Cement portlandzki i wiązanie betonu 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Informacje podstawowe Podstawowe surowce do otrzymywania: wapienie gliny margle Ww. składniki wypalone razem dają klinkier portlandzki. Cement portlandzki = klinkier + 3-5% gipsu (wypalane razem) 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06 Skład mineralogiczny 3CaO • SiO2 – alit (C3S), krzemian trójwapniowy, 30-65% wagi całk. 2CaO • SiO2 – belit (C2S), krzemian dwuwapniowy, 15-45% wagi całk. 3CaO • Al2O3 – glinian trójwapniowy (C3A), 5-15% wagi całk. 4CaO • Al2O3 • Fe2O3 – braunmileryt (C4AF), glinożelazian czterowapniowy, 5-15% wagi całk. CaSO4 • 2H2O – gips surowy (CSH2), siarczan wapniowy dwuwodny, 2-5% wagi całk. 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06 Wiązanie I Zaczyn cementowy = cement + H2O W fazie początkowej jest to zawiesina ziaren cementu w wodzie, w której nic się nie dzieje. Po kilku godzinach rozpoczynają się reakcje składników cementu z wodą. Zbiór tych reakcji nazywamy hydratacją cementu. 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Wiązanie II – hydroliza krzemianów Zachodzi w temp. poniżej 100°C C3S: 2C3S + 6H → C3S2H3 + 3CH C2S: 2C2S + 4H → C3S2H3 + CH 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Wiązanie III – hydratacja krzemianów W temp. poniżej 100°C C3A + 6H → C3AH6 (hydrogarnet) C3A + 3CSH2 + 26H → C6AS3H32 (etryngit) 2C3A + C6AS3H32 + 4H → 4C4ASH12 (monosiarczan) C4AF + 3CSH2 + 30H → C6AS3H32 + CH + FH3 2C4AF + C6AS3H32 + 12H → 3C4ASH12 + 2CH + 2FH3 C4AF + 10H → C3AH6 + CH + FH3 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Wiązanie IV – wyższe temperatury W temp. wyższej od 100°C, w wyniku reakcji hydrotermalnych, powstają szkodliwe związki: hydrokrzemiany (α-C2SH) tobermoryt (C5S6H5) inne związki (C6S6H, C2S3H2, C6S2H3)) Obniżają one wytrzymałość na ściskanie, podwyższają przepuszczalność betonu 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Wiązanie V – szybkość przemian Poszczególne składniki reagują z różną prędkością. Efekt: szybkość hydratacji jednych faz zależy od szybkości innych faz. Najszybciej reagują C3A i C3S – przyspieszacze Opóźniacze: CSH2, półhydraty (tworzą tzw. fałszywe wiązania) – wiążą najwolniej. Wykres obok – schemat ilościowych zmian fazowego składu zaczynu cementowego wg W. Kudrowskiego. 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Wiązanie VI – przyspieszanie wiązania Przyspieszanie wiązania cementu: Naparzanie - obróbka cieplna do 100°C w parze wodnej pod ciśnieniem atmosferycznym. Autoklawizacja - obróbka cieplna w temp. 150-200°C. Dla przeciwdziałania niekorzystnych reakcji dodaje się pył krzemionkowy. Modyfikacje składu cementu. Wykres obok – wpływ zawartości gipsu i półhydratu na czas wiązania wg W. Kurdowskiego. 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Charakterystyka stwardniałego betonu Podstawowe wielkości: Stosunek wodno – cementowy (w/c) Stosunek zawartości spoiwa do kruszywa (s/k) Stosunek wody do spoiwa (w/s) Umożliwiają one: określenie właściwości użytkowych badanego betonu. ustalenie optymalnego składu zaczynu dla osiągnięcia pożądanych właściwości. 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06 Modyfikacja betonu W zależności od warunków, stosuje się dodatki wpływające na właściwości betonu: Zwiększające wytrzymałość: żywice epoksydowe Przeciwmrozowe: rodanek sodowy Uszczelniające: pył krzemionkowy Upłynniające: lignosulfonian wapniowy, żywica melaminowo – formaldehydowa Napowietrzające: abietynian sodowy … 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06 Spis treści Informacje podstawowe Skład mineralogiczny Wiązanie Podstawowe wiadomości Hydroliza krzemianów Hydratacja krzemianów Wyższe temperatury Szybkość przemian Przyspieszanie wiązania Charakterystyka stwardniałego betonu Modyfikacja betonu 2005-12-31 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06