Betonowanie dwuetapowe należy do specjalnych technologii wykonawstwa robót betonowych. Wynika to nie tylko z charakterystycznej metody wykonania betonu, odmiennej od konwencjonalnych technologii, lecz przede wszystkim z faktu, iż uzyskany tą metodę beton różni się pod względem struktury i innych cech od zwykłego betonu.

Pojecie betonowania dwuetapowego wywodzi się od charakterystycznej metody wykonania betonu. Idea metody polega na ułożeniu w wyznaczonym miejscu grubego kemieniwa (np. w deskowaniu, formie) i następnie wypełnieniu jego jam odpowiednio przygotowaną zaprawą cementową.

Wobec znacznej Ilości grubego kruszywa, beton wykonany metodą dwuetapową posiada wyższą niż zwykły beton gęstość.

Przy zastosowaniu specjalnego kruszywa z ciężkich materiałów, takich jak: baryt, limonit, magnetyt, ciężar objętościowy betonu może osiągnąć wartość 59 kN/m³. Beton o tak dużej gęstości stosowany jest do wykonywania osłon biologicznych reaktorów jądrowych, akceleratorów laboratoriów izotopowych Itp.

Ze względu na wysoki udział grubego kruszywa beton nie ulega segregacji. Ponadto taki beton jest narażony w mniejszym stopniu na powstawanie spękań oraz na skurcz podczas hydratacji niż beton wykonany konwencjonalnie.

Betonowanie dwuetapowe jest szczególnie przydatne do napraw podwodnych konstrukcji. Jest stosowane przede wszystkim do naprawy masywnych, dużych elementów, filarów mostowych, zapór betonowych. Używana jest również do wznoszenia konstrukcji ochronnych reaktorów atomowych, zaślepień tuneli, spirali betonowych turbin

Torkretowanie - to natryskiwanie zaprawy cementowej lub mieszanki betonowej na powierzchnię podłoża energią sprężonego powietrza. Wykonywany tą metodą beton określa się jako torkret lub beton natryskowy ( ang. shotcrete, niem. Spritzbeton). Ze względu na swoje liczne zalety, torkretowanie uznać należy za metodę szczególnie predestynowaną do napraw wzmocnień i zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji betonowych bądź żelbetowych.

Do głównych zalet stosowania torkretu (betonu natryskowego) zaliczyć należy: wysoką wytrzymałość i szczelność doskonałą przyczepność do starego betonu kompatybilność jego właściwości ze starym betonem w konstrukcji (w przeciwieństwie np. do betonu żywicznego)

Właściwości torkretu można, podobnie jak zwykłego betonu, modyfikować przez stosowanie polimerów (SPCC), zbrojenia rozproszonego w postaci włókien lub przez użycie pyłu krzemionkowego. Dzięki tym zabiegom można uzyskać torkret o różnych właściwościach

Betonowanie podwodne za pomocą opuszczanej rury nieruchomej jedno lub wieloczłonowej metodą contractor.
Betonowanie tą metodą wykonuje się w trzech fazach. Pierwsza to szczelne wypełnienie rury betonem w taki sposób, aby całkowicie usunąć z niej wodę. Faza druga to utworzenie podstawy zwanej bulwą przy dolnej końcówce rury. Faza trzecia to betonowanie właściwe wykonywane w taki sposób, aby dolna końcówka rury była ciągle zanurzona w betonie

Jak domieszki wpływają na właściwości mieszanek betonowych?

• poprawiają urabialność (układanie, rozprowadzanie) - domieszki uplastyczniające,

• krótkotrwale zmieniają lepkość i konsystencję - domieszki napowietrzające,

• regulują warunki wiązania i twardnienia - domieszki przyspieszające wiązanie i twardnienie, domieszki opóźniające wiązanie,

• zwiększają odporność betonu na działanie mrozu - dodatki uszczelniające,

• spulchniają mieszankę betonową - domieszki spulchniające,

• umożliwiają produkcję betonu i roboty betoniarskie w temperaturach ujemnych - dodatki przeciwmrozowe,

• barwią beton w masie - dodatki barwiące (pigmenty); impregnatów barwiących nie zalicza się do grupy dodatków;

