 

1:6 

1:5 

1:4 

1:3 

1:2 

1:1 

42.5 

1:3.5 

1:3 

1:1.5 

 

     Przybli

ż

one  proporcje  składników  ,  które  warunkuj

ą

  uzyskanie  odpowiednich 

marek  ni

ż

szych  zapraw  s

ą

  podane  w  normie  Zaprawy  budowlane  Zwykłe  PN-90/B-

14501.Natomiast  składy  zapraw  cementowych  wy

ż

szych  marek  projektuje  si

ę

  w 

oparciu o nast

ę

puj

ą

c

ą

 zale

ż

no

ść

 , która uwzgl

ę

dnia klas

ę

 cementu i mark

ę

 zaprawy: 

         R

Z

 = R

C

 *( 1/n –0.05) + 4                gdzie n=p/c   (piasek/cement) 

    Przykład: 

Nale

ż

y obliczy

ć

 p/c dla zaprawy cementowej marki M15 z cementu klasy 42.5 

15 = 42.5*(1/n-0.05) + 4 

n=3.2 

p/c=3.2 

p=3.2 *c 

       W  sprzeda

ż

y  znajduj

ą

  si

ę

  suche  zaprawy  ,  które  nale

ż

y  tylko  rozmiesza

ć

  z 

okre

ś

lon

ą

 ilo

ś

ci

ą

 wody (Atlas ,Ceresit) 

 

background image

 

9

      Zaprawy  specjalne-z  siarki  i  mielonego  piasku  oraz  dodatkiem  sadzy  ,przed 

u

ż

yciem  nale

ż

y  je  stopi

ć

  .Stopiona  masa  nadaje  si

ę

  mi

ę

dzy  innymi  do  zakotwienia 

metalowych słupków, 

      Zaprawy  szamotowe-ze  zmielonego  piasku  szamotowego  ,glin  ogniotrwałych 

uprzednio wypalonych. 

 

         Ceramika (kamienie sztuczne wypalane): 

       S

ą

 to materiały , które po odpowiednim przerobieniu i uformowaniu glin lub mas 

ceramicznych zostaj

ą

 wypalone uzyskuj

ą

c odpowiedni

ą

 wytrzymało

ść

          Surowce ceramiczne dziel

ą

 si

ę

 na : 

-plastyczne  (gliny  ,  kaolinit  ,  łupki  ilaste  ),  które  po  zarobieniu  wod

ą

  daj

ą

  si

ę

 

formowa

ć

 w dowolny kształt .Podstawowym składnikiem surowców plastycznych jest 

kaolinit , który powstaje w wyniku rozpadu skaleni Al

2

O

3

SiO

2

2H

2

O. 

-nieplastyczne  –piasek  kwarcytowy  ,  łupki  kwarcytowe  ,  zwi

ą

zki  wapnia  i  magnezu 

plus 

ż

u

ż

el wielkopiecowy w ilo

ś

ci od 20 do 30%masy. 

 

 Etapy produkcji: 

-wydobycie surowca 

-rozdrobnienie 

-mieszanie (ujednorodnienie masy ceglarskiej) 

-kształtowanie wyrobów ceramicznych 

-proces suszenia (do temperatury około 80°C ) 

-wypalanie  (do  temperatury  około  1400°C  w  przypadku   glin  ogniotrwałych  a  w 

przypadku glin zwykłych do 1000°C ) 

           

                W  procesie  wypalania  w  poszczególnych  wzrastaj

ą

cych  temperaturach 

zachodz

ą

 nast

ę

puj

ą

ce procesy : 

Do 110°C-ostateczne wysuszenie 

Około 200°-300C-rozkład zwi

ą

zków organicznych z wydzieleniem CO

2

(porowato

ść

Od 300-600°C-rozkład niektórych zwi

ą

zków 

ż

elaza 

600-ponad 900°C-rozkład w

ę

glanów CaCO

3

 , MgCO

3

 , FeCO

około 1000°C-proces nadtapiania (witryfikacji ) 

  W wyniku wypalania uzyskuje si

ę

 tzw. czerep 

 

         Zabarwienie  wyrobów  ceramicznych  zale

ż

y  od  zawarto

ś

ci  w  nich  tlenków 

barwi

ą

cych Fe

2

O

3

 (czerwono ) oraz białych Al

2

O

3

 , CaO , MgO , SiO

2

  

-Je

ż

eli zawarto

ść

 Fe

2

O

3

 < 1 a du

ż

o Al

2

O

3

 to wyroby białe 

-Je

ż

eli Fe

2

O

3

 < 2% to wyroby 

ż

ółte 

background image

 

10 

-Je

ż

eli Fe

2

O

3

 >7% a mało CaO , Al

2

O

3

 to wyroby czerwone 

 

                Ze wzgl

ę

du na temperatur

ę

 topnienia glin , gliny dziel

ą

 si

ę

 na

-łatwotopliwe  -T

t

<1350°C 

-

ś

redniotopliwe –T

t

 –1350-1580°C 

-trudnotopliwe –T

t

 >1580°C 

 

K

2

Oal

2

O

3

6SiO

2

 + CO

2

 + 2H2O 



 Al

2

O

3

2SiO

2

2H

2

O + 4SiO

2

 + K

2

CO

3

 

 Ortoklaz               wietrzenie 

Podstawowy surowiec KAOLINIT 

Al

2

O

3

2SiO

2

2H

2

O   - główny składnik glin , iłów , łupków 

Inne domieszki :piasek , 

ż

wir , CaCO

3

 , MgCO

3

 , tlenki 

ż

elaza , glinu , wapnia itp. 

 

           Podział wyrobów ceramicznych: 

1.W zale

ż

no

ś

ci od stopnia wypalenia dziel

ą

 si

ę

 na dwie grupy: 

 
a)  o strukturze porowatej (czerep porowaty), najwi

ę

ksza nasi

ą

kliwo

ść

 (20-

22%) 

-  wyroby ceglarskie (cegły pełne , dziurawki , dachówki,.....) 
-  wyroby szkliwione (kafle, płytki 

ś

cienne , ....) 

