290 likes | 831 Views
Katedra Technologii Materiałów Budowlanych. WŁAŚCIWOŚCI SPOIW MINERALNYCH. Kraków, 2012 r. Plan prezentacji:. 1. Podział spoiw mineralnych. 2. Definicja i składniki cementu. 3. Skład chemiczny i fazowy klinkieru portlandzkiego. 4. Właściwości fizyczne i mechaniczne
E N D
Katedra Technologii Materiałów Budowlanych WŁAŚCIWOŚCI SPOIW MINERALNYCH Kraków, 2012 r.
Plan prezentacji: 1. Podział spoiw mineralnych 2. Definicja i składniki cementu 3. Skład chemiczny i fazowy klinkieru portlandzkiego 4. Właściwości fizyczne i mechaniczne cementów powszechnego użytku 5. Cechy chemiczne cementów powszechnego użytku 6. Wybrane cementy specjalne
Podział spoiw mineralnych Spośród współczesnych hydraulicznych mineralnych materiałów wiążących wymienić należy przede wszystkim następujące rodzaje spoiw: a)Cementy powszechnego użytku, stanowiące przedmiot normy PN-EN 197-1:2012 - CEM I - CEM II - CEM III - CEM IV - CEM V b)Cementy specjalne, spełniające wymagania normy PN-B-19707* - cement o wysokiej odporności na siarczany – HSR - cement niskoalkaliczny – NA c)Cementy specjalne o bardzo niskim cieple hydratacji – VLH, będące przedmiotem normy PN-EN 14216:2005 - cementy hutnicze – VLH III/B i VLH III/C - cementy pucolanowe – VLH IV/A i VLH IV/B - cementy wieloskładnikowe – VLH V/A i VLH V/B * Norma ta stanowi krajowe uzupełnienie PN-EN 197-1:2012
Podział spoiw mineralnych cd. d) Cementy o niskiej wytrzymałości wczesnej: - cementy hutnicze o niskiej wytrzymałości wczesnej – PN-EN 197-4:2005 - cementy murarskie – PN-EN 413-1:2011 - spoiwa hydrauliczne do zastosowań niekonstrukcyjnych – PN-EN 15368+A1:2010 e)Cementy supersiarczanowe – PN-EN 15743:2010 f)Hydrauliczne spoiwa drogowe - szybkotwardniejące hydrauliczne spoiwa drogowe RHRB – prEN 13282-1:2010 - hydrauliczne spoiwa drogowe o normalnym czasie twardnienia NHRB – prEN 13282-2:2010 g)Cement glinowo-wapniowy – PN-EN 14647:2007 oraz PN-EN 14647:2007/AC:2007 h)Wapno hydrauliczne – PN-EN 459-1:2010 - naturalne wapno hydrauliczne NHL - wapno hydrauliczne (sztuczne) HL i)Cement romański j)Spoiwa żużlowo-alkaliczne
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 [wg normy PN-EN 197-1].
Wymagania dotyczące właściwości mechanicznych i fizycznych cementów powszechnego użytku (PN-EN 197-1:2012) * Klasy wytrzymałości cementów definiowane tylko w przypadku cementów hutniczych CEM III
Wymagania dotyczące cech chemicznych cementów powszechnego użytku
Norma PN-B-19707 zalicza do cementów specjalnych ich następujące rodzaje: • cement odporny na siarczany-HSR (ang. High Sulphate Resistant), którego rozszerzalność liniowa po przetrzymywaniu przez 52 tygodnie w roztworze Na2SO4 powinna być mniejsza od 0,5%, • cement o bardzo niskim cieple hydratacji-VLH (Very Low Heat), który w metodzie semiadiabatycznej powinien wykazywać po 41h ciepło mniejsze od 220 J/g, a w przypadku CEM IV i V te samą wielkość po 7 dniach, • cement o małej zawartości alkaliów (sodu i potasu) in. cement niskoalkaliczny - NA , przy czym w przypadku CEM I, II, IV i V Na2Oe ≤ 0,60%, a w przypadku cementów hutniczych rośnie od 0,95% poprzez 1,10% do 2% odpowiednio dla CEM II/B-S i CEM III/A oraz (B,C). W. Kurdowski i Sorrentino zaliczają do cementów specjalnych te, których właściwości nie są określone w wymaganiach normowych, a posiadają szczególne zastosowania. Wytwarzane są one często w niekonwencjonalny sposób lub też z nietypowych surowców.
