POJIVA C H E M I C K Á

Transkript

1 POJIVA C H E M I C K Á M E C H A N I C K Á ( hlína, asfalty, dehet) Ing: Jaroslava Babánková Strana 1 (celkem 36) říjen 2013

2 Pojiva látky, které z tekuté nebo kašovité podoby přecházejí do formy pevné jsou schopné spojit nesoudržné zrna nebo kusy do soudržné hmoty proces zpevňování - dvě na sebe navazující stadia - tuhnutí a tvrdnutí ve stavebnictví se používají hlavně pojiva anorganického původu Pojiva mechanická Pojiva chemická během procesů tuhnutí a tvrdnutí nedochází u těchto pojiv ke změně chemické podstaty látky ( jíly a hlíny ) během procesů tuhnutí a tvrdnutí - chemické reakce vznik nových minerálních fází, resp. nových chemických sloučenin d ě l e n í d l e p r o s t ř e d í, k d e t u h n o u : 1.V Z D U Š N Á 2.HYDRAULICKÁ 1.1. vzdušné vápno 1.2. sádra 1.3. hořečnaté pojivo 1.4. vodní sklo 1.5. acetylenové vápno 2.1. hydraulické vápno 2.2. cementy přírodní s přísadami křemičitanové hlinitanové Ing: Jaroslava Babánková Strana 2 (celkem 36) říjen 2013

3 1.V Z D U Š N Á P O J I V A 1.1. VZDUŠNÉ VÁPNO ( CaO + MgO ) vyrábí se pálením vhodně upravených surovin vápenců nebo dolomitických vápenců a dolomitů v různých typech pecí a pecních agregátů při teplotách pod mez slinutí ( C ) výpalem vzniká pálené (nehašené) vápno CaCO 3 CaO + CO 2-176,68 kj Ing: Jaroslava Babánková Strana 3 (celkem 36) říjen 2013

4 - historie - jednoduchý způsob výroby : v jámách stěny obloženy kamenem, který nepodléhal tepel. rozkladu byly uzavřeny víkem z větví, omazaných jílem v nálevkovitých tvar komolého kužele, postaveného na menší základnu pecích (výpal zde trval 4 až 5 dní), v milířích v kruhových pecích původně vyvinuté pro výpal cihel v komorových pecích Starý způsob pálení vápence v zemní jámě Ing: Jaroslava Babánková Strana 4 (celkem 36) říjen 2013

5 původní kruhová a šachtová pec Ing: Jaroslava Babánková Strana 5 (celkem 36) říjen 2013

6 - v současnosti se používají pro výpal vápence a výrobu páleného vápna kontinuálně pracující šachtové pece moderní šachtové pece Ing: Jaroslava Babánková Strana 6 (celkem 36) říjen 2013

7 dělení podle obsahu oxidů CaO a MgO bílé MgO < 7 % ( CL 90; CL 80; CL 70 ) dolomitické MgO > 7 % ( DL 85; DL 80 ) měkce pálené ostře pálené dělení podle stupně výpalu nejlepší vlastnosti vápna - pálením při nejnižších teplotách, zaručí úplný rozklad vápence jsou reaktivnější, pórovitější a vykazují nižší objemovou hmotnost, větší měrný povrch a vyšší aktivitu a vydatnost vhodná pro výrobu malt a omítek s vyšší teplotou a vyšší rychlostí výpalu vzrůstá podíl hutnější a méně reaktivní struktury je míň aktivní a méně plastické vhodné pro výrobu autoklávovaného pórobetonu před použitím je nutné vápno hasit CaO + H 2 O Ca (OH) ,2 kj.mol -1 hašení vápna je v podstatě hydratace oxidu vápenatého za vzniku hydroxidu Ing: Jaroslava Babánková Strana 7 (celkem 36) říjen 2013

8 hašení vápna STAVEBNÍ MATERÁLY 4 za mokra na kaši ( přebytek vody ) za sucha na prach ( malý přídavek vody ) vápenný hydrát (průmyslové hašení) - hašení - pálené vápno se převádí na hydroxid vápenatý Ca(OH) 2 - hašení - probíhá za silného vývinu tepla a vápno nabývá na objemu hašení za mokra - provádělo se na stavbách - kropení vrstvy páleného vápna vodou v ploché, otevřené nádobě zvané hasnice (karb) - teplota hašení vápna nesmí dosáhnout 100 o C - hašení se provádí za přebytku vody (240 až 320 l vody na 100 kg páleného vápna) - vyhašené vápno - vápenná kaše se nechá před použitím určitou dobu odležet hašení za sucha - probíhá ve speciálním mísícím zařízení přímo ve vápence - provádí se s malým přebytkem vody (60 až 70 l na 100 kg páleného vápna) - při hydrataci se přebytečná voda účinkem tepla odpaří a výsledným produktem je práškovitý vápenný hydrát - hydroxid vápenatý NEHAŠENÉ VÁPNO ( mleté kusové vápno ) Ing: Jaroslava Babánková Strana 8 (celkem 36) říjen 2013

