1

SPOIWA

P O D S TAW O W E P O J Ę C I A

SPOIWO MINERALNE

- rozdrobniony oraz poddany obróbce termicznej materiał skalny,

który po zmieszaniu z wodą dając plastyczny zaczyn, wiąże i twardnieje

WIĄZANIE SPOIWA

– zespół reakcji chemicznych, w wyniku których powstają

strukturotwórcze związki chemiczne (od kilkunastu minut do kilku godzin)

CZAS WIĄZANIA

- jest to przedział czasu od chwili zmieszania spoiwa z wodą lub

roztworem wodnym do utraty przez to spoiwo (mieszaninę) pewnej plastyczności.
Spoiwo traci zdolność do odkształceń plastycznych

TWARDNIENIE SPOIWA

- dalszy ciąg procesu wiązania, w którym spoiwo nabiera

wytrzymałości mechanicznej (od kilku do kilkudziesięciu dni a nawet lat)

KONIEC TWARDNIENIA

- jest to czas, po którym spoiwo staje się na tyle wytrzymałym

mechanicznie materiałem, że może zostać obciążone siłami zewnętrznymi

ZACZYN

- mieszanina spoiwa z wodą lub roztworem wodnym

ZAPRAWA

- zaczyn + kruszywo drobne

2

P O D S TAW O W E K L A SY F I K A C J E S P O I W

PODZIAŁ SPOIW ZE WZGLĘDU NA RODZAJ SUROWCA

wapienne i cementowe

głównym składnikiem mineralnym jest węglan wapnia CaCO

3

gipsowe i anhydrytowe

głównym składnikiem jest siarczan wapnia CaSO

4

· 2H

2

O

magnezjowe

głównym składnikiem jest węglan magnezu (magnezyt) MgCO

3

który z węglanem

wapnia tworzy dolomit

krzemianowe

oparte na szkle wodnym, roztwór krzemianów potasowych lub sodowych

PODZIAŁ SPOIW ZE WZGLĘDU NA RODZAJ ŚRODOWISKA, W KTÓRYM WIĄŻĄ I

TWARDNIEJĄ

S

POIWA POWIETRZNE

– wiążą i twardnieją tylko w środowisku powietrznym, generalnie

spoiwa z tej grupy są wrażliwe na działanie wody

- wapno palone (w bryłkach lub mielone)

- wapno suchogaszone (hydratyzowane)

- wapno pokarbidowe

- spoiwa gipsowe

- spoiwa magnezjowe

- spoiwa krzemianowe

P O D S TAW O W E K L A SY F I K A C J E S P O I W

3

PODZIAŁ SPOIW ZE WZGLĘDU NA RODZAJ ŚRODOWISKA, W KTÓRYM WIĄŻĄ I

TWARDNIEJĄ

S

POIWA HYDRAULICZNE

– wiążą i twardnieją zarówno w środowisku powietrznym jak i

wodnym, generalnie po związaniu są odporne na działanie wody

- wapno hydrauliczne

(wymieszane z dodatkami hydraulicznymi np. aktywna

krzemionka zdolna do wiązania wapna w roztworze

wodnym)

- cementy

P O D S TAW O W E K L A SY F I K A C J E S P O I W

S P O I WA WA P I E N N E –

i d e o w y s c h e m a t p r o d u k c j i

4

S P O I WA WA P I E N N E –

c y k l ż y c i a w a p n a

WAPNO PALONE (niegaszone) - otrzymujemy w bryłkach lub w postaci sproszkowanej.

W zależności od sposobu wypalania uzyskujemy:

WAPNO LEKKO PALONE (niedopalone) – mała gęstość pozorna , duża

powierzchnia właściwa, duża reaktywność

WAPNO OSTRO PALONE (przepalone) – duża gęstość pozorna, mała

powierzchnia właściwa, niska reaktywność

WAPNO GASZONE

CaO + H

2

O → Ca(OH)

2

(reakcja silnie egzotermiczna)

WAPNO HYDRATYZOWANE (suchogaszone) - otrzymujemy przez gaszenie wapna

palonego możliwie najmniejszą ilością wody (wynikającą z zapisu reakcji)

CIASTO WAPIENNE - produkt uzyskany przez gaszenie wapna dużą ilością wody

MLEKO WAPIENNE ; WODĘ WAPIENNĄ

WAPNO POKARBIDOWE - jest produktem ubocznym przy produkcji acetylenu z

karbidu CaC

2

+ H

2

O

→ C

2

H

2

+ Ca(OH)

