Transcript PN-EN 197

Katedra Technologii Materiałów Budowlanych
WŁAŚCIWOŚCI SPOIW MINERALNYCH
Kraków, 2012 r.
Plan prezentacji:
1. Podział spoiw mineralnych
2. Definicja i składniki cementu
3. Skład chemiczny i fazowy klinkieru portlandzkiego
4. Właściwości fizyczne i mechaniczne
cementów powszechnego użytku
5. Cechy chemiczne cementów powszechnego użytku
6. Wybrane cementy specjalne
Podział spoiw mineralnych
Spośród współczesnych hydraulicznych mineralnych materiałów
wiążących wymienić należy przede wszystkim następujące rodzaje spoiw:
a) Cementy powszechnego użytku, stanowiące przedmiot normy PN-EN 197-1:2012
- CEM I
- CEM II
- CEM III
- CEM IV
- CEM V
b) Cementy specjalne, spełniające wymagania normy PN-B-19707*
- cement o wysokiej odporności na siarczany – HSR
- cement niskoalkaliczny – NA
c) Cementy specjalne o bardzo niskim cieple hydratacji – VLH,
będące przedmiotem normy PN-EN 14216:2005
- cementy hutnicze – VLH III/B i VLH III/C
- cementy pucolanowe – VLH IV/A i VLH IV/B
- cementy wieloskładnikowe – VLH V/A i VLH V/B
* Norma ta stanowi krajowe uzupełnienie PN-EN 197-1:2012
Podział spoiw mineralnych cd.
d) Cementy o niskiej wytrzymałości wczesnej:
- cementy hutnicze o niskiej wytrzymałości wczesnej – PN-EN 197-4:2005
- cementy murarskie – PN-EN 413-1:2011
- spoiwa hydrauliczne do zastosowań niekonstrukcyjnych – PN-EN
15368+A1:2010
e) Cementy supersiarczanowe – PN-EN 15743:2010
f) Hydrauliczne spoiwa drogowe
- szybkotwardniejące hydrauliczne spoiwa drogowe RHRB – prEN 13282-1:2010
- hydrauliczne spoiwa drogowe o normalnym czasie twardnienia NHRB –
prEN 13282-2:2010
g) Cement glinowo-wapniowy – PN-EN 14647:2007 oraz PN-EN 14647:2007/AC:2007
h) Wapno hydrauliczne – PN-EN 459-1:2010
- naturalne wapno hydrauliczne NHL
- wapno hydrauliczne (sztuczne) HL
i) Cement romański
j) Spoiwa żużlowo-alkaliczne
Cement – jest to spoiwo hydrauliczne, tj. drobno zmielony materiał
nieorganiczny, który po zmieszaniu z wodą daje zaczyn, wiążący
i twardniejący w wyniku reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu
pozostaje wytrzymały i trwały także pod wodą [wg normy PN-EN 197-1].
SKŁAD CEMENTU
SKŁADNIKI
GŁÓWNE
SKŁADNIKI
DRUGORZĘDNE
SIARCZAN(VI)
WAPNIA
„DODATKI”
<1% masy cementu
Specjalnie
dobrane
materiały
nieorganiczne,
których udział w
stosunku do
sumy
pozostałych
składników
przekracza 5%
masy
Materiały
nieorganiczne
wprowadzane do
cementu w ilości nie
przekraczającej 5%,
np. granulowany
żużel wielkopiecowy
Dodatek do innych
składników cementu
podczas jego wytwarzania,
spełniający rolę regulatora
czasu wiązania. Może
występować jako gips,
półhydrat lub anhydryt lub
jako ich mieszanina.
