SPOIWA MINERALNE
SPOIWA MINERALNE
SPOIWA MINERALNE
SPOIWA MINERALNE
Kraków, 17.12.2012
PODSTAWOWE POJ
CIA
PODSTAWOWE POJ
CIA
PODSTAWOWE POJ
CIA
PODSTAWOWE POJ
CIA
SPOIWO MINERALNE -
SPOIWO MINERALNE wypalone lub wyprażone i
sproszkowane surowce mineralne, które po połączeniu z
wodą wykazują zdolność do wiązania i twardnienia.
WI
ZANIE SPOIWA
WI
ZANIE SPOIWA - proces chemiczny w wyniku, którego
spoiwo zmienia stan skupienia z ciekłego na stały (od
kilkunastu minut do kilku godzin)
1
PODSTAWOWE KLASYFIKACJE SPOIW
PODSTAWOWE KLASYFIKACJE SPOIW
PODZIAA
SPOIW ZE WZGL
DU NA RODZAJ SUROWCA
PODZIAA
SPOIW ZE WZGL
DU NA RODZAJ SUROWCA
PODSTAWOWE KLASYFIKACJE SPOIW
PODSTAWOWE KLASYFIKACJE SPOIW
PODZIAA
SPOIW ZE WZGL
DU NA RODZAJ ŚRODOWISKA, W KTÓRYM WI
Å»

PODZIAA
SPOIW ZE WZGL
DU NA RODZAJ ŚRODOWISKA, W KTÓRYM WI
Å»

I TWARDNIEJ

I TWARDNIEJ

SPOIWA POWIETRZNE  SPOIWA HYDRAULICZNE 
wiążą i twardnieją tylko w
wiążą i twardnieją zarówno w
środowisku powietrznym,
środowisku powietrznym jak i
generalnie spoiwa z tej
wodnym, generalnie po
grupy są wrażliwe na
zwiÄ…zaniu sÄ… odporne na
działanie wody, wśród nich:
działanie wody, wśród nich:
2
Spoiwa wapienne
Spoiwa wapienne
SPOIWA WAPIENNE  i d e o w y s c h e m a t p ro d u kc j i
SPOIWA WAPIENNE  i d e o w y s c h e m a t p ro d u kc j i
3
SPOIWA WAPIENNE  c y k l ż y c i a w a p n a
SPOIWA WAPIENNE  c y k l ż y c i a w a p n a
SPOIWA WAPIENNE  ro d z a j e w a p n a b u d o w l a n e g o
SPOIWA WAPIENNE  ro d z a j e w a p n a b u d o w l a n e g o
WAPNO PALONE (niegaszone) - otrzymujemy w bryłkach lub w postaci sproszkowanej.
WAPNO GASZONE
wodorotlenek wapnia
4
SPOIWA WAPIENNE  w i Ä… z a n i e i t w a rd n i e n i e w a p n a
SPOIWA WAPIENNE  w i Ä… z a n i e i t w a rd n i e n i e w a p n a
SPOIWA WAPIENNE  ro d z a j e w a p n a b u d o w l a n e g o
SPOIWA WAPIENNE  ro d z a j e w a p n a b u d o w l a n e g o
żð WAPNO HYDRATYZOWANE (suchogaszone) - otrzymujemy przez gaszenie wapna
palonego możliwie najmniejszą ilością wody (wynikającą z zapisu reakcji)
żð CIASTO WAPIENNE - produkt uzyskany przez gaszenie wapna dużą iloÅ›ciÄ… wody
żð MLEKO WAPIENNE ; WODA WAPIENNA
żð WAPNO POKARBIDOWE - jest produktem ubocznym przy produkcji acetylenu z
karbidu CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2
(karbid poddany działaniu wody) (acetylen) (wapno pokarbidowe)
5
SPOIWA WAPIENNE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA WAPIENNE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
ZALETY:
ZALETY:
żð dostÄ™pność surowca,
żð dostÄ™pność surowca,
żð bardzo duże rozdrobnienie
duże rozdrobnienie, powierzchnia wÅ‚aÅ›ciwa 300÷2000 m2/kg,
żð dobra urabialność zapraw oraz zdolność do Å‚Ä…czenia siÄ™ chemicznego z
zdolność do łączenia się chemicznego z
dodatkami hydraulicznymi
dodatkami hydraulicznymi (tworzÄ… spoiwa hydrauliczne),
żð silna zasadowość
żð silna zasadowość  wykorzystywana do neutralizacji np. kwaÅ›nych gruntów.
