JANEK

1. Produkcja wapna palonego:

1. Kopalnia odkrywkowa- po dokonaniu odstrzału ściana eksploatacyjna jest starannie oczyszczana ze zwisów i obluźnionych bloków skalnych,

2. Rozdrabnianie - łamacze młotkowe, szczękowe. W zależności od granulacji rozdrobnionego materiału wyróżnia się:

• wstępne (grube) kruszenie kopaliny, bryły o wymiarach nie przekraczających 300 mm,

• kruszenie średnie; wielkość ziaren do 20 mm,

• kruszenie drobne dające produkt o wymiarach ziaren ok. 3 mm.

• Sortowanie - polega na przesiewaniu materiału przez odpowiednie zestawy przesiewników. W przemyśle materiałów wiążących znalazły zastosowanie wyłącznie przesiewniki rusztowe i płaskie.

• Wypalanie - Czynnikami, które mają wpływ na proces wypalania wapna są:

- temperatura,

- właściwości fizyczne surowców - tekstura, twardość

- właściwości chemiczne surowców - mają wpływ przede wszystkim na jakość wypalonego wapna

- rodzaje stosowanych pieców - piece pracujące okresowo oraz piece o działaniu ciągłym (głównie szybowe o różnej konstrukcji i piece obrotowe).

- rodzaj paliwa- stałe (węgiel kamienny, koks), ciekłe (oleje opałowe), gazowe (gaz ziemny, koksowniczy, propan, butan).

5. Sortowanie - na lekkie i ciężkie

6. Mielenie - młyny obrotowe - wapno palone mielone

7. Gaszenie na sucho - proces hydratacji - wapno suchogaszone. Ilość wody konieczna do gaszenia wapna na sucho zależy od składu wapna i stopnia jego wypalenia, od sposobu gaszenia i konstrukcji hydratowa.

2. Korozja siarczanowa w betonie zwykłym

Najczęściej spotykana i najgroźniejsza dla betonu jest agresywność wód spowodowana zawartością w nich siarczanów. Polega ona na utworzeniu w porach betonu trudnorozpuszczalnych soli, któremu towarzyszy znaczne zwiększenie objętości, co prowadzi do dużych naprężeń w betonie, a z czasem do jego rozsadzenia i zniszczenia. Tworzące się w tym przypadku sole, nazywane ze względu na zwiększanie objętości w czasie krystalizacji solami pęczniejącymi, to gips oraz trójsiarczanoglinian trójwapniowy 3CaO· Al₂ O₃ · 3CaSO₄ · 32H₂O zwany etringitem (sól Candlota). Krystalizacji tego związku towarzyszy zwiększenie objętości fazy stałej o około 168%. Mechanizm korozji siarczanowej jest skomplikowany ze względu na to, że zależnie od stężenia siarczanów, a także zmienności jonów towarzyszących oraz składu spoiwa w betonie.

Dlaczego beton zwykły może być nieodporny na korozję siarczanową?

(Na₂SO₄ , MgSO₄ ) W zależności od tego jakie siarczany występują w betonie np. siarczany baru i ołowiu nie wykazują agresywnego oddziaływania ze względu na bardzo mała rozpuszczalność. Jeśli znajduje się w warunkach w których nie jest narażony na działanie wilgoci (nie zajdzie wtedy rozpuszczanie siarczanów i tym samym tworzenie szkodliwych produktów reakcji)

3. Narysuj i omów proces technologiczny prod. klinkieru portlandzkiego metodą suchą

a) wydobycie surowców

b) rozdrabnianie - kruszarka młotkowa

c) homogenizacja

d) korekcja - homogenizacja szlamu lub maki surowcowej

e) homogenizacja

f) mielenie i suszenie

g) wypalanie: w piecu obrotowym

h) chłodzenie - odbywa się w urządzeniach zwanych chłodnikami.

i) magazynowanie klinkieru. Kamień wapienny i glina po wstępnym rozdrobnieniu w kruszarkach podaje się za pomocą urządzeń dozujących do młynów susząco - mielących. Zmielony namiar surowcowy w postaci mączki jest podawany do zbiorników korekcji i homogenizacji w których mąka surowcowa jest mieszana pneumatycznie za pomocą sprężonego powietrza. Następnie transportuje się ją do zbiorników mąki przed piecem. Następuje wypalanie w piecach obrotowych i chłodzenie w chłodnikach. Za pomocą przenośników transportuje się na składowisko klinkieru a następnie do zbiorników przed młynami cementu.