-  wyroby ogniotrwałe (szamotowe, krzemionkowe, magnezytowe,) 
 
b)  o strukturze trwałej (czerep spieczony) , nasi

ą

kliwo

ść

 mniejsza od 6% 

-  cegły klinkierowe, cegły kanalizacyjne, cegły kominówki, klinkier drogowy, 

rury i kształtki kanalizacyjne 

 
c)  ceramika półszlachetna (barwa biała albo kremowa) , nasi

ą

kliwo

ść

 nie 

powinna by

ć

 > 3% 

-  wyroby fajansowe, płytki 

ś

cienne szkliwione, przybory sanitarne, itp. 

 
d)  ceramika szlachetna 
-  porcelana 
-  porcelity 
2   Według zastosowania: 
-wyroby 

ś

cienne: cegła zwykła pełna, dziurawka, kratówka klinkierowa, pustaki 

ś

cienne 

-wyroby ceramiczne stropowe 
-wyroby do budowy przewodów kominowych ( kominówki) 
-wyroby do pokrycia dachowego (dachówki)] 
-okładziny 

ś

cian i posadzek (płytki klinkierowe i podłogowe) 

-wyroby do budowy dróg (klinkier drogowy ) 
-wyroby kanalizacyjne (cegła pełna kanalizacyjna , rurki i kształtki 
kanalizacyjne) 

-wyroby melioracyjne (rurki drenarskie ) 

background image

 

11 

Klinkier-tworzywo  spieczone  (cz

ęś

ciowo  nadtopione)  z  glin  wapienno-

ż

elazistych  z 

dodatkiem surowców schudzaj

ą

cych .Jest nie nasi

ą

kliwy i o du

ż

ej wytrzymało

ś

ci. 

        Ceramik

ę

  ogniotrwał

ą

  produkuje  si

ę

  z  glin  ogniotrwałych  z  dodatkiem 

zmielonego szamotu. 

Fajans-wyrób  szlachetny  zawieraj

ą

cy  55%substancji  ilastych  ,  35%kwarcu  i  10% 

skaleni .Wyroby fajansowe s

ą

 szkliwione. 

Porcelit-skład zbli

ż

ony do fajansu z wi

ę

ksz

ą

 ilo

ś

ci

ą

 skaleni z 5%dodatkiem CaCO

3

Porcelana-tworzywo  szlachetne  spieczone  ,  prze

ś

wietlaj

ą

ce  otrzymywane  z 

pławionego kaolitu. Jest wypalana dwukrotnie. 

 

     Polewy  ceramiczne-szkliste  warstewki  o  grubo

ś

ci  do  0.3  mm  ,  którymi  pokrywa 

si

ę

  wyroby  ceramiczne  i  utrwala  poprzez  powtórne  wypalanie  .Mog

ą

  by

ć

 

przezroczyste  (gdzie  si

ę

  zachowuje  barw

ę

  czerepu),  nieprzezroczyste  najcz

ęś

ciej 

barwione  zwi

ą

zkami 

ż

elaza  ,  manganu  ,  niklu  .Generalnie  temperatura  topnienia 

polewy  powinna  by

ć

  ni

ż

sza  a  co  najwy

ż

ej  równa  temperaturze  spiekania  czerepu 

.Temperatura  topnienia  obni

ż

a  w  polewach  zawarto

ść

  tlenków  alkaicznych  Na

2

,K

2

o –polewy niskotopliwe a SiO

2

 podwy

ż

sza temperatur

ę

 topnienia. 

 

   Wady wyrobów ceramicznych: 

1.Margle w glinach , których głównym składnikiem jest CaCO

3

 

 CaCO

3



CaO + CO

2

 

 CaO + H

2



 Ca(OH)

2

 + 2H

2



 Ca(OH)

2

*2H

2

                                                        Zwi

ę

ksza obj

ę

to

ść

 co powoduje p

ę

kanie 

                                                        Wyrobów ceramicznych 

 Ca(OH)

2

 + CO

2

 



 CaCO

3

 + H

2

 

         Nadmierna  ilo

ść

  tlenku  wapnia  w  glinach  (  z  margli  )  w  zetkni

ę

ciu  z  wilgoci

ą

 

powoduje p

ę

kanie gotowych wyrobów. 

2.Wady suszenia i wady wypalania – powoduj

ą

 powstawanie p

ę

kni

ęć

 w materiale 

3.Sole  rozpuszczalne  w  surowcu  i  materiale  finalnym  a  przede  wszystkim  sole 

siarczanowe  maj

ą

  wła

ś

ciwo

ś

ci  higroskopijne  (pochłaniaj

ą

  wod

ę

  )  oraz  krystalizuj

ą

  z 

okre

ś

lon

ą

 ilo

ś

ci

ą

 cz

ą

steczek wody. S

ą

 3 rodzaje: 

             Siarczany bez wodne: 

Na

2

SO

4

   + 10H

2



 Na

2

SO

4

*10H

2

CaSO

4

    +  2H

2



 CaSO

4

*2H

2

MgSO

4

   +  7H

2



 MgSO

4

*7H

2

           Wszystkie  produkcje  reakcji  z  wod

ą

  maj

ą

  zwi

ę

kszon

ą

  obj

ę

to

ść

  ,  krystalizuj

ą

 

na powierzchni wyrobów tworz

ą

c białe wykwity. 

background image

 

12 

     Wła

ś

ciwo

ś

ci fizyczne ceramiki budowlanej: 

-g

ę

sto

ść

 około 2700 kg/m

3

 

-g

ę

sto

ść

 pozorna 1600-1900 kg/m

3

 

-nasi

ą

kliwo

ść

 wagowa do około 20% 

-przewodno

ść

 cieplna 0.7 W/mK 

-R

Ś

ciskanie

=10R

Rozci

ą

ganie

=5R

Zginanie 

 

