Hidratacija portland cementa to je cement Hidratno vezivo

Hidratacija portland cementa

Što je cement ? Hidratno vezivo koje: • veže • očvršćava • i ostaje stabilno pod djelovanjem vode Kalcijski-silikati doprinose dobrim svojstvima cementa

Sirovine za proizvodnju: U osnovi su to: VAPNENAC (cca. 2/3) i GLINA (cca. 1/3) Vapnenac je izvor Ca. O, a glina je izvor Si. O 2, Al 2 O 3 i Fe 2 O 3.

Shema proizvodnje: • Reakcije pri visokoj temperaturi: Ca. O + Si. O 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 (sirovine) ↓ C 3 S + C 2 S + C 3 A + C 4 AF (klinker)

Kemijske reakcije pri hidrataciji • Hidratacija C 3 S: • 2 C 3 S + 6 H C 3 S 2 H 3 + 3 CH + 500 J/g

Kemijske reakcije pri hidrataciji • Hidratacija C 2 S: • 2 C 2 S + 4 H C 3 S 2 H 3 + CH + 260 J/g

Kolika se topline oslobodi hidratacjom ? • Oslobođena toplina ovisi o vremenu hidratacije !

Koliko zapravo reagira ? • Stupanj hidratacije minerala klinkera

Razvoj čvrstoće (logaritamska skala)

Koliko nastaje Ca(OH)2 ? • Hidratacija C 3 S: • • 2 C 3 S +6 H C 3 S 2 H 3 + 3 CH 2*228. 3 g + 6*18. 0 g 342. 5 g + 3*74. 1 g Sveukupno: 564. 7 g w(Ca(OH)2)=(3*74. 1 g)/564. 7 g = 0. 394

Koliko nastaje Ca(OH)2 ? • Hidratacija C 2 S: • • 2 C 2 S +4 H C 3 S 2 H 3 + CH 2*172. 2 g + 4*18. 0 g 342. 5 g + 74. 1 g Sveukupno: 416. 5 g w(Ca(OH)2)=(74. 1 g)/416. 5 g = 0. 178

Gustoće mineralnih faza od interesa pri hidrataciji cementa

Shematski prikaz tijeka hidratacije (volumne promjene)

Morfologija nastalih produkata • C-S-H

C-S-H • • Omjer C/S = 1… 2, najčešće 1. 5 Svojstva: velika površina (100 -700 m 2/g) Snažne privlačne sile – doprinose čvrstoći Volumni udio: 50 -60 %

Pucolanski materijali Si. O 2 (aktivni) + Ca(OH)2 C-S-H

Morfologija nastalih produkata • Ca(OH)2

Morfologija nastalih produkata • Etringit

Kalcijski aluminat sulfat hidrati • To su etringit i monosulfat • Kemijsku formulu moguće je napisati: _ • C 3 A*3 CS*H 32 etringit (trisulfat) _ • C 3 A*CS*H 18 monosulfat

Nastanak AFm i AFt faza • Visoki p. H pri hidrataciji (zbog Ca(OH)2 i topljivih alkalija) – aluminij je topljiv! • Izvor sulfata je sadrenac dodan pri mljevenju cementnog klinkera • Reakcija: [Al. O 4]- + [SO 4]2 - + [Ca]2+ + voda etringit

Etringit kao “cementni bacil” • Molarni volumen etringita je velik (mala gustoća), a ako nastaje u već očvrslom materijalu – razara ga! • Sulfatna korozija (topljivi sulfati u tlu!) • Čak i u kanalizaciji (prisutan je H 2 S koji bakterije metabolitički prevode u H 2 SO 4!) • Moguć je prijelaz: etringit monosulfat

Korozija cementnog materijala • Ca(OH)2 - povoljniji je C 2 S • Na 2 SO 4 + Ca(OH)2 + 2 H 2 O Ca. SO 4*2 H 2 O + 2 Na. OH • Mg. SO 4 + Ca(OH)2 + 2 H 2 O Ca. SO 4*2 H 2 O + Mg(OH)2 • 3 Mg. SO 4 + C 3 S 2 H 3+ 8 H 2 O 3 Ca. SO 4*2 H 2 O +3 Mg(OH)2 +2 Si. O 2*H 2 O

Korozija armature