- 20 - 200 - utrata wody fizycznie związanej

- 200 - 500 - podgrzewanie

- 550 - 800 - rozkład minerałów ilastych

- 700 - 900 - rozkład węglanów

- - 800 - początek syntezy CA, C₂AF, C₂S

- 800 - 900 - 12CaO · 7Al₂O₃ (C₁₂A₇)

- 900 - 1100 - powstanie i rozkład gelenitu C₂AS - początek powstania C₃A, C₄AF, zawartość CaO_w max

- 1100 - 1200 - utworzenie całkowite C₃A, C₄AF, C₂S osiąga max

- 1260 - utworzenie fazy ciekłej

- 1260 - 1450 - krystalizacja C₃S, spadek zawartości wolnego wapna

4. Rodzaje cementów i ich charakterystyka

Cement (CEM)- jest to drobno zmielony materiał nieorganiczny, który po zarobieniu wodą tworzy początkowo plastyczny zaczyn, a następnie ulega złożonym procesom hydratacji, w wyniku których następuje wiązanie - utrata plastyczności i twardnienie - narastanie wytrzymałości.

Cement jest spoiwem hydraulicznym, to znaczy twardniejącym i trwałym przy przechowywaniu w wodzie.

• cement portlandzki

- CEM I - bez dodatków

• cement portlandzki wieloskładnikowy

- CEM II/B - 6 - 20 %;

- CEM II/B - 21 - 35 %

• cement hutniczy

- CEM III/A - 36 - 65 %

- CEM III/B - 66 - 80 %

- CEM III/C - 81 - 95 %

• cement pucolanowy

- CEM IV/A - 11 - 35 %

- CEM IV/B - 36 - 55 %

• cement wieloskładnikowy

- CEM V/A - 36 - 60 %

- CEM V/B - 62 - 80 %

DODATKI MINERALNE

- granulowany żużel wielkopiecowy - S

- popiół lotny krzemionkowy - V

- popiół lotny wapienny - W

- pucolana naturalna P

- pucolana sztuczna - Q

- łupek palony - T

- wapień - L, LL

- pył krzemionkowy - D

KLASY BETONÓW

- CEM II 32,5; 42,5; 52,5 N i R

- CEM III 32,5; 42,5; 52,5 N i R

- CEM IV 32,5; 42,5 N i R

- CEM V 32,5; 42,5 N

N - o normalnej wytrzymałości wczesnej

R - o wysokiej wytrzymałości wczesnej.

5. Beton zwykły - właściwości

wytrzymałość - (przede wszystkim na ściskanie)czynniki determinujące: - marka i ilość cementu,- stosunek wodno-cementowy,- rodzaj kruszywa, jego uziarnienie i czystość,- warunki wykonywania mieszanki i sposób zagęszczania,- domieszki chemiczne i dodatki mineralne,- warunki dojrzewania betonu (temperatura i wilgotność), wodoszczelność, nasiąkliwość, mrozoodporność. Nienormowe: skurcz, pełzanie, ścieralność, udarność, odporność na korozję chemiczną

- gęstość objętościowa - 2,0 ÷ 2,6 kg/dm³

- wykonywany z cementu, wody i kruszywa mineralnego o frakcji piaskowych i grubszych oraz ewentualnych dodatków mineralnych i domieszek. Najczęściej stosowanymi kruszywami są żwiry i w przypadku betonów wyższych klas grysy uzyskiwane z rozkruszenia skał o wysokich wytrzymałościach.

KLASY BETONÓW ZWYKŁYCH

C10; C15; C20; C25; C30; C37; C45; C50; C55; C60; C67; C75; C85; C95; C105; C115.

PODSTAWOWE OPERACJE TECHNOLOGICZNE

1. Projektowanie składu (cement, wypełniacz - poniżej 4 mm, pasek)

2. Mieszanie składników - w mieszarkach betonowych 1000 - 3000 l

3. Transport mieszanki betonowej (urabialność, konsystencja)

4. Formowanie konsystencji - nadanie kształtu

5. Dojrzewanie

- naturalne - 20ºC - warunki wilgotności

- przyspieszone - prefabrykacja

6. Pielęgnacja betonu.

6. Struktura i mikrostruktura cementu

MIKROSTRUKTURA

• pory żelowe d < 10nm

• mikropory

- pory kapilarne małe 10 < d > 50 nm

- pory kapilarne duże 50 < d > 100 nm

• makropory

- małe 100 <d > 1000 nm

- duże d > 1000 nm

• kształt porów

- kuliste (pory żelowe)


- walcowe

- elipsoidalne ( są złe) mikro- i makropory

MAKROPORY

- klinkier - 6% obj.

