Rozróżnienie pojęć: materiał i wyrób budowlany

W języku potocznym pod pojęciem „materiały budowlane" rozumie się np. cegły, pustaki, płyty styropianowe, papy itp. W istocie są to wyroby budowlane.

W ramach wykładu jako materiał należy rozumieć substancję (jedno lub wieloskładnikową), z której wykonuje się różne wyroby, na przykład:

• cegły, pustaki, dachówki - czerwona ceramika budowlana,

• wyroby termoizolacyjne - tworzywa sztuczne, materiały

• mineralne,

• wyroby izolacji przeciwwodnej - bitumy, tworzywa sztuczne,

• wyroby z drewna i drewnopochodne - drewno.

OGÓLNA KLASYFIKACJA MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH

Kryteria klasyfikacji

1. Stopień przetworzenia

2. Charakter chemiczny

3. Dominujący zespół właściwości 

Kryteria klasyfikacji

1. Stopień przetworzenia:

• rodzime (gotowe do stosowania bez jakichkolwiek zabiegów):

  • np. drewno okrągłe, piaski, żwiry itp.

• przetworzone (w różnym stopniu):

  • w „fabryce" (większość współczesnych materiałów),

  • „na budowie" (zaprawy, mieszanki betonowe, itp.)

1. Charakter chemiczny:

• organiczne: np. drewno, bitumy, tworzywa sztuczne,.

• nieorganiczne (mineralne, metale): np. materiały kamienne, ceramika, spoiwa mineralne

• mieszane: np. beton asfaltowy, wyroby wiórowo-cementowe.

Uwaga: materiały organiczne i nieorganiczne różnie reagują na oddziaływanie podobnych czynników środowiskowych

1. Dominujący zespół właściwości -> zastosowanie:

• konstrukcyjne,

• izolacyjne (termoizolacyjne, izolacje przeciwwodne i przeciwwilgociowe itp.),

• wypełniające,

• wykończeniowe; itp.

Klasyfikacja i podział materiałów budowlanych

OGÓLNA KLASYFIKACJA WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

Podstawowe grupy właściwości materiałów budowlanych

1. Fizyczne - właściwości opisujące, (mniej lub bardziej dokładnie) budowę wewnętrzną materiału (teksturę), jego zachowanie się w kontakcie z wodą oraz właściwości cieplne.

• gęstość (gęstość właściwa),

• gęstość pozorna (gęstość objętościowa),

• szczelność (zawartość szkieletu),

• porowatość całkowita (zawartość wszystkich porów),

• porowatość otwarta i zamknięta,

• wilgotność (w tym równowagowa),

• nasiąkliwość (masowa lub objętościowa),

• współczynnik przewodności cieplnej, itp.

1. Mechaniczne - właściwości opisujące zachowanie się materiału pod zewnętrznym obciążeniem mechanicznym.

• wytrzymałość w różnych stanach obciążeń (ściskanie, rozciąganie, zginanie, skręcanie, ścinanie itp.)

• odkształcalność materiału w różnych stanach obciążeń (wykres naprężenie-odkształcenie, moduł sprężystości, współczynnik Poissona, itp.)

1. Chemiczne - charakter chemiczny materiału. Właściwości opisujące skład chemiczny.

• skład chemiczny i/lub mineralny,

• zawartość pewnych substancji chemicznych

• (zazwyczaj szkodliwych dla samego materiału lub/i dla jego otoczenia).

• odczyn (pH) i ewentualna agresywność środowiska, jakie materiał może potencjalnie stanowić dla innych materiałów. itp.

1. Technologiczne - właściwości materiału determinujące sposób i przebieg (technologię) jego stosowania.

• czas wiązania spoiw mineralnych lub organicznych,

• odkształcenia towarzyszące wiązaniu i twardnieniu,

• podatność na różnego rodzaju obróbkę, itp.

MINERALNE MATERIAŁY BUDOWLANE JAKO KOMPOZYTY I CIAŁA POROWATE

Materiał kompozytowy - niejednorodny materiał wieloskładnikowy, w którym:

• występują dwa lub więcej komponentów (składników),

• składniki charakteryzują się różnymi i znanymi właściwościami (Wsi),

• znane są względne objętościowe udziały poszczególnych składników (Vsi) w całym materiale,

• istnieje widoczna granica między poszczególnymi składnikami,

W przypadku większości materiałów budowlanych można je traktować jako materiały kompozytowe, w których

jeden ze składników charakteryzuje się ciągłością (matryca), inne stanowią jej wypełnienie (inkluzja). W zależności od kształtu inkluzji można rozróżnić kompozyty ziarniste lub włókniste oraz zawierające obydwa rodzaje inkluzji.

matryca (szare tło)

inkluzja ziarnista (ziarna - kolor)

Materiały kompozytowe - przykłady

1.) | 2.)

1. beton cementowy: matryca - stwardniały zaczyn cementowy inkluzja - ziarna kruszywa

2. warianty kompozytów włóknistych z matrycą polimerową (mineralną): matryca - polimer (matryca mineralna) inkluzja - włókna różnego rodzaju, uporządkowane lub nie

Materiał kompozytowy

Właściwości materiałów kompozytowych można szacować jako średnią ważoną właściwości składników W_si. Wagami są ich względne objętościowe udziały w materiale V_si

Rodzaje porów w materiale

Złożona struktura porów w materiale

Klasyfikacja porów według stopnia ich drożności:

1. zamknięte

2. przelotowe

3. pseudo ślepe

4. ślepe

5. „korek" cieczy lub gazu

6. materiał szkieletu

• Materiał porowaty – przykład - szkło piankowe : matryca – szkło; inkluzja – pory

Materiał porowaty o dominującej porowatości otwartej

Klasyfikacja porów według ich rozmiarów (wg IUPAC: International Union of Pure and Applied Chemistry)

W porowatych materiałach budowlanych występują zazwyczaj pory o wszystkich rozmiarach.

Wilgoć zawarta w materiale porowatym znajduje się na jego wewnętrznej powierzchni oraz we wnętrzu zawartych w nim porów.