        Przemysł  ceramiczny  zmierza  do  uzyskania  materiałów  bardzo  porowatych  ale 

o  nasi

ą

kliwo

ś

ci  nieprzekraczaj

ą

cej  22%  poniewa

ż

  materiał  taki  zapewnia  lepsz

ą

 

izolacyjno

ść

          Podstawowym  wyrobem  ceramicznym  jest    pełna  cegła  ceramiczna  o 

nast

ę

puj

ą

cych wymiarach: 25 * 12 * 6.5 cm 

  
a)  CEGŁA PEŁNA  
wymiary 25x 12 x 6,5 cm 
klasy 20, 15 ,10, 7,5, 5 
powierzchnia otworu nie wi

ę

ksza ni

ż

 2 cm

 
b)  DZIURAWKA 
Powierzchnia otworu nie wi

ę

ksza ni

ż

 3 cm

2

 

 
c)  KRATÓWKA 
K-1 (25 x 12 x 6,5 ) 
K-2 ( 25 x 12 x 14)  
Klasy 15, 10 7,5 
 
d)  PUSTAKI CERAMICZNE 

Ś

CIENNE 

Trzy typy wysoko

ś

ci: 13,8 , 18,8 , 22,0 

Klasy 15, 10, 7,5 , 5 
 
e)  PUSTAKI STROPOWE 
-Akermana wys. 15  , 18 ,  20  , 22 cm 
-Fert: dwie odmiany  2e 
 
f)  materiały do krycia dachów (dachówki) 
g)  cegła klinkierowa 

h)  kominówka 

 

4. PROJEKTOWANIE BETONU 

1.  Dobranie odpowiednich składników; 

2.  Ustalenie proporcji mi

ę

dzy tymi składnikami. 

 

Projektowanie przebiega w oparciu o zało

ż

enia: 

background image

 

13 

a) wytrzymało

ść

 na 

ś

ciskanie; zwi

ą

zana z ni

ą

 jest klasa betonu: 

B – 7,5             gwarantowana wytrzymało

ść

: R

b

G

 

B – 10              betony chude 

 

B – 15              betony konstrukcyjne 

B – 17,5 

B – 20 

B – 25 

B – 30 

B – 35 

B – 40 

B – 50  

 

 

Wytrzymało

ść

  gwarantowana  –  wymagana  przy  danej  klasie; 

ograniczenie  dolne  wytrzymało

ś

ci  betonu  z  uwzgl

ę

dnieniem  liczby 

próbek przy zało

ż

onej wadliwo

ś

ci 5% i poziomie ufno

ś

ci 0,5.  

 

b) wykonawca: koszt, pocz

ą

tek i koniec czasu wi

ą

zania. 

 

Konsystencja 

 

podatno

ść

 

mieszanki 

betonowej 

do 

przemieszczania  si

ę

  pod  wpływem  siły  bez  utraty  jej  jednorodno

ś

ci 

(inaczej ciekło

ść

). 

 

 

Pi

ęć

 rodzajów konsystencji: 

K – 1  konsystencja wilgotna 

K – 2  konsystencja g

ę

stoplastyczna 

K – 3  konsystencja plastyczna 

K – 4  konsystencja półciekła 

K – 5  konsystencja ciekła  

 

 

Urabialno

ść

  –  zdatno

ść

  mieszanki  betonowej  do  wypełnienia 

naczynia  bez  utraty  jej  jednorodno

ś

ci  przy  przyj

ę

tym  sposobie 

zag

ę

szczania. 

 

Mrozoodporno

ść

F – 25 (ilo

ść

 cykli jakie wytrzyma próbka do pierwszego zniszczenia) 

F – 50 

F – 75  

 

background image

 

14 

 

Wodoszczelno

ść

W – 2 

W – 4 (dziesi

ę

ciokrotna warto

ść

 działania wody na próbki) 

 

 

 

Metody projektowania betonu 

 

1. Metody obliczeniowe (analityczne); metoda trzech równa

ń

równanie BOLOMEY’a

 

Dla 

< 2,5     

Ř

= A

1

 ( 

- 0,5 ) 

Dla 

 2,5     

Ř

 = A

2

 ( 

+ 0,5 ) 

 

Ř

 – wytrzymało

ść

 

ś

rednia betonu na 

ś

ciskanie 

A

1,2

 – współczynniki zale

ż

ne od klasy cementu i od rodzaju kruszywa 

C – ilo

ść

 cementu w [kg] w [m

3

W – ilo

ść

 wody w [kg] w [m

3

 

Równanie szczelno

ś

ci – ilo

ść

 składników mieszanki powinna da

ć

 1 [m

3

]. 

V

C

 + V

K

 + V

W

 = 1 [m

3

 

Równanie wodo

żą

dno

ś

ci –  

W = W

K

*K + W

C

*C 

 

 

Wodo

żą

dno

ść

 – ilo

ść

 wody potrzebna w mieszance betonowej 

do uzyskania odpowiedniej konsystencji. 

W – ilo

ść

 wody w [kg] w [m

3

W

K

 – wska

ź

nik wodo

żą

dno

ś

ci dla kruszywa 

K – masa kruszywa w 1 [m

3

W

C

 – wska

ź

nik wodo

żą

dno

ś

ci dla cementu 

C – masa cementu w 1 [m

3

2.  Metody analityczno-do

ś

wiadczalne: 

Wyliczamy  ilo

ść

  składników  w  [m

3

].  Badamy  cechy  betonu. 

Korygujemy receptur

ę

1.  metoda pojedynczej otuliny; 

2.  metoda punktu piaskowego; 

background image

 

15 

3.  metoda podwójnej otuliny. 

 

3. Metody do

ś

wiadczalne – wykonywane s

ą

 w laboratorium na próbnych 

zarobach.  Ustalamy  proporcje  mi

ę

dzy  kruszywem.  Dobieramy  wod

ę

  i 

cement do stosu okruchowego. 

