Spoiwa dr in Dominik Logo dominik logonpwr edu

Spoiwa dr inż. Dominik Logoń / dominik. logon@pwr. edu. pl / p. 913, C 7 * zakaz kopiowania i rozpowszechniania * dane tab. mają charakter inf.

Spoiwa - rys historyczny 1600000 p. n. e. – ogień – Afryka popiół + rozkr. kamień gipsowy lub wapienny + woda = zdolności wiązania i twardnienia Egipt 2560 p. n. e – piramida w Gizie; wapienna zaprawa murarska. Egipt 2650 p. n. e. - piramida schodkowa w Sakkarze koło Memfisu; lepiszcze mieszaniny iłu i spoiwa gipsowego. (Joseph Davidovits)

Spoiwa mineralne Wiążą dzięki reakcjom chemicznym Powietrzne Wiążą i twardnieją w powietrzu Hydrauliczne Wiążą i twardnieją zarówno w powietrzu jak i w wodzie * Wapienne * Cement * Gipsowe * (Wapno hydrauliczne)

1000 p. n. e. piasek + drobne kamienie + zaprawa wapienna + popiół wulkaniczny = rzymski beton wodoodporny n. e. Pucolana – ceramiczny materiał budowlany, stosowany jako wypełniacz w komp. cem. (pył lub bardzo drobny popiół pochodzenia naturalnego, wulkanicznego ( sztucznego - produkt spalania wielkich kotłowni, pył krzemionkowy. ) Koloseum Amfiteatr Flawiuszów ? 70 -80 n. e. – budowla cesarzy z dynastii Flawiuszów 1818 r. L. J Vicata – wypalanie wapienia i gliny – hydrauliczny materiał wiążący 1824 r. J. Aspdin – patent na cement portlandzki

Wapno PN-EN 459 -1: 2003 „Wapno budowlane” I Palone Ca. O II Gaszone (lasowane) Ca(OH)2 : • ciasto wapienne (gaszenie kawałków wapna) na mokro – duża ilość wody / ciasto wapienne i mleko wapienne • hydratyzowane (suchogaszone) (uwaga-zaleca się gaszenie wapna hyd. na 24 godziny przed użyciem do murów i tynk. ) na sucho – mała ilości wody, niezbędna dla prawidłowej reakcji chemicznej, proces przeprowadzany w warunkach przemysłowych III Wapno hydrauliczne (związki o właściwościach hydraulicznych – krzemiany i gliniany wapniowe) wytwarzane przez wypalanie ilastego lub krzemionkowego kamienia wapiennego i sproszkowane w procesie gaszenia wypalanie kamienia wapiennego Ca. CO 3 w temp. 800 -1200 C: Ca. CO 3 Ca. O + CO 2 wapno palone Ca. O gaszenie wapna Ca. O + H 2 O Ca(OH)2 + Qcal ciasto wapienne / wapno hydratyzowane wiązanie wapna karbonatyzacja Ca(OH)2 + CO 2 Ca. CO 3 + H 2 O

Właściwości wapna Zalety; - wiąże dzięki CO 2 , (wada/zaleta) ? - biała barwa (powłoka malarska), - duża powierzchnia właściwa (300 -1000 m 2/kg), dobra izol. cieplna spoiwa 0, 18 -0, 35 W/m. K (przewodność cieplna, tynk wapienno-piaskowy 0, 8 W/m. K), (gęst. wł. 2, 7 g/cm 3, gęst. obj. 0, 6 -1, 3 g/cm 3, ciepło właściwe 1000 J/kg 0 C) - silna zasadowość p. H > 12 (alkaliczność): wł. bakteriobójcze i dezynfekujące, - absorbowanie wody (40 -50%): wł. plastyczne „świeżego” zaczynu i zaprawy, - trwałość - jako spoiwo powietrzne, - modułu Younga E dla zapraw o proporcji spoiwa do piasku 1: 3: naprężenie - „duża” odkształcalność i rysoodporność przy zachowaniu kruchości: dobrze przenosi odkształcenia konstrukcji E = 37, 5 GPa – zaprawa cementowa E = 8 GPa – zaprawa wapienna - samoistne zanikanie niewielkich rys (skurczowych), wsp. rozs. liniowej Kamień wapienny 5⋅10 -6/K zaprawy wap. 0, 5– 0, 8⋅10 -5/K, tg odkształcenie - korzystny wpływ na mikroklimat pomieszczeń (dyfuzyjność = 5 -10, dobre wł. izolacji akustycznej), - zdolność tworzenia z piaskiem w środowisku nasyconej pary wodnej (150 -200 C) krzemianów wapniowych o dużej wytrzymałości mechanicznej: autoklawizowane wyroby wapienno-piaskowe, beton komórkowy, - duża odporność na wysoką temperaturę 1800 -2000 o. C, wapno hydrauliczne 800 o. C, - możliwość mieszania z mat. pucolanowymi (cementem).

