Cement – maturitní otázka

 

   Otázka: Cement – maturitní otázka

   Předmět: Betonové konstrukce

   Přidal(a): Nikola CH.

 

CEMENT

• Nejdražší složka betonové směsi,
• Důležité a pečlivé dávkování,
• Hydraulické práškové pojivo,
  • Tvrdne i tuhne na suchu i pod vodou,
  • Tvrdne i tuhne po smíchání s vodou,
• Chemické složení ovlivňuje slínek,

Slínek

• Křemičitanový:
  • Více – CaO, SiO₂
  • Méně – Al₂O₃, Fe₂o₃
• Hlinitanový:
  • Více – Ca0, Al₂O₃
  • Méně – Fe₂O₃, SiO₂

Výroba – převažuje za sucha.

• Práce se základní surovinou (vápenec),
  • Vápenec + vápenné slíny + břidlice, kazivec a kyzové výpalky (železný),
  • Roztluče, nechá se uležet, promíchává se po časovém intervalu,
• Mletí v kulových mlýnech,
  • • Uleželé nadrcené sloučeniny,
    • Rozmlátí se to na prach,
    • Mele se v kulových na tzv. kulovou moučku,
    • Ukládá se do tzv. homogenizačních sil,
    • Promíchání – stlačeným vzduchem,
  • Přesun surovin do rotační pece,
    • Na spodním konci vzniká cement,
    • Na špičce plamenu – dosahuje až 2500 °C,
    • Vzniká tzv. slinování (vznik nových chemických reakcí),
      • přehřívací =  Zahřejeme, vysušíme, uvolníme vodu (1000 °C),
      • slinování = Vznik oxidu a dílčích částí (1400–1600 °C), Vznik kombinovaných složek,

1. 1. 1. ALIT (CaO)₃ * SiO₂ – trikalciumsilikát,
      2. BELIT (CaO)₂ * SiO₂ – dikalciumsilikát,
      3. TRIKALCIUMALUMINÁT (CaO)₃ * Al₂O_3,

• • • • ochlazení

1. 1. 1.  Musí dojít k prudkému ochlazení teploty,
      2. Vznik: krystalizace taveniny (100-150 °C),
      3. Vzniká sloučenina = CELIT (CaO)₄ * Al₂O₃ * Fe₂O₃ (tetrakalciumaluminát),
      4. mletí:

• • • • Mletí na požadovanou jemnost,
      • Při mletí se musí přidat sádrovec cca 5 %,
      • Zpomaluje tuhnutí,
      • Vzniká – finální cement,
  • Výroba za mokra,
    • Vzniká tzv. surovinový kal,
    • Probíhá stejně, jen se melou ve vodě,
      • Vyšší spotřeba energie,
      • Trvá delší sušení.

DRUHY CEMENTU

• Dělení dle normy ČSN EN 197–1 do skupin:
  • CEM I – portlandský cement,
  • CEM II – portlandský cement směsný (struska, popílek, vápenec),
  • CEM III – vysokopecní cement (více vysokopecní strusky),
  • CEM IV – pucolánový cement (v současné době v ČR nevyskytuje se),
  • CEM V – směsný cement.
• Dělení dle pevnosti:
  • 22,5; 32,5; 42,5; 52,5 MPa – minimální pevnost po 28 dnech.
• Dělení dle rychlosti náběhu:
  • Normální – neuvádí se – označení N,
  • Rychlovazný – pevnost narůstá rychleji, ale dochází k vysokému vývoji tepla,
• Označení cementu:
  • CEM II/A-S 32,5 R,
  • CEM II – druh cementu,
  • A – podíl přísměsí
  • S – druh struska,
  • 32,5 – pevnost cementu po 28 dnech,
  • R – rychlost vývoje počáteční pevnosti,
• Hydratační proces:
  • Fyzikálně chemický děj, při kterém cement po smíchání s vodou tuhne a následně tvrdne,
  • Dochází k vývoji tepla,
  • Čím je proces rychlejší, tím rychleji narůstá pevnost,
  • Čím je proces rychlejší, tím více hydratačního tepla se uvolňuje,
• Vlastnosti a využití:
  • CEM I.,
    • Křemičitý slínek + sádrovec,
    • Nejlepší – nejkvalitnější,
    • Rychlý hydratační proces,
    • Doba počátku tuhnutí,
      • Pevnostní třída: 32,5 – 45 minut; 42,5 – 60 minut,
    • Doba konce tuhnutí,
    • Začátek tvrdnutí do 12 hodin,
    • Všechny časy se měří od zamíchání,
    • 90 minut po namíchání (dopravit, uložit, zhutnit) betonu
  • Vhodné použití:
    • Předpjaté konstrukce, ŽB tenkostěnné konstrukce, v případě nutnosti rychlého nárustu počáteční pevnosti např.: stříkaný beton (TORCRET),
    • Zkrácení technologických přestávek,
    • Betonáž při nízkých teplotách (zpomalování od < 10 °C); při teplotě <5 °C, proces se úplně zastaví,
  • Nevhodné použití:
    • Objemné a masivní konstrukce,
    • Opěrné a gravitační zdi,
    • Základy pro mostní konstrukce,
    • Betonáž v horkém prostředí,
  • CEM II.,
    • CEM I + přísměs,
    • Struska (S),
    • Skrytě hydraulická,
    • Zpomaluje hydratační proces,
    • Zvyšuje odolnost betonu v agresivním prostředí,
    • Počátek tuchnutí: 60 minut,
    • Konec tuhnutí: 12 hodin,
  • Vhodné použití:
    • Běžné ŽB konstrukce, základové konstrukce, masivní konstrukce (větší obsah CEM II/B-S), konstrukce v agresivním prostředí, betonáž v létě,
  • Nevhodné použití:
    • Tenkostěnné konstrukce, konstrukce s požadovaným rychlým nárůstem pevnosti, betonáž v zimě (při teplotě 8 °C zastavuje),
    • Popílek (V – křemičitanový popílek, W – vápenný popílek),
    • Zvyšuje plastičnost směsi,
    • Silniční stavby,
      • Křemičitý úlet – Si (D),
    • Silikátové konstrukce,
    • Zvyšuje pevnost v tahu – větší obsah silikátu hotového betonu,
      • Vápenec (L),
    • Zvyšuje ochranu proti plísni,
      • Směsný (M),
      • Např.: S + L,
    • Vždy dvě přísady,
  • CEM III.:
    • Vysokopecní cement,
    • 35-90 % vysokopecní strusky, dělený do tří skupin,
    • Lepší pro letní betonáž,
      • Masivní konstrukce, vhodné pro konstrukce v agresivním prostředí,
    • Počátek tuhnutí: 60 minut,
    • Konec tuhnutí: 12 hodin,
  • CEM IV.:
    • Pucolánový cement,
    • U nás se nevyrábí, nepoužívá se,
    • Vhodné do vlhkého prostředí,
    • Odolný mořské vodě,
  • CEM V.:
    • Směsný cement,
    • Obsahuje více druhů přísad na jednou,
    • Přísměsi stejné jako u CEM II,
    • Pevnostní třída: 22,5 MPa,
    • Základy, podlahy, dobetonávky, příčky,
    • Vhodné pro málo namáhané konstrukce.

