34. Co wiemy o procesie gaszenia wapna palonego?

Aktywność wapna mierzy się poprzez pomiar wzrostu temperatury (do 60 C ) rozróżniamy wapno: szybko gaszące się (t< 10 min) umiarkowanie gaszące się ( 10 < t < 30 min)

Wolno gaszące się (t> 30 min). Gaszenie wapna odbywa się w gaszalniach (3-4 dni) lub w przewoźnych hydratorach. Proces gaszenia wapna wymaga precyzyjnego ustalenia ilości H2O, którego nie może być za mało, bo nastąpi przepalenie (rekrystalizacja) Ca(OH)2, ani za dużo bo wilgotne wapno uniemożliwia dozowanie , pakowanie, itp.

CaO+H₂O → Ca(OH)₂ + Q

Reakcja jest bardzo gwałtowna i towarzyszy jej wydzielanie znacznej ilości energii 1,16 MJ na 1kg wapnia. Objętość Ca(OH)2 powstałego przy gaszeniu jest 2-3,5 razy większe niż objętość CaO . Po gaszeniu wapna pozostaje pewna część składników nie zgaszonych:

Niedopalone CaCO3, przepalone CaO i MgO, oraz minerały powstałe w wyniku reakcji pomiędzy CaO a SiO2, Al2O3 i Fe2O3.szybkość hydratacji uzależniona jest od takich czynników jak: temp.wypalania właściwości fizyczne surowców, rodzaju pieców do wypalania, oraz zawarte w nim zanieczyszczenia: np. MgO, które powodują zmniejszenie szybkości wydzielania ciepła. Wapno lekko palone ulega bardzo szybko hydratacji, natomiast martwo palone reaguje z wodą powoli. Szybkość hydratacji zależy też od poziomu rozdrobnienia materiału.

35. Zastosowanie wapna palonego; własności zaprawy.

Podstawowym składnikiem do produkcji wapna jest węglan wapniowy. W zależności od sposobu otrzymania mamy:

- wapno palone w bryłach i mielone(nie gaszone)

- wapno karbonizowane(nie gaszone) uzyskiwane poprzez zmielenie wapna palonego z dodatkami kamienia wapiennego

- wapno gaszone (ciasto wapienne)

- wapno sucho gaszone (hydratyzowane)

Zastosowanie wapna:

- prace związane z osuszaniem ,stabilizacją podłoża i poprawą struktury gruntów

- jako składnik zapraw, wypraw wewnętrznych i tynków

- jako składnik mieszanek w budownictwie drogowym

- jako produkt przy wytwarzaniu cegły wapienno-piaskowej, betony komórkowego

Zaprawy wapienne odznaczają się :

- bardzo dobrą plastycznością i urabialnością

- przyleganie do podłoża (gładka masa wnikająca we wszystkie szczeliny i wypełniająca je)

Nie stosuje się zapraw zawierających tylko wodę i wapno, gdyż po wyschnięciu następuje skurcz związany z zagęszczeniem żelu wapiennego(dlatego stosuje się piasek).

Ciasto jest tym lepsze im więcej zawiera wody, przybierając konsystencję wylewającej się galarety (52-70 % wody związane jest nie chemicznie w postaci dalszych otoczek wokół cząstek koloidalnych).Podczas twardnienia żel ulega zagęszczeniu, woda częściowo wyparowywuje , Ca(OH)2 ulega rekrystalizacji, warstwy powierzchniowe ulegają karbonizacji do utworzenia szczelnej otoczki CaCO3.

36. Schemat dehydratacji i hydratacji gipsu, na czym polegają różnice technologii ?.

Właściwości odmian alfa (a) i betta (B) .

(WSTĘP JAK W ZADANIU 37)

Dehydratacja gipsu związana jest z odprowadzaniem 1,5 cząsteczki wody, w postaci pary wodnej. W zależności od warunków jakie panują podczas dehydratacji uzyskuje się odmiany alfa i beta. Podczas kalcynacji skały gipsowej w atmosferze nasyconej pary wodnej otrzymuje się odmianę alfa, natomiast w atmosferze suchej beta. Obie odmiany mają jednakową strukturę krystalograficzną, ale różnią się przekrojem. Kryształy alfa są duże i dobrze wykształcone, natomiast beta ma nieregularne kształty.

Schemat dehydratacji:

-------B CaSo4*0,5 H2O = B CaSO4 III = CasO4 II = CaSo4 I

/

CaSo4 /

\

\ -------a CaSo4 *0,5 H2O= a CaSO4 III = CaSO4 II=CaSO4 I

Czas wiązania β półhydratu jest o wiele szybszy niż α,natomiast α ma znacznie większą wytrzymalość na ściskanie i zginanie(wiąże się to z jego mniejszą porowatością związaną z budową kryształów).