- Ca(OH)₂ - 11% obj.

-xCaO·ySiO₂·nH₂O =CSH - 37%

- CaCO₃ - 1% obj.

-C₃(AF)·CaSO₄·12H₂O-15% obj.

- pory - 31% obj.

7. Własności gipsu i anhydrytu

Podstawowe własności i zastosowanie wapna i gipsu

Właściwości wapna budowlanego:

a) stopień rozdrobnienia:

- analiza sitowa (0,2 - 0,09 mm)

- powierzchnia właściwa

b) stopień białości

c) czas gaszenia (4'-30)

d) temperatura gaszenia - to czas, po którym otrzymujemy max temp - (powyżej 60˚C),

e) barwa,

f) stałość objętości,

g) gęstość nasypowa (poniżej 600 kg/m³).

Zastosowanie wapna i kamienia wapiennego:

1) hutnictwo żelaza, stali oraz metali nieżelaznych

2) przemysł chemiczny i inne

3) budownictwo i przemysł materiałów budowlanych:

wapno palone o różnym przeznaczeniu, przemysł cementowy, budownictwo drogowe i kolejowe, budownictwo wodne i mostowe, przemysł kamienia budowlanego, kruszywo do betonów, surowiec dla przemysłu szklarskiego i ceramiki szlachetnej,

4) rolnictwo

Właściwości gipsu budowlanego

krótki czas wiązania (5-7 min) wysokie wytrzymałości (już po kilkudziesięciu minutach, nieodporny na działanie wilgoci, wzrost W/G powoduje obniżenie wytrzymałości mechanicznej wyrobów gipsowych. Zastosowanie do drobnych napraw tynków lub tzw. gładzi z dodatkiem wapna do murowania ścianek działowych, produkcji płyt gipsowych płyt gipsobetonowych i gipsowych, płyt porowatych (gazogipsów i pianogipsów) na ściany wewnętrzne i zewnętrzne; płyty gipsowe na ściany zewnętrzne, produkcji suchych tynków gipsowych, które są stosowane zasadniczo do produkcji ścian działowych

8. Metody projektowania betonu zwykłego

Wstępne założenia do projektowania składu betonu obejmują wybór składników mieszanki betonowej z uwzględnieniem wymagań technologicznych i ekonomicznych.

• Wstępne założenia projektowe:

• klasa betonu,

• warunki eksploatacji betonu,

• przeznaczenie elementu lub budowli

• kształt i wymiary elementu lub budowli

• ilość i rozmieszczenie zbrojenia

• sposób wbudowania mieszanki betonowej

• sposób pielęgnacji świeżego betonu

• Dobór:

• rodzaju i klasy cementu

• rodzaju, marki i uziamienia kruszywa

• punktu piaskowego kruszywa

• domieszek i dodatków

• konsystencji mieszanki

Metody projektowania składu betonów zwykłych

Ustalenie składu mieszanki betonowej może być przeprowadzone różnymi sposobami doświadczalnymi lub obliczeniowo-doświadczalnymi. W Polsce do najczęściej stosowanych metod projektowania składu betonu należą:

• metoda trzech równań

• metoda dwustopniowego otulania żwiru (Paszkowskiego)

• metoda zaczynożądności (Kopycińskiego)

• metoda kolejnych przybliżeń (Kuczyńskiego)

• metoda przepełnienia jam kruszywa (Eymana)

Ustalenie składu betonu zwykłego

Zazwyczaj ustalenie składu betonu polega na wyznaczeniu zawartości jego składników w 1m³ mieszanki tj.:

C - cementu [kg],

W - wody [kg],

K - kruszywa [kg], użycie których powinno spełniać następujące warunki:

1. Warunek wytrzymałości (zależność Bolomeya):

R = A(C/W - 0,5) w przypadku C/W < 2,5

R = A(C/W + 0,5) w przypadku C/W > 2,5

gdzie: R - średnia wytrzymałość na ściskanie betonu, [MPa],

A - współczynnik zależny od rodzaju i marki kruszywa,

C - ilość cementu, [kg]

W - ilość wody, [kg]

C/W - wskaźnik cementowo-wodny- stosunek ilości cementu do ilości wody w mieszance, powszechniej stosowana jest jego odwrotność

W/C - wskaźnik wodno-cementowy

2. Warunek konsystencji

W = C · w_c + K · w_k

gdzie: C - ilość cementu, [kg]

W - ilość wody, [kg]

K - ilość kruszywa [kg]

w_c - wodożądność cementu [dm3/kg]

w_k - wodożądność kruszywa [dm3/kg].