Właściwości wapna Zaprawy wapienne do klinkieru ! Wady: - silnie egzotermiczna reakcja z wodą (problemy technologiczne-gaszenie wapna), - zalecane dogaszanie wapna hydratyzowanego - 24 h przed zastosowaniem, - niska odporność na oddziaływanie wody (spoiwo powietrzne), - możliwość wymywania, - brak mrozoodporności, po nasączeniu wodą (sucha zaprawa - duża odporność na ujemne temperatury), - mała wytrzymałość fc = 1 -2 (15) MPa po 90 dniach, - kruchość k<1/8, fzg << 50%fc - długi czas wiązania -28 dni (brak wiązania przy braku dostępu powietrza – CO 2), - higroskopijność, - powstawanie niewielkich rys skurczowych, - w połączeniu z cementem (w podwyższonych temperaturach / wilgotności) możliwość tworzenia etryngitu, - niewielki wzrost objętości podczas hydratacji (wykorzystywany w cementach ekspansywnych).

Zaprawy wapienne Ochrona elewacji/przegród - tynki wapienne i trasowe stosowane w renowacji Protection of facades/space dividing elements - lime plasters and mortar plasters used for renovation mgr inż. Maciej Rokiel | IZOLACJE 4/2016

Gips Prażenie i zmielenie kamienia gipsowego. 200 C Ca. SO 4 1/2 H 20 Ca. SO 4 2 H 2 O (gips półwodny) 600 C Ca. SO 4 (anhydryt) 800 C Ca. SO 4 + Ca. O (estrichgips) Ca. SO 4 1/2 H 2 O + 3/2 H 2 O Ca. SO 4 2 H 2 O Rodzaje spoiw gipsowych (PN-B-30041: 1997) Budowlany Szpachlowy (B, G, F) (drobnoziarnisty GB-D) Tynkarski (GTM, GTR) (gruboziarnisty GB-G) Klej gipsowy (P, T)

Właściwości gipsu Zalety: - mała (w por. do cem. i wapna) energochłonność Wady: procesu produkcji (200 -800), - spadek wytrzymałości po zawilgoceniu do ok. 70%, - krótki czas wiązania i twardnienia (minuty), - kruchość k<1/8, - jasna barwa, - gęst. wł. 2, 3 - duża nasiąkliwość 15 -55%, g/cm 3 gęst. obj. 0, 6 -1, 5 g/m 3 - korozja stali - mała higroskopijność tynków (w por. do wapna) (szczególnie w środowisku wilgotnym), 0, 1 - 0, 2% przy wilgotności względnej powietrza 65% 0, 8 -1, 5% przy wilgotności 100%. - p. H ok. 7, - duża higroskopijność spoiwa, - dyfuzja = 5 -10: dyf. pary wodnej (dobry mikroklimat), - podciąganie kapilarne. 2 -3 miesiące wysycha dom po powodzi – gips 1 -3 lat wysycha dom po powodzi – cegła - dobra izolacyjność cieplna 0, 18 -0, 35 W/(m. K), tynk gips. - piaskowy 0, 8 W/m. K, - dobra akumulacja ciepła, (ciepło właściwe 1000 J/kg 0 C) - dźwiękochłonność, - niepalność i odporność ogniowa, - mrozoodporność ? , - brak skurczu. - fc = 12 -20 (40 autoklawizowany) MPa - ftb ~ 5 MPa , ( ftb~ 50%fc ) Dom z Wiślicy k/Pińczowa wybudowany z gipsu w 1932 roku.

