Materiały wiążące Wyroby polikrystaliczne (mogą zawierać fazę szklistą), otrzymane z surowców mineralnych na drodze wypalania. Charakterystyka: Tworzywa, które rozdrobnione na pył i zarobione wodą dają plastyczny zaczyn łatwo formujący się i wiążący po pewnym czasie oraz twardniejący na powietrzu lub w wodzie.

Materiały wiążące - podział Materiały wiążące powietrzne Po zarobieniu wodą wiążą i twardnieją tylko na powietrzu Materiały wiążące hydrauliczne Po zarobieniu wodą wiążą i twardnieją na powietrzu lub w wodzie Wapno palone Magnezyt kaustyczny Dolomit kaustyczny Spoiwa gipsowe Wapno hydrauliczne Cement romański Cementy: portlandzki, hutniczy, glinowy, żużlowe

Materiały wiążące powietrzne - charakterystyka Wapno palone surowiec: kamień wapienny CaCO3; produkcja: palenie w temp. 1000-12000C skład: głównie CaO proces wiązania i twardnienia: zarabianie wodą tworzenie Ca(OH)2 Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O

Materiały wiążące powietrzne - charakterystyka Magnezyt kaustyczny surowiec: MgCO3 produkcja: palenie do 800-8500C skład: MgO Dolomit kaustyczny surowiec: CaCO3 MgCO3 skład: MgO, CaCO3, CaO

Materiały wiążące powietrzne - charakterystyka Spoiwa gipsowe surowce: gips surowy CaSO4 2H2O, anhydryt CaSO4 rodzaje spoiw: Gips prażony półwodny CaSO4 . 0,5H2O (prażenie gipsu surowego w 180-2000C Estrich-gips (posadzkowy); wypalanie gipsu surowego w 1000-11000C (CaSO4 +3-5 % CaO)

Materiały wiążące powietrzne - charakterystyka Proces twardnienia i wiązania gipsu gips półwodny zarabianie wodą rozpuszczanie gipsu półwodnego krystalizacja gipsu dwuwodnego

Materiały wiążące hydrauliczne - charakterystyka Wapno hydrauliczne surowiec: wapienie margliste (6-20% domieszek minerałów ilastych; moduł hydrauliczny MH= CaO/SiO2+Al2O3+Fe2O3 = 1,7-4,5) produkcja: wypalanie 900-11000C skład: SiO2, FeO, Al2O3, CaO, CaCO3 twardnienie: powietrze i hydrauliczne powietrze: CaO+CO2 → CaCO3 hydrauliczne: krzemiany, gliniany, żelaziany

Materiały wiążące hydrauliczne - charakterystyka Cement romański surowiec: margle zawierające poniżej 75 % CaCO3 skład cementu: CaO, SiO2, FeO, AL2O3 (małe ilości CaCO3 Cementy tworzywa otrzymane przez wypalanie w temperaturze spiekania lub topienia główne surowce: wapienie, glinokrzemiany (margle), glina

Materiały wiążące hydrauliczne - charakterystyka Cementy Sproszkowane spoiwa hydrauliczne, które po zetknięciu z wodą tworzą plastyczną, twardniejącą masę. Cement portlandzki Półprodukty: Klinkier (podstawowy półprodukt) Gips Dodatki mineralne (żużel, popioły lotne)

Cement portlandzki - produkcja Klinkier + gips + żużel/popiół Przemiał Cement Charakterystyka cementu: Marka – minimalna wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia (MPa) (28, 35, 45, 55, 60)

Metoda sucha (proszek) Produkcja klinkieru Surowce: Wapień Margle (skały osadowe: wapień, minerały ilaste, kwarc) glina Mielenie Wypalanie w piecu obrotowym, ok. 14500C Metoda mokra (szlam) Metoda sucha (proszek)

Procesy zachodzące podczas wypalania klinkieru Reakcje chemiczne: Węglany + glinokrzemiany krzemiany, gliniany Podstawowe składniki klinkieru: Alit C3S (krzemian trójwapniowy -50 do 60% masy klinkieru) – 3CaO SiO2 Belit C3S (krzemian dwuwapniowy, ok. 20 % masy klinkieru) – 2 CaO SiO2 Brownmilleryt C4AF (czterowapniowy związek tlenku glinu i tlenku żelaza) – około 10 % masy klinkieru – 4CaO Al2O3 Fe2O3 Glinian trójwapniowy C3A ok. 10 % masy klinkieru – 3CaO Al2O3

Klinkier - charakterystyka składu mineralnego Moduł wapniowy wg Kinda (nasycenie wapnem) MN = CaO-(1,65Al2O3+0,35Fe2O3+0,7SO3) / 2,8SiO2 Moduł hydrauliczny MH=CaO/SiO2+Al2O3+Fe2O3 [%wag] (1,9-2,4) Moduł krzemianowy MK=SiO2/Al2O3+Fe2O3 (1,7-3,5) Moduł glinowy MG=Al2O3/Fe2O3 (1-3)

Proces wiązania i twardnienia cementu Proces wiązania cementu polega na tworzeniu, w wyniku reakcji z wodą, związków, które ulegając krystalizacji tworzą zwartą, twardą masę; Najważniejsze reakcje: 3CaO•SiO2 + 4,5H2O CaO•SiO2•2,5H2O 3CaO•Al2O3 + 12H2O 3CaO•Al2O3•12H2O W wyniku reakcji z wodą tworzą się trwałe struktury uwodnionych krzemianów i glinianów (CSH, CAH)

Rodzaje cementów Cement portlandzki (klinkier + gips) zaprawy murarskie, betony Cement hutniczy (klinkier + granulowany żużel wielkopiecowy 30-80 %) Cement glinowy (wypalanie boksytu + wapno → CaO Al2O3) Cement żużlowy (żużel + aktywatory) Cement pucolanowy (klinkier + pucolany → materiały zawierające aktywną krzemionkę) betony (duża odporność chemiczna)

Betony składniki: Naturalne Łamane Kruszywo grube (70%) + piasek + cement + woda Naturalne Łamane otoczone kamienie skały magmowe, wapień, dolomit