Spoiwa. Wykład I - wapno,

Spoiwa. Wykład I - wapno,

gips

gips

Dr hab. inż. Krzysztof Zieliński

Spoiwa budowlane są to ciała

Spoiwa budowlane są to ciała

chemicznie aktywne, które po

chemicznie aktywne, które po

sproszkowaniu

sproszkowaniu

i wymieszaniu z wodą wiążą i twardnieją

i wymieszaniu z wodą wiążą i twardnieją

Podział spoiw budowlanych:

a)

spoiwa wapienne wyrabiane z surowców, których

głównym składnikiem jest wapień lub margiel.

b) spoiwa gipsowe wyrabiane z surowców których
głównym
składnikiem jest kamień gipsowy lub anhydryt

c) spoiwa magnezjowe wyrabiane z magnezytu.

d) spoiwa mieszane (m.in. dolomitowe, gipsowo-
żużlowe)

Pod względem zachowania się w
środowisku wodnym spoiwa dzieli się
na:

- powietrzne (po zarobieniu wodą wiążą na
powietrzu; nie
mogą twardnieć pod wodą; nie są odporne na
działanie
wody)

- hydrauliczne (mogą wiązać zarówno na powietrzu
jak i pod
wodą; po związaniu są odporne na działanie wody)

Zastosowanie spoiw

- zaczyn (mieszanina wody i spoiwa),

- zaprawa (mieszanina zaczynu i kruszywa drobnego
–
piasku),

- mieszanka betonowa (mieszanina zaprawy z
kruszywem
grubym > 4 mm).

Historia spoiw budowlanych

- najdawniej stosowany jest gips,
- starożytna Grecja – spoiwa wapienne,
- starożytny Rzym – wapno hydrauliczne, zaprawy
wzbudzane hydraulicznie, prymitywne odmiany
cementów

Czasy nowożytne

- 1796 r – Parker ponownie odkrywa cement
romański,
- 1810 r – Vicat ponownie odkrywa wapno
hydrauliczne,
- 1824 r – Aspdin patentuje metodę produkcji
cementu
portlandzkiego,
- 1856 r – powstaje pierwsza na ziemiach polskich
cementownia „Grodziec”.

Metody badania spoiw

- oznaczenie stopnia zmielenia (analiza sitowa lub
metoda
Blaine’a),

- oznaczenie normalnej konsystencji i czasu wiązania
cementu (w aparacie Vicata),

- oznaczenie zmiany objętości (metodą LeChateliera,
na
plackach próbnych lub skurcz w aparacie Graf-
Kaufmana),

- oznaczanie wytrzymałości na zginanie i ściskanie.

Wapno budowlane

- wapno palone,

- wapno gaszone zwykłe (ciasto wapienne),

- wapno hydratyzowane,

- mleko wapienne,

- wapno pokarbidowe,

- wapno magnezjowe

Norma PN-EN 459-1:2003 wprowadza
następujące rodzaje wapna
budowlanego:

- wapniowe w odmianach 70, 80 i 90,

- dolomitowe w odmianach 80 i 85,

- hydrauliczne w odmianach 2, 3,5 i 5,

- hydrauliczne naturalne w odmianach 2, 3,5 i
5.

Rodzaje wapna budowlanego wg PN-EN

459-1

Wymagania dotyczące właściwości

fizycznych wapna budowlanego wg PN-

EN 459-1

Zalety i wady wapna jako spoiwa

Zalety

- zdolność nadawania zaprawom dobrej urabialności,
- zdolność chemicznego łączenia się z domieszkami
hydraulicznymi,
- zdolność tworzenia krzemianów wapniowych w
środowisku
nasyconej pary wodnej (produkcja wyrobów
silikatowych).

Wady

- niska wytrzymałość,
- nieodporność na działanie wody,
- duże zużycie paliwa przy wypalaniu wapna.

Wapno hydrauliczne

Surowcem są wapienie margliste zawierające od 6 do
20% domieszek gliniastych oraz wapienie
krzemionkowe

Skład: wodorotlenek wapnia i krzemiany i gliniany
wapnia.

Podstawą klasyfikacji jest wytrzymałość na ściskanie po
28 dniach dojrzewania.

Zastosowanie:

- do zapraw murarskich,
- do tynków zewnętrznych,
- do murów fundamentów i piwnic (wapno silnie
hydrauliczne),
- do farb wapiennych.

Wytrzymałość na ściskanie wapna

hydraulicznego

i wapna hydraulicznego naturalnego wg PN-

EN 459-1

Wszystkie odmiany wapna używane do
wykonywania zapraw powinny spełniać
wymagania normy odnośnie:

a) właściwości chemicznych
- wapno wapniowe i dolomitowe - zawartość
(CaO+MgO),
MgO, i CO

2

,

- wapno hydrauliczne - zawartość tzw. wapna czynnego
i SO

3

,

b) właściwości fizycznych – stopień zmielenia,
zawartość
wolnej wody;
- wapno hydrauliczne - wytrzymałość na ściskanie po 28
dniach
oraz czasu początku i końca wiązania,
- spoiwa powietrzne - wydajność i stałość objętości po
gaszeniu.

Gips budowlany

- gips dwuwodny,

- anhydryt,

- alabaster

W Polsce złoża gipsu dwuwodnego
występują
w okolicy Buska a złoża anhydrytu w
okolicy Bolesławca i Legnicy

Gips półwodny

otrzymuje się na drodze

wypału (w temp. 150-190

o

C) gipsu

dwuwodnego

Istnieją dwie odmiany gipsu półwodnego o
różnych właściwościach i budowie
krystalicznej – 

Odmiana 

powstaje gdy reakcja

odwodnienia zachodzi w obecności pary
wodnej.

Odmiana 

powstaje gdy w czasie reakcji

para jest intensywnie odprowadzana.

Za względu na uziarnienie gips
budowlany dzieli się na dwie odmiany:

- budowlany grubo mielony GB-G,
- budowlany drobno mielony GB-D.

Za względu na wytrzymałość na
ściskanie po wysuszeniu do stałej masy
gips budowlany dzieli się na na dwa
gatunki:

- gips budowlany 6,

- gips budowlany 8.

Właściwości mechaniczne i fizyczne

gipsu budowlanego wg PN-B-30041

Wymagania

Gips budowlany

GB-G6

GB-G8

GB-D6 GB-D8

Uziarnienie (%):

odsiew na sicie

o boku oczka

kwadratowego

1,0 mm

< 0,5

–

0,75 mm

–

0,0

0,2 mm

< 15,0

< 2,0

Wytrzymałość

na

zginanie (MPa)

po 2 h

> 1,8

> 2,0

> 1,8

> 2,0

po

wysuszeniu

do stałej

masy

> 4,0

> 5,0

> 4,0

> 5,0

Wytrzymałość

na

ściskanie (MPa)

po 2 h

> 3,0

> 4,0

> 3,0

> 4,0

po

wysuszeniu

do stałej

masy

> 6,0

> 8,0

> 6,0

> 8,0

Czas wiązania

początek

wiązania

(min)

> 3

> 6

koniec

wiązania

(min)

< 30

Właściwości mechaniczne i fizyczne

gipsu szpachlowego, tynkarskiego i

kleju gipsowego wg PN-B-30042

Zależność wytrzymałości na ściskanie

tworzywa gipsowego od współczynnika

wodno-gipsowego zaczynu

Zależność współczynnika przewodzenia

ciepła gipsu od jego gęstości

objętościowej

Zwiększenie odporności gipsu na
działanie wody

a) użycie do zarobienia 1,5% roztworu ZnSO

4

lub

nasyconego
roztworu boraksu,

b) domieszkę do gipsu ok. 5% wapna,

c) nasycenie gotowego wyrobu wodą barytową,
roztworem
ałunu potasowego, ZnSO

4

, FeSO

4

,

d) powlekanie wyrobu substancjami hydrofobowymi np.
metylosilikonianem sodowym

Wyroby gipsowe należy stosować w
miejscach zabezpieczonych przed
działaniem wody
i w pomieszczeniach, gdzie:

- wilgotność względna powietrza nie przekracza stale
60%,

- temperatura powietrza < 50

o

C.

Zastosowanie gipsu budowlanego
półwodnego

- tynki wewnętrzne,
- szczegóły architektoniczne (sztukateria, posągi itp.),
- wyroby budowlane (suche tynki, płyty, pustaki,
bloki, dyle
ścienne i stropowe),
- sztuczne marmury (stiuki),
- zaprawy murarskie,
- ściany monolityczne wykonywane metodą
odlewania,
- produkcja form do wyrobów betonowych i
ceramicznych,
- naprawa rys w tynkach (gips pęcznieje).

Gipsy syntetyczne i specjalne

Gipsy syntetyczne

- Fosfogips – produkt uboczny przy produkcji kwasu
fosforowego metodą kwaśną, spoiwo słabej jakości,
zawiera
kwas fosforowy i do 50% H

2

O, w Polsce prawie

niestosowany.

- Gips syntetyczny (reagips) – powstaje w procesie
odsiarczania spalin węglowych metodą wapniową,
mokrą;
jakość spoiwa niestabilna, często stosowany w
Polsce

Gipsy specjalne

- Gips modelarski – przeznaczony do prac
modelarskich,
ma dobrą wytrzymałość na zginanie i ściskanie (do
10 MPa),

- Gips autoklawizowany – otrzymywany na drodze
częściowej dehydratacji kamienia gipsowego pod
ciśnieniem,
wytrzymałość na ściskanie do 40 MPa,

- Gips ałunowy – otrzymywany na drodze wypalania
mieszaniny kamienia gipsowego z ałunem glinowo
potasowym lub boraksem, wolno wiąże, stosowany
do
produkcji sztucznego marmuru, stiuku i boazerii.

Gips jastrychowy

Otrzymywany na drodze wypalania gipsu surowego w
temp. 800-1000

o

C

W wyniku wypału otrzymujemy mieszaninę:
ok. 85% gipsu bezwodnego, 2-5% CaO i ok. 10%
gipsu półwodnego.

CaO jest katalizatorem umożliwiającym wiązanie

Zastosowanie:
posadzki bezspoinowe, zaprawy murarskie, tynki
wewnętrzne, sztuczny marmur, pustaki i płyty do
ścian działowych.