opis_cw_2_teoria.pdf

Ćwiczenie nr 2

Badania spoiw i zapraw – zagadnienia teoretyczne

1. Spoiwo – wypalony i rozdrobniony materiał mineralny, który po zarobieniu wodą wiąŜe i

uzyskuje odpowiednie parametry wytrzymałościowe, dzięki zachodzącym reakcjom

chemicznym.

Mieszanina spoiwa z wodą tworzy zaczyn .

Ze względu na zachowanie się spoiw w środowisku wodnym dzielimy je na:

powietrzne;

· hydrauliczne.

1.1. Spoiwa powietrzne

Spoiwa powietrzne wiąŜą i nabierają właściwych cech wytrzymałościowych tylko w

warunkach powietrzno-suchych. Spoiwa te naleŜą do najstarszych spoiw budowlanych.

Wszelkie wyroby i zaprawy na bazie tych spoiw mogą być stosowane wyłącznie w

warunkach powietrzno-suchych, poniewaŜ przy dostępie wody tracą swe właściwości

wytrzymałościowe (ulegają rozmiękczaniu).

1.1.1. Spoiwa wapniowe.

Wapno palone:

w bryłach;

- mielone.

Wapno gaszone:

ciasto;

proszek.

Wapno palone uzyskuje się przez wypalenie w temperaturze od 950

1250

C skały

wapiennej (CaCO 3 ).

temp

CaCO

¾ ®

CaO

Wapno palone nie nadaje się do bezpośredniego zastosowania do zapraw i wyrobów. Przed

uŜyciem naleŜy poddać je procesowi gaszenia (lasowania), który zachodzi według reakcji:

CaO

¾®

(

)

(

Jest to wapno w postaci ciasta, w którym zawartość wody wynosi około 50 %. Wapno

gaszone w postaci ciasta powinno mieć kolor biały lub lekko szary, jeśli jest brązowe, to

oznacza, Ŝe jest „spalone”, czyli gaszone zbyt małą ilością wody.

Wygodniejsze w stosowaniu, a przede wszystkim w magazynowaniu i dystrybucji jest wapno

hydratyzowane – czyli wapno palone, gaszone w sposób przemysłowy. Wapno to występuje

w postaci proszku i dostarczane jest w workach papierowych, które naleŜy przechowywać w

suchych pomieszczeniach.

Proces wiązanie wapna jest powolny i wymaga dostępu powietrza (CO 2 ), bez którego nie

wiąŜe. Wiązanie wapna przebiega według reakcji:

(

)

¾®

CaCO

Zastosowanie spoiw wapiennych:

zaprawy murarskie;

zaprawy tynkarskie;

farby budowlane;

wyroby silikatowe;

betony komórkowe.

1.1.2. Spoiwa gipsowe

Gips do celów budowlanych stosowano juŜ w staroŜytności, około 9000 lat temu. Tak

wczesne stosowanie gipsu było moŜliwe dzięki niewysokiej temperaturze praŜenia kamienia

gipsowego (około 200

C), łatwego mielenia (materiał miękki) oraz jasnej barwie.

Spoiwo gipsowe – gips budowlany tzw. półwodny powstaje w wyniku wypalenia kamienia

gipsowego dwuwodnego wg reakcji:

CaSO

)

temp

200

CaSO

Wiązanie gipsu jest bardzo szybkie – po zarobieniu wodą przyłącza ją i powstaje kamień

gipsowy dwuwodny:

CaSO

¾®

(

CaSO

)

(

Zalety gipsu:

estetyczny wygląd – gładkie powierzchnie, jasny kolor;

dosyć

duŜa

wytrzymałość

w gipsie wysokowytrzymałościowym dochodząca do

40,0 MPa na ściskanie i 5,0 MPa na rozciąganie (zwykły gips budowlany posiada

wytrzymałość rzędu 6

8 MPa na ściskanie oznaczaną na próbkach z zaczynu

normowego po wysuszeniu w temp. 50

ekologiczny – reguluje wilgotność powietrza;

niepalny;

moŜliwość uzyskania gładkich odlewów architektonicznych.

Wady gipsu:

szybkie wiązanie;

koroduje stal;

brak odporności na środowisko wodne – rozmięka w wodzie i szybko traci wytrzymałość

(do 70 %).

Zastosowanie gipsu:

tynki gładzone;

· ścianki działowe;

podsufiltki;

sztukateria – ozdoby architektoniczne;

wyroby budowlane np. płyty gipsowo-kartonowe;

1.2.

Spoiwa hydrauliczne

Spoiwa hydrauliczne wiąŜą i twardnieją zarówno w warunkach powietrzno-suchych jak i w

środowisku wodnym. Przedstawicielem spoiw hydraulicznych są róŜnego rodzaju cementy .

