;

Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Przedmiot: Materiały Budowlane
Nr zajęć 2
R.A. 2009/10

Przedmioty badania

1. Spoiwa wapienne

2. Spoiwa gipsowe

Charakterystyka przedmiotów badania

1. Spoiwa wapienne

Rodzaje wapna budowlanego:

• Wapno powietrzne:

• CL – wapno wapniowe

• Wapno palone

• Wapno hydratyzowane

• DL – wapno dolomitowe:

• Wapno półhydratyzowane

• Wapno całkowicie hydratyzowane

• Wapno hydrauliczne:

• NHL – naturalne wapno hydrauliczne

• HL – wapno hydrauliczne

Charakterystyczne właściwości wapna budowlanego:

Cechami charakterystycznymi dla wapna budowlanego są m.in. biała barwa i bardzo duże rozdrobnienie (powierzchnia właściwa 8000-12000cm²/g). Jego reakcja z wodą ma charakter egzotermiczny, przez co często wykorzystywane jest do osuszania innych materiałów. Ponadto spoiwa wapienne charakteryzują się niską wytrzymałością mechaniczną, wysoką nasiąkliwością, a w połączeniu z piaskiem mogą tworzyć silne krzemiany wapniowe. Dodawane do zapraw zwiększa odporność na zarysowania.

1. Spoiwa gipsowe

• A1 – do bezpośredniego przetwarzania

• A2 – bezpośrednio stosowane na budowie

• Tynki gipsowe B1, B2,… B7

• Tynki i zaprawy gipsowe specjalnego przeznaczenia C1, C2,… C7

• A3 – do dalszego przetwarzania

Zakres badań

1. Spoiwa wapienne:

• Wytrzymałość na ściskanie

• Oznaczenie składu ziarnowego wapna hydratyzowanego

• Stopień zmielenia

• Badanie czasu i temperatury gaszenia wapna palonego

• Stałość objętości

• Wolna woda

• Wnikanie

• Zawartość powietrza

• Reaktywność (tylko dla wapna palonego)

• Gęstość nasypowa

1. Spoiwa gipsowe:

• Konsystencja normalna

• Skład ziarnowy

• Czas wiązania

• Wyznaczenie proporcji woda/gips

• Badanie czasu wiązania spoiwa gipsowego

• Wytrzymałość na zginanie

• Wytrzymałość na ściskanie

Opis metod badań

1. Spoiwa wapienne

• Oznaczenie składu ziarnowego wapna hydratyzowanego

Badanie to polega na przesianiu 100g suchej próbki wapna przez sita o boku oczka 0,2mm i 0,09mm, zważeniu odsiewu na sitach i obliczenie jego zawartości procentowej według wzoru:

$$X = \frac{m_{i}}{m}*100\%$$

gdzie:

m_i – masa odsiewu pozostałego na sicie

m – masa próbki

• Badanie czasu i temperatury gaszenia wapna palonego

Przystępując do oznaczenia, odmierzamy 40 ml wody destylowanej do zlewki przyrządu, a następnie odważamy 20 g wapna z przygotowanej próbki, po czym wsypujemy do zlewki z wodą. Zlewkę zakrywamy uważając, by termometr był zanurzony w mieszaninie, a następnie lekko wstrząsamy i odstawiamy. Od tego momentu należy uruchomić sekundomierz i co 1 minutę odczytywać temperaturę. Pomiar należy prowadzić do uzyskania maksymalnej temperatury utrzymującej się przez 3 kolejne odczyty.

1. Spoiwa gipsowe

• Oznaczenie proporcji woda/gips metodą zasypywania (w celu wyznaczenia konsystencji normalnej)

Do naczynia szklanego wypełnionego 100g wody wsypujemy spoiwo gipsowe. Istotnym dla wyniku badania jest, aby nie rozsypywać gipsu poza naczynie, czy na jego ścianki. Gips należy dodawać szybkimi ruchami, dosypując niewielkie porcje równomiernie na całej powierzchni wody. Oznaczenie proporcji metodą zasypywania opiera się na określeniu masy spoiwa gipsowego, które może zostać nasycone przez 100g wody. Po około 90s od rozpoczęcia wsypywania zaczyn powinien znajdować się 2mm poniżej lustra wody w naczyniu.