Typy modyfikatorów
Do domieszek zalicza się m.in. preparaty uplastyczniające i upłynniające (plastyfikatory i superplastyfikatory), opóźniające i przyspieszające wiązanie, napowietrzające i uszczelniające. Dodatki, to m. in. pyły krzemionkowe i zbrojenie rozproszone, na przykład włókna stalowe, z tworzyw sztucznych, węglowe oraz pochodzenia organicznego.
• Plastyfikatory i superplastyfikatory
Plastyfikatory - domieszki obniżające napięcie powierzchniowe wody zarobowej w stopniu umożliwiającym ograniczenie jej zużycia o około 10% i przy zachowaniu tej samej konsystencji.
Superplastyfikatory - powodują powstawanie wokół ziaren cementu podwójnej warstwy jonowej, dzięki której zmniejszają się siły tarcia i następuje intensywna dyspersja zaczynu cementowego. Superplastyfikatory umożliwiają redukcję zużycia wody zarobowej o 30 do 35%, przy zachowaniu projektowanej konsystencji.
Surowce
• sole sulfonowanych melaminowo-formaldehydowych polimerów (SMF),
• sole sulfonowanych naftalenowo-formaldehydowych polimerów (SNF)
• oraz sulfonaty ligninowe i ich mieszaniny.
Domieszki te wpływają na równomierne rozłożenie kruszywa w mieszance, a tym samym na jednorodność mieszanki betonowej oraz na jednakowe zwilżenie ziaren kruszywa. Najczęściej dozowane są w ilości od 1 do 5% w stosunku do masy spoiwa. Zastosowane w maksymalnych dawkach, określonych przez producenta, powodują jednak zwiększenie napowietrzenia mieszanki betonowej, a w konsekwencji opóźnienie czasu wiązania cementu.
• Domieszki opóźniające wiązanie
Głównymi składnikami domieszek opóźniających wiązanie są fosforany, cukry i tlenki metali. Po zastosowaniu takich domieszek na powierzchni ziaren klinkieru cementowego tworzy się otoczka, która hamuje dostęp wody i blokuje powstawanie zarodków krystalizacji, na których pojawiają się produkty hydratacji. Domieszki opóźniające stosuje się w wypadku dłuższego transportu betonu, by zapobiec rozpoczęciu procesu wiązania. Modyfikatory te, dodane w ilości 0,2-2,0% w stosunku do ilości cementu, pozwalają zmniejszyć ilość wody zarobowej nawet o 10% i opóźnić czas wiązania o 3 do 24 godzin. Domieszki opóźniające wiązanie działają również uplastyczniająco.
Skutki uboczne
Na przykład w wyniku wydłużenia czasu między początkiem a końcem wiązania betonu istnieje niebezpieczeństwo powstawania rys skurczowych, a na skutek opóźnienia czasu twardnienia może zmniejszyć się wytrzymałość początkowa betonu. Zastosowanie opóźniaczy organicznych w połączeniu z niektórymi cementami może spowodować gwałtowne przyspieszenie wiązania, dlatego korzystniejsze jest stosowanie opóźniaczy nieorganicznych. Przedozowanie może doprowadzić do powstania niekontrolowanych porów powietrznych, które obniżają wytrzymałość.
• Domieszki przyspieszające wiązanie
Stosowane są głównie w betonach natryskowych, szybkowiążących, uszczelniających i wodoszczelnych. Stosowane w ilości od 0,5 do 5,0% w stosunku do masy cementu pozwalają osiągnąć maksymalną wytrzymałość betonu już po 6 godzinach. Dzięki nim można szybciej demontować formy i dlatego są stosowane przy produkcji wyrobów betonowych. Domieszki te mogą wywoływać skutki uboczne: niższą wytrzymałość końcową, większy skurcz przy zastosowaniu maksymalnych lub wyższych od dopuszczonych przez producenta dawek, a efekty uzależnione są od rodzaju cementu.
• Domieszki napowietrzające
Domieszki te poprzez redukcję napięcia powierzchniowego wody zarobowej wprowadzają do mieszanki pory powietrzne w kształcie kuleczek o średnicy 0-0,3 mm, co powoduje przerwanie istniejącego systemu kapilarnego betonu. Zastosowanie tych domieszek w betonach pozwala wykonywać elementy trwałe i odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz agresywnego środowiska. Do grupy takich elementów zalicza się np. płyty chodnikowe, kanały odwadniające, podjazdy garażowe, stopnie schodów, mury betonowe, zbiorniki w oczyszczalniach ścieków.
Stosowane są najczęściej jako domieszki poprawiające mrozoodporność, podwyższające trwałość betonu i zmniejszające jego nasiąkliwość.
• Domieszki uszczelniające
Domieszki uszczelniające zmniejszają nasiąkliwość betonu poprzez hydrofobizację systemu kapilar. Mają działanie uplastyczniające, pozwalają także uzyskać szczelną strukturę betonu. Domieszki należące do tej grupy w wysokim stopniu poprawiają trwałość i odporność betonu na działanie środowiska agresywnego.
Domieszki uszczelniające są drogie, dlatego częściej stosowane są domieszki upłynniające i technologie betonów wodoszczelnych, w których wskaźnik w/s jest bardzo niski.