9 formy hydroxidu vápenatého používané ve stavebnictví Ca(OH) 2 - pevný - vápenný hydrát - používá se jako pojivo na výrobu malty na stavbách a na výrobu prefabrikovaných maltových směsí Ca(OH) 2 - cca 50 % hmot. suspenze - vápenná kaše - hašením vápna na stavbách v přebytku vody, používá se jako pojivo na výrobu malt Ca(OH) 2 - cca 5-10 % hmot. - vápenné mléko - zředěná vápenná kaše - používá se k nátěrům výroba vápenopískových cihel výroba lehkých betonů - pórobetonů stabilizace půd měkčení a čištění půd ( dolomitické ) Ing: Jaroslava Babánková Strana 9 (celkem 36) říjen 2013

10 1.2. S Á D R A sádra je anorganické pojivo na bázi CaSO 4 výroba tepelným zpracováním ( tj. částečnou nebo úplnou dehydratací ) suroviny přírodní ( primární ) suroviny odpadní ( druhotné ) podstatou výroby sádry je tepelná dehydratace (kalcinace) vytěžených nebo odpadních sádrovců zpracovaní je ve sušících rotačních mlýnech, vařácích, rotačních pecích, šachtových pecích nebo v autoklávech suroviny přírodní sádrovec - přírodní forma dihydrátu síranu vápenatého CaSO 4.2H 2 O jemnozrnná, bílá a průsvitná forma sádrovce - alabastr (sochařství) přírodní anhydrit - přírodní forma bezvodého síranu vápenatého CaSO 4 průmyslové ( syntetické ) sádrovce - vznikají při odsiřování spalin tepelných elektráren a tepláren ( tzv. energosádrovce ) nebo jako vedlejší produkt v průmyslu ( tzv. chemosádrovce ) vlastnosti sádra je vzdušné pojivo, působením vody ztrácí pevnost schopnost hydratovat ( tuhnout ) různou rychlostí - podle toho, jakým způsobem byla připravena Ing: Jaroslava Babánková Strana 10 (celkem 36) říjen 2013

11 Pálení sádrovce: CaSO 4.2H 2 O CaSO 4.½H 2 O CaSO 4 sádra anhydrit půlhydrát síranu vápenatého dehydrataci je možno provádět suchou nebo mokrou cestou ºC při mokré cestě se dehydratace provádí v autoklávu při mírném přetlaku a nasycení vodní párou při teplotách nad 100 C vzniká α půlhydrát ( α-sádra = autoklávová sádra ) nejkvalitnější rychle tuhnoucí sádra po ztuhnutí dosahuje vyšší pevnosti ºC při suché cestě dochází k dehydrataci na vzduchu při teplotě C vzniká β-půlhydrát pomalu tuhnoucí ( β-sádra ) nad 170ºC pálením sádrovce při teplotách C dochází k úplné kalcinaci na anhydrit CaSO 4 anhydrit s vodou reaguje velmi pomalu, nejpomalejší tuhnutí Ing: Jaroslava Babánková Strana 11 (celkem 36) říjen 2013

12 Tuhnutí sádry podstatou tuhnutí sádry, resp. anhydritu je rehydratace půlhydrátu (resp. anhydritu) zpět na dihydrát sádra tuhne mnohem rychleji než cement, rychlost jejího tuhnutí lze regulovat urychlovači ( anorganické kyseliny ) nebo zpomalovači ( kyselina octová ) rehydratace je zkončena během několika minut nebo hodin ( větší množství přidané vody tuhnutí zpomaluje) 12 pevnostních tříd G2 - G25 ( číslo znamená pevnost v tlaku v MPa ) dělení podle rychlosti tuhnutí A. RYCHLETUHNOUCÍ > 2 < 15 min (výpal ) B. NORMÁLNĚ TUHNOUCÍ > 6 < 30 min - stavební sádra - štukatérská sádra - modelářská sádra - používaná např. pro výrobu sádrových forem v keramickém průmyslu C. POMALUTUHNOUCÍ > 20 min počátek tuhnutí 2-5 hod, konec 9-12 hod ( až 40 hod ) (výpal ) - zednická, osazovací, spárovací, podlahová ( potěry) Ing: Jaroslava Babánková Strana 12 (celkem 36) říjen 2013