3. Warunek szczelności:

C/ρ_c + K/ρ_k + W=1000

gdzie: C - ilość cementu, [kg]

W - ilość wody, [kg] K - ilość kruszywa [kg]

ρ_c - gęstość cementu [kg/dm3]

ρ_k - gęstość kruszywa [kg/dm3]

9. Rodzaje krzemianów występujące w surowcach i materiałach budowlanych.

Materiały budowlane: wyspowe [SiO₄]^4-, pirokrzemiany [Si₂O₇]^6-, warstwowe [Si₂O₅]^2-, łańcuchowe [SiO₃]^2-, szkieletowe [SiO]⁰

SUROWCE

Ortokrzemiany (wyspowe) [SiO₄]^4-

- klinkier portlandzki :alit Ca₃[SiO₄]O , belit β Ca₂[SiO₄]

- żużle wielkopiecowe i stalownicze: β Ca₂[SiO₄], monticelit CaMg[SiO₄], merwinit Ca₃Mg[SiO₄]₂

Pirokrzemiany [Si₂O₇]^6-żużle wielkopiecowe: rankinit Ca₂[Si₂O₇]

Krzemiany warstwowe

- skała ilasta: kaolinit Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈, illit, montmorylonit

- granulowane żużle wielkopiecowe: melility: gelenit Ca₂Al[AlSiO₇], akermanit Ca₂Mg[Si₂O₇]

Łańcuchowe wstęgowe

- żużle wielkopiecowe: diopsyt CaMg[Si₂O₆], wolastonit Ca[SiO₃]

- produkty hydratacji gipsu xonotlit Ca₆[Si₆O₁₇](OH)_2, tobermoryt Ca₅[Si₆O₁₈H₂]·4H₂O

- żużle hutnicze

- bazalt

- porfir

- beton

Szkieletowe

- piasek, granit, bazalt, sjenit, kwarc [SiO₂], ortoklaz K[AlSi₃O₈], anortyt Ca[Al₂Si₂O₈], nefelin Na[AlSi₃O₈]

10. Surowce stosowane w zaprawach (murarskich tynkarskich posadzkowych) Właściwości tych zapraw Cement portlandzki -jest spoiwem hydraulicznym który otrzymuje się przez wspólne zmielenie klinkieru i gipsu Głównie stosowany jako składnik mas tynkarskich Wapno suchogaszone- spoiwo budowlane powietrzne które otrzymuje się przez działanie na wapno palone ograniczoną ilością wody Gips- spoiwo powietrzne otrzymywane przez częściową dehydratacje CaSO4* 2H₂O najbardziej charakterystyczną cechą jest krótki czas wiązania oraz wysokie wytrzymałości Woda-powinna być bez zapachu na głębokość 100 cm powinna być przezroczysta Piasek Właściwości: właściwości reologiczne, przyczepność, współczynnik przewodnictwa cieplnego (w zewnętrznych elementach spoiny), trwałość (dla elementów zewnętrznych narażonych na zmiany śr5odowiska), Barwa dla tynków

11. Właściwości materiałów autoklawizowanych.

Do mat. autoklawizanych zaliczamy: beton ciężki, kompozyty zbrojone włóknami, materiały wapienno -piaskowe, beton komórkowy, lekkie mat. izolacyjne.

12. Scharakteryzuj produkcję cementów portlandzkich i hutniczych (właściwości tych materiałów).

Proces produkcji cementu portlandzkie­go obejmuje trzy zasadnicze etapy: • przygotowanie surowca,

• wypalanie(uzyskuje się klinkier port­landzki) • mielenie, z dodatkiem gipsu - (uzyskuje się cement portlandzki).

Do podstawowych operacji technologicznych przy produkcji klinkieru i cementu zaliczamy:

a)wydobycie surowców

b)rozdrabnianie-(kruszarkach młotkowych)

c)homogenizacja- [formowaniu z surowców pryzmy przez usypywanie podłużnych warstw].

d)korekcja- homogenizacja szlamu lub maki surowcowej.

e)homogenizacja,

f)mielenie i suszenie- w młynach misowo- rolkowych

g)wypalanie- w piecu obrotowym

h)chłodzenie- w chłodnikach

h)magazynowanie klinkieru,

i)mielenie klinkieru z gipsem-[ w młynach kulowych, dodaje się gips- bo cement wg normy to mieszanina mielonego klinkieru z gipsem, który pełni funkcję regulatora wiązania].

j)mielenie klinkieru z gipsem i dodatkami mineralnymi,

k)fałszywe wiązanie cementu- jest to zjawisko nieformalnego i przedwczesnego wiązania cementu w okresie kilku minut od chwili dodania wody.

