1. Wymienić i scharakteryzować kolejne etapy produkcji cementu.

   -przygotowanie surowców

- urabianie i rozdrabnianie surowców,

- przygotowanie wsadu (sporządzanie mączki lub szlamu – metoda „mokra”),

-wypalanie (otrzymywanie klinkieru), -suszenie do 600, kalcynacja(rozklad) do 800, -spiekanie do 1800

-mielenie produktu wypału (klinkieru), (mlyn kulowy)

-sporządzanie mieszanek handlowych.

2. Skład chemiczny i mineralogiczny klinkieru cementowego, charakterystyka cementu.

Skład chemiczny klinkieru:
CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 - czyli powszechnie występujące w przyrodzie.

 

Skład mineralogiczny:

- krzemian trójwapniowy Ca3SiO5 - tzw. alit (C3S),

- krzemian dwuwapniowy Ca2SiO4 - tzw. belit (C2S),

- glinian trójwapniowy Ca3Al2O6 - tzw. celit (C3A),

- glinożelazian czterowapniowy Ca4Al2Fe2O10 - tzw. braunmilleryt (C4AF).

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne (twardnieje zarówno na powietrzu jak i pod wodą), otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym, a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo–wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych.

Cement jest to spoiwo hydrauliczne, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą.

3. Podział cementów powszechnego użytku.

- CEM I Cement portlandzki

- CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy

- cement portlandzki żużlowy

- cement portlandzki krzemionkowy

- cement portlandzki pucolanowy

- cement portlandzki popiołowy

- cement portlandzki łupkowy

- cement portlandzki wapienny

- cement portlandzki wieloskładnikowy

- CEM III Cement hutniczy

- CEM IV Cement pucolanowy

- CEM V Cement wieloskładnikowy

4. Klasyfikacja betonów.

Podział betonów:

- ze względu na gęstość objętościową (pozorną) ρo

· Beton lekki ρo < 2000 kg/m2

·Beton zwykły ρo ≥ 2000 kg/m2

·Beton cieżki ρo > 2600 kg/m2

- ze względu na przeznaczenie konstrukcji

· Beton konstrukcyjny

· Beton konstrukcyjny – izolacyjny

·Beton izolacyjny

· Beton architektoniczny

- ze względu na technologiczne warunki pracy

· Beton hydrotechniczny

·Beton żaroodporny

· Beton wodoszczelny

-ze względu na miejsce urabiania mieszanki

· Beton wykonywany na placu budowy

· Beton towarowy

- ze względu na klasy wytrzymałości

- ze względu na rodzaj użytego kruszywa

- ze względu na rodzaj domieszki

- ze względu na główną cechę technologiczną

- ze względu na sposób zagęszczenia

- ze względu na sposób transportu

- ze względu na strukturę

5. Hydratacja cementu -  kolejne etapy dojrzewania zaczynu cementowego (rysunki)

Hydratacja (uwodnienie) – reakcja chemiczna polegająca na przyłączaniu cząsteczki (lub cząsteczek) wody do cząsteczki związku chemicznego. Jest to szczególny proces solwatacji, w którym jony otaczane są przez cząsteczki wody, przy czym jest ona przyłączana w całości (nie powstają dodatkowo produkty uboczne). Następuje on w wyniku oddziaływania jonów z dipolami wody. Zazwyczaj jest to proces egzoenergetyczny.

Związki chemiczne będące produktami hydratacji nazywane są hydratami.

Etapy dojrzewania zaczynu cementowego

Na procesy wiązania i twardnienia składają się:

- rozpuszczanie się niektórych minerałów w wodzie

- reakcja chemiczna minerałów z wodą (hydroliza)

- chemiczne połączenie wody przez minerał zwane uwodnieniem lub hydratacją

Wyżej wymienione procesy zwane są hydratacją.