Hydratacja polega na przyłączeniu cząsteczek wody i przechodzeniu w gips dwuwodny:

CaSO4*0,5H2O+1,5H2O=CaSO4*2H2O(końcówka z 37zad)

Rozpuszczalność wynosi:

CaSO4*0,5H2O-9g/l

CaSO4*2H2O-2g/l

Nadmiar wody wynosi:

βCaSO4*0,5H2O=woda/gips~`0,7

αCaSO4*0,5H2O=woda/gips`0,4

teoretycznie wynosi woda/gips=0,186

37.Zalety(i wady)spoiw gipsowych,oraz podstawowe cechy ich technologi.

Spoiwa gipsowe należą do grupy powietrznych materiałów wiążących.wyróżniamy 2 grupy:

-spoiwa wytwarzane przez częściową lub całkowitą dehydratacje skały gipsowej(gips półwodny,lub anhydryt prażony)

-spoiwa anchydrytowe bezwypałowe,oparte na anhydrycie naturalnym

W układzie CaSO4-H2O wyróżniamy następujące fazy siarczanowe:

-gips dwuwodny CASO4*2H2O

-gips półwodnyCaSO4*0,5H2O

-anchydryt rozpuszczalnyIIICaSO4

-anchydryt nie rozpuszczalnyII

-anchydryt wysokotemperaturowyI

*Zalety:

-nie ma emisji technologicznego CO2,ani substancji szkodliwych(trwały po wyżej1214 C)

-krutki czas wiązania i twardnienia

-łatwośc uzyskania gładkich powieszchni oraz ich formowania

-niewielki zmiany objętosci

-małe zużycie energi 1250kJ/kg spoiwa

-dobra izolacyjność cieplna i ogniowa (mala przewodność cieplna)

-walory estetyczne-lekość wyrobu-przepuszczalność pary wodnej

*Wady:

-utrata właściwości pod wpływem wody

-małą odporność na uderzenia

-duża nasiąkliwośc

-niska wytrzymałość

Wiązanie spoiw gipsowych polega na przyłączaniu cząsteczek wody i przechodzenie w gips dwuwodny

CaSO4*0,5H2O+1,5H2O=CaSO4*2H2O

Powyższy proces przebiega do czasu, aż nastąpi pełna hydratacja gipsu półwodnego i krystalizacja dwuhydratu z roztworu(kryształy CaSO4*2H2O rosną tworząc zwarta mikro strukturę )

Wiązanie spoiw anhydrytowych przypomina wiązanie gipsu półwodnego

CaSO4+2H2O=CaSO4*2H2O

Na szybkość tej reakcji wpływają: temperatura(<42C)stężenie roztworu, obecnośc soli współ towarzyszących. Wytrzymalość odmiany α jest większ niż odmiany β(mniejsza porowatość).

38.Co to jest klinkier cementu portlandzkiego, krótko o produkcji,podstawowe skladniki mineralne.

Klinkier cementu portlandzkiego jest półproduktem w postaci granulatu.Jest wypalony w piecu z wapienia i gliny w celu uzyskania odpowiedniego pólproduktu o określonym składzie fazowym.

Etapy syntezy klinkieru:

1.Dehydratyzacja 27-600 C

2.Dekarbonizacja 550-1000 C

3.Rozkład glino krzemianów 640-950 C

4.Reakcja w fazie stałej 550-1280 C

Miarą postępu reakcji jest zawartość nie związanego CaO. W klinkierze w produkcie końcowym zawartość CaO ma wynosić mniej niż 2%(jeśli jest go więcej to się uwadnia zwiększa swoją objętość i niszczy w ten sposób beton).Synteza klinkieru jest przyspieszona przez obecnośc skladników aluzorycznych ułatwiających tworzenie się fazy ciekłej(alkalia, fluortii, siarczany).

Składniki mineralne klinkieru tworzą nie tylko roztwory stale ale też odmiany polimorficzne, belit-odmiana βCaSiO4-ustabilizowana,nietrwała,odmiany C3A

39.Co wiem o przebiegu wiązania i twardnienia cementów powszechnego użytku.

Cementy powszechnego użytku bazują na klinkierze portlandzkim, kamieniu wapiennym i surowcu ilastym. Do zaczynu zawsze wprowadza się kruszywo i po stwardnieniu otrzymujemy beton. A więc hydratacja cementu dotyczy reakcji przebiegających w zaczynie. Hydratacja jest to złożony proces fizykochemiczny zachodzący w mieszaninie cementu z wodą. Zachodzą reakcje topochemiczne na powierzchni ziarn klinkierowych, a także rozpuszczenie się składników klinkieru w fazie ciekłej. Niektóre fazy ulegają prostej hydratacji(np. przemiana gipsu półwodnego w dwuwodny),inne podlegają hydrolizie.

W wyniku reakcji krzemianów wapniowych z wodą powstaje uwodniony krzemian wapniowy zwany fazą C-S-H Jest to amorficzna substancja żelowa o składzie zależnym od stężenia jonów wapniowych w roztworze.