Uproszczony model materiału porowatego

• Gęstość (właściwa) i gęstość pozorna (objętościowa)

• Gęstość ρ (ro) - masa jednostki objętości substancji szkieletu (bez porów)

• Gęstość pozorna ρ₀ - masa jednostki objętości materiału (z porami)

• Szczelność i porowatość całkowita

Szczelność V_s lub S - względny objętościowy udział szkieletu w objętości materiału

Porowatość całkowita V_p lub p_c - względny objętościowy udział wszystkich porów w objętości materiału

Porowatość materiału a jego cechy wytrzymałościowe

• f_c - wytrzymałość na ściskanie materiału porowatego [MPa],

• f_c0 - wytrzymałość hipotetycznego materiału bezporowatego (dla materiałów mineralnych ~ 850 MPa)

• p - porowatość całkowita [-]

Nasiąkliwość

Nasiąkliwość wodą - maksymalna ilość wody (wyrażona masowo lub objętościowo), jaką w normalnych warunkach może wchłonąć materiał porowaty

Ponieważ woda wypełnia tylko pory otwarte, znając nasiąkliwość objętościową można oszacować zawartość porów otwartych: p₀ ≈ n₀ (w rzeczywistosci p₀ > n₀

PODSTAWOWE INFORMACJE O TRWAŁOŚCI MATERIAŁÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH

Ogólnie trwałość to czas przebywania obiektu w danych warunkach w stanie zdatności.

W przypadku materiałów i wyrobów budowlanych to czas, w którym materiał eksploatowany w danych warunkach zachowuje swoje właściwości użytkowe na odpowiednim poziomie, pozwalającym pełnić mu swoje funkcje w obiekcie

Warunki, właściwości użytkowe i funkcja

• Warunki: zespół wszystkich czynników zewnętrznych oddziałujących na materiał w czasie jego eksploatacji (obciążenia, oddziaływanie czynników atmosferycznych, itp.)

• Właściwości użytkowe: np. zespół cech wytrzymałościowych, izolacyjność, itp.

• Funkcje: konstrukcyjne, izolacyjne, itp.

Typowy kształt krzywej przebiegu zmian właściwości użytkowych materiału (wyrobu) w czasie eksploatacji w warunkach normalnych

Inne rodzaje przebiegu zmian właściwości użytkowych materiału

1. 2.)

1. Korozja pęcznieniowej tworzyw mineralnych - produkty korozji najpierw wypełniają pory i cecha użytkowa materiału, w tym przypadku wytrzymałość, ulega polepszeniu, następnie następuje gwałtowne jej pogorszenie.

2. Korozja międzykrystaliczna stali - nagłe, kruche zniszczenie przekroju elementu (wyrobu)

Główne przyczyny pogarszania się właściwości materiału

• działanie obciążeń stałych i zmiennych, doraźnych i długotrwałych,

• działanie czynników atmosferycznych:

  • cykliczne zmiany temperatury (dylatacja termiczna),

  • cykliczne zmiany wilgotności (zawilgocenie i wysychanie),

  • działanie środowiskowych mediów gazowych i ciekłych, w tym działanie wody „środowiskowej" (roztwory)

Mechanizmy negatywnego oddziaływania wody na materiał

• wypłukiwanie rozpuszczalnych w wodzie składników szkieletu (ługowanie),

• destrukcja mrozowa, w wyniku wzrostu objętości wody zamarzającej w porach materiału,

• korozja chemiczna pod wpływem agresywnych wobec szkieletu substancji rozpuszczonych w wodzie środowiskowej.

Ługowanie

Woda wypłukuje rozpuszczalne w niej składniki szkieletu (zjawisko cykliczne !)

Efekt: wzrost zawartości porów otwartych, rozluźnienie struktury materiału -> systematyczne pogorszenie właściwości

Destrukcja mrozowa

Zamarzanie wody

• przejście ze stanu ciekłego w stan stały (krystalizacja)

• uporządkowanie struktury -> wzrost objętości o ok. 9,5%

Temperatura zamarzania wody zależy od wielkości porów, w których się ona znajduje.

Im pory mniejsze, tym temperatura zamarzania niższa.

Zamrażanie i rozmrażanie wody w materiałach budowlanych eksploatowanych w kontakcie z czynnikami atmosferycznymi jest zjawiskiem cyklicznym.

Destrukcja mrozowa

Naprężenia wywołane ekspansją zamarzającej wody są zazwyczaj większe od wytrzymałości szkieletu i powodują kreowanie nowych pustek w materiale.

Efekt: wzrost zawartości porów otwartych, rozluźnienie struktury materiału -> systematyczne pogorszenie właściwości

Korozja chemiczna - rozpuszczone w wodzie środowiskowej substancje chemiczne mogą wchodzić w reakcje

ze składnikami szkieletu. Efektem tych reakcji jest zazwyczaj destrukcja materiału o różnym charakterze i nasileniu.

Podciąganie kapilarne jako główny mechanizm nasycania się materiałów porowatych wodą

Czynnikiem niezbędnym dla wystąpienia podciągania kapilarnego cieczy jest zwilżalność ścian kapilar przez tą ciecz

im kąt θ mniejszy, tym zwilżanie lepsze

Podciąganie kapilarne jako główny mechanizm nasycania się materiałów porowatych wodą

Cząsteczka wewnątrz cieczy:

siły przyciągania pochodzące od otaczających ją cząsteczek kompensują się tak, że ich wypadkowa równa się zeru.

Cząsteczka na powierzchni cieczy:

brak kompensacji sił. Wypadkowa

Napięcie powierzchniowe N

• praca potrzebna do zwiększenia powierzchni o jednostkę [J/m2], lub

• siła styczna do powierzchni cieczy, działającą na jednostkę długości obrzeża powierzchni cieczy [N/m].

Możliwości redukowania zdolności materiału do podciągania wody

• redukcja porowatości otwartej,

• redukcja zawartości porów o małej średnicy (kapilarnych),

• redukcja kąta zwilżania - słabo zwilżalny materiał szkieletu lub powlekanie wnętrza kapilar środkiem hydrofobowym (hydofobizacja)

CHARAKTERYSTYKA SKAŁ JAKO MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

Minerał - pierwiastek, związek lub jednorodna mieszanina pierwiastków lub związków chemicznych w stanie stałym, utworzona w wyniku procesów geologicznych.

Minerał skałotwórczy - minerał stanowiący zasadniczy składnik skał najbardziej rozpowszechnionych, czyli odgrywający istotną rolę w skorupie ziemskiej.