Wapno ma właściwości bakteriobójcze i dezynfekujące, co sprawia że tynki
wapienne zapobiegają rozwojowi pleśni i grzybów,
żð rysoodporność
żð rysoodporność  dobra współpraca z podÅ‚ożem, wapno nie ulega spÄ™kaniom
(elastyczność). Odkształcalność zapraw wapiennym jest ceniona przy
restaurowaniu starych zabytkowych budynków,
żð spoiwa wapienne w Å›rodowisku nasyconym parÄ… wodnÄ… i o podwyższonej
temp. tworzą z piaskiem trwałe i odporne na działanie wody związki ,
tworzą z piaskiem trwałe i odporne na działanie wody związki ,
krzemiany wapniowe.
krzemiany wapniowe
żð korzystny wpÅ‚yw na mikroklimat pomieszczeÅ„ (naturalny surowiec, duża
przepuszczalność pary wodnej (oddychanie ścian), korzystne właściwości
cieplne i akustyczne
żð możliwość recyklingu
SPOIWA WAPIENNE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA WAPIENNE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
WADY:
WADY:
żð niewielka wytrzymaÅ‚ość
żð niewielka wytrzymaÅ‚ość  zaprawy wapienne dojrzewajÄ…ce w normalnych
warunkach po 90 dniach wytrzymałość na ściskanie wynosi około 2 MPa
żð maÅ‚a odporność na dziaÅ‚anie wody
mała odporność na działanie wody
żð energochÅ‚onność procesu produkcji (wypalanie)
energochłonność procesu produkcji
żð niebezpieczne podczas stosowania
żð niebezpieczne podczas stosowania, gdyż rozpuszczajÄ… tkanki ludzkie
powodując trudno gojące się rany (zagrożenie ślepotą wskutek oparzeń oczu).
6
SPOIWA WAPIENNE  z a s t o s o w a n i e
SPOIWA WAPIENNE  z a s t o s o w a n i e
ZASTOSOWANIE:
ZASTOSOWANIE:
żð zaprawy murarskie
żð zaprawy murarskie (w miejscach nie wymagajÄ…cych dużej wytrzymaÅ‚oÅ›ci,
żð zaprawy tynkarskie
żð zaprawy tynkarskie (w miejscach nie narażonych na dziaÅ‚anie wody lub
nadmiernie wilgotnych,
żð stosowany jako dodatek zwiÄ™kszajÄ…cy urabialność do zapraw ze spoiw
hydraulicznych ,
żð podstawowy surowiec do produkcji cegieÅ‚ wapienno-piaskowych, bloczków
surowiec do produkcji cegieł wapienno-piaskowych
silikatowych itp.
Spoiwa gipsowe
Spoiwa gipsowe
7
SPOIWA GIPSOWE I ANHYDRYTOW E
SPOIWA GIPSOWE I ANHYDRYTOW E
SPOIWA GIPSOWE
SPOIWA GIPSOWE - wytwarzane przez częściową dehydratację skał gipsowych
(dolina rzeki Nidy, rejon Buska oraz Pińczowa) lub gipsów odpadowych (syntetyczny 
odsiarczanie spali w przemyśle energetycznym
CaSO4 · 2H2O
dwuwodny siarczan wapniowy
CaSO4  79% m.; H2O  21% m.
SPOIWA ANHYDRYTOWE - otrzymywane w wyniku całkowitej dehydratacji skał
gipsowych lub przeróbki anhydrytu naturalnego.
CaSO4
bezwodny siarczan wapniowy
gr. an = bez i hydro = woda (anhydros = bezwodny)
SPOIWA GIPSOWE  i d e o w y s c h e m a t p ro d u kc j i
SPOIWA GIPSOWE  i d e o w y s c h e m a t p ro d u kc j i
8
SPOIWA GIPSOWE - wyprażanie
SPOIWA GIPSOWE - wyprażanie
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
Mikrostruktura gipsu Ä… i ²
w zależności od ciśnienia pary wodnej w urządzeniach do prażenia:
ciśnienia pary wodnej
żð odmiana a (autoklawizacja) - sieć przestrzenna bardziej
zagęszczona, mniejsza wodożądność, większa wytrzymałość,
żð odmiana b (ciÅ›nienie atmosferyczne) - nieregularna struktura bardziej
zdefektowana, lepiej rozpuszczalna w wodzie, szybciej reaguje z wodÄ…)
9
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
SPOIWA GIPSOWE  ro d z a j e g i p s u
GIPS SYNTETYCZNY
GIPS SYNTETYCZNY - uzyskuje siÄ™ w procesie odsiarczania spalin w energetyce
węglowej.
Metoda wapniowa, w której sorbentem
jest wodorotlenek wapniowy :
SO3 + Ca(OH)2 + H2O CaSO4 + 2H2O
siarczan wapnia
Różnice w porównaniu do gipsów naturalnych:
ØðksztaÅ‚t i wielkość ziaren,
Øðzawartość wilgoci,
ØðgÄ™stość nasypowa.
Gips syntetyczny stosowane jest jako regulator czasu wiÄ…zania w cementach.
10
SPOIWA GIPSOWE  w i Ä… z a n i e i t w a r d n i e n i e
SPOIWA GIPSOWE  w i Ä… z a n i e i t w a r d n i e n i e
ETAPY PROCESU WI
ZANIA
ETAPY PROCESU WI
ZANIA
I etap - rozpuszczanie gipsu w wodzie,
II etap - uwadnianie,
CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O CaSO4 · 2H2O
(siarczanu wapnia półwodnego) (siarczany wapnia dwuwodnego)
III etap - krystalizacja, tworzenie się kryształów gipsu dwuwodnego
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
ZALETY:
żð krótki czas wiÄ…zania i twardnienia,
żð Å‚atwość produkcji i formowania wyrobów (metoda odlewania),
żð lekkość - gÄ™stość objÄ™toÅ›ciowa 300 (pianogipsy) ÷1300 (zaczyny zwykÅ‚e)
kg/m3 w zależności od współczynnika w/g
żð duża wytrzymaÅ‚ość w stanie suchym,
żð mrozoodporność,
żð ognioodporność (materiaÅ‚ niepalny),
żð dobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci cieplne i dz
więkochłonne (l=0,35 W/mK),
żð korzystne oddziaÅ‚ywanie na mikroklimat pomieszczeÅ„,
żð dostÄ™pność surowca,
żð niskie koszty produkcji
żð możliwość uzyskiwania gÅ‚adkich powierzchni lub odpowiednich faktur
11
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
Przyczyny i konsekwencje braku odporności
na kontakt z wodÄ…
w kontakcie z wodÄ…:
- kryształy zostają powleczone warstewką wody, co obniża
tarcie wewnętrzne,
- krysztaÅ‚y CaSO4·2H2O sÄ… częściowo rozpuszczalne w wodzie,
Efekt: obniżenie wytrzymałości
12
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
SPOIWA GIPSOWE  w Å‚ a Å› c i w o Å› c i
WADY:
żð gwaÅ‚towny spadek wytrzymaÅ‚oÅ›ci po zawilgoceniu współczynnik
spadek wytrzymałości po zawilgoceniu
rozmiÄ™kania k = 0,25÷0,50
żð materiaÅ‚ hydrofilny - szybkie i duże podciÄ…ganie kapilarne, duża
materiał hydrofilny
nasiąkliwość (stosowanie dodatków hydrofobowych ogranicza chłonność
wody nie zmniejszajÄ…c oporu dyfuzyjnego)
żð korozyjne oddziaÅ‚ywanie na elementy stalowe ( pH =7,0)
korozyjne oddziaływanie na elementy stalowe
żð peÅ‚zanie w stanie zawilgocenia
pełzanie w stanie zawilgocenia
żð maÅ‚a odporność na uderzenia
mała odporność na uderzenia
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
Zaczyny i zaprawy
" zaprawy i wyprawy gipsowe,
" gładz
z zaczynów gipsowych modyfikowanych dodatkami
organicznymi,
" samopoziomujące się podkłady pod podłogi,
13
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
Wyroby prefabrykowane:
" pustaki ścienne i stropowe,
" elementy ścianek działowych,
" płyty kartonowo-gipsowe,
" galanteria gipsowa
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
ZASTOSOWANIE
ØðpÅ‚yty gipsowo-kartonowe
płyty gipsowo-kartonowe
Standardowe wymiary płyt
Øðgrubość:
płyty zwykłe  9,5 ; 12,5 ; 15 mm,
płyty giętkie - 6 lub 6.5 mm
płyty do ścianek masywnych 20 i 25 mm
Øðszerokość - 1200 lub 1250 mm
ØðdÅ‚ugość - 2 do 3 m (4m)
14
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
SPOIWA GIPSOWE  zastosowanie
ZASTOSOWANIE
ØðpÅ‚yty gipsowo-kartonowe
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
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
15
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Cementy sÄ… spoiwami hydraulicznymi, to znaczy,
że po połączeniu z wodą wykazują zdolność do
wiązania i twardnienia zarówno w powietrzu
jak i w wodzie.