13 STAVEBNÍ MATERÁLY 4 Použití sádry rychletuhnoucí interiéry ( vnitřní práce = pórovitá ) sádrový štuk, sádrové omítky ( Rabicka ) sádrové odlitky sádrové tvárnice ( příčky ) sádrokartonové nebo sádrovláknité desky Ing: Jaroslava Babánková Strana 13 (celkem 36) pomalutuhnoucí sádrové spárovací tmely podlahy, podklady výroba dlaždic obkladových desek umělého mramoru říjen 2013

14 1.3. HOŘEČNATÉ POJIVO výroba pálením magnezitu v rotačních nebo šachtových pecích při ºC pak smícháním oxidu hořečnatého s roztokem chloridu hořečnatého ( MgO + MgCl 2 + voda ) použití velmi dobré pojivové vlastnost používalo se na výrobu podlah Xylolit ( plnivo dřevěný odpad, piliny, moučka, pazdeří, korková drť, dřevitá vlna,textilní odpad nebo kaolín, kamenná moučka, mleté třísky ) + pigmenty v současnosti - výroba umělého kamene, dlaždic, obkladových desek 1.4. VODNÍ SKLO koloidní roztok sodných nebo draselných křemičitanů (Na 2 O. nsio 2 ; K 2 O.nSiO 2 ) působením vzdušného CO 2 a vlhkosti tuhne na křemičitý hydrogel použití jako pojivo do malt a betonů zabezpečující kyselinovzdornost, dobrou odolnost vůči vlivům počasí a vysokým teplotám přísada do nátěrů, jako pojivo pro anorganické pigmenty apod. špatně odolává alkáliím Ing: Jaroslava Babánková Strana 14 (celkem 36) říjen 2013

15 2.H Y D R A U L I C K Á P O J I V A druhy PŘÍRODNÍ ( NHL ) S PŘÍSADAMI ( NHL - P ) 2.1.HYDRAULICKÉ VÁPNO pálením méně čistých vápenců, vápnitých slínů a slínovců pod mez slinutí( ) pak mletí a hašení na prach ( za sucha ) semletím vzdušného vápna + cca 30% přísad, které obsahují hydraulické oxidy struskové pucolánové přírodní příměsi ( sopečný tuf, pemza...) umělé (popílek, křemičité úlety) hlinité (možno použít i tašky a cihly) popelové použití! uložení na vzduchu i ve vodě! malty na omítání a zdění zdiva větší pevnosti vystavené vlhkosti příprava suchých maltových směsí betony nižších tříd Ing: Jaroslava Babánková Strana 15 (celkem 36) říjen 2013

16 2.2. C E M E N T Y nejpoužívanější pojivo ve stavebnictví práškové hydraulické pojivo ( křemičitanové, hlinitanové, ostatní ) výroba drcení, mletí a homogenizace surovin vhodného složení ( vápence,slínovce,jíly ) následný výpal připravené surovinové směsi nad mez slinutí ( teplota výpalu okolo 1450 o C ), vzniká meziprodukt - SLÍNEK po ochlazení a odležení se křemičitanový slínek rozemele s přísadami a příměsemi (sádrovcem, struskou, popílkem) na jemnou moučku - CEMENT stará šachtová pec rotační pec cementárna s rotační pecí Ing: Jaroslava Babánková Strana 16 (celkem 36) říjen 2013

17 schéma výroby cementu složení cementu S L Í N E K + vysokopecní struska pucolán přírodní průmyslový popílek křemičitý vápenatý kalcinovaná břidlice křemičitý úlet Ing: Jaroslava Babánková Strana 17 (celkem 36) říjen 2013

18 dělení cementů z hlediska používání cementů ve stavebnictví Cementy pro obecné použití 5 tříd I portlandský II portlandský směsný III vysokopecní IV pucolánový V směsný Cementy speciální cementy se speciálními vlastnostmi nebo cementy s odlišným mechanismem tvrdnutí silniční, sírnovzdorný, hlinitanový, rozpínavý, bílý.. Ing: Jaroslava Babánková Strana 18 (celkem 36) říjen 2013

