REAKCJE HYDRATACJA a)Bezpośrednio jako woda CaSO4+2H2O-> CaSO4*2H2O, (1) b)po rozbiciu cząstki wody w postaci grup wodorotlenkowych CaO+H2O->CaOH2 , 3CaO+Al2O3+6H2O ->Ca3[ AlOH6]2 (2) WAPNO PALONE Z WAPIENI CaCo3>CaO+CO2+165,5kJ/mol WAPNO PALONE Z WAPIENI DOLOMITOWYCH CaCO3*MgCO3->CaO+MgO+2CO3 WAPNO GASZONE CaO+H2O->CaOH2 CZTERY GŁÓWNE MINERALY KLINKIERU PORTLANDZKIEGO: ALIT-C3S krzemian trójwapniowy 3CaO*SiO2 BELIT-C2S krzemian dwuwapniowy 2CaO*SiO2 C4AF-braunmileryt 4CaO*Al2O3*Fe2O3 C3A-glinian trójwapniowy 3CaO*Al2O3 Reakcje krzemianów wapniowych z wodą-REAKCJE HYDROLIZY 2C3S+6H->C3S2H3+3CH H^0=-114kJ/mol 2C2S+4H->C3S2H3+CH H^0=-43kJ/mol Reakcja glinianu z wodą HYDRATACJA-C3A C3A+6H->C3AH6->HYDROGARNET C3A+3CSH2+26H->C6ASH32 ; H^0= -367 kJ/mol gdzie C6AS3H32 to C3A*3CSH32 ETRINGIT 2C3A+C6AS3H32+4H-> 3C4ASH12 HYDRATACJA FACY FERYTOWEJ -bez gipsu C4AF+7H->C3(A,F)H6+C(A,F)H -z gipsem C4AF+3CSH2+27H->C6(AF) S3H32+C(AF)H -po wyczerpaniu gipsu C4AF+C6(AF)S3,H32+2CH+2H->3C4(A,F)SH12 PROCES KARBONATYZACJI -CaOH2+CO2->CaCO3+H2O -4CaO*Al2O3*12H2O+4CO2->4CaCO3+2AlOH3+9H2O -3CaO*Al2O3*3CaSO4*31H2O+3CO2-> 3CaCO3+2AlOH3+3(CaSO4*2H2O)+22H2O -3CaO*2SiO2*3H2O+3CO2->3CaCO3+2SiO2+3H2O WODOROTLENEK Z KWARCEM 2CaOH2+SiO2->2CaO*SiO2*2H2O(zachodzi przy produkcji cegły wapienno piaskowej i betonów komórkowych) PRODUKCJA SPOIW GIPSOWYCH REAKCJA DEHYDRATACJI CaSO4*2H2O->CaSO4*0,5H2O+1,5 H2O WIĄZANIE GIPSU PÓŁWODNEGO CaSO4*0,5H2O+1,5H2O-> CaSO4*2H2O półhydrat ->dwuhydrat OBJĘTOŚCIOWY SKŁAD ZHYDRATYZOWANEGO CEMENTU -55% amorficzna faza(żel) C-S-H -10% eternitu i monosulfitu -20% duże kryształy CH -15% pary kapilarne po odparowaniu wody.

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH 1. REAKCJE SYNTEZY Synteza jest reakcją, w której z dwu lub więcej substancji prostszych powstaje jedna substancja złożona o odmiennych właściwościach chemicznych i fizycznych. A + B ---> AB 2. REAKCJE ANALIZY Analiza (rozkład) jest reakcją, w której z jednej substancji złożonej powstają dwie lub kilka substancji prostszych , różniących się od substratu właściwościami fizycznymi i chemicznymi. AB ---> A + B 3. REAKCJE WYMIANY - wymiana pojedyncza (reakcja wypierania) jest reakcją, w której z jednego związku chemicznego i jednego pierwiastka powstaje inny związek chemiczny i inny, mniej aktywny pierwiastek A + BC ---> AC + B - wymiana podwójna jest reakcją, TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH w której biorą udział dwa związki chemiczne i jako produkty powstają nowe dwa związki AB + CD ---> AD + BC PODZIAŁ REAKCJI CHEMICZNYCH 1. Reakcje przebiegające bez wymiany elektronów, polegają głównie na wymianie protonów między cząsteczkami: a) reakcje zobojętnienia, b) reakcje kwasów i zasad z amfoterami, c) reakcje kwasów i zasad z solami, d) reakcje soli z solami, e) reakcje jonów z wodą. 2.Reakcje oksydacyjno-redukcyjne (redoks), związane z przeniesieniem elektronów od jednego reagenta do drugiego, powodujące zmianę stopni utlenienia reagujących atomów lub jonów. Utlenianie (dezelektronacja) jest procesem polegającym na utracie elektronów przez obojętne atomy, cząsteczki lub jony, w którym następuje podwyższenie stopnia utlenienia reduktora. Redukcja (elektronacja) jest procesem polegającym na pobieraniu elektronów przez atomy lub jony, w którym następuje obniżenie stopnia utlenienia utleniacza. Utleniacz (dezelektronator) jest substancją ulegającą redukcji, pobierającą elektrony od substancji utlenionej i obniżającą swój stopień utlenienia. Reduktor (elektronator) jest substancją ulegającą utlenieniu, oddającą elektrony substancji redukowanej i podwyższającą swój stopień utlenienia. W dowolnej reakcji redoks liczba elektronów przyłączonych przez utleniacz równa jest liczbie elektronów oddanych przez reduktor. Stopnie utlenienia Stopnie utlenienia pierwiastka wchodzącego w skład określonego związku to liczba dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie zyskałby atom, gdyby wszystkie wiązania w cząsteczce były jonowe.