Betony wysokowartościowe

Tradycyjna technologia projektowania betonów coraz częściej okazuje się niewystarczająca. Inżynierowie poszukują nowych rozwiązań konstrukcyjnych, technologicznych i materiałowych, które umożliwią wznoszenie lekkich i smukłych konstrukcji inżynierskich. Obecnie większą uwagę przywiązuje się do odporności betonu na oddziaływanie agresywnego środowiska zewnętrznego. Doskonali się również stosowanie betonów modyfikowanych substancjami chemicznymi zwiększającymi ich szczelność, odporność na skrajnie niską i wysoką temperaturę oraz agresję chemiczną.
Klasyfikacja betonów, a tym samym zaliczenie do danej grupy normowej, jest najczęściej oparta na uzyskanej wytrzymałości na ściskanie. Jednak w krajach, w których technologia betonu jest już bardzo rozwinięta (Stany Zjednoczone, Japonia, Francja, Norwegia) coraz częściej odchodzi się od tego typu klasyfikowania, uwzględniając inne cechy betonu: urabialność, szczelność oraz trwałość.

Rodzaje betonów wysokowartościowych:

• Betony wysokiej wytrzymałości (BWW): to kompozyty cementowe o wytrzymałości na ściskanie od 60 do 120 MPa. Zakres ten przyjęto za większością źródeł europejskich oraz amerykańskich (min. Beton DIN 1045, Eurocode 2, ACI 318-89).
• Beton bardzo wysokowartościowy (BBWW): jego klasyfikacji dokonano poprzez przyporządkowanie wytrzymałości na ściskanie do przedziału od 120 do 180 MPa.
• Betony ultrawysokowartościowe (BUWW) - betony najnowszej generacji o wytrzymałości na ściskanie powyżej 180 MPa. Podczas badań stwierdzono, że betony z dodatkiem mikrozbrojenia oraz poddane specjalnej obróbce cieplno-wilgotnościowej uzyskują wytrzymałości nawet ponad 800 MPa. Betony najnowszej generacji
• Lekkie betony wysokowartościowe
Lekkie betony wysokowartościowe (LBWW) to betony powstałe z użyciem kruszyw lekkich, a przede wszystkim kruszyw sztucznych takich jak liapor czy leca (ze spęcznionych glin) lub lytag (ze spiekanych popiołów lotnych). LBWW stosuje się głównie w elementach konstrukcji platform wydobywczych i innych obiektów wykonywanych najpierw w suchych dokach (ze względu na gęstość materiału możliwy jest dogodny transport elementów do miejsca wbudowania) oraz w przęsłach mostów i przekryciach dużej rozpiętości. W praktyce LBWW, gęstości od 1850 do 2000 kg/m3, uzyskują wytrzymałość na ściskanie od 50 do 90 MPa.
• Włóknobeton wysokowartościowy - jest to beton ze zbrojeniem rozproszonym w postaci włókien metalowych, węglowych, polipropylenowych lub innych, długości około 20 mm i przekroju najczęściej około 1 mm2.
• Betony samozagęszczające
To betony o bardzo ciekłej konsystencji (normowy rozpływ 500-700 mm), z dużą zawartością cementu (powyżej 600 kg/m3) oraz małą ilością kruszywa. Wykonanie takich mieszanek jest możliwe tylko z zastosowaniem specjalnych dodatków i domieszek. Korygują one lepkość, zapobiegają segregacji i zmniejszają ciepło hydratacji.