Skała - zespół różnych minerałów lub wielu osobników jednego minerału, powstały w wyniku naturalnego procesu geologicznego.

Sposoby wykorzystania materiałów kamiennych

Ogólna klasyfikacja skał

Ze względu na sposób powstawania (geneza)

Magmowe	Osadowe	Metamorficzne (przeobrażone inne w wyniku zmian temperatury, ciśnienia, wietrzenia)
głębinowe (wysokie ciśnienie, powolne stygnięcie)	wylewne (ciśnienie atmosferyczne, szybkie stygnięcie)	klastyczne (osadzanie się ziaren innych skał)
granity sjenity gabra dioryty	bazalty, diabazy, porfiry, andezyty, melafiry, tufy wulk.,	piaski, żwiry, piaskowce, zlepieńce, iły, gliny,

Ogólna klasyfikacja skał

Ze względu na stan skupienia

• skały lite (np. granity, bazalty, gnejsy, piaskowce),

• skały zwięzłe (np. gliny i iły),

• skały luźne (np. piaski i żwiry).

Ze względu na skład chemiczny

• skały kwaśne: > 65% SiO2 , (np. granity),

• skały obojętne: 53 do 65% SiO2 , (np. sjenity, dioryty).

• skały zasadowe: 44 do 53% SiO2, (np. bazalty, gabro).

• skały ultrazasadowe: < 44% SiO2, (np. piroksen).

Właściwości skał decydujące o ich przydatności do stosowania w budownictwie

Gęstość pozorna [kg/m3]	Wytrzymałość na ściskanie [MPa]	Nasiąkliwość [% m.]	Ścieralność (wg Boehme'go) [mm3/5000 mm2] [mm]	Wsp. Przewodności cieplnej A [W/mK]
< 1500 bardzo lekkie > 2600 bardzo ciężkie	< 15 b. małej wytrz. > 200 b. dużej wytrz.	> 20 b. dużej nas. < 0,5 b. małej nas.	> 50 000 (> 10) b. dużej ścier. < 5 000 (< 1) b. małej ścier.	< 0,65 skały „ciepłe" > 0,65 skały „zimne"

Inne ważniejsze właściwości: techniczne: mrozoodporność, technologiczne: łupliwość, polerowność, estetyczne: barwa,

• Podstawowe właściwości wybranych skał (z PDF)

CZERWONA CERAMIKA BUDOWLANA

materiał powstały z surowców mineralnych plastycznych lub proszkowych utrwalony w procesie wypalania lub spiekania.

Klasyfikacja ceramicznych materiałów budowlanych

Surowce

plastyczne (ilaste) schudzające	Schudzające (drobnoziarniste)	Poryzujące (opcjonalne)	topniki (cer. spieczona)
- iły - gliny, - iłołupki, - lessy, itp.	- piasek kwarcowy - żużel - popioły lotne - mączka ceglana,	- trociny, - miał węglowy, - kulki styropian,	skalenie, kreda, nisko topliwe związki sodu
70 do 80%	20 do 30 %	15 do 50 % sumy plastycznych i schudzających	kilka % sumy plastycznych i schudzających
podstawowy budulec	modyfikacja właściwości reologicznych masy, redukcja skurczu suszenia	właściwości termoizolacyjne	ułatwiają zagęszczenie masy podczas wypalania

Charakterystyka surowców plastycznych (iły, gliny, iłołupki i lessy)

Główne składniki to minerały ilaste:

pAl₂O₃ ∙qSiO₂ ∙nH₂O

• kaolinit Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O (biała glina),

• montmorylonit Al₂O₃∙4SiO₂∙5H₂O,

• illit,

• chloryt

Wielkość cząstek:

• gliny: < 0,002 mm

• iły: 0,002 do 0,06 mm

• blaszkowaty pokrój cząstek

• różna powierzchnia właściwa

Struktura głównych minerałów gliny

1. dwuwarstwowy kaolinit b) trójwarstwowy montmorylonit

Plastyczność i skurcz suszenia

sucha glina

duże tarcie wewnętrzne, brak plastyczności

wilgotna glina

małe tarcie wewnętrzne, plastyczność

Rola surowca schudzającego

wilgotna glina bez dodatku schudzającego sucha glina duży skurcz !

Podstawowe etapy procesu produkcji

1. Zestawienie surowców (plastyczny + schudzający + woda)

1. plastyczny: 70 do 80 % m.

2. schudzający: 20 do 30% m.

3. woda: w ilości niezbędnej do uzyskania wymaganego stopnia plastyczności masy ceramicznej (wg sposobu formowania):

   • plastyczna: ok. 15-20% m.

   • półsucha (prasowanie): < 15% m.

   • sucha (prasowanie): ok. 8% m.

Ilość wody zależy ponadto od rodzaju stosowanego surowca plastycznego (uziarnienie, powierzchnia).

1. Homogenizacja masy ceramicznej

• surowce + woda, gniotownik(walce, rozdrabniacze itp.)

1. Formowanie surówki (ukształtowanie wyrobu)

• niskociśnieniowe

masa ceramiczna

• wysokociśnieniowe

formy, prasy - ciśnienie do 25 MPa

stosowane do wyrobów o wymaganej małej porowatości (płytki posadzkowe, klinkier drogowy, rury)

1. Suszenie surówki

Cel: obniżenie wilgotności surówki do 5-10% m. (usunięcie wody wolnej i części kapilarnej)

Ze względu na występujący skurcz (5-12% !) proces musi przebiegać bardzo wolno

suszarnie tunelowe, wiaty o ażurowych ścianach

1. Wypalanie.

(orientacyjny przebieg wypalania ceramiki porowatej)

1. dosuszanie,

2. podgrzewanie,

3. wypalanie właściwe

4. studzenie

Rodzaje pieców

piec kręgowy Hoffmana

(„wędrujący ogień")

piec tunelowy

(„wędrujący surówka")

Wypalanie a zmiany objętości surówki i ogólny zarys zachodzących procesów

1. usuwanie reszty wody kapilarnej oraz wody higroskopijnej

2. utlenianie węgla i siarki,

3. dehydratacja minerałów ilastych,

4. dekarbonizacja węglanów (margiel !),

5. powstawanie fazy ciekłej, przemiany fazowe

Zawartość margla jako wada wyrobów ceramicznych

Margiel - naturalna mieszanina wapnia CaCO₃ i minerałów ilastych

Podczas składowania CaO chłonie wodę i ulega hydratacji, której towarzyszy blisko 2 krotny wzrost objętości

