Materia y wi ce w zale no ci od mechanizmu wi zania
dzielimy na:
Spoiwa  wi ce w wyniku reakcji chemicznej
Lepiszcza  wi ce w wyniku przemiany fizycznej np. krzepni cia lub
odparowania rozpuszczalnika
Spoiwa ywiczne utwardzane wed ug reakcji polimeryzacji bez
wydzielania produktu ubocznego lub wed ug reakcji polikondensacji z
wydzieleniem produktu ubocznego, np. wody
 ówne spoiwa mineralne to: CEMENT, WAPNO I GIPS
Spoiwa mineralne mo na podzieli wed ug:
- podstawowego sk adu chemicznego surowca: wapniowe, siarczanowo-
gipsowe i magnezjowe
- rodzaju procesu cieplnego (wypalanie), wyst puj cego podczas
wytwarzania spoiw: pra enie, spiekanie, topienie
- zachowanie si rodowisku wody: spoiwa powietrzne  twardniej ce
na powietrzu, spoiwa hydrauliczne  twardniej ce w powietrzu i w
wodzie
Ogólny podzia materia ów wi cych
Wynalazca angielski, z zawodu murarz z Leeds (1779-1855).
21 pa dziernika 1824 roku zg osi patent na "sztuczny
kamie " czyli cement (wynaleziony ju by mo e w roku
1811), który nazwa portlandzkim - Nazwa "cement
portlandzki" nasun a si Aspdinowi ze wzgl du na wielkie
podobie stwo jego "sztucznego kamienia" do kamienia z
okolic Portlandu, powszechnie wówczas stosowanego w
angielskim budownictwie. Pocz tkowo wynalazek znalaz
zastosowanie jedynie do robót tynkarskich. Pierwsz wielk
budow , do której go u yto, by ynny tunel pod Tamiz ,
zbudowany w latach 1825-1843 przez Marca I. Brunela.
Podstawowe surowce do wyrobu cementu portlandzkiego
- wapie i glina
- lub margle czyli ska y b ce mieszanin tych dwóch sk adników
- dla uzupe nienia ewentualnego niedoboru SiO2 w postaci piasku kwarcowego
- Fe2O3 w postaci rudy elaza i (lub) li hutniczych
Bo zmieleniu i mieszaniu otrzymuje si tzw. czki surowej
Metody otrzymywania cementu:
- metoda sucha
- metoda mokra
Schemat produkcji cementu portlandzkiego metod mokr
Wydobycie i transport
Rozdrabnianie wst pne
surowców
Szlamowanie surowców
Mielenie na mokro
(ok. 40% wody)
Sk adowanie  homogenizowanie szlamu w basenach
Wypalanie  klinkieryzacja
w piecach obrotowych, o rednicy ok. 5 m, d ugo ci 180 .
Mielenie klinkieru z dodatkami
Magazynowanie cementu w silosach
Pakowanie w worki, ekspedycja
Schemat produkcji cementu portlandzkiego metod such
Wydobycie i transport
Rozdrabnianie surowców
surowców
Mielenie na m czk Suszenie do wilgotno ci 1-2%
Magazynowanie m czki z homogenizacj (pneumatyczn )
Korekta sk adu, ew. granulowanie wsadu do pieca
Wypalanie, piec o rednicy 4,5  5 m, d . 70-90 m.
Mielenie klinkieru z dodatkami
Ekspedycja cementu luzem
i/lub pakowanie
Cementownia O arów
Szkodliwe s :
- zwi zki siarki i magnezu, powoduj zmiany obj to ci i p kanie betonów
- zwi zki manganu, obni aj wytrzyma zapraw i betonów
- zwi zki fosforu zmniejszaj szybko wi zania i twardnienia spoiw
Dopuszczalna zmienno sk adu materia owego jest stosunkowo
niewielka, okre lona przez równowag fazow : CaO  Al2O3  SiO2
Uk ad CaO-Al2O3-SiO2 diagram Rankina-Fereta
Sk ad surowej m czki cementowej
Sk adniki naturalne Sk ad chemiczny
Sk adnik % wag. sk adnik % wag.
Kamie wapienny 80-85 CaO 58-67
Glina 10-20 Al2O3 16-26
Piasek kwarcowy < 10 SiO2 4-8
Ruda elaza ( le hutnicze) < 5 Fe2O3 2-4
Sk ad mineralogiczny cementu portlandzkiego
Najwa niejszym minera em klinkieru jest krzemian trójwapniowy C3S  alit, nadaj cy najwy sz
wytrzyma pocz tkow kompozytom cementowym.
Krzemian dwuwapniowy C2S  belit ma wp yw na pó niejsze narastanie wytrzyma ci.
Substancja mi dzyziarnowa wype niaj ca przestrzenie mi dzy kryszta ami alitu i belitu sk ada
si z C3A (substancja ciemniejsza) i C4AF (substancja ja niejsza)
Dla charakterystyki cementu (klinkieru), jego w ciwo ci i przydatno ci, istotne
znaczenie maj stosunki ilo ciowe pomi dzy chemicznymi sk adnikami klinkieu,
ustalone na podstawie analizy chemicznej, wyra one wspó czynnikami tzw.
modu ami.
Znaj c sk ad chemiczny cementu, mo na obliczy stosunek ilo ci tlenku
wapniowego do sumy tlenków krzemu, glinu i elaza. Stosunek ten
nazywamy modu em hydraulicznym
Cement o MH poni ej 1,7 wykazuj niedostateczn wytrzyma
mechaniczn , za cement o MH powy ej 2,3 maj niedostateczn sta
obj to ci. Ze wzrostem MH wzrasta wytrzyma , zw aszcza pocz tkowa, ale
ro nie te ilo ciep a potrzebna do wypa u, a z kolei zmniejsza si odporno
na agresj chemiczn . Wszystkie spoiwa o MH <4,5 nale do materia ów
hydraulicznych.
Modu krzemianowy oblicza si na podstawie wzoru
W podanym wzorze SiO2, Al2O3 i Fe2O3, oznaczaj procentow zawarto
tych tlenków w cemencie. Warto modu u hydraulicznego powinna by
zawarta w granicach od 2.1 do 3,5.
Modu glinowy oblicza si na podstawie wzoru
Gdzie Al2O3 i Fe2O3 oznaczaj procentow zawarto tlenków. Warto
modu u glinowego powinna by zawarta w granicach 1,0-2,8
Schemat procesu hydratacji cementu portladzkiego (wg. Lea)
C3S
C2S
C3S · aq
C2S · aq
el. C-S-H + Ca(OH)2
el. C-S-H
C3A + gips
Krystaliczne produkty wi kszych rozmiarów
trójsiarczan (entryngit)
C4AF + gips + Ca(OH)2
monosiarczan
C3AF · CaSO4 · aq
Krystaliczne produkty o wymiarach ponadkoloidalnych
Do czynników wp ywaj cych na kinetyk hydratacji cementu nale :
a) Klasa wytrzyma ci cementu - kszta towana sk adem mineralnym, stopniem
rozdrobnienia, zawarto ci gipsu. Cement bogaty w C3S szybciej ulega
hydratacji i osi ga wi ksz wytrzyma , ani eli cement o du ej zawarto ci
C2S.
b) Sole zawarte w wodzie zarobowej  reaguj c ze sk adnikami zaczynu
cementowego mog przy piesza lub opó nia reakcje, wp ywaj c te na
jako betonu.
c) Domieszki reguluj ce czas wi zania  wprowadzane celowo do cementów,
dla wymaganej wzgl dami praktycznymi modyfikacji szybko ci hydratacji
oddzia uj chemicznie na jeden lub wi cej sk adników cementu.
d) Temperatura  wzrost temperatury przy piesza reakcje hydratacji, jej spadek
natomiast je wyd a. W temperaturze -10 C reakcje chemiczne nie zachodz .
Poszczególne sk adniki cementu reaguj z wod z ró szybko ci . G ówny
sk adnik cementu  alit, reaguje z wod energicznie, natychmiast po
zarobieniu cementu wod . Im wi ksza jest zawarto alitu w cemencie, tym
proces wi zania spoiwa zachodzi szybciej. Reakcja hydrolizy alitu przebiega
zgodnie równaniem:
3CaO · SiO2 + nH2 2 CaO· SiO2 · (n-1)H2O + Ca(OH)2
Szybko wi zania cementu mo na regulowa stosuj c odpowiednie dodatki.
Opó niacze: gips, siarczan glinowy,
Przy pieszacze: w glany sodu lub potasu, chlorki i azotany wapniowe lub
magnezowe
Podstawowe odmiany cementów portlandzkich i ich sk ad
mineralogiczny
Odmiany cementu portlandzkiego:
Cement portlandzki bia y: nale y stosowa surowce zawieraj ce minimaln
ilo zwi zków elaza, chromu i manganu
Cementy kolorowe:
1) Dodaj c do mieszaniny wypalonych surowców dodatków barwi cych
takich jak : tlenek chromu, manganu lub kobaltu
2) Nale y przemieli bia y klinkier z barwnikami mineralnymi: tlenki elaza
nadaj kolor czerwony, br zowy lub ty, tlenek manganu  kolor
fioletowy, natomiast tlenek chromu  kolor zielony
Cement ekspansywny  zwi kszaj cy obj to w procesie twardnienia.
Inne rodzaje cementów:
Cement glinowy jest spoiwem hydraulicznym o przybli onym sk adzie: 40%
Al2O3, 40% CaO, 10% SiO2 i 10% Fe2O3. do produkcji cementu glinowego u ywa
si wapieni wysokoprocentowych i boksytu lub innych bogatych w tlenek glinu
Al2O3. Cement glinowy jest odporny na korozj wód kwa nych, szczególnie
siarczanowych, ulega korozji pod wp ywem roztworów alkalicznych. Wynika to
z amfoterycznych w ciwo ci wodorotlenku glinu.
Cement hutniczy ma przybli on zawarto ównych sk adników li
wielkopiecowych SiO2 27-40%; Al2O3 10-25%, CaO powy ej 40%. Otrzymany
jest przez przemielenie la wielkopiecowego (20-80%) z klinkierem cementu
portlandzkiego (15-75%) i gipsem (do 5%). Cement hutniczy charakteryzuje si
dobr odporno ci chemiczn i dlatego stosowany jest do produkcji betonów i
zapraw nara onych na dzia anie wód agresywnych np. wody morskiej.
Cement wapienno- lowy produkuje si przez zmielenie granulowanego
zasadowego la wielkopiecowego i wapna palonego lub hydratyzowanego
i gipsu.
Cement gipsowo- lowy otrzymuje si przez przemielenie la
granulowanego i gipsu lub anhydrytu z kilkuprocentowym dodatkiem
wapna lub klinkieru portlandzkiego. Stosowany jest do budowy du ych
obiektów ze wzgl du na ma e zmiany obj to ci.
Spoiwa wapienne i magnezjowe
Spoiwa wapienne i magnezjowe
Spoiwa wapienne otrzymuje si przez pra enie wapieni
CaCO3 CaO + CO2 T = 800-1200 C
a spoiwa magnezjowe przez pra enie magnezytu
MgCO3 MgO + CO2 T = 750-950 C
lub dolomitu
CaCO3 · MgCO3 CaCO3 + MgO + CO2 T > 600
CaCO3 · MgO CaO + MgO + CO2 T = 900
Zaprawa wapienna
WAWEL
CHI SKI MUR
Surowcem do produkcji spoiw wapiennych jest wapie . Najcz ciej spotykane
odmiany wapieni to: margle, kreda, wapienie zbite, marmur.
Du e z a kredy wyst puj w
Polsce w okolicach Che ma,
W Polsce marmur wydobywany jest
Zamo cia i Siedlec.
wy cznie w Sudetach, przede wszystkim
w Masywie nie nika, gdzie wyst puje w
dwóch odmianach kolorystycznych, jako
"Bia a Marianna" (na górze Krzy nik) i
"Zielona Marianna"
MAGNEZYT
Miejsca wyst powania: Na
Wapienie nale do najbardziej
Ba kanach - od Bo ni do Grecji -
rozpowszechnionych ska na wiecie. W
Eubea, Austria, W ochy - Elba i
Polsce wyst puj m.in.: na Wy ynie
Piemont Lombardia, Rosja - Ural,
Krakowsko-Cz stochowskiej, w Górach
Chiny  Mand uria, Szwajcaria,
wi tokrzyskich, Tatrach, Pieninach i
Demokratyczna Republika Konga,
Sudetach (Góry Kaczawskie).
Czechy, Niemcy.
W Polsce - Masyw Sobótki,
Gogo ów - Jordanów, Szklary.