TWARDOŚĆ - odporność mat. na odkształcenie trwałe pod wpływem sił skupionych, działających na jego powierzchnię. Twardość (skala Mohsa) Minerał Wzorcowy Twardość absolutna Obraz Test (minerał daje się zarysować) 1 Talk (Mg 3 Si 4 O 10(OH)2) 1 paznokciem z łatwością 2 Gips (Ca. SO 4· 2 H 2 O) 2 paznokciem 3 Kalcyt (Ca. CO 3) 9 miedzianym drutem z łatwością 4 Fluoryt (Ca. F 2) 21 ostrzem noża z łatwością 5 Apatyt (Ca 5(PO 4)3(OH-, Cl-, F-) 48 ostrzem noża z trudem 6 Ortoklaz (KAl. Si 3 O 8) 72 Stalą narzędziową (np. pilnikiem) Wapno Gips Cement Minerał nie daje się zarysować nożem, ani stalą narzędziową 7 Kwarc (Si. O 2) 100 rysuje szkło 8 Topaz (Al 2 Si. O 4(OH-, F-)2) 200 rysuje szkło z łatwością 9 Korund (Al 2 O 3) 400 Tnie szkło, daje się zarysować diamentem 10 Diament (C) 1500 Rysuje korund, daje się zarysować tylko innym diamentem

CEMENT XIX wiek - anglik Joseph Aspdin w roku 1824 uzyskał patent na wytwarzanie cementu portlandzkiego. Pierwszą cementownią na ziemiach polskich była cem. w Grodźcu, która powstała w 1857 roku (6 cem. na świecie). Produkcja cementu Podstawowym półproduktem przemysłu cementowego jest klinkier portlandzki. Surowcami używanymi do produkcji klinkieru są : wapień, margle oraz glina mielenie i wypalanie w piecu obrotowym w temperaturze ok. 1450°C KLINKIER Proces produkcyjny - metoda: mokrą lub sucha. Metoda mokra: surowce wprowadzane są do pieca w postaci szlamu. Zaletą tej metody jest łatwość mieszania i korygowania mieszaniny surowcowej, natomiast wadą – duże zużycie energii. Metoda sucha: niskie zużycie energii - niższe koszty produkcji.

Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN 197 -1 z uwagi na ilość dodatków

Podstawowym kryterium klasyfikującym cementy jest ich klasa tj. wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia (wyrażona w MPa) zaprawy normowej wykonanej z danego cementu. Polska Norma (PN-B-19701) przewiduje następujące klasy cementów: 32, 5; 42, 5; 52, 5; / 32, 5 R; 42, 5 R; 52, 5 R.

Zaprawy cementowe do klinkieru !!! Właściwosci cementu: Zalety - gęstość właściwa 3, 1 g/cm 3, gęstość objętościowa 1 -2, 0 g/cm 3, ciepło właściwe 1000 J/kg 0 C, - spoiwo hydrauliczne, - p. H > 12, - skurcz : zaleta (współpraca betonu i stali) – wada koncentracja naprężeń, - duża wytrzymałość na ściskanie 60, 200, 600 -800 MPa, - rozszerzalność liniowa cementu, betonu i stali jest porównywalna 11. 10 -6 1/K , = 0, 01 mm/m rozszerzalność liniowa belki l = 5, 0 przy Δt = 20 o. C Δl = 0, 01. 20. 5, 0 = 1 mm. (max. temperatura 250 -400 o. C) Wady: - duża energochłonność procesu produkcji, - duża przewodność cieplna, (beton 2, 0 W/m. K, tynk cem-piaskowy 1, 0 W/m. K ) - długi czas wiązania i twardnienia 28 dni, ciepło hydratacji – konstr. masywne, - mała wytrzymałość na rozciąganie 1/10 -1/12 fc, - „mała” odkształcalność i rysoodporność: źle przenosi naprężenia rozciągające, - skurcz : wada (rysy skurczowe) / wada koncentracja naprężeń (max. 5 x 5 m), - mała dyfuzyjność (beton = 50 -100), - higroskopijność.

PIELĘGNACJA BETNU Skurcz (utata wody z pow. betonu): Parowanie, słońce, wiatr, wysoka temperatura, deskowanie Lato 2 litry H 2 O – z 1 m 2 betonu /godz. (Max. pow. betonowana 25 m 2 ) Pielęgnacja 3 dni ? ? ? , 7 – 14 – 28? . OCHRONA STALI Prawidłowo zaprojektowany beton (klasy ekspozycji, otulina itp. ) stanowi znakomite zabezpieczenie dla stali zbrojeniowej (pasywacja stali p. H>12) Nie czyścimy powierzchni prętów zbrojeniowych, ale ze względu na trwałość zabieg taki może zostać wykonany.