Kokwium II
Składniki cementu portlandzkiego:
Cement portlandzki jest podstawowym spoiwem hydraulicznym. Powstaje poprzez wspóln
zmielenie klinkieru portlandzkiego z regulatorem czasu wiÄ…zania (gipsem lub anhydrytem).
Produkcja klinkieru polega na spiekaniu w temp. 1450OC odpowiednio przygotowanej mieszaniny
surowców wapienia i surowców ilastych.
W wyniku zachodzÄ…cych reakcji tworzÄ… siÄ™ 4 podstawowe fazy:
Skład fazowy (mineralny):
-alit (krzemian trójwapniowy) C S - 55-65%
3
-belit (krzemian dwuwapniowy) C S 15-25%
2
-glinian trójwapniowy C A 8-10%
3
-glinożelazian czterowapniowy C AF 8-16%
4
Skład chemiczny (tlenkowy):
-CaO 62-68%
-SiO 18-25%
2
-Al O 3-8%
2 3
-Fe O 2-6%
2 3
Hydratacja Cementu:
W reakcji z wodÄ… najszybciej reagujÄ… kolejno C A, C S, C AF i najwolniej C S
3 3 4 2
Dodatek gipsu powoduje zmniejszenie szybkości hydratacji glinianu trójwapniowego w wyniku
utworzenia siÄ™ na ziarnach C A nieprzepuszczalnej warstewki ettryngitu wg reakcji:
3
C A + 3(CS*H ) + H C A * 3CS * H *CS  CaSO
3 2 32 3 32 4
Wpływ gipsu na proces hydratacji cementu polega nie tylko na powstawaniu ettryngitu lecz i na
przyspieszeniu hydratacji fazy C S.
3
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- Å‚upek 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) C-S-H
2 H2O
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 (1000-1250oC) w piecach
szybowych lub w piecach Maerza do których wprowadza się rozdrobniony kamień wapienny
CaCO
3
OTRZYMYWANIE:
CaCO CaO + CO Ä™!
3 2
a gdy wapień zawiera dolomit, zachodzi wtedy również jego rozkład:
CaCO * MgCO CaO + MgO + 2CO Ä™!
3 3 2
Zbyt wysoka temperatura wypalania powoduje tworzenie wapna ,,martwo palonego
Hydratacja wapna:
- Hydratacja wapna palonego (CaO) prowadzi do utworzenia wodorotlenku wapnia Ca(OH) wapna
2
hydratyzowanego zgodnie z reakcjÄ…:
CaO + H O Ca(OH)
2 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
- WiÄ…zanie wapna
-Proces wiazania wapna jest jego wysychaniem, karbonatyzacja Ca(OH) oraz
2
rekrystalizacja zarówno wodorotlenku wapna jak i CaCO
3
Ca(OH) + CO + H O CaCO + 2H O
2 2 2 3 2
-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 * 2H O), anhydrytu (CaSO ) oraz produktów z odsiarczania spalin (50% na rynku).
4 2 4
Spoiwa gipsowe są robione głównie z gipsu dwuwodnego CaSO * 2H O. Wraz ze
4 2
wzrostem temperatury gips dwuwodny przechodzi w różne odmiany krystaliczne gipsu półwodnego
(CaSO * 1/2H O), a następnie anhydrytu (CaSO )
4 2 4
Zachodzą wtedy następujące reakcje:
1. CaSO * 2H O ------> CaSO * 1/2H O + 1 ½ H O
4 2 4 2 2
Półhydrat
2. CaSO * ½ H O ---------> CaSO + ½ H O
4 2 4 2
3. CaSO
4 --------------> CaO + SO + ½ O
2 2
W ukadzie CaSO O znanych jest 5 podstawowych faz określanych zwyczajowo jako:
4 -H
2
-dwuhydrat  CaSO * 2 H O
4 2
-półhydrat  CaSO * ½ H O
4 2
-anhydryt III  rozpuszczalny CaSO
4
-anhydryt II  nierozpuszczalny CaSO
4
-anhydryt I  CaSO
4
Spoiwa Gipsowe dzielÄ… siÄ™ na spoiwa gipsowe i anhydrytowe.
WI
ZANIE GIPSU-wiÄ…zanie gipsu półwodnego polega na przyÅ‚Ä…czniu do niego 1 ½ czÄ…steczki
wody.
CaSO * ½ H O + 1 ½ H O CaSO * 2H O
4 2 2 4 2
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) powoduje zmniejszenie szybkości wiązania
2
HYDRATACJA GIPSU
CaSO + 2H O CaSO * 2H O
4 2 4 2
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/dm3]
-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
-Å‚amane
Otrzymywanie kruszywa naturalnego:
-wydobycie
-transport urobku do uszlachetnienia
-obróbka z wykorzystaniem urządzeń sortujących, kruszących lub odwadniających
Rodzaje kruszywa naturalnego:
-piasek
-żwir
KRUSZYWA A
AMANE 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.
PODZIAA
KRUSZYW SZTUCZNYCH
a) spieniane b) spiekane c) granulowane
-pumeks hutniczy -keramzyt -żużel wielkopiecowy
-szkło piankowe -glinoporyt
-Å‚upkoporyt
*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 luz
nym to iloraz niezagęszczonej masy suchego kruszywa
wypełniającego określony pojemnik do objetości tego pojemnika.