Różnice w produkcji i właściwościach ceramiki porowatej i spieczonej

	Ceramika porowata	Ceramika spieczona
Produkcja
formowanie	niskociśnieniowe	nisko lub wysokociśnieniowe
masa ceramiczna	plastyczna, wilgotność ok. 20% lub więcej	plastyczna lub półsucha, wilgotność 10 do ok.20%
wypalanie	Tmax: 900 do 1000oC (mniej fazy szklistej)	Tmax: 1100 do 1200oC (więcej fazy szklistej)
Właściwości
barwa wyrobów	czerwona	ciemno bordowa
powierzchnia	matowa, mocno chłonie wodę	gładka, słabo chłonie wodę
porowatość [% obj.]	do ok. 35 niemal w całości pory otwarte	do ok. 20 zredukowana zawartość porów otwartych
nasiąkliwość [% m.]	do ok. 25	do ok. 15
wytrzymałość na ściskanie [MPa]	5 do 25	30 do 80

MATERIAŁY IZOLACJI TERMICZNEJ I AKUSTYCZNEJ

Podstawowe rodzaje transportu energii cieplnej

Przewodzenie - przekazywanie energii od jednej cząstki do drugiej, za

pośrednictwem ruchu drgającego tych cząstek

Konwekcja - w cieczach i gazach na skutek ruchu makroskopowych ilości substancji. Ruchy te występują na skutek różnicy gęstości substancji w różnych temperaturach lub są spowodowane innymi czynnikami.

Promieniowanie elektromagnetyczne (termiczne).

W budowlanych materiałach termoizolacyjnych dominuje przewodzenie.

Rola materiałów termoizolacyjnych i izolacji akustycznej

Maksymalne utrudnienie transportu energii cieplnej lub mechanicznej.

Podstawowe wymaganie dla budowlanych materiałów termoizolacyjnych

• wysokoefektywne: λ < 0,07 W/mK

• średnioefektywne: 0,07 W/mK < λ < 0,1 W/mK

• niskoefektywne: 0,1 W/mK < λ < 0,25 W/mK

Przewodzenie w ciałach stałych i gazach

Współczynnik λ - powietrze suche i woda

powietrze w dużych porach (> 2 mm)

w ruchu

przewodzenie i konwekcja

powietrze w małych porach (< 2 mm)

w bezruchu

tylko przewodzenie (konwekcja pomijalnie mała)

Jak zbudowany jest materiał termoizolacyjny

Jak uzyskać materiał o dobrej termoizolacyjności

Wnioski

• możliwie najmniejszy udział szkieletu

• szkielet z substancji o najmniejszej przewodności

• możliwie największy udział porów o małych średnicach

• pory zamknięte (infiltracja powietrza, woda)

Ogólna klasyfikacja materiałów termoizolacyjnych i izolacji akustycznej

MATERIAŁY IZOLACJI PRZECIWWODNEJ I PRZECIWWILGOCIOWEJ (BITUMY)

Źródła wody i wilgoci w obiekcie budowlanym

Rola hydroizolacji w budownictwie

Ochrona zastosowanych w obiekcie materiałów budowlanych przed kontaktem z wodą i parą wodną

Bitumy - podstawowy surowiec do produkcji hydroizolacji budowlanych

Bitumy - mieszaniny węglowodorów

Węglowodory - substancje organiczne zbudowane tylko z atomów C i H.

• nasycone (np. parafiny),

• nienasycone (alkeny, alkiny)

• aromatyczne (ksyleny, tolueny, naftaleny)

Charakterystyka bitumów jako podstawowego surowca do produkcji hydroizolacji budowlanych

• struktura szczelna wobec wody i pary wodnej,

• brak zwilżalności przez wodę i znikoma rozpuszczalność,

• wysoka trwałość (odporność na działanie tlenu, soli, kwasów nieorganicznych, ograniczona na działanie zasad)

• brak odporności na działanie UV (starzenie) (posypki odbijające promieniowanie słoneczne),

• podatne na działanie pewnych rodzajów bakterii (dodatki oleju antracenowego lub kreozotowego),

• brak odporności na długotrwałe działanie podwyższonej temperatury powodujące usuwanie lżejszych frakcji olejowych (posypki odbijające promieniowanie słoneczne).

Klasyfikacja bitumów

Produkty destylacji ropy naftowej

-gaz:	< 20oC
- eter naftowy:	20 do 60oC
- ligroina (lekka nafta):	60 do100oC
- gazolina surowa (benzyna):	40 do 205oC
- nafta:	175 do 325oC
- olej gazowy (diesel):	> 275oC
- olej smarowy:	nielotna ciecz
- asfalt lub koks naftowy: nielotne ciało stałe

Cząstki koloidalne (1 do 100 nawet do 500 nm)

- malteny (frakcja olejowa),

- asfalten

(spolimeryzowane żywice asfaltowe, ciało stałe, twarde i trudnotopliwe),

- niespolimeryzowane żywice asfaltowe

(plastyczna i ciągliwa masa, ulega przyspieszonej polimeryzacji w czasie przedmuchiwania gorącym powietrzem)

Podstawowe właściwości techniczne bitumów

temperatura mięknięcia [oC],

temperatura łamliwości [oC], (wartości temperatury, w których bitum zaczyna zachowywać się niewłaściwie)

twardość (penetracja) [oP],

Asfalt - struktura koloidalna

ciągliwość [%].

Właściwości te zależą od proporcji zawartości asfaltenu, żywic niespolimeryzowanych oraz frakcji olejowej
O
Asfalt naturalny - zbyt dużo asfaltenu ^ mała ciągliwość Asfalt ponaftowy - zbyt dużo żywic niespolimeryzowanych ^-> niska temperatura mięknięcia, mała twardość

Ulepszanie i modyfikacja asfaltu ponaftowego

Ulepszanie przez oksydację (utlenianie, „dmuchanie")

zwiększenie udziału afaltenu (5 do 35%) na drodze przyspieszonej polimeryzacji żywic asfaltowych,

zabieg standardowy w przypadku asfaltów stosowanych do produkcji hydroizolacyjnych wyrobów budowlanych,

wyroby oznaczone „O".