Komponenty cementu
(poza składnikami
głównymi, drugorzędnymi
i siarczanowymi),
modyfikujące jego
właściwości w trakcie
wytwarzania lub stosowania, np. środki powierzchniowo czynne
ułatwiające mielenie
Wymagania dotyczące właściwości mechanicznych i fizycznych
cementów powszechnego użytku (PN-EN 197-1:2012)
Klasa
wytrzymało
ści
cementu
Wytrzymałość zaprawy cementowej na ściskanie
(PN-EN 196-1:2012)
Wytrzymałość wczesna
Po 2
dniach
Po 7
dniach
32,5 L*
-
≥12,0
32,5 N
-
≥16,0
32,5 R
≥10,0
-
42,5 L*
-
≥16,0
42,5 N
≥10,0
-
42,5 R
≥20,0
-
52,5 L*
≥10,0
-
52,5 N
≥20,0
-
52,5 R
≥30,0
-
Wytrzymałość normowa
po 28 dniach
Początek
czasu
wiązania
(PN-EN
196-3),
mm
≥32,5
≤52,5
≥75
≥42,5
≤62,5
≥60
≥52,5
-
≥45
Stałość
objętości
(PN-EN
196-3),
mm
≤10
* Klasy wytrzymałości cementów definiowane tylko w przypadku cementów hutniczych CEM III
Wymagania dotyczące cech chemicznych cementów powszechnego użytku
Cementy specjalne
Norma PN-B-19707 zalicza do cementów specjalnych ich następujące rodzaje:
• cement odporny na siarczany- HSR (ang. High Sulphate Resistant),
którego rozszerzalność liniowa po przetrzymywaniu przez 52 tygodnie w
roztworze Na2SO4 powinna być mniejsza od 0,5%,
• cement o bardzo niskim cieple hydratacji- VLH (Very Low Heat),
który w metodzie semiadiabatycznej powinien wykazywać po 41h ciepło
mniejsze od 220 J/g, a w przypadku CEM IV i V te samą wielkość po 7
dniach,
• cement o małej zawartości alkaliów (sodu i potasu) in. cement
niskoalkaliczny - NA ,
przy czym w przypadku CEM I, II, IV i V Na2Oe ≤ 0,60%, a w przypadku
cementów hutniczych rośnie od 0,95% poprzez 1,10% do 2% odpowiednio
dla CEM II/B-S i CEM III/A oraz (B,C).
W. Kurdowski i Sorrentino zaliczają do cementów specjalnych te, których
właściwości nie są określone w wymaganiach normowych, a posiadają
szczególne zastosowania. Wytwarzane są one często w niekonwencjonalny
sposób lub też z nietypowych surowców.
Cement glinowy
Cement glinowy otrzymywany jest dwoma metodami:
•
•
przez spiekanie lub topienie mieszaniny wapienia z boksytem lub
wodorotlenkiem glinu, zależnie od dopuszczalnej ilości zanieczyszczeń w
produkcie (metoda firmy Lafarge).Przy większej zawartości Fe2O3 spiekanie
jest bardzo utrudnione.
przez spiekanie klinkieru w piecach obrotowych (metoda rozwinięta w
Stanach Zjednoczonych).
Skład chemiczny cementu glinowego
jest zwykle następujący: po około
40% tlenku glinu i wapnia, około 15
tlenku żelaza (III) i tlenku żelaza (II)
oraz około 5 % krzemionki.
W niewielkich ilościach obecne są
również tlenki tytanu i magnezu oraz
alkalia.
Charakterystyczną cechą cementu glinowego jest szybki przyrost wytrzymałości
w pierwszych dniach po użyciu i podwyższona odporność na działanie
wyższych temperatur. Może być stosowany podczas betonowania zimą.
Cement Sorela
Cement Sorela - mieszanina stężonego
roztworu chlorku magnezu MgCl2
i tlenku magnezu MgO, z której powstają
tlenochlorki o zmiennym składzie,
co daje efekt tężenia.