CEMENTY SPECIÁLNÍ A ZVLÁŠTNÍ

• Silniční cement:
  • Pevnostní třídy: 6,5; 7; 7,5 MPa – pevnost v tahu,
  • Vysoká pevnost v tahu,
  • Vlastnosti:
    • Velmi malá smrštitelnost při tuhnutí,
    • Větší modul pružnosti – vysoká pevnost v tahu,
    • Vysoká odolnost vůči střídavým vlivům povětrnosti a mrazu,
    • Vysoká odolnost vůči oděrům,
• Rychlovazný cement:
  • Vysoký nárůst počáteční pevnosti
    • Po dvou dnech přibližně polovina pevnosti,
  • Zkrácení technologických přestávek,
    • Možnost dřívějšího odbednění a zatížení konstrukce,
      • Pro injektážní směsi,
      • Stříkaný beton – TORCRET,
      • Dosaženo úpravou mineralogického složení,
• Rychle tuhnoucí cement:
  • Dostane se rychle do tuhého stavu,
  • Neroste, tak rychle pevnost,
  • Tuhnutí už po 30 minutách,
  • Opravy a injektáže,
• Vysokopevnostní cement:
  • Pevnostní třída:52,5 MPa,
  • Jemnost mletí – větší pevnost,
  • 5000 cm² = 1 gram cementu,
  • Čím jemnější – tím intenzivnější hydratační proces,
  • Použití: konstrukce z předpjatého betonu, tenkostěnné konstrukce, konstrukce s mimořádným zatížením,
• Síranovzdorný cement:
  • Odolný proti síranům, uhličitanům, tzv. hladové vodě (nízký obsah minerálů, která je krade z betonu),
  • Použití: konstrukce v agresivním prostředí, základy, chemický průmysl,
  • Zpracování do 6 týdnů od rozbalení,
• Hydrofobizovaný cement:
  • Částečně obsahuje vlhkost,
  • Delší doba zpracovatelnosti (použitelnosti) až 6 měsíců,
  • Míchat delší dobu (odřít ochranou látku),
  • Zrna cementu obalena ochranou látku, která brání přístupu vlhkosti,
  • Plastická směs – vyšší plastičnost,
• Bílý cement:
  • Použití: výroba omítkových malt, spárování režného zdiva, bílé prefabrikáty,
  • Musí mít nízký obsah oxidu železitého Fe₂O₃
• Barevný cement:
  • Přimíchání pigmentů,
    • Práškové – do cementu,
    • Tekuté – do betonu,
  • Mírně snižující pevnost betonu,
  • Nesmí ovlivňovat: konzistenci a tuhnutí,
• Fotokatalytický cement:
  • Obchodní název: TIOCEM,
  • Funguje se světlem,
  • Vlivem ÚV zářením odchytává ze vzduchu oxidy dusíku NO_x
  • Použití: pohledový beton, fasády objektů, městský mobiliář, stavby v blízkosti komunikace, (svodidla, protihlukové stěny), betonové dlažby,
  • Vyrábí se i v bílé barvě,
• Hlinitanový cement:
  • Převažuje hlinitanový slínek Ca0, Al₂O₃
  • Používá se hliníková ruda BAUXIT,
  • Zbarvení do červeno-hnědé barvy nebo tmavě šedý,
  • Umožňuje velmi vysokou nárůst pevnosti,
  • Vysoký vývin tepla, hydratační proces,
  • Při tuhnutí: chladit, či vlhčit, odvádět teplo,
  • Použitelnost až při -10 °C,
  • Nesmí se používat při teplotě >30 °C, nesmí se používat na nosné konstrukce,
    • Vlivem vlhka se rozpadá a ztrácí na pevnosti,
    • Nutné odebrat vzorek betonu a nechat udělat chemický rozbor,
      • Objekty stavěné do roku 1967 (beton se zbarvuje do růžova),
    • Použití: injektáže trhlin, těsnění trhlin i pod vodou, výroba přísad do betonu,

VLASTNOSTI A ZKOUŠKY CEMENTU

• Provádí se přímo v cementárně, jako výstupní protokol,
• Schopnost hydratace,
  • Doba počátku a konce tuhnutí (v rozmezí 3-5 mm od dna – doba času po tuhnutí),
  • Zkouší se na tzv. VICATŮV PŘÍSTROJ,
  • Konec tuhnutí 1 mm do povrchu (zabodnutí jehly) = čas, kdy je ponořen,
  • Počátek tuhnutí – čas, ve který se jehla zabodne max. 3-5 mm od skleněné destičky (dno),
  • Objímku naplníme cementovou kaší a spustíme v časových intervalech jehlu do vzorku,
  • Jehla je musí vždy očisti,
  • Vždy se musí objímka pootočit,
  • Hustota cementové kaše:
    • Probíhá také na VICATOVĚ PŘÍSTROJI, jen se místo jehly dá hustoměrný váleček (průměr 5 mm)
    • Ten položíme na povrch cementové kaše a necháme ho samovolně spustit do kaše,
    • Během 30 vteřin by se měl dostat do výšky 5-7 mm od dna,
    • Hustota konzistence je správná,
    • Vaznost cementu,
    • Zkouší se na třech trámečkách (40*40*160 mm),
    • Schopnost cement stmelit zrna kameniva,
    • Pevnost v tlaku za ohybu,
    • Výroba trámečků ve třítrámečnové formě,
    • Uložené do klimatizovaného prostředí (24 hodin),
    • Poté se dají do vodní lázně,
    • Zkouší se standardně po 28 dnech, 24 hodin, 48 hodin, 72 hodin,
    • Trámeček vložíme do lisu symetricky,
    • Výsledek – pevnost v tahu za ohybu,
  • Pevnost v tlaku,
    • Použijeme rozbité půlky z trámečků z předchozí zkoušky,
    • Zatěžovací plocha 40*40 mm,
    • Zatěžujeme až do rozdrcení,
    • Výsledkem – jaká je vaznost cementu,
  • Objemová hmotnost cementu,
    • LE CHATELIERŮV objemoměr,
      • Nelije se líh nebo petrolej,
      • Nasype se 65 g cementu,
    • BLEINŮV PŘÍSTROJ,
      • Funguje na principu prostupu vzduchu cementu,
      • Stanovuje objemovou hmotnost na principu měření prostupu vzduchu, vzorek cementu v uzavřené kapsli,
    • LASEROVÉ PAPRSKY,
      • Zrna cementu jsou unášena proudem a křižují je laserové paprsky,
      • Paprsek je změří, spočítá a vyhodnotí zkoušku,
      • Objemová stálost cementu,
    • LE CHATELIEROVA objímka,
      • Koláčková zkouška,
      • Zjistíme objemové změny a trhliny na vzorkách – koláčkách cementu, které vznikají, rozpínáním zatvrdlého cementu v důsledku pozdější hydratace nezhydratovaných zrn cementu,
      • Cementovou kaší naplníme objímku, vloží se do klimatizovaného prostředí (24 hodin),
      • Vaříme 3 hodiny ve vodní lázni, změří se vzdálenost hrotů po vychladnutí se změří po třetí,
      • Z rozdílu naměřených hodnot se určuje, zda je cement stálý nebo nestálý,
    • Měrný povrch cementu,
    • Která mi udává, na jak velkou plochu mohu rozprostřít 1 gram cementu,
    • Zrna se navzájem dotýkají,
    • Ori zkoušku se používá BLAINEŮV přístroj nebo laserové měření,
    • Výsledek – granulometrická křivka,
    • Někdy nazýváno: jemnost mletí,
    • Jemnost mletí ovlivňuje hydratační proces,
    • Čím jemnější mletí, tím rychlejší hydratace,
    • Dělí se na tři skupiny:
      • Hrubé mletý,
      • Středně mletý,
      • Jemně mletý,
    • 250-350 m²/kg.