Wypalanie wapieni polega na reakcji rozk adu w glanu wapniowego:
CaCO3 CaO CO2
Podczas otrzymywania wapna zachodzi jeszcze wiele innych reakcji (na
skutek zanieczyszcze ):
MgCO3 MgO CO2
- rozk ad w glanu magnezowego
CaCO3 MgCO3 MgO CO2 CaCO3
- rozk ad dolomitu
- powstawanie krzemianów wapniowych
SiO2 xCaO xCaO SiO2
- powstawanie glinianów wapniowych
Al2O3 xCaO xCaO Al2O3
Schemat ideowy produkcji spoiw wapiennych
Transport urobku Rozdrabnianie kamienia 60-200 mm
wapienia ze z a (kruszarki szcz kowe)
Przesiewanie na frakcje
(sita wibracyjne)
WYPALANIE (piec szybowy)
na CaO
Sk adowanie wapna
Przemia w m ynie
niegaszonego w bry ach
mielenie Gaszenie rozpylon wod
mielenie
Wapno niegaszone mielone 
Wapno hydratyzowane 
magazynowanie
magazynowanie
Wyró nia si wapno:
- abopalone, T = 1000 C, wielko kryszta ów CaO ok. 1-2 m
- redniopalone, T = 1150 C, 3-6 m
- wysokopalone, T = 1300 C, > 10 m
W zale no ci od sk adu chemicznego rozró nia si wapno:
- powietrzne (> 94 % CaO)
- hydrauliczne (> 90 % CaO oraz min. 3 % SiO2 i 3% [Al2O3 + Fe2O3])
- wysokohydrauliczne (> 80 % CaO oraz min. 6 % SiO2 i 5% [Al2O3 + Fe2O3])
Wi zanie spoiw wapiennych rozpoczyna reakcja czenia si tlenku
wapniowego z wod , czyli reakcja hydratacji, zwana w technice budowlanej
gaszeniem wapna lub lasowaniem. Reakcja ta jest egzotermiczna:
CaO + H2O Ca(OH)2 + 1100 kJ/kg CaO
W zale no ci od ilo ci wody u ytej do gaszenia otrzymuje si :
- wapno hydratyzowane (suchogaszone); jest to wodorotlenek wapnia w
postaci proszku, otrzymany przy u yciu minimalnej (stechiometrycznej) ilo ci
wody (1 kg CaO wi e 0,32 kg H2O, wydzielaj ce si ciep o zmienia jednak w
par ok. 0,43 kg wody i st d najmniejsza ilo wody potrzebna do gaszenia na
sucho 1 kg CaO wynosi 0,75 kg; jest wi c oko o dwa razy wi ksza od
teoretycznej)
- ciasto wapienne; jest to mieszanina wodorotlenku wapniowego i jego
nasyconego roztworu (zwykle 50% wody)
- mleko wapienne; jest to zawiesina wodorotlenku wapniowego w wodzie.
Proces wi zania spoiw wapiennych nast puje w wyniku:
a) Zag szczania koloidalnego Ca(OH)2 przy wysychaniu, np. zaprawy
b) Wydzielanie si z przesyconego roztworu wodorotlenku wapniowego
kryszta ków uwodnionego Ca(OH)2 2H2O, ich powolnego wzrostu i zrastania
si  tworzenia si szkieletu krystalicznego
c) Dysocjacja cz ci wodorotlenku wapniowego na jony Ca2+ i OH- i reakcji
jonów wapniowych z krzemionk (z piasku) z powstawaniem uwodnionych
krzemianów wapnia, które jako trudno rozpuszczalne wypadaj z roztworu
cz c ziarna piasku
d) Karbonizacja wodorotlenku wapniowego w rodowisku wilgotnym wg reakcji
Ca(OH)2 + H2O + CO2 CaCO3 + 2H2O
Proces wi zania zaprawy przebiega w ci gu kilku godzin od jej wykonania,
natomiast twardnienie jest procesem powolnym, zachodz cym w ci gu
ugiego okresu czasu. Powstaj ce kryszta y Ca(OH)2 i CaCO3 rozrastaj si i
cz mi dzy sob , powoduj c twardnienie zaprawy.
- piasek nie bierze udzia u w reakcji, ale u atwia dost p dwutlenku w gla
przyspieszaj c proces karbonizacji
- sztuczne przy pieszanie procesu karbonizacji przez zwi kszenie ilo ci
dwutlenku w gla w powietrzu obni a wytrzyma zaprawy, gdy
powstaj ce kryszta y w glanu wapnia s zbyt drobne
Spoiwa wapienne  modu hydrauliczny lub modu zasadowo ci
%CaO
M
H
%SiO2 %Al2O3 %Fe2O3
Je eli warto modu u jest wi ksza ni 4,5 spoiwo zaliczamy do grupy
powietrznych (wapno palone, wapno gaszone, wapno hydratyzowane). Je eli
warto modu u jest mniejsza ni 4,5 spoiwo zaliczamy do grupy
hydraulicznych (wapno hydrauliczne).
Beton komórkowy
Otrzymuje si z wapna palonego, cementu portlandzkiego i(lub) popio ów
lotnych oraz piasku. Jako rodek spieniaj cy stosuje si past aluminiow
2 Al + 3 Ca(OH)2 + 6 H2O Ca3[Al(OH)6]2 + 3 H2
spoiwa magnezjowe otrzymuje si przez pra enie magnezytu
MgCO3 MgO + CO2 T = 750-950 C
lub dolomitu
CaCO3 · MgCO3 CaCO3 + MgO + CO2 T > 600
CaCO3 · MgO CaO + MgO + CO2 T = 900
W przypadku spoiw magnezjowych do wody zarobowej dodaje si MgCl2 lub
MgSO4 i wykorzystuje w ten sposób zjawisko diadochii dla uzyskania takich
produktów, jak np. MgCl2 · 5 MgO · 17 H2O, tzw. cement Sorela, lub MgSO4 · 5
Mg(OH)2 · 8 H2O, o zwi kszonej wytrzyma ci mechanicznej, szczelno ci i
odporno ci na dzia anie wody.