. Pale wiercone z zabezpieczeniem otworu przez rurowanie

Technologię tą stosujemy przy wykonywaniu pali o średnicach
400 mm, 
620 mm, 
700 mm, 
 880 mm. Jako narzędzi wiercących używamy różnego rodzaju świdrów ślimakowych, kubełkowych oraz koron wycinających. Rury służą tu do zapewnienia stateczności otworu w trakcie wiercenia oraz zapobieżenia rozluźnieniu gruntu na zewnątrz rur. Rury są opuszczane w trakcie wiercenia w głąb gruntu przy użyciu wciskarki lub adaptera stołu obrotowego. Poszczególne segmenty rur łączy się ze sobą przy pomocy specjalnych śrub tzw. korków. W zależności od rodzaju gruntu stosuje się różne techniki wiercenia. W przypadku występowania wody należy zawsze pamiętać o konieczności zabezpieczenia dna otworu przed rozluźnieniem poprzez wytworzenie w otworze nadciśnienia słupem wody lub zawiesiny bentonitowej. Wytworzone nadciśnienie słupem użytej cieczy należy utrzymać do końca betonowania. Wywiercony otwór należy  oczyścić i zamontować w nim kosz zbrojeniowy. Betonowanie odbywa się metodą kontraktorową.  W trakcie betonowania rury są podciągane i demontowane. W celu uniknięcia zawieszania się betonu na zbrojeniu nie należy stosować betonu na kruszywie łamanym. Masa betonowa powinna mieć odpowiedni skład aby zapewniony był wypływ betonu rurą kontraktorową jak i kontakt pobocznicy z gruntem. Możliwe jest wiercenie na sucho jeżeli pozwalają na to warunki gruntowo-wodne. Obliczenie nośności takiego pala musi być odpowiednio skorygowane. W technologii tej wykonujemy pale o długości wiercenia do 18.50 m

Zageszczenie w wyniku  odpowietrzenia  - za pomoc±  specjalnej  aparatury wytwarzaj±cej  podciśnienie  i  usuwa  nadmiar  powietrza  i wody. Skutkiem  takiego dzialania jest,  ścisle ulozenie  ziaren kruszywa, przemieszczanie drobniejszych frakcj ,  kruszywa i cementu w kierunku  plaszczyzny  odpowietrzaj±cej.              Odpowietrzanie moze byc powierzchniowe lub  wglebne.  Odbywa sie po przez specjalne  plyty  odpowietrzaj±ce  lub bezpośrednio  na powierzchni prefabrykatu, Odpowietrzanie wglebne wykonuje sie za pomoc±  rur perforowych , z dwiema  warstwami  siatki.

WYROBY GIPSOWE

Wytwarza się z kamienia gipsowego.

Temp. wypalania do 190°C- gips budowlany,

Temp. wypalania 800-1000°C -estrychgips ( inne właściwości).

Gips- minerał, który posiada pewną ilość wody, w trakcie wypalania traci wodę. Po wypaleniu i skruszeniu dodajemy wody. Następuje proces wiązania i twardnienia. Część wody wykorzystana jest chemicznie do reakcji chem., reszta wody wypełnia pustki. Podczas wiązania wytwarza duże ilości ciepła.

Wyroby gipsowe wykonuje się z gipsu+ woda.

-wytrzymałość na ściskanie woda/gips (po stwardnieniu).

Estychgips:

Wypalają się w temp. 800-1200°C.

• -większa wytrzymałość na ściskanie (do 30Mpa ),

• -większa porowatość,

• -ściśliwość,

• -mniejsza nasiąkliwość,

• większa twardość.

Są to spoiwa powietrzne.

Działanie wody na gips powoduje ograniczenie w zastosowaniu tych wyrobów ( >60% wilgoci ).

Gips przejmuje wilgoć do swojej struktury, robi się plastyczny i zmniejsza siłę jego wytrzymałości.

Jastrychgips- grupa spoiw powietrznych(odporne na działanie wilgoci). Współczynnik rozmiękania jest niski.

Poprawa właściwości gipsu poprzez:

• użycie do wody roztworu baraksu,

• dodanie wapna do gipsu,

• powlekanie środkami hydrofobowymi,

• dodatek żywicy.

Zastosowanie:

• -tynki wewnętrzne,

• -detale architektoniczne,

• -zaprawy murarskie (tam gdzie nie ma wody).

• -sztuczny marmur (stiuks ).

