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

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

3 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06Skład 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. Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

4 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06Wiązanie 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. Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

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

6 Wiązanie III – hydratacja krzemianówW 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 + C6AS3H H → 3C4ASH12 + 2CH + 2FH3 C4AF + 10H → C3AH6 + CH + FH3 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

7 Wiązanie IV – wyższe temperaturyW 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 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

8 Wiązanie V – szybkość przemianPoszczególne 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. Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

9 Wiązanie VI – przyspieszanie wiązaniaPrzyspieszanie wiązania cementu: Naparzanie - obróbka cieplna do 100°C w parze wodnej pod ciśnieniem atmosferycznym. Autoklawizacja - obróbka cieplna w temp °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. Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

10 Charakterystyka stwardniałego betonuPodstawowe 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. Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

11 Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06Modyfikacja 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 … Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., gr.1., R.A. 2005/06

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