2

(karbid poddany działaniu wody) (acetylen) (wapno pokarbidowe)

S P O I WA WA P I E N N E –

r o d z a j e w a p n a b u d o w l a n e g o

5

S P O I WA WA P I E N N E –

r o d z a j e w a p n a w g P N - E N 4 5 9 - 1

S P O I WA WA P I E N N E –

w i ą z a n i e i t w a r d n i e n i e w a p n a

Wiązanie i twardnienie wapna jest wynikiem kilku zachodzących równocześnie

procesów. Główny mechanizm wiązania wapna powietrznego, to krystalizacja węglanu

wapniowego

(karbonatyzacja)

zachodząca

w

wyniku

reakcji

wodorotlenku

wapniowego z dwutlenkiem węgla z powietrza w obecności wilgoci.

Ca(OH)

2

+ CO

2

→ CaCO

3

+ H

2

O

Do pozostałych procesów wiązania wapna należą, odparowanie wody powodując

zagęszczenie przesyconego roztworu a w dalszym ciągu następuje bardzo powolna

krystalizacja

wodorotlenku wapniowego, kryształy

łącząc

się tworzą

szkielet

krystaliczny.

Twardnienie jest procesem powolnym, długotrwałym sięgającym nawet kilka lat.

6

ZALETY:

surowiec

łatwo dostępny

, występuje w wielu miejscach,

bardzo

duże rozdrobnienie

, powierzchnia właściwa 300÷2000 m

2

/kg,

dobra urabialność zapraw oraz zdolność do łączenia się chemicznego z

dodatkami hydraulicznymi (tworzą spoiwa hydrauliczne),

silna zasadowość

– wykorzystywana do neutralizacji np. kwaśnych gruntów.

Wapno ma właściwości bakteriobójcze i dezynfekujące, co sprawia że tynki

wapienne zapobiegają rozwojowi pleśni i grzybów,

rysoodporność

– dobra współpraca z podłożem, wapno nie ulega spękaniom

(elastyczność). Odkształcalność zapraw wapiennym jest ceniona przy

restaurowaniu starych zabytkowych budynków,

spoiwa wapienne w środowisku nasyconym parą wodną i o podwyższonej

temp.

tworzą z piaskiem trwałe i odporne na działanie wody związki

(

krzemiany wapniowe

).

S P O I WA WA P I E N N E –

w ł a ś c i w o ś c i

ZALETY:

korzystny wpływ na mikroklimat pomieszczeń

:

naturalność pochodzenia

duża przepuszczalność pary wodnej (oddychanie ścian)

korzystne właściwości cieplne i akustyczne

możliwość recyklingu

zdolność do łączenia się materiałami o właściwościach pucolanowych

WADY:

niewielka wytrzymałość

– zaprawy wapienne dojrzewające w normalnych

warunkach po 90 dniach wytrzymałość na ścianie wynosi około 2 MPa

mała odporność na działanie wody

energochłonność procesu produkcji

(wypalanie)

S P O I WA WA P I E N N E –

w ł a ś c i w o ś c i

7

ZASTOSOWANIE:

do

zapraw murarskich

używanych w miejscach nie wymagających dużej

wytrzymałości,

do

zapraw tynkarskich

używanych w miejscach nie narażonych na działanie

wody lub nadmiernie wilgotnych,

stosowany do zapraw ze spoiw hydraulicznych jako

dodatek zwiększający

urabialność

podstawowy

surowiec do produkcji cegieł wapienno-piaskowych

, bloczków

silikatowych itp.

S P O I WA WA P I E N N E –

w ł a ś c i w o ś c i

SPOIWA GIPSOWE - wytwarzane przez częściową dehydratację skał gipsowych (dolina

rzeki Nidy, rejon Buska oraz Pińczowa) lub gipsów odpadowych (syntetyczny –

odsiarczanie spali w przemyśle energetycznym

CaSO

4

· 2H

2

O → CaSO

4

· 0,5H

2

O + 1,5H

2

O

SPOIWA ANHYDRYTOWE - otrzymywane w wyniku całkowitej dehydratacji skał

gipsowych lub przeróbki anhydrytu naturalnego

S P O I WA GI P S O W E I A N H Y D RY TO W E

8

S P O I WA GI P S O W E –

i d e o w y s c h e m a t p r o d u k c j i

PODZIAŁ SPOIW GIPSOWYCH

w zależności od

temperatury wyprażania

:

gips szybkowiążący -

początek wiązania do 15 min,

gips wolnowiążący -

początek wiązania do około 1,5 godz.