1.  metoda Gruna 

2.  metoda Longinus”a 

3.  metoda Iteracji – kolejnych przybli

ż

e

ń

zało

ż

enia:  -  układ  ziaren  kruszywa  na  sucho  jest                      

podobny do układu ziaren w mieszance betonowej; 

                   -  z  dwóch  betonów  o  jednakowej 

wytrzymało

ś

ci  ekonomiczniejszy  jest  ten,  który 

zawiera  wi

ę

ksz

ą

  ilo

ść

  kruszywa  (czyli  jego  stos 

okruchowy jest bardziej szczelny). 

 

Szczelno

ść

 stosu okruchowego: 

S

S

 = 

ρ

n

 

[%] 

ρ

p

 

 

Wska

ź

nik  uziarnienia  -    suma  procentowych  pozostało

ś

ci  na 

sitach  normowych  wyra

ż

ona  w  postaci  ułamków  w  stosunku  do  cało

ś

ci 

przesiewanego kruszywa: 

                                                                                    i = k    k = 10 

U = 10 – 

Σ

 * 

Σ

 * 

f

 i k

 

                                                                                    k = 1  k = 1 

f

ik

  –  procentowa  zawarto

ść

  poszczególnych  frakcji  dziesi

ę

ciu  sit 

normowych 

 

 

 

 

 

 

Sito 

Frakcja  

Zawarto

ść

 

[%]  

Przesiew 

[%]  

0 – 0,125 

--- 

0,125 

0,125 – 0,25 

--- 

0,25 

0,25 – 0,5 

30 

background image

 

16 

0,5 

0,5 – 1 

--- 

30 

1 – 2 

40 

30 

2 – 4 

25 

70 

4 – 8 

95 

8 – 16 

--- 

100 

16 

16 – 32 

--- 

100 

32 

> 32 

--- 

100 

 

5,25 

 

 

                         U = 10 – 5,25 = 4,75 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PUNKT  6 – idealna proporcja 

Szczelno

ść

 stosu okruchowego powinna by

ć

 

72%  S  78% 

Wska

ź

nik uziarnienia powinien by

ć

 

5  U  7,5 

 

Punkt  piaskowy  -    proporcja,  stosunek,  mi

ę

dzy  ilo

ś

ci

ą

  piasku 

(kruszywo:  32%  P

p

  48% drobnego) do całego kruszywa. 

 

Etapy opracowania receptury mieszanki betonowej: 

1.  Ustalenie  wst

ę

pnych  zało

ż

e

ń

,  czyli  przeznaczenie  i  warunki 

u

ż

ytkowania  betonu,  klasa  betonu,  stopie

ń

  mrozoodporno

ś

ci  i 

wodoszczelno

ś

ci,  warunki  formowania  i  urabialno

ś

ci  mieszanki 

betonowej. 

 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

 

  

  

  

  

  

 

 S 

                          wska

ź

nik uziarnienia                                      U 

 
              6 
                     5 
 
 
                                             4 
 
 
                                                                3 
 
                                                                              2 
 

background image

 

17 

2.  Dobór  i  ewentualne  badanie  składników  betonu.  Badanie  klasy 

cementu, obliczanie wska

ź

nika uziarnienia wykorzystuj

ą

c do tego 

badanie  składu  ziarnowego,  obliczanie  wyj

ś

ciowe  szczelno

ś

ci, 

ustalenie g

ę

sto

ś

ci nasypowej w stanie zag

ę

szczonym i pozornej. 

3.  Ustalenie wst

ę

pne składu mieszanki betonowej. 

4.  Próby  kontrolne  –  tworzenie  próbnego  zarobu,  wytrzymało

ść

konsystencja. 

5.  Ewentualne korekty  składu  i ustalenie receptury  laboratoryjnej  w 

[kg] w [m

3

]. 

6.  Receptura robocza. 

 

Cement  –  spoiwo  hydrauliczne  (główny  składnik:  klinkier 

portlandzki + dodatki). 

Kruszywo – (wypełniacz) – wypełnia obj

ę

to

ść

Beton  –  sztuczny  kamie

ń

,  kompozyt  w  skład  którego  wchodz

ą

 

kruszywa specjalnie komponowane tworz

ą

ce tzw. stos okruchowy, który 

w  wyniku reakcji  fizyko-chemicznych spoiw (w  wi

ę

kszo

ś

ci  cementów)  w 

obecno

ś

ci  dodatków  i  domieszek  jest  spajany  w  monolityczn

ą

  cało

ść

Czyli  jest  to  sztuczny  kamie

ń

  wyrabiany  z:  kruszyw,  spoiw,  dodatków  i 

domieszek. 

Mieszanka  betonowa  –  beton  przed  stwardnieniem  (mieszanka 

składników wchodz

ą

cych w skład betonu ale przed stwardnieniem). 

 

Beton jako kompozyt pi

ę

cioskładnikowy: 

1.  kruszywo: 

-

 grube; 

-

 drobne 

2.  spoiwo 

3.  woda 

4.  domieszki: 

-

 zmieniaj

ą

ce reakcje mieszanki betonowej; 

-

 reguluj

ą

ce wi

ą

zanie i twardnienie cementu; 

-

 napowietrzaj

ą

ce 

5.  dodatki 

-

 mineralne; 

-

 włókna 

 

background image

 

18 

Klasyfikacja betonu 

1.  Ze  wzgl

ę

du  na  g

ę

sto

ść

  obj

ę

to

ś

ciow

ą

  (na  mas

ę

  1  [m

3

stwardniałego betonu): 

-

  ci

ęż

ki:  > 2800 [kg/m

3

-

  zwykły:   2000 : 2800 [kg/m

3

-

  lekki:    < 2000 [kg/m

3

 

Betony ci

ęż

kie izoluj

ą

 promieniowanie radioaktywne.  