Wynalezienie cementu przypisuje się Anglikowi (Joseph Aspdin), który w 1824 r. uzyskał

patent na jego wyrób i nazwał cementem portlandzkim. Nazwa pochodzi stąd, Ŝe po

związaniu spoiwo miało kolor skał wydobywanych pod miastem Portland.

Cement powstaje przez zmielenie klinkieru cementowego z dodatkiem (do 5 %) kamienia

gipsowego i dodatkami hydraulicznymi (wodotrwałymi).

Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze spiekania (1450

mieszaniny surowców, zawierających wapień i glinokrzemiany. Podstawowe składniki

klinkieru to:

alit (3CaO

SiO 2 ) – krzemian trójwapniowy, oznaczany skrótowo C 3 S, jego zawartość

w klinkierze wynosi od 50 do 65 % wagowo;

belit (2CaO × SiO 2 ) – krzemian dwuwapniowy, oznaczany skrótowo C 2 S, ilość w

klinkierze 15 do 25 % wagowo, ma najwolniejszy proces hydratacji (uwodnienia);

glinian trójwapniowy C 3 A – w ilości ok. 10 %, najszybciej ulega hydratacji w

początkowej fazie procesu;

brownmilleryt (4CaO

× Al 2 O 3

× Fe 2 O 3 ) – czterowapniowy związek tlenku Ŝelaza

oznaczany jako C4AF – szybko wiąŜe, lecz ma niską wytrzymałość, ilość wagowa

wynosi 5 do 15 %.

Poza tymi minerałami w klinkierze występują jeszcze inne związki mineralne.

Podobnie jak złoŜony jest skład klinkieru cementowego, tak złoŜony jest proces wiązania

cementu. Spoiwo cementowe po zarobieniu wodą częściowo się w niej rozpuszcza, cząstki

nierozpuszczalne otoczone są warstewką wody. Zachodzi reakcja cząsteczek cementu z wodą,

w wyniku czego powstają nowe związki stanowiące produkty hydratacji i hydrolizy.

Hydratacja to uwodnienie polegające na przyłączeniu cząstek wody bez rozkładu cząstek

minerału. Przy hydrolizie następuje rozpad związków hydratacji, w wyniku czego powstają

nowe koloidalne (Ŝelowe) związki, które z czasem ulegają zagęszczeniu, odwodnieniu i

przekrystalizowaniu tworząc zwartą substancję o wysokiej wytrzymałości i wodotrwałości.

Przykład hydrolizy krzemianu trójwapniowego (alitu):

CaO

SiO

¾®

CaO

SiO

(

)

1.2.1. Rodzaje cementów

Cementy dzielą się na dwie grupy:

cementy powszechnego uŜytku;

cementy specjalne.

Cementy powszechnego uŜytku dzielą się na 5 rodzajów:

CEM I – cement portlandzki;

CEM II – cement portlandzki wieloskładnikowy: A i B;

CEM III – cement hutniczy: A, B, C;

CEM IV – cement pucolanowy: A, B;

CEM V – cement wieloskładnikowy: A, B.

Ze względu na zawartość składników innych niŜ klinkier, cementy dzieli się na odmiany: A,

B, C.

W zaleŜności od wytrzymałości na ściskanie (MPa) po 28 dniach dojrzewania, oznaczonej

zgodnie z normą, rozróŜnia się 3 klasy wytrzymałości cementu:

klasa 32,5 – wytrzymałość normowa ≥ 32,5 i ≤ 52,5 MPa;

początek wiązania ≥ 75 min;

klasa 42,5 – wytrzymałość normowa ≥ 42,5 i ≤ 62,5 MPa;

początek wiązania ≥ 60 min;

klasa 52,5 – wytrzymałość normowa ≥ 52,5 MPa;

początek wiązania ≥ 45 min.

Te trzy klasy w zaleŜności od wytrzymałości wczesnej cementu dzielą się na:

cementy o normalnej wytrzymałości wczesnej (symbol N);

cementy o wysokiej wytrzymałości wczesnej (symbol R).

Przykładowe oznaczenie cementu:

CEM II / B-S 32,5N

oznacza:

CEM II – cement portlandzki wieloskładnikowy;

B-S – odmiana (B) dotycząca zawartości ŜuŜla wielkopiecowego (S) w ilości od 21 do 35 %;

32,5N – klasę wytrzymałości i normalną wytrzymałość wczesną.

Wśród cementów specjalnych moŜna wyróŜnić:

cementy o niskim cieple hydratacji – LH;

cementy o wysokiej odporności na siarczany – HSR;

cementy o małej zawartości alkaliów – NA.

Do cementów powszechnego uŜytku do daje się odpowiednich symboli:

CEM I do CEM V – symbol LH;

CEM I do CEM IV – symbol HSR;

CEM I do CEM V – symbol NA.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: