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,
-
-
-
- ALIT (CaO)3 * SiO2 – trikalciumsilikát,
- BELIT (CaO)2 * SiO2 – dikalciumsilikát,
- TRIKALCIUMALUMINÁT (CaO)3 * Al2O3,
-
-
-
-
- ochlazení
-
-
-
-
- Musí dojít k prudkému ochlazení teploty,
- Vznik: krystalizace taveniny (100-150 °C),
- Vzniká sloučenina = CELIT (CaO)4 * Al2O3 * Fe2O3 (tetrakalciumaluminát),
- 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.
- CEM I.,
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,
- Možnost dřívějšího odbednění a zatížení konstrukce,
- Vysoký nárůst počáteční pevnosti
- 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,
- Přimíchání pigmentů,
- Fotokatalytický cement:
- Obchodní název: TIOCEM,
- Funguje se světlem,
- Vlivem ÚV zářením odchytává ze vzduchu oxidy dusíku NOx
- 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.
- LE CHATELIERŮV objemoměr,