CEMENT I HYDRATACJA I KLINKIER HYDRATACJA-uwadnianie to proces w wyniku którego woda zostaje chemicznie związana.(hydratacje soli i brów).Procesy hydratacji odgrywają ważną rolę podczas wiązania mineralnych spoiw budowlanych,a niekiedy SA utożsamiane z wiązaniem spoiwa. Procesy hydratacji SOLI cz.WODY: -jako woda krystalizacyjna-mogą zostac wbudowane w strukture krysztalu -jako woda konstyhicyjna(reakcja 2) Produkcje cementów metoda mokra i suchą. KLASYFIKACJA CEMENTÓW: a)powszechnego użytku CEM I portlandzki ,CEMII portlandzki wieloskładnikowy, CEMII hutniczy ,CEM IV pucolanowy, CEM V wieloskładnikowy b)cementy specjalne: -siarczanoodporny(drogowy,mostowy) -cem o bardzo małym cieple hydratacji (hydrotechniczny) -cem niskoalkaiczne (glinowy,bialy) c) cem.inne -(cem murarski,spoiwa hydrauliczne do stabilizacji gruntów do celów drogowych) SKLAD CHEMICZNY KLINKIERU PORTLANDZKIEGO: CaO- 62-68%-C; SiO218-25%-S ;Al2O3 3-8% -A Fe2O3 2-6%-F SKŁAD FAZOWY KLINKIERU PORTLANDZKIEGO: C3S 50-65% ; C2S 15-29% C3A 5-15% C4AF 5-15% Tlenki sodu i potasu mogą w pewnych warunkach temp wywołać spękanie. CEMENT: Gips,klinkier portlandzki(alit,belit,glinian trójwapniowy,braunmileryt,MgO,CaO,K2O,Na2O) i dodatki. SZARE zabarwienie cementu pochodzi od tlenków żelaza. WIĄZANIE SPOIW MINERALNYCH: (rozpuszczanie, hydroliza i hydratacja, krystalizacja, karbonatyzacja, wysychanie) HYDRATACJA CEMENTU-proces wiązania i twardnienia. W technologii cementu hydratacja to zbiór reakcji chemicznych i procesów fizycznych zachodzących po zmieszaniu cementu z wodą. Zachodzą tu reakcje na powierzchni ziaren cementu oraz nastepuje rozpuszczanie się składników cementu w fazie ciekłej,a także niektórych produktów zachodzących reakcji. Niektóre fazy rozpuszczają się kongruentnie i ulegają hydratacji a inne rozpuszczają się inkongruentnie z rozkładem podlegając hydrolizie. Rozpatruje się odrębnie reakcje związków mineralogicznych z wodą a następnie reakcje między tymi związkami bądź produktami ich hydrolizy. Procesom hydratacji towarzyszy wydzielanie ciepła. Rozważa się tu wł. hydrauliczne więc zdolność cementu po zmieszaniu z wodą do twardnienia w powietrzu i w wodzie jak i wł. pucolanowe tj. zdolność mineralnego dodatku do wykazania właściwości hydraulicznych w obecności wody i wodorotlenku wapniowego. Proces ten jest podatny na zmiany temperatury,a temperatura ma duży wpływa na proces produktów. KLINKIER PORTLANDZKI+ GIPS DWUWODNY(5% max)= CEMENT. Do KLINKIERU CEM domiesza się ok. 5 % gipsu lub anhydrytu jako regulatora czasu wiązania. Bez tych dodatków CEMENT WIĄŻE BLYSKAWICZNIE na skutek gwałtownej hydratacji C3A i wydzielenia się ilości ciepła. GIPS jest także aktywatorem twardnienia żużli. Jeżeli podczas przemiału Cementu zostanie przekroczona temp. 110 stopni to może nastąpić ODWODNIENIE GIPSU! Obecność CaSO4 * 0,5 H2O i szybkie uwodnienie po zarobieniu z wodą jest powodem tzw FAŁSZYWEGO WIĄZANIA CEMENTU! Dlatego korzystniejszy jest dodatek anhydrytu CaSO4 gdyż rozpuszcza się on w wolnej wodzie. Dodatek gipsu dwuwodnego musi być dostosowany do reaktywności fazy C3A.Zbyt duża jak i zbyt mała ilość gipsu będzie wpływała na NIEPRAWIDŁOWY PRZEBIEG HYDRATACJI CEMENTU!

