Spoiwa – ciała aktywne chemicznie, które po sproszkowaniu i zarobieniu wodą wiążą i twardnieją

Podział spoiw ze względu na zachowanie się w środowisku wodnym

1. powietrzne(wapna, gips, spoiwo magnezjowe, spoiwa ze szkła wodnego)

2. hydrauliczne(wapno hydrauliczne, cementy)

Podział spoiw ze względu na rodzaj surowca:

1. wapienne – węglan wapnia CaCO3. Występuje w skałach wapiennych pochodzenia osadowego organicznego np. kreda, klastycznego, lub chemicznego (najczystsze). Skałami zawierającymi CaCO3 są też margle (kalcyty z minerałami ilastymi), dolomity CaMg(CO3)2

Powszechnie stosuje się dwa rodzaje wapna budowlanego:

1. wapno palone (temp. 950-1050 st C) – otrzymuje się przez rozkład węglanu wapnia: CaCO3 -> CaO + CO2 – ciało porowate bez zapachu.

2. wapno gaszone- Gaszenie, to reakcja chemiczna tlenku wapnia z wodą i powstanie wodorotlenku wapnia: CaO+H2O->Ca(OH)2+ Q

   • hydratyzowane jest to wodorotlenek wapniowy w postaci proszku otrzymany przez reakcję CaO z H2O wziętych w ilościach stechiometrycznych

   • Ciasto wapienne, jest to gęsta mieszanina wodorotlenku wapniowego i jego nasyconego roztworu wodnego, zawierająca ok. 50% Ca(OH) i 50% wody.

   • . Mleko wapienne stanowi zawiesinę wodorotlenku wapniowego w wodzie, otrzymaną w wyniku gaszenia wapna dużą ilością wody.

   • pokarbidowe (w wytwórniach acetylenu) CaC2 +2H2O -> C2H2+Ca(OH)2

Podział wapna ze względu na czas gaszenia: szybko gaszące się (<15 minut), umiarkowanie gaszące się (15-30 minut), wolno gaszące się (>30 min)

Wiązanie i twardnienie spoiw wapiennych:

• karbonatyzacja wodorotlenku wapnia, która następuje w wyniku reakcji wodorotlenku wapnia z dwutlenkiem węgla zawartym w powietrzu

Ca(OH)2 + nH2O +CO2 → CaCO3 + (n+1)H2O

• tworzenie krzemianów (temp. >100 st C)

SiO2 +H2O → H2SiO3 (kwas krzemowy)

2Ca(OH)2 + H2SiO3 → 2CaO*SiO2*2H2O (hydrokrzemian wapnia)

1. wapno hydrauliczne powstaje z wapieni marglistych lub krzemionkowych; po wypaleniu bryły szare lub żółtawe

• dodatki hydrauliczne: SiO2, Al2O3, Fe2O3

Właściwości wapna:

Zalety:

• Bardzo dobra urabialność,

• zdolność chemicznego łączenia z domieszkami hydraulicznymi,

• zdolność tworzenia hydrokrzemianów

Wady:

• niska wytrzymałość (1-2 MPa)

• nieodporność na działanie wody

• duża energochłonność przy wypalaniu

Zastosowanie wapna budowlanego

- do produkcji zapraw wapiennych i cementowo wapiennych oraz gipsowo wapiennych służących jako zaprawy tynkarskie.

- jako aktywatory spoiw mieszanych: żużlowych, popiołowych, popiołowo-żużlowych oraz anhydrytowo-popiołowych.

Ocena jakości wapna budowlanego wiąże się z badaniem : łącznej zawartości CaO i Mg, zawartości MgO, zawartości CO2, zawartości SO3, zawartości wapna czynnego

a. gipsowe wytwarzane przez częściową dehydratację w niezbyt wysokich temperaturach skał gipsowych lub gipsów odpadowych. Główny składnik rozdrobniony półwodny siarczan wapnia CaSO4*1/2H2O

b. Anhydrytowe – otrzymywane w wyniku całkowitej dehydratacji skał gipsowych lub przeróbki anhydrytów naturalnych. Główny składnik: drobno zmielony i zmieszany z odpowiednimi aktywatorami bezwodny siarczan wapnia CaSO4

Dehydratacja gipsu stopniowa utrata wody krystalizacyjnej przez gips, który przechodzi w gips półwodny, a w miarę podwyższania temperatury w anhydryt, aż do rozkładu CaSO4. Wg reakcji:

CaSO4 * 2H2O ↔ CaSO4 * ½ H2O + 3/2 H2O

CaSO4 * 1/2 H2O ↔ CaSO4 + ½ H2O

CaSO4 ↔ CaO +SO2 + ½ O2 (800 st C)

Właściwości gipsu

- wiązanie polega na ponownym uwodnieniu spoiwa gipsowego – siarczanu wapnia półwodnego do siarczanu wapnia dwuwodnego wg reakcji

CaSO4 * ½ H2O + 3/2 H2O → CaSO4 * 2H2O

Gips szybko wiąże, a czas wiązania opóźniają domieszki takie jak: sierść bydlęca, kopyta i rogi, kazeina, klej kostny, glukoza, boraks, wapno, wywar piołunu luz z trawy