Modyfikacja dodatkiem polimerów

ataktyczny polipropylen (APP) w ilości 20 do 30% m.a.

kopolimer styren-butadien-styren (SBS) w ilości ok. 12% m.a.

Efekty ulepszania i modyfikacji asfaltu ponaftowego

Schemat budowy wyrobów rolowych i arkuszowych

nośnik

cechy wytrzymałościowe warstwa powłokowa

właściwa izolacja przeciwwodna lub przeciwwilgociowa

posypka

posypka mineralna

(tylko w papach wierzchniego krycia)

warstwa powłokowa

(jedno lub dwustronna, różna grubość)

nośnik

redukowanie negatywnego oddziaływania promieni słonecznych

bez (membrany) tektura przemysłowa, tkanina lub włóknina: -włókna roślinne,

włókna z tworzyw sztucznych, -włókna mineralne,

siatka:

metalowa,

z tworzywa sztucznego folia metalowa

Przykłady wybranych wyrobów

firmowy zestaw wyrobów do hydroizolacja podczas wykonywania

wykonania hydroizolacji (system)

membrana hydroizolacyjna

Drewno i materiały drewnopochodne

Drewno na tle innych materiałów

materiał roślinny (naturalny, organiczny)

Q §

budowa komórkowa (tkanki o różnych funkcjach)

- struktura włóknista (włókna ukierunkowane)

- materiał anizotropowy

(wartość cechy zależy od kierunku jej badania)

Gatunki drewien europejskich stosowane w budownictwie

gatunki iglaste

(80 do 120 lat; konstrukcje więźb dachowych, stolarka budowlana, podłogi) Modrzew (Larix europaea)

z technicznego punktu widzenia najlepsze i najbardziej trwałe; rzadko stosowane

Sosna (Pinus silvestris)

miękkie, łatwe w obróbce, sprężyste, o dobrej wytrzymałości

mechanicznej

Świerk (Picea abies)

miękkie, o średniej wytrzymałości, sprężyste, trudne w obróbce, lepsze górskie niż nizinne Jodła (Abies alba)

miękkie, o średniej wytrzymałości, giętkie i łupliwe, sporo sęków wypadających

Gatunki drewien europejskich stosowane w budownictwie

gatunki liściaste

(głównie stolarka budowlana, podłogi posadzki)

Brzoza (Betula pendula i Betula pubescens)

dobre właściwości mechaniczne, mała odporność na grzyby

Buk (Fagus silvatica)

twarde, o dużej wytrzymałości, łatwe w obróbce Dąb (Quercus robur lub Quercus petrea)

twarde, ciężkie, o dobrych parametrach wytrzymałościowych, odporne na ścieranie

Jesion (Fraxinus excelsior)

ciężkie, wytrzymałe i bardzo elastyczne; w warunkach suchych trwałe, w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu Topola (Populus, ok. 30 gatunków)

jedyne drewno liściaste stosowane (rzadko) do wykonywania konstrukcji budowlanych (tam gdzie brak iglastych)

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

skład chemiczny drewna (suchego)

- węgiel (C): « 50%

tlen (O2): « 40%

rodzaje tkanek

przewodząca,

gromadząca,

mechaniczna.

wodór (H): « 5%

drewno świeżo ściętego drzewa 55 do 70% m.

ścianki komórek nasycone wodą, komórki wypełnione częściowo

drewno przygotowane do eksploatacji (wysuszone) a 15% m.

ścianki komórek częściowo nasycone wodą

Źródło: http://solidnydom.pl/wilgotnosc-drewna.html

azot (N): « 0,2%

związek	iglaste	liściaste
- celuloza (włóknik)	« 55%	« 45%
- lignina	25 d0 30%	20 do 25%
- hemiceluloza	« 20%	« 25%
- żywice	« 3%	« 0,5%
- inne (mineralne)	« 4%	« 13%

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

woda w drewnie

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

przekrój poprzeczny grubizny (strzały)

Podstawowe informacje o budowie drzewa i strukturze drewna

Przyrosty roczne (słoje)

wczesny - wilgotne, mało zwarte, jasne;

późny - mniejsza wilgotność, bardziej zwarte, ciemne

Właściwości drewna drzew europejskich

barwa: jasnożółta do brązowej w zależności od gatunku,

zapach: różny w zależności od gatunku,

rysunek: różny w zależności od gatunku.

gęstość: « 1,55 g/cm3

gęstość pozorna przy w « 15% m.:

od 500 kg/m3 (sosna, świerk) do 800 kg/m3 (dąb)

wilgotność: do 70% m. (równowagowa ~ 15% m.),

nasiąkliwość: do 70% m.

rozszerzalność cieplna: mała,

(wzdłuż wł. - 0,5x10-5 [1/K], w poprzek wł. - 3x10-5[1/K],

właściwości mechaniczne

Właściwości drewna drzew europejskich

Wytrzymałość drewna w różnych stanach obciążeń jest znacznie większa w kierunku równoległym do włókien, niż w kierunku prostopadłym.

na ściskanie ||:

30 MPa (topola), 45 MPa (świerk, sosna), 55 MPa (dąb, modrzew), 60 MPa (grab, akacja)

na rozciąganie ||:

75 MPa (topola), 95 MPa (świerk, sosna, dąb), 110 MPa (modrzew), 165 MPa (buk)

na zginanie 1:

55 MPa (topola), 65 MPa (modrzew, sosna, świerk), 120 MPa (akacja, jesion, buk)

Wybrane właściwości drewna

Wybrane właściwości drewna

Im wilgotność większa, tym wytrzymałość mniejsza.

przykład wpływu wilgotności drewna na:

- rozciąganie wzdłuż włókien,

- ściskanie przy zginaniu,

- ściskanie wzdłuż włókien,

- ścinanie wzdłuż włókien

Wpływ wilgotności na właściwości mechaniczne

drewna

Wzór Bauchingera

f15 = fw[1 + ow (w -15)]

f15 - wytrzymałość przy wilgotności 15% m.

(równowagowa w warunkach powietrzno-suchych), fw - wytrzymałość przy wilgotności 10% < w < 30%, aw - współczynnik zmiany wytrzymałości drewna przy zmianie wilgotności o 1 %, (0,02 do 0,04 zależnie od rodzaju wytrzymałości i kierunku badania) w - wilgotność drewna [% m].