Zalety	Wady
-duża łatwość wykonania odlewów	-zbyt szybkie procesy wiązania
-b. szybki proces wiązania i twardnienia	-mała odporność na działanie wody i wilgoci
-do jego prod. potrzebne są niewielkie ilości energii	-mała przyczepność do innych materiałów

• hydrauliczne

Spoiwa powietrzne wiążą i twardnieją jedynie na powietrzu; nie twardnieją w wodzie; i po stwardnieniu nie są odporne na działanie wody.

Składniki powietrzne CaO, MgO ( składniki zasadowe) w reakcji z wodą tworzą nietrwałe związki Ca (OH )₂ i Mg (OH )_2, które z kolei w reakcji z CO₂ z powietrza tworzą trwałe związki w postaci CaCO₃ i MgCO_3.

Do spoiw powietrznych należą:

• spoiwa wapienne (np. wapno palone mielone, wapno suchogaszone, wapno mokrogaszone)

• spoiwa gipsowe ( gips budowlany, anhydryt, estrichgips)

Spoiwa hydrauliczne wiążą i twardnieją zarówno w powietrzu jak i pod wodą, a po stwardnieniu są odporne na działanie wody. Zawierają składniki hydrauliczne ( składniki kwaśne) SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, które w obecności wolnego CaO i po połączeniu się z nim, trwale wiążą wodę.

Do spoiw hydraulicznych należą cementy portlandzkie, hutnicze i szereg innych a także wapno hydrauliczne.

Powietrzne spoiwa wapienne mogą uzyskać własności hydrauliczne po dodaniu do nich dodatków hydraulicznych. Np. w okresie cesarstwa rzymskiego zaprawy wapienne mieszano z tufami wulkanicznymi, uzyskując materiał twardniejący pod wodą.

Dodatki hydrauliczne są to wszystkie materiały naturalne i sztuczne, posiadające własności hydrauliczne, tzn. zawierające składniki, które mogą w normalnej temperaturze wchodzić w środowisku wodnym w reakcje z wapnem, tworząc minerały wodoodporne. Zaliczamy do nich:

- pucolany naturalne, czyli popioły wulkaniczne, trasy, tufy, ziemię okrzemkową i

santorinową

• pucolany sztuczne-produkty spalania węgla (zmielony żużel paleniskowy, popiół lotny ), zmielona wypalona glina. Żużle wielkopiecowe kwaśne ( CaO poniżej 40%) zalicza się także do dodatków hydraulicznych, natomiast żużle wielkopiecowe zasadowe ( CaO powyżej 40%)mogą być samoistnymi spoiwami hydraulicznymi.

Dodatki obojętne są to materiały o różnym pochodzeniu, które po wymieszaniu ze spoiwem i wodą nie wykazują własności wiążących.

Są to np.:

• mączki kamienne, stosowne w celu poprawy urabialności, w betonach pompowych

• zbrojenie rozproszone( stalowe, polipropylenowe)

Ogólnie: dodatki to materiały(np. popioły lotne, mączki kamienne, zbrojenie rozproszone) dodawane w ilości powyżej 5% m.c., często nawet około 40%m.c., w celu zmodyfikowania cech betonu.

Natomiast domieszki są to substancje chemiczne dodawane do betonu w ilościach nie przekraczających 5% m.c., modyfikujące jego właściwości( zmiana czasu wiązania, wprowadzenie pęcherzyków powietrza).

W zależności od udziału kruszywa i jego uziarnienia wprowadza się pojęcia:

Zaczyn- mieszanina cementu i wody (C+W)

Zaprawa- mieszanina cementu, wody i kruszywa drobnego (C+W+K_d)

Beton- mieszanina cementu, wody, kruszywa drobnego i kruszywa grubego (C+W+K_d+K_g).

Rozróżniać należy beton od mieszanki betonowej.

Beton to (C+W+K_d+K_g ) po stwardnieniu

Mieszanka betonowa to mieszanina ww składników jeszcze przed stwardnieniem ( do czasu, gdy można ją jeszcze układać w deskowaniu lub formie i zagęszczać).