Obrazowo przedstawiają to reakcje:
5 MgO + MgCl2 + 3H2O
2[Mg3(OH)5Cl.4H2O]
3 MgO + MgCl2 + 11H2O
Mg2(OH)3Cl.4H2O
Cement Sorela nie posiada właściwości hydraulicznych, wyróżnia
się za to dużą wytrzymałością i dużym modułem sprężystości oraz
odpornością na ścieranie i ogniotrwałością.
Cement romański
W wyniku szeregu prób, w Anglii w 1796 r. uruchomiono pierwszą
wytwórnię wapna hydraulicznego nazywanego cementem romańskim
Wapno hydrauliczne – spoiwo hydrauliczne
mineralne o barwie szarej lub żółtawej
otrzymywane z margli lub wapieni marglistych
zawierających od 6 do 20% domieszek gliniastych
lub wapieni krzemiankowych przez wypalenie ich
w temperaturze od 900 do 1100 °C, zgaszenie na
sucho (czyli dodanie niewielkiej ilości wody) i zmielenie.
Cementy kolorowe
• Zabarwienie cementu wynika z absorpcji światła w widzialnej części
widma, co jest związane z obecnością jonów metali przejściowych
• Znaczący wpływ na zabarwienie cementu białego mają tlenki żelaza
i domieszka TiO2
• Z cementu białego można wytwarzać cementy kolorowe, poprzez
mieszanie go w specjalnych mieszarkach z barwnikami mineralnymi,
najczęściej tlenkami metali w ilości od 1 do 5%. Inna metodą
otrzymywania cementów kolorowych jest wytwarzanie klinkierów
kolorowych.
Cementy ekspansywne
•
Cement ekspansywny - cement, który pęcznieje w trakcie
twardnienia. Istnieje kilka sposobów jego otrzymania: np. zmieszanie
cementu portlandzkiego lub cementu glinowego z składnikiem
ekspansywnym, użycie domieszek przyspieszających narastanie
wytrzymałości, użycie gotowych mieszanek szybkotwardniejących
oraz obróbka cieplna betonu
•
Cement ekspansywny jest stosowany między innymi do zalewania
ubytków, otworów na śruby w konstrukcjach betonowych. Dawniej
używany był do zalewania pęknięć.
•
Przemysłowo produkuje się cementy ekspansywne opierające się na
reakcji powstawania ettringitu - znane jako cementy K, M i S.
1. cement K zawiera, jako źródło jonów glinu, fazę C4A3S, zwana
kompleksem Kleina, a matryc ę stanowi cement portlandzki
2. cement M jest mieszanina cementu portlandzkiego z cementem
glinowym lub żużlem glinowym i gipsem
3. cement S jest cementem portlandzkim o zwiększonej zawartości C3A
i dużym dodatku gipsu
Cementy szybkotwardniejące i szybkowiążące
Cementy szybkotwardniejące
powstają w wyniku mieszania
odpowiednich składników, z których
jest wypalany klinkier, względnie z
dodania do gotowego cementu
domieszek przyspieszających
uzyskanie podwyższonej
wytrzymałości.
Ich cel to uzyskanie produktu
wiążącego, który można poddawać
obciążeniom po stosunkowo krótkim
czasie, nawet po jednym dniu.
Zastosowanie:
Mogą być stosowane np. do
mocowania futryn, krat, poręczy,
zawiasów.
Cementy szybkowiążące stosowane są
do osuszania ścian zbiorników i mocowania
uchwytów, osadzania okiennic oraz w
pracach instalacyjnych.
Właściwości cementu szybkowiążącego:
– odporny na działanie czynników
atmosferycznych
– po stwardnieniu mrozoodporny
– szybkowiążący (wysoka wczesna
wytrzymałość)
– łatwy w przygotowaniu do użycia
Zastosowanie:
– na zewnątrz i do wnętrz
– do wszelkich robót montażowych
– do osadzania kołków i kotew
– do mocowania rur, bram garażowych,
drzwi, okien,
– konstrukcji stalowych, instalacji
elektrycznych,
– maszyn, balustrad