Zależność pozwala na badanie wytrzymałości drewna o wilgotności w i sprowadzenie jej do wytrzymałości drewna o wilgotności 15% m.

	Trwałość drewna - informacje ogólne 1
	Drewno wykazuje dużą trwałość zarówno w warunkach stale suchych (zabytki kultury egipskiej), jak i stale mokrych (pale posadowienia budynków w Wenecji, elementy drewnianego mostu Trajana zatopione w Dunaju).
	Drewno wykazuje obniżoną trwałość w warunkach zmiennej wilgotności i braku wymiany powietrza oraz przy oddziaływaniu wysokiej temperatury.
	W warunkach atmosferycznych większą trwałość wykazuje drewno: o większej gęstości pozornej, zawierające więcej żywic (naturalny impregnat) garbników, z części twardzielowej.

Trwałość drewna - zabiegi konserwujące

Podstawowym zabiegiem przygotowującym drewno do eksploatacji jest jego właściwe wysuszenie do wilgotności równowagowej dla warunków powietrzno-suchych.

powłoka zwykła

Wilgotność ta wynosi ok. 15% m.

Trwałość drewna - zabiegi konserwujące

dodatkowe zabiegi to: - wykonywanie powłok odcinających drewno od czynników zewnętrznych (opalanie, powłoki bitumiczne, lakiery z tworzyw sztucznych)

powłoka ulegająca spienieniu w wysokiej temperaturze

- impregnacja środkami zabezpieczającymi przed zmianami wilgotności, grzybami, owadami i obniżającymi palność

impregnacja przypowierzchniowa

impregnacja skrośna

Suszenie i skurcz drewna

Suszenie i skurcz drewna

Paczenie się przekrojów drewnianych

Przyczyna:

różna wilgotność drewna w bieli i twardzieli

brak symetrii rozkładu wilgotności względem osi poziomej

symetria rozkładu wilgotności względem obydwu osi

brak symetrii rozkładu wilgotności względem osi poziomej

niekorzystne efekty można red u kować właściwym przebiegiem suszenia

Tarcica budowlana - podstawowa grupa budowlanych wyrobów z drewna

(drewno konstrukcyjne)

przykłady planów przecierania

Tarcica budowlana - przykład zastoosowania

(jedna z odmian konstrukcji więźby dachowej)

Materiały drewnopochodne

W ogólności są to materiały składające się w głównej mierze z cienkich warstw lub cząstek rozdrobnionego drewna lub innych roślin, połączonych lepiszczem organicznym lub mineralnym.

Ze spoiwem organicznym (żywice, kleje):

sklejki,

płyty wiórowe,

paździerzowe (len, konopie),

płyty OSB (Oriented Strand Boards),

pilśniowe.

Ze spoiwem mineralnym (cement):

płyty wiórowo-cementowe,

trocinobeton,

strużkobeton,

zrębkobeton.

Szkło w budownictwie

(materiał i wyroby)

Ogólna definicja szkła

Przezroczysta, bezpostaciowa substancja otrzymywana ze stopionych surowców mineralnych, które zostają przechłodzone w taki sposób, że nie następuje krystalizacja składników.

Proces zeszklenia

Przy przechłodzeniu przejście w sposób ciągły ze stanu ciekłego w stan cieczy przechłodzonej o dużej lepkości tj. w stan ciała stałego o strukturze bezpostaciowej. (Z tego wynika izotropowy charakter materiału)

Ciecz przechłodzona

Ciało istniejące w stanie ciekłym poniżej temperatury krzepnięcia.

Historia

materiał znany od ok. 5000 lat

(Babilon, Egipt, Fenicja, potem Rzym i Bizancjum)

rok 1241 Wenecja

(uruchomienie huty szkła, produkcja luster)

na terenach Polski

początki wytwarzania od XII w.

w XVI w. istnieje 30 hut szkła,

koniec XIX w. produkcja przemysłowa

Rodzaje szkła

Szkła naturalne

obsydian

skała magmowa wylewna powstała w wyniku gwałtownego stygnięcia magmy pod wodą

tektyt

bogate w krzemionkę (SiO2) naturalne szkliwo wulkaniczne

Rodzaje szkła

Szkło sztucznie wytwarzane:

zwykłe sodowo-wapniowo-krzemianowe

(najszersze zastosowanie, w tym w budownictwie)

ołowiowe (kryształowe)

(szkła optyczne, osłona przed promieniowaniem rtg, rury neonowe)

glinowo-krzemowe

(odporne na wysoką temperaturę)

borowo-krzemowe

(odporne chemicznie, odporne na nagłe zmiany)

krzemowe

(sama krzemionka SiO2, odporne chemicznie w wysokiej temperaturze)

fotochromowe

(o zmiennej przepuszczalności optycznej, zmienia barwę pod wpływem UV)

krzemowo-sodowe, krzemowo-potasowe

(rozpuszczalne w wodzie [spoiwa krzemianowe - szkła wodne])

Surowce do produkcji zwykłego szkła sodowo-wapniowo- krzemianowego

Składniki podstawowe

krzemionka SiO2 (piasek kwarcowy) 68 do 74% (ciało szkliste)

węglan wapniowy CaCO3 7 do 14% (utwardza szkło, nadaje odporność chemiczną i połysk)

soda Na2CO3 12 do 16% (obniża temperaturę topnienia piasku z ok. 1700 do 1400°C)

Składniki dodatkowe

tlenki Al2O3, MgO

(ułatwiają obróbkę na gorąco, podwyższają odp. chem. i wytrzymałość)

tlenki arsenu, antymonu, związki fluoru

(ułatwiają klarownie szkła - usunięcie pęcherzyków powietrza i ujednorodnienie - temperatura ok. 1700PC)

stłuczka szklana (przyspiesza topienie masy)

Wymagany skład tlenkowy szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego

Tetraedryczna jednostka budująca (SiO4)

(PN-EN 572.1 Szkło w budownictwie)

- SiO2	69 do 74%
- CaO	5 do 12%
- NaO	12 do 16%
- MgO	0 do 6%
- Al2O3	0 do 3%

Mikrostruktura szkła (budowa molekularna)

