1. Wymienić i scharakteryzować kolejne etapy produkcji cementu. Podstawowym półproduktem przemysłu cementowego jest klinkier portlandzki. Surowcami używanymi do produkcji klinkieru są wapień, margle oraz glina. Są to surowce zasobne w CaO, SiO2 oraz zawierające znaczne ilości Al2O3 i Fe2O3. Mieszanina surowców jest mielona, a następnie wypalana w piecu obrotowym w temperaturze ok. 1450°C. Proces produkcyjny może być prowadzony dwoma podstawowymi metodami: mokrą i suchą. W pierwszej metodzie surowce wprowadzane są do pieca w postaci szlamu. Zaletą tej metody jest łatwość mieszania i korygowania mieszaniny surowcowej natomiast wadą - duże zużycie energii. Zaletą metody suchej jest niskie zużycie energii, a co za tym idzie wyraźnie niższe koszty produkcji. Istotną sprawą jest to, że jakość produktu (klinkieru portlandzkiego) nie zależy od stosowanej metody produkcji (sucha, mokra). W jednej i drugiej metodzie uzyskuje się porównywalne parametry jakościowe klinkieru. Po wypaleniu mieszaniny surowcowej uzyskuje się produkt (klinkier), zawierający cztery podstawowe minerały klinkierowe: Alit - C3S - krzemian trójwapniowy Belit - C2S - krzemian dwuwapniowy C3A - glinian trójwapniowy Brownmilleryt - C4AF - glinożelazian czterowapniowy 2. Skład chemiczny i mineralogiczny klinkieru cementowego, charakterystyka cementu. Skład chemiczny klinkieru: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 - czyli powszechnie występujące w przyrodzie. Skład mineralogiczny: - krzemian trójwapniowy Ca3SiO5 - tzw. alit (C3S), - krzemian dwuwapniowy Ca2SiO4 - tzw. belit (C2S), - glinian trójwapniowy Ca3Al2O6 - tzw. celit (C3A), - glinożelazian czterowapniowy Ca4Al2Fe2O10 - tzw. braunmilleryt (C4AF). Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne (twardnieje zarówno na powietrzu jak i pod wodą), otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym, a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. Wykorzystywany jest do łączenia materiałów budowlanych. Cement jest to spoiwo hydrauliczne, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn wiążący i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą. 3. Podział cementów powszechnego użytku. - CEM I Cement portlandzki - CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy - cement portlandzki żużlowy - cement portlandzki krzemionkowy - cement portlandzki pucolanowy - cement portlandzki popiołowy - cement portlandzki łupkowy - cement portlandzki wapienny - cement portlandzki wieloskładnikowy - CEM III Cement hutniczy - CEM IV Cement pucolanowy - CEM V Cement wieloskładnikowy 4. Klasyfikacja betonów. Podział betonów: - ze względu na gęstość objętościową (pozorną) ρo Beton lekki ρo < 2000 kg/m^2 Beton zwykły ρo ≥ 2000 kg/m^2 Beton cieżki ρo > 2600 kg/m^2 - ze względu na przeznaczenie konstrukcji Beton konstrukcyjny Beton konstrukcyjny - izolacyjny Beton izolacyjny Beton architektoniczny - ze względu na technologiczne warunki pracy Beton hydrotechniczny Beton żaroodporny Beton wodoszczelny -ze względu na miejsce urabiania mieszanki Beton wykonywany na placu budowy Beton towarowy - ze względu na klasy wytrzymałości - ze względu na rodzaj użytego kruszywa - ze względu na rodzaj domieszki - ze względu na główną cechę technologiczną - ze względu na sposób