 

2.  Ze wzgl

ę

du na przeznaczenie: 

-

  konstrukcyjny  >15 [MPa] 

-

  konstrukcyjno-izolacyjny    4 – 10 [MPa] 

-

  izolacyjny  < 4 [MPa] 

-

  architektoniczny 

 

3.  Ze wzgl

ę

du na technologiczne warunki pracy: 

-

  hydrotechniczny (masywne konstrukcje); 

-

 

ż

aroodporny (tam gdzie wyst

ę

puj

ą

 wy

ż

sze temperatury przez dłu

ż

szy 

czas ni

ż

 ognioodporny); 

-

  wodoszczelny; 

-

  mrozoodporny; 

-

  o podwy

ż

szonej odporno

ś

ci na 

ś

cieranie; 

-

  o podwy

ż

szonej odporno

ś

ci na agresj

ę

 chemiczn

ą

-

  drogowy; 

-

  ochrony biologicznej. 

 

4.  Ze wzgl

ę

du na miejsce wykonania mieszanki: 

-

  na placu budowy; 

-

  towarowy. 

 

5.  Ze wzgl

ę

du na rodzaj spoiwa: 

-

  cementowy, cementowo-polimerowy, polimerowy; 

-

  bezcementowy (spoiwo mineralne bez klinkieru portlandzkiego); 

-

  gipsowy, cementowo-wapienny. 

6.  Ze wzgl

ę

du na sposób zag

ę

szczenia: 

-

  ubijany; 

-

  wibrowany; 

-

  pró

ż

niowany; 

background image

 

19 

-

  natryskiwany; 

-

  prasowany; 

-

  wibroprasowany; 

-

  pró

ż

nioprasowany; 

-

  samorozlewny (samozag

ę

szczaj

ą

cy si

ę

). 

 

7.  Ze wzgl

ę

du na wytrzymało

ść

-

  klasa: B 7,5  do  B 60 (zwykły); 

-

  klasa: B 60  i wy

ż

ej  BWW (wysokowarto

ś

ciowy); 

-

  klasa: LB 2,5  do  LB 40 (lekki). 

 

 

Czynniki decyduj

ą

ce o jako

ś

ci betonu: 

 

1.  Projektowanie: 

-

  okre

ś

lenie wła

ś

ciwo

ś

ci cementu, kruszywa, dodatków i domieszek; 

-

  wybór składników; 

-

  dobór ilo

ś

ci składników. 

 

2.  Mieszanie i transport: 

-

  kolejno

ść

 dozowania i czas mieszania; 

-

  rodzaj betoniarki (grawitacyjne, wymuszone); 

-

 

ś

rodki i warunki transportu; 

-

  układ mieszanki (np.: pompy). 

 

3.  Formowanie: 

-

  zag

ę

szczenie 

 

4.  Piel

ę

gnacja: 

-

  okres letni; 

-

  okres zimowy.          

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

20 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Współzale

ż

no

ść

  pomi

ę

dzy  intensywno

ś

ci

ą

  wydzielania  ciepła 

hydratacji (Q), a wzrostem wytrzymało

ś

ci: 

 

– okres wst

ę

pnego wi

ą

zania 

II

 – okres wi

ą

zania 

III

 – okres t

ęż

enia o zmiennej intensywno

ś

ci 

A

 – okres przedindukcyjny 

B

 – okres indukcyjny 

C

 – okres poindukcyjny 

C

o

 – przyspieszona hydratacja 

C

b

 – zwolnienie szybko

ś

ci hydratacji 

C

C

 – wygasanie hydratacji 

 

Konsystencja wpływa na: 

 
                                                                                                III 
 
 
                                                                                                                                                             
IV 
 
 
                           II 
 
 
 

        t

o

                         t                      7                   14                                      28  [dni]       

R

C

 

[%] 

                                                                                                C 
   A 
                           B                           C

                       C

b

                                      C

c

                            

 

[J] 

          10 [min]                      8 [h]                      7                          14                                         28 
[dni] 

        IIIa                      IIIb                                    IIIc 

background image

 

21 

1.  wi

ą

zanie 

 reakcja chemiczna 

 wska

ź

nik (woda, cement) 

2.  ułatwianie mieszania i układania w szalunku 

 

Bez    wzgl

ę

du  na  konsystencj

ę

  mieszanki  betonowej  w  celu 

uzyskania  zało

ż

onej  klasy  betonu  (R

C

),  nale

ż

y  zachowa

ć

  odpowiednie 

proporcje  cementu  do  wody,  czyli  tzw.  wska

ź

nika  wodno-cementowego 

lub cementowo-wodnego. 

 

Metody pomiaru konsystencji: 

 

1.  metoda sto

ż

ka opadaj

ą

cego: 

 

Forma w kształcie sto

ż

ka o wysoko

ś

ci 30 [cm]. Miar

ą

 konsystencji 

jest opad sto

ż

ka. 

Metod

ę

 t

ą

 stosujemy dla mieszanek: 

-

  plastycznych; 

-

  ciekłych; 

-

  półciekłych. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  metoda Ve – Be 

 

Miar

ą

  konsystencji  jest  czas  od  wł

ą

czenia  wibratora  do  momentu 

wyrównania powierzchni mieszanki. 

Metod

ę

 t

ą

 stosujemy dla mieszanek: 

-

  plastycznej; 

-

  g

ę

stoplastycznej; 

-

  wilgotnej. 

 

 



background image

 

22 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  metoda rozpływu 

 

Miar

ą

 konsystencji jest 

ś

rednica rozpływu. 

Metod

ę

 t

ą

 stosujemy dla mieszanek: 

-

  o du

ż

ej ciekło

ś

ci 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Podatno

ść

 na zag

ę

szczanie (stopie

ń

 zag

ę

szczenia) 

 

Miar

ą

 jest stopie

ń

 zag

ę

szczenia: stosunek   h

1

  :  h

2

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Urabialno

ść

 zale

ż

y od: 

 
     x 15              45 [mm] 

 
 

luźno 

ułożona 

mieszanka 

przed 

wibracją 

 

 

mieszanka 

zagęszczona 

po 

wibracji 

   
 
 
 
h

1     

        h

background image

 

23 

-

  uziarnienia suchych składników mieszanki; aby poprawi

ć

 urabialno

ść

 

dodaje si

ę

 dodatków do 30%  - popioły wielkopiecowe, mielony 

ż

u

ż

el, 

mikrokrzemionka (daje du

żą

 lepko

ść

). 