Produkcja cementu hutniczego (CEM III) przebiega w ten sam sposób co portlandzkiego jednakże, oprócz klinkieru i gipsu dodatkowym składnikiem jest żuzel( mielenie i mieszanie)

Podstawowe właściwości cementów: -Wytrzymałość na ściskanie[wytrzymałość zaprawy normowej po 27 i 28 dniach] - czas wiązania[szybkość przechodzenia z masy plastycznej w ciało stałe], -stałość objętości, - powierzchnia właściwa, - plastyczność , ilość dodawanej wody

Właściwości specjalne -ekspansja, odporność na korozję chemiczną, małe ciepło twardnienia, duże wytrzymałości początkowe,, mała zawartość alkaliów Na₂O, K₂O

Cement hutniczy ma właściwości zbliżone do cementu portlandzkiego. Głównym jego składnikiem jest granulowany żużel wielkopiecowy. Różnice w ilościach składników che­micznych (głównie mniej CaO, a więcej Si02) nadają mu szczególnych własności, do których - w porównaniu do CEM I - można zaliczyć:

• wolniejszy proces wiązania i twardnienia,

• opóźniony o około 30% w stosunku do cementu portlandzkiego początek i koniec wiązania,

• wybitnie osłabiony proces wiązania w niskiej temperaturze, niższej od + 5°C. Wyjątek mogą stanowić betony o dużych masywach (samoocieplenie od ciepła hydrata­cyjnego),

• wyższa odporność na działanie środowiska o średniej agresji, zwłaszcza siarczano­wej,

• wydzielanie mniejszych ilości ciepła przy wiązaniu,

• wyższy przyrost wytrzymałości po upływie 28 dni, a o wiele wyższy po 90 dniach,

• niższy skurcz o około 40%,

• w kamieniu cementowym pory mają mniejsze wymiary,

• niższa nasiąkliwość, wyższa mrozoodporność

13. Narysuj i omów proces technologiczny produkcji betonu komórkowego

BETON KOMÓRKOWY Technologia UNIPOL (która polega na uaktywnieniu części kruszywa poprzez wspólny jego przemiał ze spoiwem do osiągnięcia odpowiedniego rozdrobienia i odpowiedniej powierzchni, powodującym szybsze wejście krzemionki w reakcje ze spoiwem) spoiwo wapno + cement, piasek, popioły lotne. PGS wapno gips popioły lotne Spoiwo [cement wapno popiół lotny + gips, piasek} > mielenie > zbiornik > mieszarka (spoiwo+H2O+ mikrokruszywo) > mieszanka betonowa > formowanie> dojrzewanie > usuwanie nadrostów > krojenie > autoklawizacja > gotowy wyrób

Surowce: spoiwo CEM I, II, III, IV, V 32,5, wapno palone (czas gaszenia10-30min, temp 60 - 80C, MgO < 3%), gips, żużel mielony, mikrokruszywo (mielony piasek SiO2>80%, pyły <5%, alkalia<1,5%, części org., zanieczyszczenie; piaski odpadowe z elektrowni, z piaskowców, poflotacyjne, poformierskie; popioły lotne: pow. właściwa >2500g/m2, wodorządność <50%, sio2>40, Al2O3<40, CaO<10, MgO<3,5, SO3<2,5, S<0,2); środki porotwórcze (proszki metali Al., Zn, Mg, pow. krycia 4000-6000 g/cm2, budowa ziarna płytkowa; środki które wydzielają wodór , środki pianotwórcze)

MATKA

1. Produkcja wapna palonego:

2. Korozja siarczanowa w betonie zwykłym

3. Proces technologiczny prod. klinkieru portlandzkiego metodą suchą

4. Rodzaje cementów i ich charakterystyka

5. Beton zwykły - właściwości

6. Struktura i mikrostruktura cementu

7. Własności gipsu i anhydrytu

8. Metody projektowania betonu zwykłego

9. Rodzaje krzemianów

10. Surowce stosowane w zaprawach (murarskich tynkarskich posadzkowych) Właściwości tych zapraw

11. Właściwości materiałów autoklawizowanych.

12. Scharakteryzuj cement portlandzki i hutniczy (właściwości tych materiałów).

13. Proces technologiczny produkcji betonu komórkowego

---