DOMIESZKI I DODATKI, SPOIWA BUDOWLANE ( plastyfikatory, upłynniacze, zapowietrzające, przyśpieszające wiązanie, opóźniające wiązanie, uszczelniające, kompleksowe) DODATKI MIN. (mączka kwarcowa, mączka wapienna, pyły krzemionkowe, granulowane, żużle wielkopiecowe, pucolany sztuczne m.in. popioły lotne i pyły krzemionkowe) WPŁYW DODATKÓW MINERALNYCH: -uszczelnienia mikrostruktury betonu w wyniku powstawania dodatkowej ilości fazy C-S-H będącej produktem reakcji pomiędzy zw. Zawartym w dodatkach a wodorotlenkiem wapnia pochodzącym z betonu. -zmniejszenie porowatości kapilarnej i zwiększenia ilości porów żelowych -ograniczenie zawartości wolnego wodorotlenku wapnia który jest składnikiem betonu podatnym na korozje, -polepszenie wł strefy kontaktowej zaczyn-kruszywo WŁAŚCIWOŚCI BETONÓW Z UDZIALEM DODATKÓW MINERALNYCH: -zwiększenie odporności na działanie czynników agresywnych,, -wzrost mrozoodporności,, -spadkiem ognioodporności pod wpływem pyłów krzemionkowych, -zmniejszenie ścieralności dzięki dobremu umocowaniu kruszywa, -zmniejszenie przepuszczalności i nasiąkliwości Betonu, -wzrostem wytrzymałości na ściskanie, SKUTECZNOŚC DZIALANIA SUPERPLASTYFIKATORA: -mechanizm działania, -rodzaj cementu(skład mineralny) -forma występowania gipsu -masa cząsteczkowa domieszki -domieszki i sposób jej dozowania, -zawartość siarczanów 1.Badania wodoszczelności i mrozoodporności SPOIWA BUDOWALNE(MINERALNE) -HYDRAULICZNE- mają zdolność wiązania i twardnienia zarówno na powietrzu jak i w środowisku wodnym. Wykazują tym samym odporność na działanie wody i powietrza. Spoiwa hydrauliczne są to materiały zawierające bezwodne i trwałe wobec wody tlenki nieorganiczne. Po zmieszaniu z wodą następuje proces wiązania i wytworzenia związków uwodnionych. Do grupy spoiw hydraulicznych należą: wapno hydrauliczne, cement portlandzki, cement glinowy, hutniczy W skład wszystkich materiałów hydraulicznych wchodzą jako składniki elementarne następujące podstawowe tlenki SiO2, Al2O3 i Fe2O3. Surowcami do produkcji cementów są: -wapienie (CaCO3) -gliny (glinokrzemiany Al2O3·nSiO2·H2O + mH2O) -surowce odpadowe (żużle hutnicze, popioły paleniskowe, szlamy odpadowe zawierające CaCO3) -POWIETRZNE-po związaniu są wrażliwe na działanie wody. Twardnieją w wyniku reakcji chemicznej z CO2 zawartym w powietrzu lub odparowaniu wody. Wyjątkiem gips który wiąże pod wodą i stąd bardziej uzasadnioną podstawę podziału spoiw powinna być ich odporność na działanie wody po stwardnieniu. PODSTAWOWE SPOIWA: -wapno palone CaCO3 ,Gips, Anhydryty (uwodnienie), EstrichGips(uwodnienie),,spoiwo krzemianowe(karbonizacje), spoiwo magnezjowe (uwodnienie, spoiwo soli zasadowych)

- reakcje hydrolizy i hydratacji cementu (można stosować skrócony zapis C-S-A-H)

- typy reakcji chemicznych w chemii budowlanej

- podział spoiw mineralnych, dodatków do cementu, skład cementu, klinkieru

Proszę się dobrze przygotować, szczególnie z reakcji i cementu.

---