Zdolno do wzajemnego zast powania jonów, atomów lub cz steczek przez
inne o zbli onych wymiarach nazywa si diadochi . Mo e by :
- izowalentna, je li jony maj sam warto ciowo , np. Mg2+ Fe2+, F- Cl-,
F- OH-
- heterowalentna dla ró nej warto ciowo ci jonów, np. Al3+ Si4+, Al3+ Mg2+
Spoiwa gipsowe i anhydrytowe
Spoiwa gipsowe i anhydrytowe zaliczane s do spoiw powietrznych
Surowcami do ich otrzymywania s ska y osadowe  gipsy i anhydryty
Uwodniony siarczan wapnia, krystalizuje w uk adzie jednosko nym. W wyniku
ogrzewania traci cz ciowo wod , przechodz c w temperaturze 120-130 °C w
gips palony, b cy materia em zaprawowym poniewa atwo pobiera wod i
twardnieje.
Gips budowlany (pó wodny) otrzymuje si w wyniku wypra ania gips w
temperaturze 150-185 °C.
Anhydryt (CaSO4)
Siarczan wapnia. Krystalizuje w uk adzie rombowym. Bezbarwny lub barwa
bia a, szarawa b niebieskawa. Przezroczysty. Pospolity sk adnik
hydrotermalnych i z solnych. Powstaje g ównie wskutek odparowywania
wód morskich. W Polsce w du ych ilo ciach wyst puje ko o Lwówka
skiego i Lubania, tak e w z ach solnych K odawy i Inowroc awia.
Wykorzystywany w przemy le chemicznym, a tak e jako surowiec do
produkcji cementu i kwasu siarkowego.
Kryszta gipsu
Odmiany gipsu pó wodnego
W zale no ci od warunków procesu powstawa mog dwie odmiany gipsu
pó wodnego i , ró ni ce si od siebie kszta tem kryszta ów i w ciwo ciami
fizycznymi.
Odmiana ma dobrze wykszta cone kryszta y i ma wi kszy ci ar w ciwy, spoiwo
otrzymane z odmiany ma wytrzyma znacznie wi ksz ni odmiana .
Odmiana jest w wodzie lepiej rozpuszczalna i energicznej reaguje z wod ni
odmiana
Odmiana o wi kszej powierzchni wewn trznej charakteryzuje si te wi ksz
reaktywno ci chemiczn . Jest ona wykorzystywana jako gips budowlany (gips
tynkarski i sztukatorski), a odmiana jako gips modelarski
Gips sztukatorski wi e w czasie 10-15 minut od zarobienia wod .
Spowalniaj ten proces: klej, lateks, kwas cytrynowy, fosforany, NaF, cukier
Przy pieszaj proces: drobno zmielony kamie gipsowy, NaCl, KOH, K2SO4 lub
unu
Dla otrzymywania spoiw gipsowych podstawowe znaczenie ma przemiana
dwuwodnego siarczanu wapniowego w pó hydrat, zachodz ca w procesie
pra enia gipsu.
Proces dehydratacji gipsu. Pra enie gipsu powoduje jego cz ciowe odwodnienie
CaSO4 · 2 H2O CaSO4 · ½ H2O + 3/2 H2O
Gips pó wodny
Schemat ideowy produkcji gipsu budowlanego
Transport urobku kamienia Rozdrabnianie,
gipsowego ze z a klasyfikacja (przesiewanie)
przygotowanie wsadu surowcowego
Wypalanie (pra enie)
Studzenie, dojrzewanie w silosach
Mielenie, ew. mieszanie z dodatkami
Pakowanie w worki, ekspedycja
Podstawowy sk adnik budowlanych spoiw gipsowych  pó wodny siarczan
wapniowy  po dodaniu wody przechodzi szybko w posta dwuwodn . Zjawisko
to, któremu towarzyszy znaczne wydzielenie si ciep a, znane jest powszechnie
jako wi zanie gipsu. Pierwsze próby wyja nienia mechanizmu wi zania gipsu
pó wodnego, opartego na ró nicy rozpuszczalno ci pó hydratu (oko o 9 g/l) i
dwuhydratu (oko o 2 g/l), zawdzi cza nauka g ównie pracom francuskich badaczy
Lavoisiera (1768 r.) i Le Chateliera (1887 r.)
Teoria Le Chateliera
Pó hydrat rozpuszcza si w wodzie zarobowej, wytwarzaj c roztwór przesycony
wzgl dem gipsu, od którego ma znacznie wi ksz rozpuszczalno . Z roztworu
przesyconego krystalizuje zatem CaSO4 · 2H2O, umo liwiaj c rozpuszczenie
nowych ilo ci pó hydratów. Proces ten nast puje a do ca kowitej przemiany
pó hydratu w gips.
Substancje maj ce wp yw na szybko wi zania spoiw gipsowych;
Opó niacze  klej kostny, kazeina, krochmal, bia ko, elatyna, kwas borny i
borany, kwas winowy, cytrynowy i cytryniany, kwas fosforowy i fosforany, w glany
wapnia i magnezu.
dzia anie opó niaczy polega na:
- obni eniu rozpuszczalno ci pó hydratu w wodzie (kwasy)
- hamowaniu krystalizacji dwuhydratu w wyniku tworzenia na ziarnach gipsu trudno
rozpuszczalnych otoczek (borany, fosforany, w glany) lub koloidalnej warstewki
ochronnej utrudniaj cej dost p wody do ziarn gipsu (kleje, elatyna, krochmal)
dodatek opó niacza wynosi na ogó 0,1-0,5% masy gipsu, co przesuwa pocz tek
wi zania do 25-35 minut.
Przyspieszenie procesu wi zania jest stosowane rzadziej i polega na
wprowadzeniu domieszek zwi kszaj cych rozpuszczalno pó hydratu lub
zmniejszaj cych rozpuszczalno dwuhydratu albo na wprowadzeniu do zaczynu
zarodków krystalizacji. Substancje zmniejszaj ce rozpuszczalno dwuhydratu to:
siarczan potasu, chlorki sodu, wapnia, magnezu.
Wi zanie i twardnienie spoiw anhydrytowych
Spoiwa anhydrytowe otrzymuje si przez wysuszenie i rozdrobnienie
anhydrytu naturalnego lub przez pra enie gipsu w temperaturze powy ej
600 C. Podstawowym procesem, na którym oparte jest dzia anie tych
spoiw jest reakcja uwodnienia anhydrytu II:
CaSO4 + 2H2O CaSO4 · 2H2O
Proces uwodnienia anhydrytu zachodzi w dwóch etapach:
1) anhydryt rozpuszcza si w wodzie w temperaturze poni ej 42 C, dzi ki czemu
powstaje roztwór przesycony w stosunku do CaSO4 · 2H2O
2) z roztworu wykrystalizowuje CaSO4 · 2H2O jako faza trwa a w tych warunkach
W celu zwi kszenia szybko ci zachodz cych przemian, stosuje si wi kszy stopie
rozdrobnienia spoiwa i katalizatory, jak np. sole, które po rozpuszczeniu
wytwarzaj jony Ca2+ lub SO42- i u atwiaj przesycenie roztworu i wytworzenie
zarodników krystalizacji.
Ró nice pomi dzy spoiwem gipsowym a anhydrytowym
- Pó hydrat przechodzi w gips ca kowicie, natomiast anhydryt zostaje uwodniony
jedynie cz ciowo. Obecno w stwardnia ym spoiwie anhydrytowym  oprócz
kryszta ów gipsu  równie kryszta ów anhydrytu, jest powodem znacznie
wi kszej wytrzyma ci tych spoiw w porównaniu ze spoiwem z gipsu
pó wodnego. Jednak e w przypadku dop ywu wilgoci do spoiwa anhydrytowego
nast puje dalszy proces uwadniania, prowadz cy w konsekwencji do zwi kszenia
obj to ci. Proces ten jest przyczyn kruszenia i p kania materia u.
Spoiwa krzemianowe
SPOIWA KRZEMIANOWE
W sk ad spoiw krzemianowych wchodz : mineralne m czki kwasoodporne
(granitowe, bazaltowe, kwarcytowe i inne), szk o wodne oraz koagulanty,
przy pieszaj c proces wi zania i twardnienia.
Rol ciwego spoiwa spe nia szk o wodne. Ogólny wzór szk a wodnego
R2O · nSiO2 · mH2O
R2O oznacza tlenek sodu lub potasu
W kompozytach krzemianowych  silikatowych (kity, zaprawy, farby)  jako
spoiwo stosuje si szk o wodne sodowe i potasowe
Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3 + 2NaOH
Wi zanie tego spoiwa
Na2SiO3 + CO2 + 2H2O Na2CO3 + H4SiO4
Przy pieszenie wi zania nast puje po dodatku fluorokrzemianu sodu
2Na2SiO3 + Na2SiF6 + 3 H2O 3 H2SiO3 +6NaF
Zestawy szk o wodne-fluorokrzemian i wype niacz kwarcowy s stosowane jako
kity i zaprawy do wykonywania kwasoodpornych posadzek. Kompozyty s
odporne na suche rodowisko kwa ne (np. gazy kominowe). W rodowisku
wodnym s nietrwa e.
Materia y ogniotrwa e  to materia y z których wyroby w temperaturze powy ej
1500 C nie ulegaj odkszta ceniu
nazwa wzór Temperatura
topnienia [ C]
krystobalit SiO2 1700
korund Al2O3 2050
mulit 3Al2O3·2SiO2 1800
magnezja MgO 2800
fosteryt Mg2SiO4 1890
tlenek cyrkonu ZrO2 2700
spinel MgAl2O4 2135
chromit FeCr2O4 2180
Szk o jest ciecz sztywn sk adaj si z mieszaniny SiO2 i innych tlenków
metali. Powstaje w wyniku stopienia (ok. 1500 C) i ostudzenia bez krystalizacji
mieszaniny piasku kwarcowego (> 70%) i innych dodatków.
Schemat budowy sieciowej szk a (a) w porównaniu ze struktur krystalicznej
krzemionki (b)
Najcz ciej stosowanymi tlenkami w produkcji szk a s :
Tlenek glinowy (w postaci skaleni sodowo-wapniowych, glin ogniotrwa ych,
kaolinu, odpadów zawieraj cych glin) dodawany w ilo ci do 8%; zast puje cz
krzemionki powoduje wzrost odporno ci szk a na dzia anie wody, zwi ksza
twardo i wytrzyma mechaniczn szk a oraz odporno termiczn , utrudnia
jednak topienie.
Tlenek borowy (w postaci boraksu lub kwasu borowego), zast puje cz
krzemionki i topniki, zmniejsza lepko w wysokich temperaturach, zwi ksza
twardo i odporno chemiczn szk a, obni a wspó czynnik rozszerzalno ci
termicznej
Tlenek magnezowy (wprowadzany w postaci dolomitu) zast puje cz tlenku
wapniowego, stabilizuje szk o, zwi ksza lepko masy szklanej, powoduje wzrost
odporno ci chemicznej zw aszcza przy jednoczesnym dodatku tlenku glinowego
Tlenek o owiowy (minia), zast puje najcz ciej tlenek wapniowy, zmniejsza
lepko , ale i odporno chemiczn szk a, zw aszcza wspó czynnik za amania
wiat a, nadaje pi kny po ysk (kryszta y) i d wi k.
 ciwo ci szk a:
- ma a przepuszczalno ciep a
- ma e przewodnictwo elektryczne
- odporno na dzia anie wody, powietrza i wielu substancji, kwasów, zasad i soli
- ze szk em reaguj : fluorowodór i fluorki oraz st one roztwory zasady sodowej
W budownictwie stosuje si g ównie szk o sodowo-wapniowe ( szk o zwyk e ) o
zawarto ci SiO2 > 70%, Na2O 15-17% oraz CaO 0,5-8%
Szk o zwyk e  szk o sodowo-wapniowo-potasowe Na2 CaO SiO2
Surowce do produkcji szk a zwyk ego:
- krzemionka SiO2 (piasek kwarcowy) w ilo ci 68-74% - cia o szkliste
- glan wapnia CaCO3 w ilo ci 7-14% sk adnik stabilizuj cy, utwardzaj cy
szk o, zwi kszaj cy odporno chemiczn , nadaj cy po ysk
- soda NaCO3 w ilo ci 12-16% obni a temperatur topnienia mieszaniny do ok.
1400 C
Dodatkowo:
- glin i magnez (2-3%) u atwiaj obróbk na gor co i zwi kszaj odporno chemiczn
oraz wytrzyma szk a
-tlenki arsenu, antymonu, zwi zki fluoru jako domieszki u atwiaj ce klarowanie szk a
SZK O O INNYM SK ADZIE NI SZK O ZWYK E
Szk o o owiowe (kryszta owe). W szkle tym zamiast wapna wprowadza si tlenek
owiu w ilo ci ok. 20%, a do 60% w szk ach przeznaczonych do ochrony przed
promieniowaniem radioaktywnym lub rentgenowskim. Jest ok. 600 kg/m3 ci sze
od zwyk ego. S y do wyrobu szkie optycznych, szk a artystycznego, do produkcji
rur neonowych.
Szk o glinowo-krzemowe. Jest to szk o zawieraj ce ok. 20% glinu i niewielk ilo
tlenku borowego (ok. 4%). Jest odporne na wysokie temperatury, wytwarza si z
niego rury spalania, okienka pojazdów kosmicznych, cz ci aparatury pracuj cej w
wysokiej temperaturze.
Szk o borowo-krzemowe (borowe). Najbardziej znane jest szk o o nazwie pyrex o
zawarto ci tlenku boru ok. 12%. Szk o to ma wi ksz odporno chemiczn , ale
przede wszystkim jest niewra liwe na nag e zmiany temperatury.
Szk o krzemowe (kwarcowe). Otrzymywane jest przez stopienie kwarcu, lub
bardzo czystego piasku: zawiera ok. 99% SiO2. Jest bardzo trudne w produkcji i
obróbce, o wiele bardziej kosztowne od innych szkie . Szk o krzemowe ma
bardzo ma y wspó czynnik rozszerzalno ci cieplnej i jest w zwi zku z tym ma o
wra liwe na gwa towne zmiany temperatury. Stosowane jest w przypadkach,
gdzie wymagana jest odporno chemiczna w wysokiej temperaturze do 800 C.
szk o fotochromowe. Jest to szk o o zmiennej przepuszczalno ci optycznej,
zmieniaj ce s barw pod wp ywem promieniowania ultrafioletowego, a po jego
usuni ciu powracaj ce do barwy pierwotnej. Elewacje budynków z tego szk a
ciany os onowe) o zmiennej przepuszczalno ci s rozwi zaniem domów
inteligentnych kontrolowanych przez sensory kilmatyczne.
Rodzaje szk a budowlanego:
Szk o ceramiczne ma du wytrzyma mechaniczn , du twardo i trwa ,
doskona przyczepno do metali oraz odporno na dzia anie kwasów.
Otrzymuje si go po wtórnej obróbce tworzywa szklanego z odpowiednimi
katalizatorami.
Szk o p askie charakteryzuje si przepuszczalno ci promieni widzialnych i
podczerwonych, a nie przepuszcza promieni nadfioletowych
Szk o zbrojone jest to szk o z wtopion siatk chroni przed rozpryskiwaniem
przy st uczeniu
Szk o hartowane. Nagrzan tafl szk a ch odzi si strumieniem powietrza,
powstaj trwa e napr enia
Mozaika szklana
Kszta tki szklane
 ókna szklane:
rednica 1-6 m
- dobre w ciwo ci izoluj ce,
- k t zwil ania 90
Zbli ona do we ny szklanej jest we na mineralna, otrzymywana z bazaltu
(diabazyt) o nast puj cym sk adzie chemicznym: 43 % SiO2, 16,5 % Al2O3, 11 %
FeO i Fe2O3, 1,5% MnO2, 18% CaO, 8% MgO i inne 2%.
Spoiwa wi ce organiczne  lepiszcza bitumiczne
Bitumy s to substancje sta e, ciek e lub gazowe, w których sk adzie przewa aj
glowodory
Do lepiszczy bitumicznych zaliczamy: asfalty naturalne i ponaftowe oraz smo y i
paki
Asfalty to substancje pó sta e, które po ogrzaniu przechodz w stan ciek y.
Asfalty stanowi uk ad koloidalny, w którym faz rozpraszaj jest olej o
du ej lepko ci, faz rozproszon asfalteny, ywice asfaltowe i karbeny.
Naturalne asfalty mog zawiera 2-12% siarki.
Asfalty naturalne wydobywa si z jezior asfaltowych (Bermudy, Trynidad) lub ze
ska asfaltowych. Zawarto czystego asfaltu w z ach wynosi 60-99% w
ska ach bitumicznych  do 15%
Asfalty sztuczne pozosta ci po przeróbce specjalnych gatunków ropy
naftowej
ywice asfaltowe to sk adniki asfaltu które zwi ksz ich plastyczno i
ci gliwo .
Asfalteny powstaj w wyniku polimeryzacji z ywic asfaltowych w wysokiej
temperaturze. S twarde i nietopliwe, o barwie szaro-br zowej i wiadcz o
przepaleniu asfaltu.
Emulsje asfaltowe to ciecze koloru br zowego o zawarto ci oko o 50% wody.
Trwa emulsji utrzymuje si dzi ki dodatkom soli kwasów t uszczowych, np.
C17H35COONa (emulsje anionowe) lub emulsje kationowe  dodatek pierwszo-,
drugi- i trzeciorz dowych amin. Zalet emulsji jest dobra przyczepno asfaltu
do mokrego materia u kamiennego.
Smo y otrzymuje si w procesach rozk adowej destylacji, rozk adu
termicznego materia ów organicznych, przy pirolizie pó produktów
naftowych. Chemicznie jest to mieszanina zwi zków aromatycznych i
heterocyklicznych. Do najwa niejszych sk adników s omy, nale : benzen,
toluen, ksylen, fenol, krezol, naftalen, antracen, fenantren, pirydyna i inne.
W drodze destylacji usuwa si wod i lekkie sk adniki otrzymuj c smo
destylacyjn .
Ze smo y surowej po destylacji frakcyjnej zostaje pak. Znajduje zastosowanie
do sporz dzania masy kablowej, kitów kwasoodpornych, jako lepiszcze do
brykietów z mia u w glowego