 

Urabialno

ść

  bada  si

ę

  tymi  samymi  metodami  co  konsystencj

ę

,  a 

najlepiej metod

ą

 stopnia zag

ę

szczenia. 

 

 

 

 

Operacje, procesy i czynniki decyduj

ą

ce o jako

ś

ci betonu: 

 

Projektowanie 

  

zakres czynno

ś

ci przy projektowaniu składu mieszanki betonowej 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     wybór składników       dobór wła

ś

ciwo

ś

ci                   dobór stosu                  dobór proporcji                sprawdzenie 

                                      mieszanki betonowej               okruchowego           pozostałych składników         zgodno

ś

ci z   

                                                                                                                                                                    wymaganiami                                                                                                                                  

rodzaj kruszywa 
 
      wielko

ść

 

      ziaren 
      wła

ś

ciwo

ś

ci 

 
rodzaj cementu 
    
      klasa 
      wła

ś

ciwo

ś

ci 

urabialno

ść

 

 
      ziarna drobne 
      domieszki  
 
konsystencja 
      
      ilo

ść

 wody 

      domieszki 

uziarnienie 
 
      punkt piaskowy 
      krzywe 
      graniczne 
      wska

ź

nik  

      uziarnienia 
 
szczelno

ść

  

 W / C 
 
 warunek  
 konsystencji 
 
 warunek 
 szczelno

ś

ci 

 ilo

ść

 cementu 

 
 ilo

ść

 zaprawy 

 
 ilo

ść

 ziaren 

 > 0,125 [mm] 
 
 zawarto

ść

 

 powietrza 
 
 konsystencja 
 
 wytrzymało

ść

 

 
       klasa betonu 
       

background image

 

24 

Wła

ś

ciwo

ś

ci betonu 

 

FIZYCZNE 

-

  g

ę

sto

ść

, g

ę

sto

ść

 pozorna 

-

  porowato

ść

  3  –  12%  (mikropory,  pory  0,01  –  2  [mm]  –  przez 

odparowanie  wody;  makropory  –  od  kilku  do  kilkunastu  metrów  –  z 

niedostatków technologii produkcji) 

-

  nasi

ą

kliwo

ść

 

 8% 

-

  wodoszczelno

ść

 (co 24 [h] zwi

ę

kszamy o 0,2 MPa ci

ś

nienie wody) 

-

  mrozoodporno

ść

 – mo

ż

na zwi

ę

kszy

ć

 przez zmian

ę

 struktury porów – 

domieszki napowietrzaj

ą

ce 

-

  skurcz  –  koniec  po  ok.  3  latach,  do  95%  skurcz  przez  4  tygodnie, 

wielko

ść

 skurczu 0,2 promila 

 

MECHANICZNE 

-

  wytrzymało

ść

 na 

ś

ciskanie 

-

  wytrzymało

ść

 na rozci

ą

ganie 

-

  wytrzymało

ść

 na zginanie 

-

  wytrzymało

ść

 na 

ś

cinanie 

-

  odporno

ść

 na 

ś

cieranie – decyduje stos okruchowy 

-

  przyczepno

ść

 stali do betonu – zale

ż

y od zaczynu 

 

Wytrzymało

ść

 krytyczna 0 – 5 [MPa].  

 

Ochrona przed zamarzni

ę

ciem mieszanki betonowej: 

-

  ociepli

ć

 matami (cieplaki) 

-

  zastosowa

ć

 ciepł

ą

 wod

ę

 

-

  obni

ż

y

ć

  temperatur

ę

  zamarzania  wody  (przez  zastosowanie 

domieszek – sole) 

 

Wytrzymało

ść

 na 

ś

ciskanie 

     1.  na kostkach 15 x 15 x 15 [cm] 

 

0,9* R

10

 = R

15

 = R

20

*1,05 

     2.  badanie na co najmniej trzech próbkach 

3.  min 1 sztuka na 50 [m

3

4.  1 sztuka na zmian

ę

 (produkcyjna) 

 

 

background image

 

25 

Wytrzymało

ść

 gwarantowana  R

b

G

 

Z  prawdopodobie

ń

stwem  95% 

ż

e  wytrzymało

ść

  b

ę

dzie  nie 

mniejsza ni

ż

 wytrzymało

ść

 gwarantowana. 

 

 

 

 

 

R

b

G

 = 

Ř

 – t * s 

 

 

R

b

G

 = 

Ř

 – 1,64 * s 

 

s – odchylenie standardowe 

 

 

 

s =

 

 

Σ

 

(R – R

i

)

2

 / n – 1 

 0,2

 

Ř

 

 

 

n

 

 

14 

 

1.  R

min   

≥ 

R

b

α 

 

2.  R

min   

≥ 

R

b

G

  

     

Ř

  

  1,2 * R

b

G

 

  

 

Przykład: 

 

1.    20;        20;       20;     R

min

 = 20      

Ř

 = 20            R

min

 / 

α

 = R

b

G

 

2.    15;        20;       25;     R

min

 = 15      

Ř

 = 20         

 

1.  R

min

 

≥ 

R

b

α 

20 

≥ 

17,39 * 1,15 

R

b

G

 = 17,39   



  B – 15  

 

     2.  15  

 

≥ 

13,04 * 1,15 

          R

b

= 13,04   



   B – 12,5 

 

 

Ř

 = 1,2 * R

b

G

  

 

 

1.  20 / 1,2 = 16,67 

 

2.  20 / 1,2 = 16,67 

 

 

background image

 

26 

PODSTAWOWE WŁA

Ś

CIWO

Ś

CI BETONU 

-

  wytrzymało

ść

 na 

ś

ciskanie; 

-

  wytrzymało

ść

 na rozci

ą

ganie (beton zwykły 8 – 10%); 

-

  krucho

ść

  (stosunek wytrzymało

ś

ci  na 

ś

ciskanie  do  wytrzymało

ś

ci  na 

rozci

ą

ganie); 

-

  odporno

ść

 na 

ś

cieranie – tarcza Bohemego; 

-

  odporno

ść

 na obci

ąż

enia dynamiczne; 

-

  nasi

ą

kliwo

ść

-

  przesi

ą

kliwo

ść

-

  mrozoodporno

ść

-

  szczelno

ść

 – porowato

ść

-

  odporno

ść

 na działanie czynników chemicznych; 

-

  odporno

ść

 na działanie czynników biologicznych. 