Podstawowe właściwości spoiw

Podstawowymi składnikami chemicznymi większości spoiw są :

• tlenek wapnia CaO

• tlenek krzemu SiO₂

• tlenek glinu Al₂O₃

• tlenek żelazowy Fe₂O₃

• tlenek magnezowy MgO

W nieznacznych ilościach występują też: tlenki manganu MnO, potasu K₂O, sodu Na₂O i trójtlenek siarki SO₃

Spoiwa charakteryzują następujące własności:

• miałkość

• kaloryczność

• zmiana objętości

• tężenie i twardnienie

Miałkość ( stopień zmielenia) określa przeciętną wielkość ziaren spoiwa ( cm²/g).

Miałkość dotyczy tych spoiw, które po wypaleniu są rozdrabniane mechanicznie, a więc głównie spoiw hydraulicznych ( np. cementy). Im drobniejsze ziarenka, tym większa powierzchni styku z wodą, a więc intensywniejszy przebieg reakcji wiązania i tężenia.

Kaloryczność polega na wydzielaniu ciepła przez spoiwo po zetknięciu z wodą, tj. w czasie hydratacji.

Hydratacja ( uwodnienie ) spoiwa jest zawsze połączona z wydzielaniem ciepła ( reakcja egzotermiczna).

Ciepło hydratacji ( c. uwodnienia) mierzy się w kJ/ kg lub J/g.

Kaloryczność zależy przede wszystkim od:

• miałkości cementu. Im drobniej zmielone spoiwo, tym szybciej reaguje z wodą i więcej ciepła wydziela w jednostce czasu. Ponadto cement drobniej zmielony ( o średnicy poniżej 15 mμ) hydratyzuje w całej swej masie, natomiast grubiej zmielony ( np. około 30mμ) tylko w 50%.

• składu chemicznego. Wraz ze wzrostem zawartości CaO, który wykazuje najwyższe ciepło hydratacji, kaloryczność spoiwa wzrasta.

• temperatury spoiwa. Wiadomo z chemii, że przy wzroście temperatury o 10°C, szybkość przebiegu reakcji chemicznej rośnie dwukrotnie. Temperatura otoczenia ma istotny wpływ na ilość ciepła wydzielanego przez spoiwo.

Przykładowo dla cementu portlandzkiego w temperaturze 4°C ilość ciepła hydratacji

wynosi 154 J/kg, w 24°C - 285J/kg, w 32°C - 309 J/kg a w temperaturze 41°C -

335J/kg.

W praktyce budowlanej kaloryczność może mieć pozytywny bądź negatywny wpływ na beton.

Wpływ pozytywny to pożądane w okresie chłodów lub zimy samoocieplenie się m.b. lub zaprawy, ponieważ proces wiązania i początkowego twardnienia muszą zachodzić w temperaturze dodatniej.

Wpływ negatywny to możliwość powstania rys i pęknięć masywu betonowego, wywołanych różnicą temperatur pomiędzy warstwą zewnętrzną betonu, a znacznie wolniej stygnącą warstwą wewnętrzną ( gradient temperaturowy może wywołać rysy termiczne).

Zmiany objętości spoiw to :

• skurcz ( wywoływany jest głównie przyczynami natury fizycznej, jak temperatura, wysychanie)

• pęcznienie ( wywoływane jest głównie przyczynami natury chemicznej)

Skurcz w zaprawie lub betonie dzieli się na:

• skurcz plastyczny, zachodzący w ciągu pierwszych 24 godzin. Wynosi on na ogół od 0,5 do5 mm/m. Jego wielkość rośnie wraz ze wzrostem ilości cementu, ciekłości m.b., temperatury oraz ze spadkiem wilgotności powietrza.

• skurcz tradycyjny, zachodzący po 24 godzinach dojrzewania wstępnego. Jego wielkość rośnie wraz z e wzrostem odparowywania wody i przewiewem.

Pęcznienie w betonie lub zaprawie wywołuje obecność tlenku wapnia (CaO), tlenku magnezu ( MgO) lub siarczanu wapnia (CaSO₄). Pod wpływem wilgoci z powietrza zarówno CaO jak i MgO uwadniają się na Ca(OH)₂ i Mg(OH)₂ jednocześnie zwiększając swoją objętość.

Natomiast gips (CaSO₄) w obecności glinianu trójwapniowego (3CaO ⋅Al₂O₃) wiąże chemicznie wodę, tworząc sól Candlota, czyli tzw. bakcyl cementowy o wzorze 3CaO ⋅ Al₂O₃ ⋅ 3 CaSO₄ ⋅ 31H₂O, który krystalizując znacznie zwiększa swoją objętość.

