Mineralne spoiwa budowlane

Wstęp - rys historyczny

Początki produkcji budowlanych spoiw wiążących sięgają bardzo odległych czasów. Badania archeologiczne prowadzone w Iraku, a także w Egipcie pozwoliły na odkrycie resztek murów i budowli pochodzących z okresu 5000 - 4000 lat p.n.e., wznoszonych z wysuszonych w słońcu brył i kształtek z gliny łączonych iłem.

Odkrycie materiałów wiążących mogło mieć miejsce wówczas, gdy człowiek nauczył się posługiwać ogniem. Prawdopodobnie już wtedy zauważono, że rozdrobniony kamień gipsowy lub wapienny pochodzący z miejsca, w którym rozniecano ognisko, wykazuje po zmieszaniu z wodą zdolność wiązania i twardnienia.

Jako przykład zastosowania spoiwa gipsowego można przytoczyć piramidę schodkową w Sakkarze koło Memfisu (Egipt, 2650 r. p.n.e.), do której budowy użyto lepiszczy z mieszaniny iłu i spoiwa gipsowego. Zastosowanie do celów budowlanych materiałów wiążących na bazie wapienia nastąpiło również w stosunkowo wczesnych okresach cywilizacji.

Rysunek 1. Piramida Dżesera (Dżosera) (2650 - 2680 r. p.n.e.) w Sakkarze (Egipt)

Znajomość technologii otrzymywania wapna sięga ok. 3000 r. p.n.e., kiedy to Egipcjanie używali go do produkcji wapiennej zaprawy murarskiej (piramida w Gizie) zaprawami otrzymywanymi przez zmieszanie wapna palonego z pucolanami posługiwali się Chińczycy przy budowie słynnego muru.

Powszechnie stosowano wapno także w okresie panowania imperium rzymskiego. Zaprawę wapienną spotyka się prawie we wszystkich ważnych budowlach rzymskich: świątynie (Świątynia Posejdona wzniesiona u wybrzeży Włoch - 460 lat p.n.e.), mosty (most Fabrycjusza w Rzymie - ok. 200 r. n.e., amfiteatr Flawiuszów, a także Koloseum (Rzym, 69 - 82 r. n.e.).

Produkcję wapna i jego zastosowanie opisał wielki rzymski budowniczy i architekt Marcus Vitruvius Polio w dziele „De architectura Libri Decem”.

Po upadku Cesarstwa Rzymskiego nastąpił wyraźny spadek wykorzystania spoiw gipsowych i wapiennych w budownictwie, natomiast rozwijało się budownictwo drewniane. Około XIV w. na nowo zaczęto w Europie w coraz większym stopniu stosować zaprawy gipsowe i wapienne.

Odkrycia w dziedzinie fizyki i chemii dokonane w XVIII w. otworzyły nową erę w historii materiałów wiążących. Pierwsze badania w zakresie otrzymywania hydraulicznych materiałów wiążących przeprowadził J. Smeaton. Natomiast J. Parker zaobserwował, że kamień wapienny zanieczyszczony gliną daje po wypaleniu i rozdrobnieniu hydrauliczny materiał wiążący.

Badania prowadzone we Francji i ogłoszone w 1818 r. przez L. J. Vicata wykazały, że hydrauliczny materiał wiążący można otrzymać również przez wypalanie rozdrobnionej mieszaniny wapienia i gliny. Vicat jest więc uważany za jednego z prekursorów technologii cementu. Za wynalazcę cementu portlandzkiego, który zgłosił patent w 1824 r., uznaje się jednak Anglika J. Aspdina. Nazwa „cement portlandzki” pochodzi od angielskiej miejscowości Portland.

Wynalezienie spoiwa cementowego stało się potężnym bodźcem postępu we współczesnym budownictwie. Właściwy rozwój przemysłu cementowego związany był z budową sieci dróg i kolei żelaznej w Europie.

Wydarzeniem mającym duże znaczenie dla rozwoju budownictwa było dokonane we Francji na przełomie XIX i XX w. wynalezienie betonu zbrojonego stalą czyli żelbetu, w latach dwudziestych XX w. wynalezienie betonu sprężonego (strunobetonu).

Olbrzymi rozwój budownictwa mieszkaniowego, drogowego, hydrotechnicznego, potrzeba budowy lotnisk, a także możliwości przemysłowego wytwarzania elementów budowlanych spowodowały gwałtowny rozwój produkcji tego podstawowego dzisiaj materiału wiążącego.

Klasyfikacja spoiw wiążących

Ogólną nazwą „spoiwa wiążące” jest objęta grupa tworzyw, które rozdrobnione do postaci pyłu i zarobione wodą dają plastyczny zaczyn, łatwo układający i formujący się oraz wiążący po pewnym czasie i twardniejący na powietrzu lub w wodzie.

Do tej grupy materiałów należą produkty przemysłowe, często znacznie różniące się między sobą składem chemicznym i właściwościami. Różnorodność tę należy uwzględnić przy klasyfikacji tych materiałów.

W literaturze fachowej spotyka się podziały spoiw oparte na różnych kryteriach i parametrach. Jako podstawę klasyfikacji przyjmuje się rodzaj surowców, z których spoiwa wiążące są produkowane, skład chemiczny i właściwości fizyczne tych materiałów, zachowanie się ich w środowisku wodnym oraz wynikający z tego zakres ich stosowania.

Najczęściej jest spotykany podział spoiw wiążących na dwie grupy, różniące się wyraźnie pod względem zachowania się ich w środowisku wodnym. Są to spoiwa powietrzne i hydrauliczne.

Spoiwo powietrzne po zarobieniu wodą może wiązać i następnie twardnieć tylko na powietrzu, poddane zaś po związaniu i początkowym stwardnieniu działaniom wody traci swoje właściwości wiążące i wytrzymałościowe.

Spoiwo hydrauliczne natomiast wiąże i twardnieje zarówno na powietrzu, jak i w wodzie bez dostępu powietrza.

W zależności od rodzaju surowca spoiwa powietrzne można podzielić na spoiwa wapienne i spoiwa gipsowe.

Do spoiw hydraulicznych należą zaś: wapno hydrauliczne, cementy portlandzkie, hutnicze, glinowe i inne cementy.

Pucolana (z j.wł. puzzolana) - ceramiczny materiał budowlany, stosowany jako wypełniacz w zaprawach hydraulicznych. Pucolana jest pyłem lub bardzo drobnym popiołem, niegdyś pochodzenia wulkanicznego, dzisiaj także odzyskiwanym ze spalin wielkich kotłowni. Jej głównym składnikiem jest czysta krzemionka w postaci bardzo drobnych zaokrąglonych ziaren. Jej ważną cechą jest zdolność do wiązania wapna także pod wodą. Obecnie jest stosowana jako dodatek do zapraw betonowych zwiększający ich wodoodporność.

Joseph Aspen - takie brzmienie nazwiska podają inne źródła; (amw)

Str. 2 Spoiwa budowlane - rys hist. i klasyfikacja ...

(amw) Materiałoznawstwo str. 1

Data utworzenia 2006-03-26 05:26 Data ostatniego wydruku 2006-01-10 04:55

Wg „Budownictwo ogólne - materiały i wyroby budowlane” tom 1 - 2005 r., z dodatkami autora (amw)

---