Mikrostruktura szkła wg Zachariasena Warrena i Biscoe

budowa czystego krystalicznego SiO2

budowa szkła krzemowego

krzemionka z dodatkiem sodu

Mikrostruktura szkła sodowo-wapniowo-krzemianowego

Podstawowe właściwości szkła

- gęstość

- wytrzymałość na ściskanie 300 do 1000 MPa (uwaga: mikrodefekty wewnętrzne i makroskopowe wady powierzchni w praktyce ograniczają naprężenia od 30 do 100 MPa)

- wytrzymałość na rozciąganie 1 (duża niejednorodność cechy, materiał kruchy)

- wytrzymałość na zginanie: zwykłe hartowane

- moduł sprężystości 1 (zależy od składu chemicznego)

Podstawowe właściwości szkła

Podstawowe właściwości szkła

- materiał bardzo kruchy
(duża wytrzymałość na ściskanie, mała na rozciąganie)
- mała odporność na uderzenia
- przewodność cieplna ok. 1 W/mK
(dla szkła płaskiego warstwowego ok. 0,5 W/mK)
- współczynnik całkowitej transmisji energii
słonecznej
- refleksyjne	ok. 30%
- zwykłe	ok. 85%

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Metody produkcji szkła płaskiego

1/ Szkło płaskie ciągnione

2/ Szkło płaskie typu FLOAT („spławiane")

3/ Szkło lane walcowane surowe, wzorzyste, zbrojone siatką stalową

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Metody produkcji szkła płaskiego

Szkło płaskie ciągnione (metoda Fourcaulta)

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Metody produkcji szkła płaskiego

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Metody produkcji szkła płaskiego Szkło płaskie typu FLOAT (metoda Pilkingtona)

Szsapla rkn matych ptyl sikt-a

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Kształtki: pustaki, luksfery, dachówki, kopuły doświetlające, itp.

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Profile szklane

Szkło w budownictwie - podstawowe rodzaje wyrobów

Włókna szklane

Średnice włókien:

5 do 30 pm - wełny 5 do 13 pm - przędza 1 d 3 pm - termoizolacja

Ciekawsze zastosowania szkła w budownictwie

http://www.greatbuildings.com/buildings/Pyramide_du_Louvre.html

Ciekawsze zastosowania szkła w budownictwie

Grand Canyon Skywalk

http://www.grandcanyonskywalk.com/

Spoiwa mineralne

Źródła:

1/ Czarnecki L., Broniewski T., Henning O.: Chemia w budownictwie, Arkady, W-wa, 1994 2/Małolepszy i inni: Materiały budowlane - podstawy technologii i metody badań, AGH, Kraków 2008 3/ Osiecka E.: Wapno w budownictwie, Stowarzyszenie Przemysłu Wapiennego, Kraków 2005

Ogólny opis spoiw mineralnych

Pod pojęciem mineralnych spoiw budowlanych

rozumiemy wypalone lub wyprażone i sproszkowane surowce mineralne, które po połączeniu z wodą wykazują zdolność do wiązania i twardnienia.

Spoiwa powietrzne

Spoiwa wapienne (powietrzne)

Wypalanie:

900-1100oC
CaCO3 ^ CaO +	CO2 T
węglan wapnia tlenek wapnia	dwutlenek
(wapień) (wapno palone)	węgla

Reakcja endotermiczna: 425 kcal/kg wapienia. (spadek masy o ok. 45%)

Spoiwa wapienne

Gaszenie (lasowanie):

CaO +	H2O	^ Ca(OH)2 + Q
tlenek wapnia	woda	worotlenek wapnia
(wapno palone)		(wapno gaszone)

Reakcja egzotermiczna: 155 kcal/kg CaO Wzrost objętości około 2x Teoretyczne zapotrzebowanie na wodę: ok. 32% masy CaO

Spoiwa wapienne

Podstawowe postaci spoiwa wapiennego

Wapno suchogaszone (hydratyzowane)

Gaszenie wodą w ilości około 32% masy CaO.

Uwaga: Ewentualna obecność ziaren niezgaszonego CaO, w związku

z jego higroskopijnością i wzrostem objętości w czasie uwodnienia będzie powodować odpryski (np. w warstwie tynku wapiennego).

Ciasto wapienne

Gaszenie nadmiarem wody w ilości od 45 do 75% masy CaO.

Spoiwa wapienne

Wapno pokarbidowe

(produkt uboczny otrzymywany podczas produkcji acetylenu)

Postać:

ciasto wapienne

Cechy różniące od zwykłego ciasta wapiennego:

barwa szaro-popielata

Żaden z tych procesów nie może zachodzić w otoczeniu wody !

może wydzielać niewielkie ilości acetylenu (zapach).

Spoiwa wapienne

Główne procesy składające się na wiązanie i twardnienie

1/ usunięcie wody

(odparowanie/ssanie przez łączone elementy) i zagęszczenie koloidalnego Ca(OH)2

2/ krystalizacja Ca(OH)2 i tworzenie szkieletu Ca(OH)2jest łatwo rozpuszczalne w wodzie!

3/ karbonatyzacja

Spoiwa wapienne

Karbonatyzacja - zjawisko sprzyjające zwiększeniu trwałości wyrobów ze spoiwa wapiennego

Spoiwa wapienne

Główne zastosowania wapna gaszonego

zaprawy murarskie

(łączenie elementów murów wewnętrznych),

wyprawy murarskie

(tynki wewnętrzne, tynki do renowacji obiektów zabytkowych),

podkłady pod podłogi słabo obciążone

Zastosowanie wapna palonego

wyroby wapienno-piaskowe (silikatowo-wapienne) (autoklawizacja)

betony komórkowe

(autoklawizacja)

Spoiwo dolomitowe i magnezjowe

Wypalanie dolomitu

900oC

CaO + MgO + 2CO2

CaCO3MgCO3 ^

tlenek wapnia

tlenek magnezu

dolomit

dwutlenek węgla

Wypalanie magnezytu

750-950oC

magnezyt

tlenek magnezu

MgCO3 ^ MgO +

CO

2

dwutlenek węgla

Wiązanie analogicznie jak spoiw wapiennych

Surowiec

1 1

Spoiwo gipsowe

dwuwodny siarczan wapniowy

półwodny siarczan wapniowy (spoiwo gipsowe)

spoiwo szybkowiążące: początek wiązania 3-12 min, koniec 15-20 min.

prażenie przy ciśnieniu atmosferycznym: odmiana p (lepiej rozpuszczalna w wodzie i energicznej reaguje z wodą)

prażenie w warunkach autoklawizacji (2-12bar): odmiana a (dobrze wykształcone kryształy, większa gęstość, większa wytrzymałość)

Spoiwo gipsowe

Mikrostruktura gipsu a i p

Spoiwo gipsowe

Wyprażanie gipsu dwuwodnego do anhydrytu

(proces energochłonny !)