Stosunek w/g oblicza się ze wzoru:

$$w/g = \frac{w}{g}$$

Gdzie:

w – masa wody (100g)

g – masa użytego gipsu

• Badanie czasu wiązania spoiwa gipsowego metodą nacinania

Sporządzamy zaczyn o konsystencji normalnej, na szklanej płytce wylewamy trzy placki o grubości 5mm i średnicy 100 do 120mm. Dwa placki nacinamy przez środek w odstępach równych 1/20 przewidywanego czasu wiązania (w naszym wypadku odstępy wynosiły 20s). Gdy oszacujemy w ten sposób czas, tzn. otrzymamy cięcie przy którym krawędzie nie zlewają się, upewniamy się co do wyniku wykonując ostateczne cięcia na nietkniętym wcześniej placku. Na jeden placek może maksymalnie przypaść 10 nacięć. Początek czasu wiązania wylicza się ze wzoru:

T_i = T₁ − T₀

Gdzie:

T₀ – czas rozpoczęcia pomiaru

T₁ – zaobserwowanie nie zlewania się płaszczyzn

• Oznaczenie wytrzymałości na zginanie

Łamanie próbek przeprowadzamy w aparacie Michaelisa, wynik badania obliczamy ze wzoru:

R_zg = 0, 0234 * P * 2 [MPa]

Gdzie:

P – siła łamiąca w KG

• Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie

Badanie przeprowadzane jest w prasie hydraulicznej na połówkach beleczek umieszczonych między okładkami o powierzchni 16cm², ustawionych centrycznie. Wynik oblicza się ze wzoru:

$$R_{c} = 10*\frac{P}{F}\ \lbrack MPa\rbrack$$

Gdzie:

P – siła niszcząca

F – powierzchnia ściskana

Wyniki badań

1. Spoiwa wapienne

• Oznaczenie składu ziarnowego wapna hydratyzowanego

Rodzaj sita (wymiar oczka)	Ilość odsiewu w [g]	Ilość odsiewu w [%]	Dopuszczalnie wg normy w [%]
0.2 mm	0	0	4
0.09 mm	8	8	9

• Badanie czasu i temperatury gaszenia wapna palonego

• Maksymalna temperatura – 90^oC

• Czas gaszenia – 23 sekundy

Wyznaczenie czasu po jakim 80% wapna ulega przemianie:

T_u = (0,8*T_max) + (0, 2 * T₀)

T₀ = 20^oC

T_u = 76^oC

1. Spoiwa gipsowe

• Oznaczenie proporcji woda/gips metodą zasypywania (w celu wyznaczenia konsystencji normalnej)

Wyniki z trzech kolejny pomiarów:

w = 100g

g₁ = 137,8g

g₂ = 141,6g

g₃ = 141,8g

Za obowiązujące przyjęto wyniki pomiaru nr 2 i 3, czyli:

$$w/g = \frac{100g}{141,7g} = 0,71$$

• Badanie czasu wiązania spoiwa gipsowego metodą nacinania

T₀ = 1 minuta 55 sekund

T₁ = 8 minut 15 sekund

T_i = 6 minut 20 sekund

• Oznaczenie wytrzymałości na zginanie i ściskanie:

Zginanie
Nr próbki
1
2
3
Ściskanie
Nr próbki
1a
1b
2a
2b
3a
3b

Wnioski

1. Podczas badania wytrzymałości na ściskanie osiągane wyniki znacząco różniły się dla połówek tej samej beleczki. Może to wynikać z sedymentacji gipsu, przez co powstają próbki o zróżnicowanej wytrzymałości na swej długości. Należy również wziąć pod uwagę możliwość błędu samego badania, gdyż nie zawsze okładki, które ściskała prasa hydrauliczna były umieszczone w niej w sposób centryczny. Miało to z pewnością pewien negatywny wpływ na dokładność badania.

2. Czas gaszenia wapna palonego był zbyt krótki, a jego temperatura zbyt wysoka, przez co wapno to jest zbyt aktywne, gaszenie zachodzi zbyt szybko, w wyniku czego badane wapno nie nadaje się do produkcji betonu komórkowego.

3. Uziarnienie badanego wapna spełnia wymagania normowe, z czego wynika, iż zostało ono odpowiednio zmielone.