Możemy wyróżnić 4 etapy:

- etap I - od wymieszania do początku wiązania - wstępne dojrzewanie, pojawia się CSH (żel), Ca(OH)2, przedział indukcyjny pierwsze 10 min

- etap II - od początku do końca wiązania cementu, mamy do czynienia ze strukturą glinianową, koniec wiązania - dochodzi do mostkowania - łączą się kryształy etryngitu

- etap III - tężenie i nabieranie wytrzymałości mechanicznej

pierwsze gliniany trójwapniowe potem krzemiany trójwapniowe C3S (allit), tworzą się nam żel oraz portlantyd, przy hydratacji allitu kryształów jest więcej nawet o ok. 200%, pojawiają się pory żelowe - pustki wypełnione w procesie hydratacji, zajmują ok. 28% objętości

• etap IV - okres po 28 dniach twardnienia - istotną rolę odgrywa tutaj skład cementu

  6. Wpływ wielkości ziaren na procesy hydratacji stopień hydratacji.

Stopień hydratacji cementu h oznacza ilość hydratyzowanej części cementu i może być wyrażony w procentach.
W miarę postępu procesu tężenia i tym samym utrudnionej penetracji wody w głąb ziaren poprzez tężejącą otoczkę żelu szybkość hydratacji jest coraz wolniejsza.
Wymienione przyczyny powodują, ze w ogóle woda zdoła przeniknąć w ciągu 28 dni do ziaren cementu portlandzkiego na głębokość 4 do 5 µm a po upływie roku do około 8µm. Nawet przy założeniu ze warunki będą sprzyjające, to po wielu latach nie przekroczy z reguły 12µm. Biorąc pod uwagę, że zawiera ziarna o średnicy do 200µm nigdy nie nastąpi pełna hydratacja cementu. W praktyce stopień hydratacji cementu osiąga w betonach wartość ok. 50 do 60% wyjatkowo70%

7. Wysokie ciepło hydratacji wady czy zalety cementu

Procesom hydratacji towarzyszy wydzielanie ciepła. Cementy portlandzkie wysokich klas w porównaniu z cementami zawierającymi dodatki, wydzielają znacznie większe ilości ciepła. W przypadku wznoszenia dużych masywów betonowych należy stosować cementy o niskim cieple hydratacji, by nie dopuścić do powstania naprężeń termicznych prowadzących do powstania rys i mikrospękań.
W warunkach obniżonej temperatury, zdolność do samonagrzewania beto-nu jest bardzo pożądana, gdyż prowadzi do znacznego przyspieszenia procesu wzrostu jego wytrzymałości. Natomiast stosowanie cementów o niskim cieple hydratacji w temperaturach poniżej +5°C prowadzi do bardzo wyraźnego spowolnienia procesów hydratacji, a w efekcie do niskiej dynamiki narastania wytrzymałości betonu.

8.Co to jest gęstość, szczelność, jamistość? Metody badania.

Gęstość (masa właściwa) – jest to stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości.

W przypadku substancji jednorodnych porcja ta może być wybrana dowolnie; jeśli jej objętość wynosi V a masa m, to gęstość substancji wynosi:

Szczelność w budownictwie – to właściwość fizyczna materiałów budowlanych, która określa jaka część objętości badanego materiału zajmuje materiał bez porów. Szczelność wyraża się wzorem:

gdzie:

• ρ_o to gęstość objętościowa (kg/m³) badanego materiału, tzn. gęstość "z porami"

• ρ to gęstość (kg/m³) materiału bez porów.

  9.Krzywa uziarnienia jako informacja o kruszywie. Punkty charakterystyczne krzywej uziarnienia.

Krzywa uziarnienia (krzywa składu ziarnowego) na podstawie wykonanej wcześniej analizy sitowej, nanoszone są jej wyniki na specjalną siatkę półlogarytmiczną. W wyniku czego otrzymujemy ciągłą krzywą uziarnienia dla danego kruszywa lub mieszanki mineralnej - inaczej mówiąc: graficzne przedstawienie uziarnienia.  Z  krzywej uziarnienia odczytuje się zawartość poszczególnych frakcji, co pozwala określić nazwę gruntu sypkiego.

10. Różnica między wodożądnością, nasiąkliwością i wilgotnością kruszywa

 

Wodożądność kruszywa określa ilość wody jaką należy dodać do 1kg suchego kruszywa, aby mieszanka betonowa z tym kruszywem uzyskała założoną konsystencję. Zależy od: kształtu, chropowatości i wielkości ziaren, proporcji w stosie oraz wymaganej konsystencji.