- wytrzymałość 3-8 MPa, zalezy od ilości wody w zaczynie (W/G), nasycenie wodą zmniejsza wytrzymałość o 70%,

- ognioodporny (estrichgips – wytrzymałość 16 MPa)

Zastosowanie:

- Tynki wewnętrzne

- szczegóły architektoniczne (sztukaterie, posągi)

- wyroby (płyty, pustaki, bloki)

- zaprawy

- sztuczne marmury (stiuki,)

- formy do wyrobów ceramicznych (dekarskich)

- naprawa rys w tynkach

SPOIWA HYDRAULICZNE (cement): wiążą się i twardnieją zarówno na powietrzu jak i w wodzie bez dostępu powietrza.

Surowce: margiel, wapień, glina (dostarcza krzemionkę, tlenki glinu i żelaza)

Otrzymywanie – proces hydratacji cementu

1. rozdrobnienie surowców:

   1. metoda mokra: przemiał z nadmiarem wody

   2. metoda sucha: przemiał z minimalną (6% ilością wody)

2. Wypalanie 1450 st C powstaje klinkier cementowy – mieszanina wapieni i glinokrzemianow

3. mielenie

Podstawowe składniki klinkieru cementowego (portlandzkiego):

• krzemian trójwapniowy (allit) 3CaO*SiO2 (50-60% wł. hydrauliczne i egzotermiczne)

• krzemian dwuwapniowy (bellit) 2CaO*SiO2 (ok. 20% przyrost wytrzymałości (twardnienia))

• glinian trójwapniowy (cellit) 3CaO*Al2O3 (ok. 10% opóźniacz wiązania)

• żelazo glinian czterowapniowy (braunmileryt) 4CaO*Al2O3*Fe2O3 (~7%)

Rodzaje i skład cementu:

• CEM 1 – cement portlandzki (95-100% klinkieru)

• CEM 2- cement portlandzki z dodatkami (żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy, wapienny, żużlowo-popiołowy)

• CEM 3 – cement hutniczy

• CEM 4 – cement pucolanowy (pył krzemionkowy, pucolana, popiół lotny krzemionkowy)

Właściwości cementu:

• wiązanie i twardnienie

  • początek wiązania 2-4 h

  • koniec wiązania 6-8 h

  • wytrzymałość początkowa(3-7 dni) szybko wzrasta, potem wolniej (do kilkunastu miesięcy)

• wytrzymałość

  • klasy cementu 32,5 ; 42,5 ; 52,5

Zaprawy – mieszaniny spoiwa z wodą i piaskiem lub drobnym kruszywem oraz ewentualnymi dodatkami.

Składniki:

• spoiwa: cement(portlandzki, pucolanowy, hutniczy, szybkotwardniejący), wapno(niegaszone, ciasto wapienne, hydratyzowane), gips, żywice, zawiesina gliniana (lepiszcze)

• kruszywa: piasek naturalny lub kruszony, rozdrobniony żużel wielkopiecowy do zapraw izolacyjnych

• woda: może być wodociągowa

• dodatki: popioły lotne, mączki szamotowe, żużlowe, dekoracyjne ziarna

• domieszki chemiczne: plastyfikujące, napowietrzająco uplastyczniające, przyspieszające twardnienie(cement) opóźniające wiązanie ( gips)

Zastosowanie zapraw:

• łączenie elementów, przegród budowlanych,

• wypełnienie spoin, umożliwiające równomierne przenoszenie obciążeń oraz uszczelnienie przegrody

• ochrona elementów budynku przed wpływami atmosferycznymi przez pokrycie tynkiem i nadanie tym elementom estetycznego wyglądu

• produkcja wyrobów

Podział zapraw:

W zależności od spoiwa:

• cementowe – trudno urabialna, marki: od 2-20 MPa

zastosowanie: roboty murarskie, tynkarskie, okładzinowe i posadzkowe, łączenie elementów wielkowymiarowych

• wapienne – dobra urabialność, mała wytrzymałość (0,2-1 MPa)

Zastosowanie: murarska – w gruntach suchych do jednej kondygnacji, tynki wewnętrzne

• cementowo-wapienne – dobra urabialność i wytrzymałość (0,7-7 MPa)

Zastosowanie: roboty murarskie, tynkarskie, okladzinowe

• gipsowe i gipsowo-wapienne – marki 1, 2, 3, 4

zastowoswanie: tynki wewnętrzne, murowanie ścian z elementów ceramicznych i gipsowych, mocowanie przewodów instalacji elektrycznych

• cementowo-gliniane szczelne i odporne na działanie wilgoci

zastosowanie: murowanie ław fundamentowych i murów piwnicznych, ściany kominowe, tynki zewnętrzne i cokoły, izolacje pionowe ścian budynków, zbiorników

Ze względu na dziedzinę stosowania:

• murarskie

• tynkarskie

• specjalne: kwasoodporne, ciepłochronne, szlachetne(tynki) , wodoszczelne, żaroodporne

Zastosowanie: