TEHNOLOGIJA NEORGANSKIH MALTERNIH VEZIVA Pripremio Varga Itvan HEMIJSKOPREHRAMBENA

TEHNOLOGIJA NEORGANSKIH MALTERNIH VEZIVA Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga. i@neobee. net

Pod neorganskim malternim vezivima podrazumevaju se takvi građevinski materijali neorganskog porekla, koji pod dejstvom vode pokazuju pojavu plastičnosti, a stajanjem na vazduhu otvrdnjavaju. Koriste se za povezivanje i izradu pojedinih građevinskih elemenata, kao i za malterisanje zidova.

Podela malternih veziva Osnovna podela vrši se: Po načinu vezivanja Po načinu proizvodnje Veziva koja se ne prerađuju Vazdušna na pr. GLINA, ILOVAČA Veziva koja nastaju dehidra- Hidraulična tacijom na pr. GIPS Veziva koja nastaju dekarbonizacijom na pr. KREČ Veziva koja nastaju sinterovanjem na pr. CEMENT Veziva koja nastaju topljenjem na pr. topljeni aluminatni cement

Vazdušna malterna veziva Za njih je karakteristično da vezuju i stiču mehaničku čvrstoću stajanjem na vazduhu, što je posledica sušenja i hemijske reakcije sa CO 2 iz vazduha. U ova veziva spadaju: Ø Gline ( ilovača), Ø Kreč i Ø Gips.

Kreč Sirovina za proizvodnju je prirodni krečnjak (kalcit). Veoma čiste krečnjačke stene sadrže oko 99 % minerala kalcita(Ca. CO 3). Za dobijanje vazdušnog kreča koristi se krečnjak čistoće oko 94 %. Kreč ili tzv. ”pečeni kreč” nastaje kalcinacijom krečnjaka na temperaturi od 890 o. C, po jednačini: Ca. CO 3 Ca. O + CO 2 Reakcija je jako endotermna!

Kao merilo kvaliteta služi plastičnost dobijenog kreča, koja zavisi od uslova pečenja. Pečenje se odvija u jamastim pećima na oko 1100 o. C. Gašeni kreč Nastaje u egzotermnoj reakciji pečenog kreča i vode, po jednačini: Ca. O + H 2 O Ca(OH)2

U zavisnosti od količine dodate vode, gašeni kreč se javlja u dva oblika: 1. Suvog praha (ako se doda malo vode) 2. Masne, žitke kaše ( dodatkom viška vode). Za gašenje kreča u hidratisani kreč, teorijski, potrebno dodati vode u iznosu od 32, 13 % od mase slobodnog Ca. O. Primena kreča kao malternog veziva zasniva se na vezivanju CO 2 iz vazduha po reakciji: Ca(OH)2 + CO 2 Ca. CO 3 + H 2 O Nastajanjem Ca. CO 3 plastični malter otvrdne. Otvrdnjavanju potpomaže i difuzija vode u poroznu podlogu na koju se malter nanosi.

GIPS Gips se javlja u prirodi kao mineral, u dva oblika: - Dihidrat ( Ca. SO 4 x 2 H 2 O ) - Anhidrid ( Ca. SO 4 ). Gipsni kamen (sadra) obično je žućkaste boje, zbog primesa, dok je čist mineral (alabaster) bele boje. Proizvodnja gipsa svodi se na zagrevanje sadre radi dehidratacije. Već na temperaturi od 107 o. C nastaje poluhidrat: Ca. SO 4 x 2 H 2 O Ca. SO 4 x 0, 5 H 2 O + 1, 5 H 2 O

Anhidrid

Na višim temperaturama (iznad 1200 o. C) dolazi do razlaganja anhidrida po reakciji: Ca. SO 4 Ca. O + SO 3 Smeša još nerazloženog anhidrida i izdvojenog Ca. O predstavlja visoko vredni “estrih gips”. Proizvodnja: Odvija se u raznim tipovima peći ili u tzv. kuvačima za gips. Gips je neotporan na dejstvo vode, zato se ne koristi za obradu spoljnih već samo unutrašnjih površina.

Hidraulična malterna veziva U ova veziva spadaju: - sve vrste cementa i - hidraulični kreč. Hidraulični kreč nastaje pri pečenju krečnjaka koji sadrži više od 6 % gline kao primese.

Proizvodnja portland cementa Osnovna sirovina je smeša minerala krečnjaka i gline u odnosu 75 % : 25 % poznata pod nazivom LAPORAC koji se nalazi u prirodi u velikim količinama. Proizvodnja se može podeliti na dva odvojena dela: 1. Proizvodnja klinkera, što obuhvata: - pripremu sirovinske mešavine (suvim ili mokrim postupkom), - pečenje do temperature sinterovanja ( u jamastim ili rotacionim pećima ). 2. Mlevenje klinkera zajedno sa dodacima.

Proces pečenja sirovinske mešavine odvija se u jamastim i rotacionim pećima. Rotaciona peć se lagano okreće oko svoje osovine, čime se obezbeđuje mešanje materijala, a kos pad omogućuje prirodan tok materijala kroz peć. Na ulasku u peć dolazi najpre do sušenja materijala. U središnjem delu peći (reakcionoj zoni) se odvijaju procesi dekarbonizacije, sinterovanja i sinteze novih jedinjenja (klinker minerali) u čvrstom stanju. U donjem delu peći se završava proces sinterovanja i dobijeni klinker u usijanom stanju pada iz peći u posebne uređaje za hlađenje u kojima se hladi na 50 – 60 o. C. Hlađenje se vrši strujom vazduha koji se kasnije kao predgrejan uvodi u gorionike peći.

Šema proizvodnje cementa

Uprošćena šema procesa u rotacionoj peći Sirovinska mešavina Vreli gasovi Reakciona zona t = 1450 o. C t = 1400 o. C Nastaju klinker minerali: 3 Ca. Ox. Si. O 2 2 Ca. Ox. Si. O 2 3 Ca. Ox. Al 2 O 3 4 Ca. Ox. Al 2 O 3 x. Fe 2 O 3 i Ca. Ox. Al 2 O 3 Zona predgrevanja t = 200 -300 o. C

Ohlađeni klinker se ostavlja da odstoji izvesno vreme da bi se slobodni kreč (Ca. O) u njemu hidratisao. Hidratisani klinker zajedno sa dodacima koji imaju za cilj da regulišu brzinu vezivanja cementa melje se u mlinovima sa kuglama. Od dodataka se najčešće primenjuje: Ø Gips, Ukupna količina dodataka Ø Aktivni Si. O 2, iznosi od 2 – 5 %. Ø Pesak, Ø Krečnjak

Vezivna svojstva cementa zasnivaju se na sposobnosti aluminata i silikata da reaguju sa vodom, pri čemu nastaju kristali velike čvrstoće, po reakcijama: q Hidrolize: 3 Ca. Ox. Si. O 2 +2 H 2 O = 2 Ca. Ox. Si. O 2 x. H 2 O +Ca(OH)2 q Hidratacije: 2 Ca. Ox. Si. O 2 +H 2 O = 2 Ca. Ox. Si. O 2 x. H 2 O 3 Ca. Ox. Al 2 O 3 +6 H 2 O = 3 Ca. Ox. Al 2 O 3 x 6 H 2 O Vezivna svojstva zavise od sastava cementa. Sadržaj oksida kreće se u sledećim granicama: Ca. O = 64 - 67 % Si. O 2 = 21 – 25 % Al 2 O 3 = 4 – 8 % Fe 2 O 3 = 2 – 4 % (SO 3 + Mg. O) = 3 %

Kao merilo kvaliteta koriste se podaci o hemijskom sastavu, pri čemu se uspostavljaju određeni odnosi pojedinih komponentata, poznati pod nazivom MODULI. Vrednosti modula su propisane standardima za pojedine vrste cementa. Za portland-cement vrednosti su: Ca. O = Si. O 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 § Hidraulični modul = § Silikatni modul = Si. O 2 Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 § Aluminatni modul = Al 2 O 3 Fe 2 O 3 1, 7 – 2, 3 = 2, 2 – 3, 5 =1– 5.

Beton i proizvodi od betona Beton se dobija mešanjem VEZIVA i materijala za ISPUNU. Veziva mogu biti: Materijali za ispunu su: • Kreč, - Pesak, • Gips, - Šljunak, • Cement, - Tucanik, • Bitumen i td. - Šljaka i dr. Beton se najviše pravi od smeše : CEMENTA, PESKA I ŠLJUNKA ILI TUCANIKA I VODE.

Zavisno od čvrstoće na pritisak koju postiže posle 28 dana od spravljanja, beton se deli na : v Običan beton i v Beton visoke otpornosti, čija minimalna vrednost čvrstoće na pritisak je 22 MPa. Svojstva betona zavise od vrste i količine komponenata koje ulaze u njegov sastav. Pored toga bitna su i svojstva pojedinih komponenata, kao na pr. : - Veličina i oblik zrna, - Mehanička čvrstoća i - Hemijski sastav (posebno kod veziva i vode )

Pesak i šljunak uzimaju se u opsegu dimenzija zrna 0 – 100 mm, pri čemu se zavisno od veličine zrna razlikuju: Fini pesak ( do 0, 5 mm), Pesak ( 0, 5 – 8 mm ), Šljunak ( 8 – 30 mm ) i Krupni šljunak ( 30 – 100 mm ). Pesak i šljunak ne smeju da sadrže organske materije niti materije koje stvaraju mulj (na pr. zemlja, glina). Voda za beton treba da je hemijski čista, posebno da ne sadrži organske materije. Organske materije obavijaju zrna peska i šljunka i onemogućavaju vezivanje sa cementom.

Spravljanje betona Najpre se utvrdi odnos veziva, tj. cementa (C) prema pesku (P) i šljunku (Š), koji se izražava kao: C : P : Š = 1 : m : n , gde su : m i n - delovi peska, odnosno šljunka u [ kg ] ili [ m 3 ], koji se mešaju sa jedinicom mase ili zapremine cementa. Sam postupak spravljanja betona svodi se na homogenizaciju smeše komponenata u utvrđenom odnosu da bi se dobila homogena smeša potrebne tečljivosti. Homogenizacija se vrši u mašinama mešalicama.

Po konzistenciji razlikuju se tri vrste betona: 1. Vlažan beton (kao zemlja), 2. Plastični beton i 3. Liveni beton.

Vrste betona i komercijalni proizvodi od betona Ø Teški beton – ima veliku mehaničku čvrstoću i koristi se za izradu konstrukcija izloženih velikim opterećenjima, kao što su (stubovi, nosači, mostovi, putevi itd. ) Ø Laki beton –za izradu elemenata izloženih, manjim naprezanjima u građevinarstvu ( na pr. za izradu zidova stanova i sl. ). Od komercijalnih lakih betona poznati su: Durisol ( na bazi portland cementa i strugotina od drveta), Tarolit ( na bazi drvene vune i cementnog maltera), Heraklit (na bazi drvene vune i Mg(OH)2.