Cement glinowy Cement glinowy otrzymywany jest dwoma metodami: • przez spiekanie lub topienie mieszaniny wapienia z boksytem lub wodorotlenkiem glinu, zależnie od dopuszczalnej ilości zanieczyszczeń w produkcie (metoda firmy Lafarge).Przy większej zawartości Fe2O3 spiekanie jest bardzo utrudnione. • przez spiekanie klinkieru w piecach obrotowych (metoda rozwinięta w Stanach Zjednoczonych). Skład chemiczny cementu glinowego jest zwykle następujący: po około 40% tlenku glinu i wapnia, około 15 tlenku żelaza (III) i tlenku żelaza (II) oraz około 5 % krzemionki. W niewielkich ilościach obecne są również tlenki tytanu i magnezu oraz alkalia. Charakterystyczną cechą cementu glinowego jest szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu i podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Może być stosowany podczas betonowania zimą.
Cement Sorela Cement Sorela - mieszanina stężonego roztworu chlorku magnezu MgCl2 i tlenku magnezu MgO, z której powstają tlenochlorki o zmiennym składzie, co daje efekt tężenia. Obrazowo przedstawiają to reakcje: 5 MgO + MgCl2 + 3H2O 2[Mg3(OH)5Cl.4H2O] 3 MgO + MgCl2 + 11H2O Mg2(OH)3Cl.4H2O Cement Sorela nie posiada właściwości hydraulicznych, wyróżnia się za to dużą wytrzymałością i dużym modułem sprężystości oraz odpornością na ścieranie i ogniotrwałością.
Cement romański W wyniku szeregu prób, w Anglii w 1796 r. uruchomiono pierwszą wytwórnię wapna hydraulicznego nazywanego cementem romańskim Wapno hydrauliczne – spoiwo hydrauliczne mineralne o barwie szarej lub żółtawej otrzymywane z margli lub wapieni marglistych zawierających od 6 do 20% domieszek gliniastych lub wapieni krzemiankowych przez wypalenie ich w temperaturze od 900 do 1100 °C, zgaszenie na sucho (czyli dodanie niewielkiej ilości wody) i zmielenie.
Cementy kolorowe • Zabarwienie cementu wynika z absorpcji światła w widzialnej części widma, co jest związane z obecnością jonów metali przejściowych • Znaczący wpływ na zabarwienie cementu białego mają tlenki żelaza i domieszka TiO2 • Z cementu białego można wytwarzać cementy kolorowe, poprzez mieszanie go w specjalnych mieszarkach z barwnikami mineralnymi, najczęściej tlenkami metali w ilości od 1 do 5%. Inna metodą otrzymywania cementów kolorowych jest wytwarzanie klinkierów kolorowych.
Cementy ekspansywne • Cement ekspansywny - cement, który pęcznieje w trakcie twardnienia. Istnieje kilka sposobów jego otrzymania: np. zmieszanie cementu portlandzkiego lub cementu glinowego z składnikiem ekspansywnym, użycie domieszek przyspieszających narastanie wytrzymałości, użycie gotowych mieszanek szybkotwardniejących oraz obróbka cieplna betonu • Cement ekspansywny jest stosowany między innymi do zalewania ubytków, otworów na śruby w konstrukcjach betonowych. Dawniej używany był do zalewania pęknięć. • Przemysłowo produkuje się cementy ekspansywne opierające się na reakcji powstawania ettringitu - znane jako cementy K, M i S. • cement K zawiera, jako źródło jonów glinu, fazę C4A3S, zwana kompleksem Kleina, a matryc ę stanowi cement portlandzki • cement M jest mieszanina cementu portlandzkiego z cementem glinowym lub żużlem glinowym i gipsem • cement S jest cementem portlandzkim o zwiększonej zawartości C3A i dużym dodatku gipsu
Cementy szybkotwardniejące powstają w wyniku mieszania odpowiednich składników, z których jest wypalany klinkier, względnie z dodania do gotowego cementu domieszek przyspieszających uzyskanie podwyższonej wytrzymałości. Ich cel to uzyskanie produktu wiążącego, który można poddawać obciążeniom po stosunkowo krótkim czasie, nawet po jednym dniu. Zastosowanie: Mogą być stosowane np. do mocowania futryn, krat, poręczy, zawiasów. Cementy szybkowiążące stosowane są do osuszania ścian zbiorników i mocowania uchwytów, osadzania okiennic oraz w pracach instalacyjnych. Właściwości cementu szybkowiążącego: odporny na działanie czynników atmosferycznych po stwardnieniu mrozoodporny szybkowiążący (wysoka wczesna wytrzymałość) łatwy w przygotowaniu do użycia Zastosowanie: na zewnątrz i do wnętrz do wszelkich robót montażowych do osadzania kołków i kotew do mocowania rur, bram garażowych, drzwi, okien, konstrukcji stalowych, instalacji elektrycznych, maszyn, balustrad Cementy szybkotwardniejące i szybkowiążące