zagęszczenia - ze względu na sposób transportu - ze względu na strukturę 17.Metody projektowania. Metody obliczeniowe charatkeryzują się głównie tym ,że oblicza się poszukane niewiadome wrtości C,K,W przez rozwiązanie układu trzech równań określajacyh właściwości technologiczne betonu. RÓWNANIE WYTRZYMAŁOŚCI: fcm=A1(C/W -+0,5) dla c/w <2,5 to minus >plus RÓWNANIE SZCZELNOŚCI C/pc+K/pk+W=1000 RÓWNANIE WODOŻĄDNOŚCI W=C x wc+P x wp+k x wk Betody doświadczalne opierają się głównie na ustaleniu mieszanki na drodze badań laboratoryjnych a) z grupy 3 równan -metona trzech równań ( B.Bukowski, T. Klucza) -jednostoponiowego otulenia ( W. Paszkowskiego) -jednostopniowego przepełniena(B. Kopcińskiego) b)z grupy 4 równań -punktu piaskowego -dwustopniowego otulenia -dustopniowego przepełnienia c)z grupy doświadczalnej -znanego zaczynu -metody iteriacji -zaczynużądności d)z grupy szczególnych beton -z grafików opracowanych przez T. Kluza z tablic podających przybliżone wartości PROJEKTOWANIE BETONÓW a)betony niskiej wytrzymałości: -wykonane z kruszywa naturalnego o wielkości ziaren do 32 mm, -stosowac tylko cement klasy 32,5 -wysztkie współczynniki i wskazniki z literatury -projektowac sład metodą doświadczalna -wykonac z domieszka napowietrzająca b)betony średniej klasy -wyk. Z piasku naturalnego i kruszywa grubego -cement klasy 32,5 i 42,5 -skłąd projektowac o przyjety z góry wskaznik C/W -wykonywac z domieszka upłynniająca -składniki dozować wagowo c)betony wysokiej klasy -wyk. Tylko z kruszywa łamanego klasy 50 z ziarnami do 16 mm i piaskem -wyk tylko z domieszkami uplunniającymi -projektowac skład z góry ustalona ilościa cementu, 18. WYJAŚNIC RÓWNANIA PROJEKTOWANA BETONOW 1. równanie bolonney'a fcm=Ai(C/W -+ 0,5) 2 równianie ciekłości W=C x wc +K x wk 3. równanie szczelości C/pc + K/pk + W = 1000

8.Gestość jamistość szczelność - metody badania gęstość (samych ziaren, z wyłączeniem porów) - około 2500 [kg/m^3], nie wykazująca większych różnic dla poszczególnych kruszyw q=m/Va m - masa suchej sproszkowanej próbki [g] va - objętość próbki bez porów [cm^3] 2.      gęstość objętościowa ziaren, uwzględniająca porowatość ziaren - bardziej zróżnicowana, zależna też od metody wytwarzania kruszywa, wynosi średnio  850 - 1600 [kg/m^3]. Ziarna większe mają z reguły strukturę bardziej porowatą i mniejszą gęstość objętościową niż ziarna drobne q=m/v m - masa próbki [g] v - objętość próbki [cm^3] 3.      gęstość objętościowa całego kruszywa, czyli gęstość nasypowa, uwzględniająca porowatość wewnętrzną ziaren oraz pustki między nimi - jest najbardziej zróżnicowana, zależy od gęstości objętościowej ziaren (frakcji kruszywa), w przybliżeniu jest równa połowie gęstości objętościowej ziaren. Szczelność ziarn kruszywa jest to stosunek gęstości objętościowej do ich gęstości. Im mniejsze ziarna tym większa szczelność. S=q0/q q0- gęstość objętościowa ziarn [g/cm^3]  -q- gęstość ziarn [g/cm^3] Jamistość jest to procentowa zawartość wolnych przestrzeni między ziarnami kruszywa. Dużą jamistością odznaczają się kruszywa o ziarnach z grupy III ze względu na ich nieregularną budowę. J=(1-(qn/q0)*100 [%] -qn- gęstość nasypowa kruszywa [kg/m^3] -q0- gęstość objętościowa kruszywa [kg/m^3] 9.Krzywa uziarnienia Punkty charakterystyczne: - 0,0063mm zawartość pyłów. Pyły mogą być luźle lub oblepiające zaiarna kruszywa grubego (kruszywo zaglinione) albo w postaci grudek gliny. Najgorsze jest kruszywo zaglinione, gdzie pyły ograniczają kontakt cementu z kruszywem, co powoduje spadek wytrzymałości betonu. Grudki gliny działają podobnie jak pęcherze powietrzne. Luźne pyły mogą być korzystne dla betonów z małą ilością cementu. - 0,125mm zawartość frakcji najdrobniejszych frakcje te decydują o urabialności mieszanki betonowej. Przy małej ilości frakcji najdrobniejszych zaczyn wycieka z betonu oraz na powierzchniach mogą się tworzyć złuszczenia powierzchni. -2mm punkt piaskowy. Dla betonów zaleca się PP 33%. Ważna jest stałość uziarnienia kruszywa. Przy dużych wahaniach PP występują duże rozrzuty wytrzymałości betonu (wodożądność piasku) Im grubsze kruszywo tym większy wskaźnik uziarnienia. 10. Różnica między wodożądnością, nasiąkliwością i wilgotnością kruszywa Wodożądność kruszywa określa ilość wody jaką należy dodać do 1kg suchego kruszywa, aby mieszanka betonowa z tym kruszywem uzyskała założoną konsystencję. Zależy od: kształtu, chropowatości i wielkości ziaren, proporcji w stosie oraz wymaganej konsystencji. Nasiąkliwość to zdolność wchłaniania wody. Określana jest w % masy jako stosunek masy wody, jaką może wchłonąć dane kruszywo, do masy suchego kruszywa. Wilgotność kruszywa to procentowa zawartość wody w kruszywie. 11. Urabialność a konsystencja mieszanki betonowej. Na co wpływa urabialność mieszanki i jak ją poprawić? Konsystencja to stan ciekłości świeżo zarobionego zaczynu. Określa się ja jedną z 4 metod: I stożek opadowy II Vebe III oznaczenia stopnia zagęszczalności IV stolik rozpływowy Urabialność to zdolność do wypełniania formy jednolitą mieszanką. Oceniamy ją po: - długości czasu zagęszczania - równej powierzchni - dokładności otulenia zbrojenia. Można ja poprawić poprzez: - zwiększenie ilości zaczynu lub zaczynu, - zmianę kruszywa - dodanie cementu i ziaren do 0,125mm - domieszki i upłynniacze. 12. Ograniczenia metod badania konsystencji mieszanki betonowej. I Stożek opadowy: stosujemy do najpłynniejszych mieszanek, wysokość stożka wynosi 300mm, średnica dolna 200mm, górna 100mm, jej wyniki bierzemy pod uwagę gdy mieszczą się w przedziale 10-200mm II Vebe: mieszanki mniej płynne, czas rozpłynięcia się mieszanki na drgającym stoliku 5-30s, forma jak do stożka opadowego III Oznaczenia stopnia zagęszczalności: napełniony pojemnik (bez ubijania) zagęszczamy na stoliku wibracyjnym, wynik liczymy ze wzoru: C=h/(h-s) h - wysokość początkowa mieszanki w pojemniku s - różnica poziomów wysokości mieszanki wyniki muszą mieścić się w przedziale 1,04 do 1,46 IV Stolik rozpływowy: mieszanki najmniej płynne, pojemnik napełniany w 2 warstwach, po 15 uderzeniach stolika rozpływ w granicach 340-600mm, mieszanka się nie rozsegregowuje 13. Wytrzymałość średnia, charakterystyczna i gwarantowana - zależności. Wytrzymałość gwarantowana betonu - wytrzymałość betonu na ściskanie oznaczona na kostkach sześciennych o krawędzi 15 cm, gwarantowana przez producenta zgodnie z PN-88/B-06250 Wytrzymałość średnia - średnia arytmetyczna wytrzymałości na ściskanie badanych próbek, (sześciennych o boku 15cm lub walcowych o średnicy 15cm i wysokości 30cm) Wytrzymałość charakterystyczna - 5% kwantyl rozkładu statystycznego wytrzymałości betonu na ściskanie, oznaczonej na walcach o średnicy 15 cm i wysokości 30 cm 14 Wzór Bolomeya Fereta fcm=A(C/W-a) po podstawieniu <dla C/W <2,5 fcm=A1(C/W-0,5) <dla C/W>=2,5 fcm=A2(C/W+0,5) fcm- wytrzymałość normowa na ściskanie, czyli po 28 dniach; C/W-współczynnik cementowo wodny; A-współczynnik zależny od wytrzymałości cementu i rodzaju kruszywa; a-współczynnik zależny od jakości cementu. Wzór jet aktualny tylko dla: *próbek dojrzewających w warunkach laboratoryjnych *betonów nie zawierających dodatków przy C/W=od 1,2 do 3,2. * porowatości mieszanki betonowej przy zagęszczeniu<=2% *zastosowanego kruszywa skalnego *betonów nie podlegających żadnej dodatkowej obróbce technologicznej. Wzór Fereta(wytrzymałościowy) fc28=A(C/(W+P)-a); P- objętość porów w mieszance betonowej po zagęszczeniu w dm3/m3 mieszanki. Wzór fereta był podstawą do wzoru Bolomeya.

15.OCENA ZGODNOSCI BETONU: KRYTERIA badanie techniczne betonu: -badanie wytrzymałości na ściskanie, -badanie skurczu, -badanie modułu spreżystości E, -badanie pełzania, -badanie wodoszczelnosci -badanie nasiąkliwości KRYTERIA: a)wytrzymałsc na ściskanie-ocenę zgodności należy przeprowadzic na podstawie wyników badań uzyskanych podczas okresu oceny, który nie powinien przekroczyc ostatnich 12 miesiecy produkcji. Zgodnośc wytrzymałości betonu na ściskanie ocienia się na próbkach badanych w 28 dniu dojrzewania dla: - zbioru „n” pokrywających się lub nie pokrywajacych kolejnych wyników badan fcm - każdego pojedynczego wyniku badania fci b)wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu- gdy wytrzymałość betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu jest wyspecyfikowana, ocenę zgodności należy przeprowadzic na podstawie wyników badań uzyskanych w okresie oceny zgodnosci, którynie powinien przekraczac ostatnich 12 miesiecy. Zgodnośc wytrzymałości betonu na rozciaganie przy rozłupywaniu ocenia się na probkach badanych w 28 dniu dojerzewania chyba ze okreslono inny wiek badania dla: -zbioru”n” niepokrywajacych się lub pokrywajacyhc się kolejnych wynikow ftm -kazdego pojedynczego wyniku badania fti c)właściwości inne niż wytrzymałość: gdy są wyspecyfikowane inne niż wytrzymałść właściwosci betonu, ocenę ich zgodności należy przeprowadzic na podstawie produkcji bieżącej w okresie oceny , który nie powiniene przektoczyc 12 miesiecy Zgodność jest potwierdzona gdy: -liczba wyników badań spoza określonych wartości granicznych, granic klas lub tolerancji dla złożonej wartości, nie jest większa niż liczba kwalifikująca podana w normie -wszystkie pojedyncze wyniki badania zawierają się w granicach maksymalnych dopuszczalnych odchyleń podanych w tablicach w normie, 16. DOMIESZKI CHEMICZNE Domieszki chemiczne stosuje się w celu polepszenia właściwości mieszanki betonowej i stwardniałego betonu. Substancje te dozowane są w ilościach nie przekraczających 0,2-5,0% masy cementu. Istnieje wiele domieszek chemicznych - do najważniejszych należą: • domieszki uplastyczniające, • domieszki napowietrzające, • domieszki przyspieszające lub opóźniające wiązanie i twardnienie, • domieszki uszczelniające. Domieszki uplastyczniające Działanie domieszek uplastyczniających można porównać z utworzeniem się śliskiej otoczki na ziarnach kruszywa i cementu. Otoczki te, zmniejszając tarcie, ułatwiają przemieszczanie się ziaren powodując w efekcie zwiększenie ciekłości mieszanki betonowej. Zalety stosowania domieszek uplastyczniających: • zwiększenie ciekłości (konsystencja może się zmienić nawet o dwie jednostki) • ograniczenie ilości wody przy stałej konsystencji - obniżenie w/c, czyli zwiększenie wytrzymałości lub zmniejszenie zużycia cementu Domieszki napowietrzające Wprowadzenie domieszek napowietrzających powoduje zmianę struktury betonu przez co uzyskuje się znaczną poprawę mrozoodporności. W masie betonu powstają równomiernie rozłożone niewielkie pęcherzyki powietrza, które „przerywają” pory kapilarne (patrz struktura zaczynu cementowego). Woda zamarzając w kapilarach zwiększa swoją objętość, a powstający lód zamiast rozsadzać beton wciska się w powstałe pory powietrzne. Domieszki uszczelniające Domieszki uszczelniające stosuje się w celu poprawy wodoszczelności i zmniejszenia nasiąkliwości betonu. Prowadzi to do znacznego zwiększenia trwałości betonu. Aby zrozumieć istotę działania domieszek uszczelniających należy pamiętać o istnieniu porów (kapilar) w zaczynie cementowym (patrz struktura zaczynu). Pory kapilarne tworzą „sieć mikrokanalików”, którymi woda lub czynniki agresywne wnikają w beton. Wyższą szczelność betonu wynikającą z działania domieszek chemicznych można uzyskać kilkoma sposobami: • wypełnienie porów przez pyły mineralne, • wprowadzenie substancji reagujących z Ca(OH)2 (produkt hydratacji cementu), w wyniku, którego powstają trudno rozpuszczalne związki chemiczne wypełniające pory, • zmniejszenie zwilżalności - hydrofobizacja - utrudniona penetracja czynników agresywnych, • zmniejszenie ilości wody zarobowej - korzystne obniżenie wskaźnika w/c. 5. Hydratacja cementu - kolejne etapy dojrzewania zaczynu cementowego (rysunki) Uwodnienie - ogół procesów fizycznych i chemicznych (obejmujący rozpuszczanie, reakcje hydratacji i hydrolizy) przebiegający na skutek łączenia wody z cementem z utworzeniem produktów reakcji. Niezbędna ilość wody do pełnej hydratacji cementu waha się od 20 do 25% jego masy. Natychmiast po dodaniu wody do cementu i pozostałych składników, mieszanka betonowa zaczyna twardnieć. Wszystkie cementy posiadają właściwości hydrauliczne, co oznacza, że wiążą i twardnieją pod wpływem wody i w wodzie. Dzięki reakcji chemicznej zachodzącej przy udziale wody powstają między innymi z ziaren cementu uwodnione krzemiany i glinokrzemiany wapnia, traktowane ogólnie przez literaturę fachową jako fazy C-S-H, które zapewniają połączenie wszystkich składników. Produktów hydratacji cementu, w zależności od jego rodzaju powstaje znacznie więcej. Niemniej jednak główną fazą modelującą cechy zarówno wytrzymałościowe jak i wpływającą na trwałość betonu jest bezsprzecznie faza C-S-H. Produkty hydratacji cementu wchodzą w reakcję fizyko-chemiczną z pozostałymi składnikami mieszanki betonowej tworząc zwięzłą całość. Postępujący proces hydratacji cementu jest procesem egzotermicznym - oznacza to iż podczas hydratacji wydzielane jest ciepło. Etapy dojrzewania zaczynu cementowego Na procesy wiązania i twardnienia składają się: - rozpuszczanie się niektórych minerałów w