Kokwium II

Składniki cementu portlandzkiego:
Cement portlandzki jest podstawowym spoiwem hydraulicznym. Powstaje poprzez wspóln
zmielenie klinkieru portlandzkiego z regulatorem czasu wiązania (gipsem lub anhydrytem).
Produkcja klinkieru polega na spiekaniu w temp. 1450

O

C odpowiednio przygotowanej mieszaniny

surowców wapienia i surowców ilastych.
W wyniku zachodzących reakcji tworzą się 4 podstawowe fazy:

Skład fazowy (mineralny):

-alit (krzemian trójwapniowy) C

3

S -

55-65%

-belit (krzemian dwuwapniowy) C

2

S

15-25%

-glinian trójwapniowy C

3

A

8-10%

-glinożelazian czterowapniowy C

4

AF

8-16%

Skład chemiczny (tlenkowy):
-CaO 62-68%
-SiO

2

18-25%

-Al

2

O

3

3-8%

-Fe

2

O

3

2-6%

Hydratacja Cementu:
W reakcji z wodą najszybciej reagują kolejno C

3

A, C

3

S, C

4

AF i najwolniej C

2

S

Dodatek gipsu powoduje zmniejszenie szybkości hydratacji glinianu trójwapniowego w wyniku
utworzenia się na ziarnach C

3

A nieprzepuszczalnej warstewki ettryngitu wg reakcji:

C

3

A + 3(CS*H

2

) + H

32

→ C

3

A * 3CS * H

32

*CS – CaSO

4

Wpływ gipsu na proces hydratacji cementu polega nie tylko na powstawaniu ettryngitu lecz i na
przyspieszeniu hydratacji fazy C

3

S.

Alit-jest to faza klinkierowa, która decyduje o wytrzymalości zapraw w początkowym okresie
twardnienia. Po okresie 90 dni zaznacza się wpływ belitu.

Cementy powszechnego użytku:

cement portlandzki CEM I
cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II
cement hutniczy CEM III
cement pucolanowy CEM IV
cement wieloskładnikowy CEM V

Ze względu na ilość składników mineralnych w cemencie innych niż klinkier portlandzki cementy
dzieli się na odmiany A, B w przypadku cementów hutniczych A, B, C.

Główne składniki mineralne:

-S- granulowany żużel wielkopiecowy
-V- popiół lotny krzemionkowy
-W- popiół lotny wapienny
-P- pucolana naturalna
-Q- pucolana przemyslowa
-T- łupek palony
-L, LL- wapień
-D- pył krzemionkowy

Symbole w cementach:

N- cement o normalnej wytrzymalości wczesnej
R- cement o wysokiej wytrzymałości wczesnej
LH- cement o niskim cieple hydratacji
VLH- cement o bardzo niskim cieple hydratacji
HSR- cement o wysokiej odporności na siarczany
NA- cement niskoalkaiczny

Reakcja pucolanowa

S + Ca(OH)

2

→

H2O

C-S-H

Produkcja cementu obejmuje następujące etapy:

-przygotowanie surowców i dokładne ich wymiaszanie
-wypalanie
-mielenie
-silosowanie i pakowanie

Składniki mineralne cementów powszechnego użytku:

-Granulowany żużel wielkopiecowy:

-dodatek żużla wielkopiecowego do cementu powoduje wydłużenie czasu wiązania oraz

obniżenie wytrzymałości w początkowym okresie twardnienia, natomiast wzrost wytrzymałości w
dłuższych okresach dojrzewania.

-cementy z dodatkiem żużla wielkopiecowego posiadają niższe ciepło hydratacji i

charakteryzują się mniejszą szybkością wydzielania się ciepła w początkowym okresie wiązania
cementu. Zmniejsza to ryzyko pojawienia się rys termicznych w materiale. Żużel wielkopiecowy w
cemencie zmniejsza skurcz.

-Wadą cementów hutniczych jest wolniejsze twardnienie, szczególnie w niskich

temperaturach i związane z tym wydłużone czasy wiązania oraz wolniejsza dynamika narastania
wytrzymałości wczesnej.

-Popioły lotne:

-norma rozróżnia dwa rodzaje popiołów lotnych:

-V- krzemionkowy, wykazuje właściwości pucolanowe
-W- wapienny, wykazuje dodatkowo właściwości hydrauliczne.

-ich dodanie daje podobne właściwości jak dodanie do cementu żużla wielkopiecowego.