Reakcje alitu(szybsza) i belitu(wolniejsza)z wodą. Alit ulega szybszej hydrolizie niż belit.

C3S+H2O=C-S-H+Ca(OH)2 C2S+H2O=C-S-H+Ca(OH)2

Faza glinianowa: C3A=C3a*3CaSO4*32H2O

Dodatek gipsu powoduje zahamowanie reakcji C3A z wodą w wyniku powstania na powierzchni tych kryształów otoczki ettringitu. Powstają wówczas korzystne warunki do hydratacji alitu i początek wiązania powstaje w wyniku utworzenia żelu C-S-H.

Następnie pojawiają się pręciki fazy ettringitu(AF-jego krystalizacja)

C3A*3CaSO4*32H2O=AFT

Ostatni okres hydratacji rozpoczyna się, gdy wolna przestrzeń między jądrem alitu a otoczką zostaje wypełniona fazą C-S-H.

Hydratacja przebiega z wydzieleniem ciepła.

1.Absorcja wody z powierzchni.

2.Tworzenie otoczki hydratów, krystalizacja produktów hydratacji, nasycenie wody zarobowej

3.Szybka krystalizacja produktów hydratacji po utworzeniu dużej liczby zarodków produktów hydratacji po utworzeniu dużej liczby zarodków produktów hydratów.

4.Czynnikiem limitującym szybkość hydratacji staje się dyfuzja

Wytrzymałość normowa(gwarantowana przez producenta)następuje po 28 dniach wiązania.

Proces hydratacji można opisać tez tak:

Fazy C-S-H,AF, wodorotlenek wapniowy oraz faza Afm prowadzi do powstania sztywnej i wytrzymałej struktury zaprawy czy betonu .Produkty hydratacji łączą ziarna kruszywa, przylegają do zbrojenia, łączą nie zhydratyzowane ziarna cementu ze sobą w jedną całość.

40.Wymienić co najmniej 4 rodzaje procesów korozyjnych w materiałach budowlanych; przedstawić opis mechanizmu korozji, zapis reakcji.

Korozja w materiałach budowlanych jest bardzo nie bezpieczna, gdyż osłabia nośność materiału a co za tym idzie nośność całej konstrukcji. O zabezpieczenie antykorozyjne trzeba zadbać już na początku powstawania materiału, np.; zaczyn cementowy narażony jest na niekorzystny wpływ otoczenia i najlepszym sposobem jego zabezpieczenia jest zmniejszenie jego porowatości czyli zmniejszenie przepuszczalności dla gazów i cieczy. Beton ma odczyn zasadowy (ok. pH=13) i jakiekolwiek obniżenie pH powoduje rozkład hydratów , co sprzyja pasywacji stali i korozji zbrojenia (już ok.; pH=10)

Rozróżnia się następujące procesy korozyjne:

• Fugowanie ( rozpuszczanie w wodzie)

• Korozja kwasowa np.; Ca(OH)₂ + 2H⁺ → Ca²⁺+2H₂O H₂O

- Korozja węglanowa Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O CaCO₃ + CO₂ ―→ Ca(HCO₃)₂ H₂O

karbonizacja zaczynu; x CaO* y SiO₂ * 2H₂O + x Mg SO₄ ―→ x CaCO₃ + y SiO₂ + 2H₂O

- Korozja magnezowa xCaO* y SiO₂ * 2H₂O + x Mg SO₄ SPRAWDZIC

• Korozja siarczanowa Ca(OH)₂ + SO₄^2- → CaSO₄ * 2H_2­O (wtórny gips)

3CaO* Al₂O₃ + 3Ca SO₄ * 2H₂O + 26 H₂O → 3CaO * Al₂O₃ * 3CaSO₄ *32H₂O(ettringit)

Korozja siarczanowa rozpoczyna się zwykle po przekroczeni przez siarczany 1000ppm

-agresja chlorkowa polega na powstawaniu zasadowych chlorków wapnia i magnezu,

które są ekspansywne.(szybko ulegają zniszczeniu betony zawierające dużo portlantydu).

Nieco słabszy jest wpływ NaCl.

3CaO*Al.₂O₃+CaCl₂→3CaO*Al₂O₃*CaCl₂ *10H₂O

Uważa się że korozja betonu, jak i innych materiałów wymaga dużej ilości wody.

Można wyróżnić dwa podstawowe mechanizmy korozji:

-proces rozpuszczania i wymywania składników zaczynu umożliwia szubki dostęp destrukcji np. zamarzanie H₂O

-reakcje ekspansywne powodują pękanie i niszczenie materiałów w wyniku powstawania związków o małej rozpuszczalności, które strącając się z fazy ciekłej wywołują ciśnienie krystalizacji (np. korozja siarczanowa).

Produkty korozji czyli CaCO₃ gips i inne sole wapnia mogą wydostawać się na zewnątrz materiałów i tworzyć tzw. wykwity.

---