600-700C

CaSO42 H2O ^ CaSO4 + 2H2O

dwuwodny bezwodny

siarczan wapniowy siarczan wapniowy

(anhydryt)

spoiwo wolnowiążące: początek wiązania ok. 60 min, koniec do 4 h.

większa gęstość, większa wytrzymałość, większa odporność na kontakt z wodą

1

1

1 1

materiał ekologiczny (podczas produkcji wydziela się woda),

łatwa i tania produkcja (niewielka energochłonność),

korzystna relacja gęstości/wytrzymałości,

dobra izolacyjność cieplna ,

zdolność do regulowania wilgotności w pomieszczeniach,

krótki czas wiązania:

możliwości wydłużania:

chemiczne dodatki opóźniające (boraks, cytrynian potasu i inne,

koloidy tworzące otoczki na ziarnach spoiwa (keratyna, kazeina itp.)

Spoiwo gipsowe

stanowi środowisko korozyjne dla elementów metalowych,

brak odporności na kontakt z wodą.

Spoiwo gipsowe

Przyczyny i konsekwencje braku odporności na kontakt z wodą

- mikrostruktura stwardniałego gipsu posiada charakter pilśni utworzonej przez iglaste kryształy CaSO42H2O

- cechy wytrzymałościowe takiej struktury zależą od tarcia wewnętrznego oraz wytrzymałości samych kryształów

Spoiwo gipsowe

Przyczyny i konsekwencje braku odporności na kontakt z wodą

- w kontakcie z wodą:

kryształy zostają powleczone warstewką wody, co obniża tarcie wewnętrzne,

kryształy CaSO42H2O są częściowo rozpuszczalne

w wodzie,

Efekt: obniżenie wytrzymałości

Spoiwo gipsowe

Przyczyny i konsekwencje braku odporności na kontakt z wodą

Odporność gipsu (a także innych materiałów) na kontakt z wodą ocenia się za pomocą współczynnika rozmiękania r

W przypadku gipsu budowlanego r « 0,3 do 0,5

Spoiwo gipsowe

Zastosowania w budownictwie

Zaczyny i zaprawy

zaprawy i wyprawy gipsowe,

gładź z zaczynów gipsowych modyfikowanych dodatkami organicznymi,

samopoziomujące się podkłady pod podłogi,

Wyroby prefabrykowane

pustaki ścienne i stropowe,

elementy ścianek działowych,

płyty kartonowo-gipsowe,

galanteria gipsowa

Spoiwa hydrauliczne

Od wapna powietrznego do hydraulicznego

Geneza: potrzeba spoiwa zdolnego wiązać w środowisku wodnym i dającym wyroby odporne na kontakt z wodą

wapno dające wyroby nieodporne na

kontakt z wodą

wapno dające wyroby względnie odporne na kontakt z wodą

Przyczyna: różny skład chemiczny surowca

Od wapna powietrznego do hydraulicznego

Od wapna powietrznego do hydraulicznego

Skład stwardniałego spoiwa: nadal dominuje rozpuszczalny w wodzie Ca(OH)2 ale powstają także trudno rozpuszczalne w wodzie uwodnione krzemiany

wapniowe

Wapno hydrauliczne

Wypalanie wapieni marglistych

Spoiwa cementowe

Cementy są spoiwami hydraulicznymi, to znaczy, że po połączeniu z wodą wykazują zdolność do wiązania i twardnienia zarówno w powietrzu jak i w wodzie.

Wapno hydrauliczne

Ogólny opis wiązania wapna hydraulicznego

Głównym produktem hydratacji (uwodnienia) spoiwa są związki (hydraty) wykazujące stabilność zarówno w środowisku powietrznym jak i wodnym.

Spoiwa cementowe - zarys produkcji

Spoiwa cementowe - zarys produkcji

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 wiązania.

Klinkier portlandzki powstaje w wyniku wypalenia odpowiednio przygotowanych surowców w temperaturze ok. 1450oC.

Początki produkcji spoiwa we Francji: Louis Vicat, 1817 r. Opatentowanie cementu portlandzkiego w Anglii: Joseph Aspdin, 1824 r.

Spoiwa cementowe

Orientacyjny skład surowcowy klinkieru portlandzkiego

Spoiwa cementowe

Skład tlenkowy klinkieru (cementu) portlandzkiego

Spoiwa cementowe

Skład mineralogiczny klinkieru (cementu) portlandzkiego

Spoiwa cementowe

Podstawowe informacje o wiązaniu 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 reagują z wodą tworząc nowe, nie rozpuszczalne w wodzie związki

(hydraty).

W największym stopniu w rozwoju wytrzymałości uczestniczą C3S i C2S tworząc fazę C-S-H (uwodnione krzemiany wapnia) i

C-H (wodorotlenek wapniowy; portlandyt)

Spoiwa cementowe

W dużym uproszczeniu reakcja hydratacji alitu C3S et belitu C2S przebiega następująco:

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.

Charakterystyka czterech głównych mineralnych składników klinkieru (cementu) portlandzkiego

Kinetyka przyrostu wytrzymałości zaczynu zależeć będzie w dużej mierze od udziału czterech minerałów.

Spoiwa cementowe

Spoiwa cementowe

Ogólna klasyfikacja cementów powszechnego użytku

Oznaczenie	Nazwa	Orientacyjny skład
CEM I	Portlandzkie	klinkier
CEM II	Portlandzkie z dodatkami	klinkier + 6 do 53% dodatek (żużel wielkopiecowy, popioły lotne, mączka wapienna, itp.)
CEM III	Hutnicze	klinkier + 36 do 95% żużla wielkopiecowego
CEM IV	Pucolanowe	klinkier + 11 do 55% dodatków pucolanowych
CEM V	Wieloskładnikowe	klinkier + 36 do 90% żużel i dodatek pucolanowy

Stosowanie dodatków mineralnych, będących odpadami z innych przemysłów, umożliwia obniżenie emisji CO2 oraz obniżenie energochłonności produkcji.