Głównym produktem hydratacji (uwodnienia)
spoiwa są związki (hydraty) wykazujące stabilność
zarówno w środowisku powietrznym jak
i wodnym.
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Cement portlandzki jako typowe spoiwo cementowe
Cement portlandzki
składa się w ok. 95% z odpowiednio zmielonego
klinkieru portlandzkiego i ok. 5% dodatku
gipsu jako regulatora wiÄ…zania.
Klinkier portlandzki
powstaje w wyniku wypalenia odpowiednio
przygotowanych surowców w temperaturze ok.
1450oC.
PoczÄ…tki produkcji spoiwa we Francji: Louis Vicat, 1817 r.
Opatentowanie cementu portlandzkiego w Anglii: Joseph Aspdin, 1824 r.
16
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Orientacyjny skład surowcowy klinkieru portlandzkiego
H" 80% + H" 20%
kamień wapienny surowce ilaste (glina)
CaO
Al2O3; SiO2; Fe2O3; &
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Skład tlenkowy klinkieru (cementu) portlandzkiego
Zawartość [% m.]
Oznaczenie Nazwa
Zakres Åšrednio
CaO tlenek wapnia 60-70 63
SiO2 krzemionka 18-25 22
Al2O3 tlenek glinu 4-9 7
Fe2O3 tlenek żelaza 1-5 3
MgO tlenek magnezu 1-5 2
SO3 trójtlenek siarki 1-3 2
tlenek sodu
Na2O + K2O 0,5-1,8 0,8
i potasu (alkalia)
17
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Skład mineralogiczny klinkieru (cementu) portlandzkiego
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
Podstawowe informacje o wiÄ…zaniu cementu
Stwardniały zaczyn cementowy powstaje w wyniku reakcji
chemicznych między cementem i wodą (reakcje hydratacji).
Złożony proces chemiczny, podczas którego podstawowe składniki
mineralne klinkieru (cementu portlandzkiego) C3S, C2S, C3A i C4AF
reagujÄ… z wodÄ… tworzÄ…c nowe, nie rozpuszczalne w wodzie zwiÄ…zki
(hydraty).
W największym stopniu w rozwoju wytrzymałości uczestniczą
C3S i C2S tworzÄ…c fazÄ™
C-S-H (uwodnione krzemiany wapnia)
i
C-H (wodorotlenek wapniowy; portlandyt)
18
Spoiwa cementowe
Spoiwa cementowe
W dużym uproszczeniu reakcja hydratacji alitu C3S et belitu C2S przebiega
następująco:
C3S
lub + H2O ----> C-S-H + Ca(OH)2 + Q
C2S
Najważniejszymi produktami hydratacji (hydratami) są uwodnione krzemiany
wapniowe C-S-H występujące w postaci tzw. żelu cementowego. Żel ten wpływa na
większość właściwości stwardniałego zaczynu cementowego.
Ca(OH)2 (portlandyt) decyduje o pH, składnik słaby, rozpuszczalny w wodzie.
Reakcja C3A z wodą jest gwałtowna (wydzielanie dużych ilości ciepła) i powinna być
kontrolowana przez dodatek (ok. 5% m) gipsu lub anhydrytu. W wyniku uwodnienia
powstają siarczanogliniany, najczęściej w postaci ettringitu (3CaO.Al2
O3.CaSO4.31H2O).
Podczas reakcji C4AF z wodą wydziela się niewiele ciepła. Uwodnienie C4AF
w niewielkim stopniu wpływa na rozwój wytrzymałości.
19