W każdym z wymienionych przypadków zaprawa lub beton ulega spękaniu a niekiedy nawet rozpada się.

Hydroliza - rozkład pod wpływem wody

Hydratacja - uwodnienie ( proces w wyniku którego woda zostaje chemicznie związana)

Hydratacja w rozumieniu Technologii Betonu- to zbiór reakcji chemicznych i procesów fizycznych, zachodzących po zarobieniu cementu wodą

Składniki główne i drugorzędne

W nowych polskich normach wprowadzono podział cementów na:

• cementy powszechnego użytku

• cementy specjalne

Cementy powszechnego użytku ( PN-EN- 197-1)

Powyższa nazwa nawiązuje do odpowiedniej normy europejskiej ( EN ), przyjmując zastosowany tam europejski system klasyfikacji cementów na rodzaje i klasy wytrzymałości, ich nazewnictwo i oznakowanie.

Wg tej normy cement jest to ” spoiwo hydrauliczne, tj. drobno zmielony materiał nieorganiczny, 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”

Jest on mieszaniną:

- składników głównych,

• składników drugorzędnych,

• siarczanu wapnia,

• dodatków.

Składniki główne są to materiały nieorganiczne, których udział w stosunku do sumy wszystkich składników cementu przekracza 5% (wagowo). Są to:

• klinkier- główny składnik wszystkich cementów oznaczenie K

• materiały modyfikujące właściwości cementów:

• granulowany żużel wielkopiecowy oznaczenie S

• popiół lotny krzemionkowy oznaczenie V

• popiół lotny wapienny oznaczenie W

• pucolana naturalna oznaczenie P

• pucolana przemysłowa oznaczenie Q

• wapień oznaczenie L,LL

• pył krzemionkowy oznaczenie D

• łupek palony oznaczenie T

Składniki drugorzędne są to specjalnie wyselekcjonowane naturalne materiały nieorganiczne, pochodzące z procesy produkcji klinkieru, lub składniki z powyższej listy, jeżeli nie są one głównymi składnikami cementu, których udział w stosunku do sumy składników cementu nie przekracza 5% (wagowo).

Siarczan wapnia dodawany jest do cementu podczas jego wytwarzania w celu regulacji czasu wiązania.

Dodatki są to składniki nie wymienione na powyższej liście, dodawane w celu poprawy wytwarzania bądź właściwości cementu. Całkowita ich ilość nie powinna przekraczać 1% masy cementu, a w przypadku dodatków organicznych- 0,5% masy cementu.

Omówimy teraz składniki główne, nie klinkierowe cementu.

Granulowany żużel wielkopiecowy (S) jest produktem odpadowym powstającym przy wytapianiu surówki w wielkich piecach hutniczych, przy użyciu wapieni jako topników.

Żużle w wyniku szybkiego studzenia są spulchniane i rozpadają się na okruchy o prawie jednakowej wielkości -granulacja. Struktura ziaren jest szklista bądź gąbczasta.

Żużel jest materiałem o utajonych właściwościach hydraulicznych, tj. wykazuje właściwości hydrauliczne przez odpowiednie pobudzenie ( aktywację ).

Aktywatorami żużla mogą być:

• materiały zasadowe np. CaO, Ca(OH)₂, NaOH,

• materiały słabo kwaśne np. CaSO₄, Al₂(SO₄)_3,

• podwyższona temperatura, ciśnienie.

Pucolany P,Q- są to materiały krzemionkowe lub glinokrzemionkowe.

Mogą być pochodzenia :

• naturalnego ( P)- skały wulkaniczne lub osadowe, popioły i pyły wulkaniczne, tufy,

pumeksy, ziemia okrzemkowa, surowa glina,

• sztucznego (Q) - wypalone gliny i łupki.

Samodzielnie nie twardnieją, ale drobno zmielone i w obecności wody reagują w normalnej temperaturze otoczenia z Ca(OH)₂, tworząc związki o właściwościach hydraulicznych (uwodnione krzemiany i gliniany wapniowe).

Główne składniki to : SiO₂ i Al₂O₃.

Popioły lotne V,W otrzymywane są przez elektrostatyczne lub mechaniczne osadzanie pylastych cząstek( o średnicy mniejszej niż 0,2 mm ) spalin z palenisk opalanych pyłem węglowym.

---