19 Druhy cementů pro obecné použití : Druh Označení Název Složení I CEM I PORTLANDSKÝ CEMENT % slínku II III IV V CEM II/A-S CEM II/B-S CEM II/A-M CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A CEM IV/B CEM V/A CEM V/B Portland. cement směsný struskový Portland. cement směsný Vysokopecní Pucolánový Směsný 6 20 % strusky % strusky pucolánový popílkový s břidlicí s vápencem s křemičitým úletem směsný % strusky % strusky % strusky % příměsí % příměsí % příměsí % příměsí Ing: Jaroslava Babánková Strana 19 (celkem 36) říjen 2013

20 Pevnostní třídy cementu (22,5 ) 32,5 ; 42,5 ; 52,5 (pevnost v tlaku MPa = N/mm² po 28 dnech hydratace) R = rychlovazný ( vysoká počáteční pevnost ) Třída cementu požadavky na mechanické a fyzikální vlastnosti cementů Počáteční pevnost Normalizovaná pevnost 2 dny 7 dní 28 dní 22, ,5 42,5 32, ,5 R 10-32,5 52,5 42, ,5 R 20-42,5 62,5 52, ,5 R 30 - Počátek tuhnutí [ min ] 60 52,5-45 Ing: Jaroslava Babánková Strana 20 (celkem 36) říjen 2013 Objemová stálost [ mm] 10 tuhnutí a tvrdnutí cementu - reakce cementu s vodou - hydratace probíhá víc hydratačních reakcí, ne stejnou rychlostí a ne stejně dlouhý čas, protože cement je směsí vícerých složek

21 Třídy vaznosti cementů od r Ing: Jaroslava Babánková Strana 21 (celkem 36) říjen 2013

22 Použití základních druhů cementů CEM I na všechny druhy nosných a nenosných konstrukcí z prostého betonu a železobetonu, na výrobu betonových dílců není vhodný na výrobu masivních konstrukcí a konstrukcí vystavených agresivnímu prostředí ( základy ) CEM II nejčastěji se používá CEM II/A-S resp. B-S; s vysokopecní struskou objemově stálejší, vykazují méně hydratačního tepla odolnější v agresivním prostředí, vhodné na konstrukce, které přicházejí do styku s odpadními vodami ap. CEM III CEM IV CEM V vykazují poměrně nízké hydratační teplo a dobrou odolnost vůči agresivním vlivům používají se na výrobu masivních a velkoplošných konstrukcí, vodostavebních konstrukcí, na betonovaní v agresivním prostředí - voda, půda... vhodný - mokré prostředí,dobře odolává uhličitanům, slatinným, mořské vodě pevnostně nejslabší, nenáročné podlahy a potěry Ing: Jaroslava Babánková Strana 22 (celkem 36) říjen 2013

23 silniční STAVEBNÍ MATERÁLY 4 SPECIÁLNÍ PORTLANDSKÉ CEMENTY nižší hydratační teplo, minimální objemové změny, pomalejší tuhnutí síranovzdorný používá se pro prostředí s vysokou koncentrací síranových iontů hlinitanový od roku 1984 se u nás nesmí se používat pro konstrukční účely ( časem dochází ke změně struktury, je poréznější a ztrácí pevnost) použití : pro výrobu žárobetonů nebo přídavek do některých suchých maltových směsí rozpínavý bílý vyrábí se z bílých vysokoprocentních vápenců upravené přísadami hydrofobními, plastifikačními, fungicidními, provzdušňujícími Ing: Jaroslava Babánková Strana 23 (celkem 36) říjen 2013

24 P O J I V O aktivní složka P L N I V O neaktivní složka V O D A P Ř Í S A D Y STAVEBNÍ MATERÁLY 4 M A L T Y složení : p o j i v o p l n i v o v o d a p ř í s a d y proces tuhnutí a tvrdnutí závislý na druhu pojiva a prostředí vzdušná hydraulická vyplňuje, vyztužuje, zmenšuje objem. změny drobné přírodní kamenivo těžené nebo drcené ( frakce 0-1 ; 0-4 ; 4-8 ) odpady z průmyslové a energetické výroby ( popílek ) přírodní a umělé pórovité kamenivo ( keramzit, perlit ) teracová drť nezávadná zlepšení plastičnosti, zpracovatelnosti, provzdušnění, urychlení nebo zpomalení tuhnutí a tvrdnutí, zlepšení vodotěsnosti, barva Ing: Jaroslava Babánková Strana 24 (celkem 36) říjen 2013