Pył krzemionkowy

-wpływaja na zwiększenie wytrzymałości początkowej (do 7 dni), natomiast w póżniejszym

czasie ich wpływ na wytrzymałość jest niewielka

-zwiększa odporność korozyjną przez utworzenie reakcji pucolanowej C-S-H

-Stosuje się do otrzymywania betonów wysokowartościowych

Wapień

-działanie wapienia w cemencie polega głównie na rozpraszaniu ziaren klinkieru i

wypelnieniu wolnych objetości między nimi

Spoiwa wapienne

-

Proces wytwarzania wapna palonego (CaO) polega na wypalaniu (1000-1250

o

C) w piecach

szybowych lub w piecach Maerza do których wprowadza się rozdrobniony kamień wapienny
CaCO

3

OTRZYMYWANIE:

CaCO

3

→ CaO + CO

2

↑

a gdy wapień zawiera dolomit, zachodzi wtedy również jego rozkład:

CaCO

3

* MgCO

3

→ CaO + MgO + 2CO

2

↑

Zbyt wysoka temperatura wypalania powoduje tworzenie wapna ,,martwo palonego”

Hydratacja wapna:
- Hydratacja wapna palonego (CaO) prowadzi do utworzenia wodorotlenku wapnia Ca(OH)

2

wapna

hydratyzowanego zgodnie z reakcją:

CaO + H

2

O → Ca(OH)

2

-Wodorotlenek wapnia może występować w postaci:

-wapno hydratyzowanego
-ciasto wapienne (zawiera ok. 50% wody)
-mleko wapienne
-woda wapienna, nasycony roztwór wodny Ca(OH)

2

- Wiązanie wapna

-Proces wiazania wapna jest jego wysychaniem, karbonatyzacja Ca(OH)

2

oraz

rekrystalizacja zarówno wodorotlenku wapna jak i CaCO

3

Ca(OH)

2

+ CO

2

+ H

2

O → CaCO

3

+ 2H

2

O

-Rodzaje wapna budowlanego:

-wapno powietrzne

-wapno wapniowe CL
-wapno dolomitowe DL

-wapno hydrauliczne

-wapno hydrauliczne HL
-wapno hydrauliczne naturalne NHL

Cechy wapna budowlanego:
-biała barwa
-bardzo duże rozdrobnienie
-zapobieganie segregacji w zaprawach
-korzystny wpływ na plastyczność i urabialność
-wydłużenie czasu zachowania właściwości roboczych w zaprawach
-silna zasadowość
-rysoodporność
-korzystny wpływ na mikroklimat
-zdolność przepuszczania pary wodnej

Zastosowanie:

-zaprawy cementowo-wapienne
-zaprawy wapienne
-zaprawy wapienno-gipsowe
-jako aktywatory spoiw popioowych, zużlowych, popiołowożużlowych,

anhydrtowo-popiołowych

-w przemysle wykorzystywane jest do produkcji autoklawizowanych betonów

komórkowych, oraz wyrobów wapienno-piaskowych

SPOIWA GIPSOWE

Otrzymywanie:

Spoiwa gipsowe otrzymywane są z naturanych surowców, głównie z kamienia gipsowego

(CaSO

4

* 2H

2

O), anhydrytu (CaSO

4

) oraz produktów z odsiarczania spalin (50% na rynku).

Spoiwa gipsowe są robione głównie z gipsu dwuwodnego CaSO

4

* 2H

2

O. Wraz ze

wzrostem temperatury gips dwuwodny przechodzi w różne odmiany krystaliczne gipsu półwodnego
(CaSO

4

* 1/2H

2

O), a następnie anhydrytu (CaSO

4

)

Zachodzą wtedy następujące reakcje:

1.

CaSO

4

* 2H

2

O ------> CaSO

4

* 1/2H

2

O + 1 ½ H

2

O

Półhydrat

2.

CaSO

4

* ½ H

2

O ---------> CaSO

4

+ ½ H

2

O

3. CaSO

4

--------------> CaO + SO

2

+ ½ O

2

W ukadzie CaSO

4

-H

2

O znanych jest 5 podstawowych faz określanych zwyczajowo jako:

-dwuhydrat – CaSO

4

* 2 H

2

O

-półhydrat – CaSO

4

* ½ H

2

O

-anhydryt III – rozpuszczalny CaSO

4

-anhydryt II – nierozpuszczalny CaSO

4

-anhydryt I – CaSO

4

Spoiwa Gipsowe dzielą się na spoiwa gipsowe i anhydrytowe.