w zależności od

ciśnienia pary wodnej

w urządzeniach do prażenia:

odmiana

α

αα

α

(niskie ciśnienie) - sieć przestrzenna bardziej zagęszczona,

mniejsza wodożądność, większa wytrzymałość,

odmiana

ββββ

(wysokie ciśnienie) - nieregularna struktura bardziej

zdefektowana

S P O I WA GI P S O W E –

r o d z a j e g i p s u

9

S P O I WA GI P S O W E –

r o d z a j e g i p s u

GIPS SYNTETYCZNY

- uzyskuje się w procesie odsiarczania spalin w energetyce

węglowej.

Metoda wapniowa, w której sorbentem

jest węglan wapnia:

SO

3

+ Ca(OH)

2

+ H

2

O → CaSO

4

+ 2H

2

O

Różnice w porównaniu do gipsów naturalnych:

kształt i wielkość ziaren,

zawartość wilgoci,

gęstość nasypowa.

Gips syntetyczny stosowane jest jako regulator czasu wiązania w cementach.

S P O I WA GI P S O W E –

r o d z a j e g i p s u

10

S P O I WA GI P S O W E –

r o d z a j e w g P N - B 3 0 0 4 1 , P N - B 3 0 0 4 2

Polega na ponownym uwodnieniu spoiwa gipsowego

CaSO

4

· 0,5H

2

O + 1,5H

2

O

→

CaSO

4

· 2H

2

O

(siarczanu wapnia półwodnego)

→

(siarczany wapnia dwuwodnego)

ETAPY PROCESU WI

Ą

ZANIA

I etap - rozpuszczanie gipsu w wodzie,

II etap - uwadnianie,

III etap - krystalizacja, tworzenie si

ę

kryształów gipsu dwuwodnego

S P O I WA GI P S O W E –

w i ą z a n i e i t w a r d n i e n i e w a p n a

11

ZALETY:

krótki czas wiązania i twardnienia,

łatwość produkcji i formowania wyrobów (metoda odlewania),

lekkość - gęstość objętościowa 300 (pianogipsy) ÷1300 (zaczyny zwykłe)

kg/m

3

w zależności od współczynnika w/g

duża wytrzymałość w stanie suchym,

mrozoodporność,

ognioodporność (materiał niepalny),

dobre właściwości cieplne i dźwiękochłonne (

λ

=0,35

W

/

mK

),

korzystne oddziaływanie na mikroklimat pomieszczeń,

dostępność surowca,

niskie koszty produkcji

możliwość uzyskiwania gładkich powierzchni lub odpowiednich faktur

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

12

WADY:

gwałtowny

spadek wytrzymałości po zawilgoceniu

w

m

= 5% → f

c

↓ 50% w stosunku do stanu powietrzno suchego

współczynnik rozmiękania k = f

cw

/f

cs

= 0,25÷0,50

materiał hydrofilny

- szybkie i duże podciąganie kapilarne, duża

nasiąkliwość (stosowanie dodatków hydrofobowych ogranicza chłonność

wody nie zmniejszając oporu dyfuzyjnego)

korozyjne oddziaływanie na elementy stalowe

pełzanie w stanie zawilgocenia

mała odporność na uderzenia

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

ZASTOSOWANIE

tynki wewnętrzne, sztukateria

itp.

płyty gipsowe

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

13

ZASTOSOWANIE

płyty gipsowo-kartonowe

– schemat cyklu produkcyjnego

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

ZASTOSOWANIE

płyty gipsowo-kartonowe

Standardowe wymiary płyt

grubość:

płyty zwykłe – 9,5 ; 12,5 ; 15 mm,

płyty giętkie - 6 lub 6.5 mm

płyty do ścianek masywnych 20 i 25 mm

szerokość - 1200 lub 1250 mm

długość - 2 do 3 m (4m)

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i

14

ZASTOSOWANIE

płyty gipsowo-kartonowe

A – zwykła

H – o zmniejszonym stopniu wchłaniania

wody, w zależności od stopnia wchłaniania wody klasyfikowane od H1 do H3

E – usztywniające, o zmniejszonym stopniu wchłaniania wody

F – o zwiększonej spójności rdzenia przy działaniu wysokich temperatur

P – do tynkowania

D – o kontrolowanej gęstości

R – o zwiększonej wytrzymałości

I – o zwiększonej twardości powierzchni

S P O I WA GI P S O W E –

w ł a ś c i w o ś c i