25 Dle účelu použití ( a také druhu pojiva ) STAVEBNÍ MATERÁLY 4 d r u h y m a l t ZDĚNÍ, OMÍTKY ZÁLIVKY, POTĚRY SPÁROVÁNÍ KLADENÍ - LEPENÍ klasické, sanační, tepelně izolační režné zdivo, obklady dlažby, obklady Dle pevnosti v tlaku M 1 ; 2,5 ; 5; 10 ; 15 ; 20 [ MPa ] Dle objemové hmotnosti tepelně izolační < 1100 kg/m³ lehké kg/m³ obyčejné kg/m³ těžké > 2201 kg/m³ Ing: Jaroslava Babánková Strana 25 (celkem 36) říjen 2013

26 Dle pojiv ze vzdušného vápna vápenná kaše, vápenný hydrát, mleté vápno MV, VÁPENNÁ MVJ z hydraulického vápna přírodního nebo s přísadami vápenocementová NASTAVOVANÁ MVC, MVCJ vápenosádrová SÁDROVÁ CEMENTOVÁ MS MC ŠLECHTĚNÉ OMÍTKY suché směsi TMELY SPECIÁLNÍ MALTY z rychle tuhnoucí sádry z normálně tuhnoucí sádry z pomalu tuhnoucí sádry z portlandského cementu CEM I portlandského struskového CEM II/A,B-S speciální cementy ( bílý..) vápenný hydrát s cementem směs kamenných drtí různé zrnitosti a barvy minerální barvivo směs cementu, min.mouček, písku sanační, tepelně izolační, žáruvzdorné, barytové Ing: Jaroslava Babánková Strana 26 (celkem 36) říjen 2013

27 V Á P E N O P Í S K O V É C I H L Y lisují se z poměrně suché směsi jemných křemičitých písků, vápna, vody (89% písku, 7% vápna,4% vody,) a přísad k zamezení tvorby výkvětů v autoklávech se za tlaku vodní páry 16 barů při teplotě 195 C nechávají bloky vyzrát 8-10 hodin přesný tvar a rozměry, hladký povrch barva : přírodní šedivá, bílá, barevné ( červené, žluté, zelené...) použití : interier, exteriér REŽNÉ ZDIVO, OBKLADOVÉ ŠTÍPANÉ PÁSKY Ing: Jaroslava Babánková Strana 27 (celkem 36) říjen 2013

28 skládka materiálů lisovací stroj výstup z lisu autokláv 31 m dlouhý, 2,4 m vnitřní průměr Ing: Jaroslava Babánková Strana 28 (celkem 36) říjen 2013

29 SORTIMENT VÁPENOPÍSKOVÝCH CIHEL a TVÁRNIC 8DF (248*238*240) 8DF-L(248*248*240) 5DF(290*240*113); 5DF-L(290*240*123) děrovaný 5DF Blok 16DF děrovaná příčkovka 4DF cihly VF (290*140*65) DF(240*115*71) Štípané cihly nebo pásky Barevné pásky Ing: Jaroslava Babánková Strana 29 (celkem 36) říjen 2013

30 PŘEKLADY PRO NOSNÉ ZDIVO A PŘÍČKY Tvarovka U8DF Překlad 8R řez Tvarovka U2DF Překlad 2R Sestava překladů Ing: Jaroslava Babánková Strana 30 (celkem 36) říjen 2013

31 ZDĚNÍ Z VPC CIHEL Promaltovaná spára tenkovrstvé zdění na lepidlo zdění příčky vodováha Ing: Jaroslava Babánková Strana 31 (celkem 36) říjen 2013

32 STAVBA Z VPC TVÁRNIC Ing: Jaroslava Babánková Strana 32 (celkem 36) říjen 2013

33 ZDIVO Z VÁPENOPÍSKOVÝCH CIHEL Sendvičové zdivo Řez zdivem Ing: Jaroslava Babánková Strana 33 (celkem 36) říjen 2013

34 KOTVY PRO REŽNÉ ZDIVO Z VPC CIHEL Založení první vrstvy Překlad - závěsný úhelník kotvení závěsnou smyčkou Úhelník uložený na zdivu Závěsný úhelnik Ing: Jaroslava Babánková Strana 34 (celkem 36) říjen 2013