 

Mieszank

ę

 betonow

ą

 układa si

ę

 warstwami – do 20 [cm] (wilgotna, 

plastyczna, g

ę

stoplastyczna) z wysoko

ś

ci  

 1,20. 

Proces zag

ę

szczania mieszanki – aby pozby

ć

 si

ę

 powietrza przez 

wibrowanie. Wibrowanie polega na wprowadzeniu mieszanki w drgania. 

Wpierw  s

ą

  wprowadzane  ziarna  kruszywa  grubego  w  ruch  drgaj

ą

cy  co 

zmniejsza  tarcie  mi

ę

dzy  ziarnami  kruszywa.  Kruszywo  grube  wypycha 

powietrze. Kolejny etap – wchodz

ą

 w drgania ziarna kruszywa drobnego 

i  w  nast

ę

pnej  kolejno

ś

ci  ziarna  cementu.  Przestajemy  wibrowa

ć

  w 

momencie osłabienia wydzielania si

ę

 p

ę

cherzyków powietrza. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      90 [sek]                    3 [min]         t – czas 
zagęszczania 

wytrzymałość 

background image

 

27 

Rewibracja  –  dodatkowe  wibrowanie  mieszanki  betonowej;     

jednak proces ten nie mo

ż

e nast

ą

pi

ć

 pó

ź

niej ni

ż

 ok. 30 [min] od wibracji 

wła

ś

ciwej  i  wcze

ś

niej  ni

ż

  rozpoczyna  si

ę

  proces  wi

ą

zania  oznaczony  w 

aparacie Vicatt’a.  

 

 

Po zwi

ą

zaniu betonu mierzymy okres dojrzewania. 

 

Wzrost  wytrzymało

ś

ci  jest  wi

ę

kszy  dla  ni

ż

szych  klas  betonu,  dla 

klas wy

ż

szych wzrost jest mniejszy. 

 

 

Rozró

ż

niamy cztery klasy wibratorów: 

-

  wgł

ę

bne                       

-

  powierzchniowe            

-

  przyczepne 

-

 

stoły  wibracyjne  –  urz

ą

dzenie,  przy  u

ż

yciu  którego  nast

ę

puje 

zag

ę

szczenie  obj

ę

to

ś

ciowe,  tzn.  w  ka

ż

dym 

momencie  zag

ę

szczenia  mieszanka  podlega 

takim samym oddziaływaniom . 

 

Aby  nast

ą

piło  zag

ę

szczenie  w  procesie  wibracji,  minimalna 

cz

ę

stotliwo

ść

 drga

ń

 wynosi f

min

 = 1500 

drga

ń

/

min

. W Polsce produkowane 

s

ą

 wibratory f

min

 = 3000 – 9000 

drga

ń

/

min

. Amplituda drga

ń

 A = 0,01 – 1,0 

[mm]

 

Warunki wi

ą

zania i dojrzewania betonu 

Najwa

ż

niejsze  jest  kilka  do  kilkunastu  pierwszych  dni.  W 

pierwszych  dniach  nast

ę

puje  intensywne  odprowadzanie  wody,  co 

prowadzi  do  skurczu.  Aby  tego  unikn

ąć

  nale

ż

y  prowadzi

ć

  proces 

piel

ę

gnacji.  Beton  do  30  [MPa]  po  zag

ę

szczeniu  –  piel

ę

gnacja  po  2 

dobach.  Wy

ż

sze  >  30  [MPa]  bezpo

ś

rednio  po  uło

ż

eniu.  Piel

ę

gnacja 

polega na polewaniu wod

ą

 za pomoc

ą

 zraszacza. 

Obecne  technologie  nie  wymagaj

ą

  polewania.  Powierzchnie 

pokrywa  si

ę

  membran

ą

  (

ż

ywica),  która  nie  przepuszcza  wody  i  nie 

pozwala jej odprowadzi

ć

W  przypadku  betonów  szczelnych  i  wy

ż

szych  klas  –  piel

ę

gnacja 

do 14 dni. W przypadku betonów ni

ż

szych klas  - piel

ę

gnacja do 7 dni. 

W  okresie  zimowym  –  podnosimy  temperatur

ę

  kruszywa,  wody 

zarobowej,  stosujemy  domieszki  obni

ż

aj

ą

ce  temperatur

ę

  krzepni

ę

cia 

wody. 

zag

ę

szczaj

ą

 mieszank

ę

 betonow

ą

 

miejscowo, w promieniu swego działania 

background image

 

28 

 

 

KOROZJA ZAPRAW I BETONÓW 

 

 

Podział  korozji  w  zale

ż

no

ś

ci  od  czynników  powoduj

ą

cych 

degradacj

ę

  zapraw  i  betonów  na  I,  II  i  III  rodzaju.  Mo

ż

na  równie

ż

 

podzieli

ć

 korozj

ę

 na zewn

ę

trzn

ą

 i wewn

ę

trzn

ą

 

Poznane  na 

ć

wiczeniach  rodzaje  korozji:  kwasowa,  w

ę

glanowa, 

chlorkowa,  siarczanowa  nale

żą

  do  korozji  zewn

ę

trznych  bo  zachodzi 

pod wpływem czynników zewn

ę

trznych. 

 

Materiałem, który ulega przede wszystkim korozji zewn

ę

trznej jest 

zaczyn cementowy znajduj

ą

cy si

ę

 w betonach i zaprawach. 

 

Cementy  oprócz  swoich  czterech  podstawowych  składników:  alit, 

belit,  glinian  trójwapniowy  i  brownmilleryt  zawieraj

ą

  zawsze  SO

3

 

(trójtlenek siarki) (ok. 3% gipsu oraz Na

2

O i K

2

O w ilo

ś

ci ok. 1%). 