wodzie - reakcja chemiczna minerałów z wodą (hydroliza) - chemiczne połączenie wody przez minerał zwane uwodnieniem lub hydratacją Wyżej wymienione procesy zwane są hydratacją. Możemy wyróżnić 4 etapy: - etap I - od wymieszania do początku wiązania - wstępne dojrzewanie, pojawia się CSH (żel), Ca(OH)2, przedział indukcyjny pierwsze 10 min - etap II - od początku do końca wiązania cementu, mamy do czynienia ze strukturą glinianową, koniec wiązania - dochodzi do mostkowania - łączą się kryształy etryngitu - etap III - tężenie i nabieranie wytrzymałości mechanicznej pierwsze gliniany trójwapniowe potem krzemiany trójwapniowe C3S (allit), tworzą się nam żel oraz portlantyd, przy hydratacji allitu kryształów jest więcej nawet o ok. 200%, pojawiają się pory żelowe - pustki wypełnione w procesie hydratacji, zajmują ok. 28% objętości - etap IV - okres po 28 dniach twardnienia - istotną rolę odgrywa tutaj skład cementu Stopnień hydratacji cementu - miarą ilości zhydratyzowanego cementu jest stopień hydratacji cementu h - po 28 dniach H2O wnika do ziaren cementu portlandzkiego na głębokość 4 do 5 mikrometrów, po roku do 8, max po wielu latach do 12 - stopień hydratacji osiąga wartość 50 do 60%, a w szczególnych przypadkach do 70% Ciepło hydratacji - zależy od rodzaju cementu - jego wydzielanie trwa do momentu zakończenia hydratacji cementu - największe znaczenie ma ciepło wydzielane w okresie pierwszych kilku, killkudziesięciu godzin, wpływa ono bowiem na przyspieszenie procesu wiązania - może być groźne zwłaszcza w konstrukcjach masywnych (jeżeli mamy różnicę temp. to ciało zmienia swoje rozmiary) - proces hydratacji sięga w głąb ziarna cementu tylko do pewnej głębokości 6. Wpływ wielkości ziaren cementu na procesy hydratacji, stopień hydratacji. Stopień hydratacji cementu h oznacza ilość hydratyzowanej części cementu i może być wyrażony w procentach. W miarę postępu procesu tężenia i tym samym utrudnionej penetracji wody w głąb ziaren poprzez tężejącą otoczkę żelu szybkość hydratacji jest coraz wolniejsza. Wymienione przyczyny powodują, ze w ogóle woda zdoła przeniknąć w ciągu 28 dni do ziaren cementu portlandzkiego na głębokość 4 do 5 µm a po upływie roku do około 8µm. Nawet przy założeniu ze warunki będą sprzyjające, to po wielu latach nie przekroczy z reguły 12µm. Biorąc pod uwagę, że zawiera ziarna o średnicy do 200µm nigdy nie nastąpi pełna hydratacja cementu. W praktyce stopień hydratacji cementu osiąga w betonach wartość ok. 50 do 60% wyjatkowo70% 7. Procesom hydratacji towarzyszy wydzielanie ciepła. Cementy portlandzkie wysokich klas w porównaniu z cementami zawierającymi dodatki, wydzielają znacznie większe ilości ciepła. W przypadku wznoszenia dużych masywów betonowych należy stosować cementy o niskim cieple hydratacji, by nie dopuścić do powstania naprężeń termicznych prowadzących do powstania rys i mikrospękań. W warunkach obniżonej temperatury, zdolność do samonagrzewania betonu jest bardzo pożądana, gdyż prowadzi do znacznego przyspieszenia procesu wzrostu jego wytrzymałości. Natomiast stosowanie cementów o niskim cieple hydratacji w temperaturach poniżej +5°C prowadzi do bardzo wyraźnego spowolnienia procesów hydratacji, a w efekcie do niskiej dynamiki narastania wytrzymałości betonu.

---