WIĄZANIE GIPSU-wiązanie gipsu półwodnego polega na przyłączniu do niego 1 ½ cząsteczki
wody.

CaSO

4

* ½ H

2

O + 1 ½ H

2

O → CaSO

4

* 2H

2

O

półhydrat dwuhydrat

3 podstawowe etapy wiązania gipsu półwodnego:

-rozpuszczanie półhydratu
- nukleacja zarodków krystalizacji
- wzrost kryształów dwuchydratów

*na początek wiązania znaczny wpływ ma stosunek (woda/gips)

-początek wiązania gipsu następuje do 20 minut
-dodatek Ca(OH)

2

powoduje zmniejszenie szybkości wiązania

HYDRATACJA GIPSU

CaSO

4

+ 2H

2

O → CaSO

4

* 2H

2

O

ZALETY GIPSU:

-jasna barwa
-mała gęstość objetościaowa
-przepuszczalność pary wodnej
-dobra izolacyjność cieplna
-niepalność, odporność ogniowa
-dobra mrozoodporność w stanie suchym
-wysoka higieniczność
-paroprzepuszczalność
-łatwa obróbka
-mały skurcz
-uzyskiwanie powierzchni gładkich lub fakturowych

WADY GIPSU

-duża nasiąkliwość
-znaczny spadek wytrzymałości przy zawilgoceniu
-mała odporność na uderzenia
-pełzanie w stanie zawilgocenia
-korozyjne działanie na stal

Kruszywa

Kruszywo- ziarnisty materiał stosowany w budownictwie
Kruszywo naturalne- kruszywo pochodzenia mineralnego, które poza obróbką mechaniczną nie

zostało poddane żadnej innej obróbce.

Kruszywo sztuczne- kruzywo pochodzenia naturalnego uzyskane w wyniku procesu

przemysłowego, obejmującego termiczną lub inną modyfikację.

Kruszywo odpadowe- kruszywo pochodzenia mineralnego z jakiegokolwiek procesu

przemysłowego, poddane jedynie obróbce mechanicznej.

Kruszywo z recyklingu- kruszywo powstałe w wyniku przeróbki nieorganicznego materiału

zastosowanego uprzednio w budownictwie.

OGÓLNA KLASYFIKACJA KRUSZYW

1) ze względu na sposób pozyskiwania

-naturalne
-sztuczne
-przemysłowe

2) ze względu na gęstość objętościową [kg/dm

3

]

-lekkie <2
-średnie 2-3
-ciężkie >3

3) ze względu na uziarnienie [mm]

-drobne <4
-grube 4-63
- bardzo grube >63

4) ze względu na sposób produkcji

-naturalne
-łamane

Otrzymywanie kruszywa naturalnego:

-wydobycie
-transport urobku do uszlachetnienia
-obróbka z wykorzystaniem urządzeń sortujących, kruszących lub odwadniających

Rodzaje kruszywa naturalnego:

-piasek
-żwir

KRUSZYWA ŁAMANE otrzymuje się poprzez mechaniczne rozdrobnienie twardych skał.
Kruszywo łamane znalazły szerokie zastosowanie w technologii betonu przy wytwarzaniu betonów
wysokiej wytrzymałości jako materiał do podbudowy dróg i torowisk.

PODZIAŁ KRUSZYW SZTUCZNYCH

a) spieniane b) spiekane c) granulowane
-pumeks hutniczy -keramzyt -żużel wielkopiecowy
-szkło piankowe -glinoporyt
-łupkoporyt

*Najlepsze kruszywo do betonu to kruszywo o kształcie zbliżonym do kulistego albo sześcianu.

Uziarnienie- jest to rozkład wymiarów ziaren przechodzących przez określony zestaw sit, wyrazony

procentowo ułamkiem masy.

Frakcja- grupa ziaren o wymiarach ograniczonych dwoma kolejnymi sitami zestawu do badania

krzywej uziarniania.

Podziarno (przesiew)- część kruszywa po analizie sitowej przechodząca przez najmniejsze sit.
Nadziarno- część kruszywa po analizie sitowej pozostająca na największym z sit.

Pyły- frakcja kruszywa o wymiarach ziaren przechodzących przez sito 0,063mm.
Gęstość nasypowa- w stanie luźnym to iloraz niezagęszczonej masy suchego kruszywa

wypełniającego określony pojemnik do objetości tego pojemnika.