Nasiąkliwość to zdolność wchłaniania wody. Określana jest w % masy jako stosunek masy wody, jaką może wchłonąć dane kruszywo, do masy suchego kruszywa.

Wilgotność kruszywa to procentowa zawartość wody w kruszywie.

 

11. Urabialność a konsystencja mieszanki betonowej. Na co wpływa urabialność mieszanki i jak ją poprawić?

 

Konsystencja to stan ciekłości świeżo zarobionego zaczynu. Określa się ja jedną z 4 metod:

I stożek opadowy

II Vebe

III oznaczenia stopnia zagęszczalności

IV stolik rozpływowy

Urabialność to zdolność do wypełniania formy jednolitą mieszanką. Oceniamy ją po:

- długości czasu zagęszczania

- równej powierzchni

- dokładności otulenia zbrojenia.

Można ja poprawić poprzez:

- zwiększenie ilości zaczynu lub zaczynu,

- zmianę kruszywa

- dodanie cementu i ziaren do 0,125mm

- domieszki i upłynniacze.

 

12. Ograniczenia metod badania konsystencji mieszanki betonowej.

 

I Stożek opadowy: stosujemy do najpłynniejszych mieszanek, wysokość stożka wynosi 300mm, średnica dolna 200mm, górna 100mm, jej wyniki bierzemy pod uwagę gdy mieszczą się w przedziale 10-200mm

II Vebe: mieszanki mniej płynne, czas rozpłynięcia się mieszanki na drgającym stoliku 5-30s, forma jak do stożka opadowego

III Oznaczenia stopnia zagęszczalności: napełniony pojemnik (bez ubijania) zagęszczamy na stoliku wibracyjnym, wynik liczymy ze wzoru:

C=h/(h-s)

h - wysokość początkowa mieszanki w pojemniku

s – różnica poziomów wysokości mieszanki

wyniki muszą mieścić się w przedziale 1,04 do 1,46

IV Stolik rozpływowy: mieszanki najmniej płynne, pojemnik napełniany w 2 warstwach, po 15 uderzeniach stolika rozpływ w granicach 340-600mm, mieszanka się nie rozsegregowuje

13. Wytrzymałość średnia, charakterystyczna i gwarantowana – zależności.

 

Wytrzymałość gwarantowana betonu – wytrzymałość betonu na ściskanie

oznaczona na kostkach sześciennych o krawędzi 15 cm, gwarantowana

przez producenta zgodnie z PN-88/B-06250

Wytrzymałość średnia – średnia arytmetyczna wytrzymałości na ściskanie badanych próbek, (sześciennych o boku 15cm lub walcowych o średnicy 15cm i wysokości 30cm)

Wytrzymałość charakterystyczna  – 5% kwantyl

rozkładu statystycznego wytrzymałości betonu na ściskanie,

oznaczonej na walcach o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm

14.Wzór Bolomey'a i Fereta. Założenia i zakres stosowania.

wzór Fereta:

f _cm = A ∙ [C / (W+p) – a]

f _cm – wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach

A – współczynnik zależny od wytrzymałości cementu i rodzaju kruszywa

p – porowatość mieszanki betonowej

a – współczynnik zależny od jakości cementu

wzór Bolomey’a:

uproszczony wzór Fereta (bez uwzględnienia porowatości)

f_cm = A₁∙ (C/W – 0,5) dla C/W < 2,5

f_cm = A₂∙ (C/W + 0,5) dla C/W > 2,5

Wzór Bolomey’a można stosować tylko wtedy, gdy:

• próbki dojrzewały w warunkach laboratoryjnych

• próbki zostały wykonane i zbadane według ściśle określonych norm

• beton nie zawiera żadnych dodatków

• porowatość mieszanki betonowej po zagęszczeniu nie przekracza 2%

• do betonu zastosowano kruszywo skalne

• beton nie podlega żadnej innej obróbce technologicznej

• wskaźnik cementowo-wodny (C/W) mieści się w przedziale 1,2 – 3,2 (lub 2,8)