 

 

Na

2

O + H

2

 2NaOH 

 

K

2

O   + H

2

 2KOH 

 

 

W  wyniku  reakcji  cementu  z  wod

ą

  alkalia  z  cementu  tworz

ą

  silne 

zasady. 

 

pH roztworu  ............... ma  odczyn  silnie  zasadowy; pH  > 13.  Ten 

silnie alkaliczny roztwór działa (reaguje) z niektórymi formami krzemionki 

z kruszywa. 

 

Kwas  jako  forma  krystaliczna  jest  odporna  na  działanie  alkaliów 

(halcedon  i  trymidyt  s

ą

  formami  które  wykazuj

ą

  pewn

ą

  reaktywno

ść

 

alkaliczn

ą

).  Opal  jest  najbardziej  wra

ż

liwy  na  działanie  alkaliów. 

Kruszywo  do  produkcji  betonów  i  zapraw  musi  posiada

ć

  okre

ś

lon

ą

 

odporno

ść

 na działanie alkaliów. W wyniku reakcji alkaliów z niektórymi 

formami krzemionki zachodz

ą

 procesy: 

 

 

 

Na

2

O + H

2

 2NaOH 

 

 

 

2NaOH + SiO

2

 

 Na

2

SiO

3

  

 

 

najbardziej 

szkodliwa 

reakcja 

zaliczana do korozji wewnętrznych 

background image

 

29 

 

Na

2

SiO

3

  –  krzemian  sodowy,  zwi

ą

zek  p

ę

czniej

ą

cy  pod  wpływem 

du

ż

ej  ilo

ś

ci  wody  na  skutek  czego  na  powierzchni  zapraw  i  betonów 

pojawiaj

ą

 si

ę

 zacieki. 

 

 

Du

żą

  reaktywno

ść

  alkaliczn

ą

  wykazuj

ą

  równie

ż

  kruszywa 

dolomitowe: 

 

 

CaCO

3

 * MgCO

3

 + 2NaOH 

 CaCO

3

 + Mg(OH)

2

 + Na

2

CO

3

 

 

 

Na

2

CO

3

 + Ca(OH)

2

 

 CaCO

3

 + 2NaOH 

 

 

W wyniku tej reakcji odtwarzaj

ą

 si

ę

 zasady, które mog

ą

 reagowa

ć

 dalej. 

 

 

Zapobieganie korozjom 

 

S

ą

 dwa rodzaje ochrony: 

1.  Ochrona  materiałowo-strukturalna,  tzw.  pierwotna.  Dotyczy  przede 

wszystkim  prawidłowego  projektu  mieszanki  betonowej,  ł

ą

cznie  z 

wykonaniem  i  piel

ę

gnacj

ą

  tego  betonu  (dobrze  zaprojektowany  beton 

musi  by

ć

  szczelny),  co  ma  doprowadzi

ć

  do  uzyskania  betonu 

szczelnego.  Beton  szczelny  jest  mało  nasi

ą

kliwy,  ma  wi

ę

ksz

ą

 

mrozoodporno

ść

.  

 

Je

ś

li chodzi o ochron

ę

 materiałow

ą

, to cementy, które si

ę

 stosuje 

do  produkcji  betonów,  które  b

ę

d

ą

  nara

ż

one  na  działanie  czynników 

agresywnych  powinny  posiada

ć

  minimalne  ilo

ś

ci  C

3

A  <  5%b  (dotyczy 

korozji  siarczanowej)  i 

  Na

2

O  +  K

2

O  <  0,6%  (dotyczy  korozji 

wewn

ę

trznej  alkalicznej).  Musz

ą

  mie

ć

  ograniczon

ą

  ilo

ść

  tlenków 

alkalicznych. 

2. 

Ochrona 

powierzchniowa 

wtórna 

powierzchni 

betonowych, 

powlekanie  powierzchni  ró

ż

nymi  substancjami  organicznymi  (

ż

ywice, 

smoły,  lepiki,  woski)  w  wyniku  czego  nast

ę

puje  odci

ę

cie  powierzchni 

betonu od szkodliwego 

ś

rodowiska.    

 

Drugi  sposób  polega  na  uszczelnianiu  powierzchni  betonu 

poprzez powlekanie – kilkakrotne – roztworami, które zamieraj

ą

 zwi

ą

zki 

reaguj

ą

ce 

ze 

składnikami 

betonu 

wytworzeniem 

trudno 

background image

 

30 

rozpuszczalnych  soli  uszczelniaj

ą

cych  beton.  Dotychczas  najcz

ęś

ciej 

stosowana 

była 

tzw. 

fluatyzacja, 

fluaty 

– 

sole 

kwasu 

sze

ś

ciofluorokrzemowego: H

2

SiF

6

 

 ZnSiF

5

  

 

ZnSiF

6

 + 2Ca(OH)

2

 

 ZnF

2

 + 2CaF

2

 + SiO

2

  

 

 

ZnSiF

6

 + 2CaCO

3

 

 ZnF

2

 + 2CaF

2

 + 2CO

2

 

 

3.  Silikatyzacja  –  polega  na  polewaniu  powierzchni  betonu  szkłem 

wodnym Na

2

SiO

3

, które z Ca(OH)

2

 reaguje w nast

ę

puj

ą

cy sposób: 

  

Na

2

SiO

3

 + Ca(OH)

 CaSiO

3

 + 2NaOH 

 

4.  Silikonowanie  –  silikony  s

ą

  to  substancje  hydrofobowe,  polimery 

krzemowe,  tlenowe  (organiczne),  które  s

ą

  zawarte  w  wielu  farbach  do 

powlekania: 

 

                             – S   –   O   –   Si   –   O   –   Si   – R (rudniki)  

                                                                            R 

 

 

 

 

 

  wytracają się w 
postaci osadu 
uszczelniając beton 

uwodniona 

→ 

przechodzi w formę 
krystaliczną 

  nie pęcznieje