Chemie anorganických stavebních pojiv II kamenivo Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D1045, 224 354 688, milena.pavlikova@fsv.cvut.cz tpm.fsv.cvut.cz
Hydraulická pojiva Tvrdnou a tuhnou ve vlhku i pod vodou. Hydraulické oxidy-hydraulity Hydraulické přísady: S latentní hydraulicitou práškovité látky přírodní či umělé, které samy o sobě zamíchané s vodou netuhnou ani netvrdnou, ale po přidání malého množství látky obsahující CaO se v nich probudí hydraulické schopnosti a aktivně se podílejí na tvorbě pevné struktury. Pucolánově aktivní přírodní (pemza,tuf, tras) umělé (popílek, popel, struska atd.)
Hydraulická vápna Pálí se při 1100-1200 C z vápenců (75-80% CaCO 3 ) obsahujících hydraulické oxidy ( z jílů). Dělení: Slabě hydraulické 10-15 % hydraulitů Silně hydraulické >15 % hydraulitů S přísadami (max. 30%) Struskové Pucolánové Použití: Malty Vnější omítky Hydraulické vápno se hasí pouze průmyslově, na trh se dodává v podobě prášku, množství vody pro hašení závisí na složení. V současnosti se u nás nevyrábí (dovoz Anglie), nahrazuje se cementy nižší třídy.
Přírodní cement Parker kalcinace septaria z jílových usazenin na ostrově Sheppey (UK) hydraulické pojivo Románský (Parkerův) cement, patent v roce 1796 Doba tuhnutí 5-10 min. Výpal na 1000-1100 C Produkt kalcinace se mele na prášek. Výroba ve Francii, Švédsku, Belgii, Itálii, Rakousku a Rusku
Historický cement Apsdin (1824) popsal a patentoval výrobu PC Metoda zahrnovala dvojí výpal Kalcinace vápence, přídavek jílu, konečný výpal Pravděbodobně užil nižší teploty produkt se spíše podobal rychle tuhnoucímu přírodnímu cementu Johnson (1880) rozeznal důležitost tvorbu slínku s celkovým zeskelněním, rychlé zchlazení a velice jemné mletí
Cementy chemické složení křemičitanové hlinitanové (HC) ostatní (silikátové) portlandský (PC) a struskoportlandský cement (SPC) Chemické složení: 59 67 hm. % CaO (na bázi železitanů, chromitanů,..) 16 26 hm. % SiO 2, 4 8 hm. % Al 2 O 3, 2 5 hm. % Fe 2 O 3 0,4 0,9 hm. % K 2 O 0,2 0,6 hm. % Na 2 O
Cementy počet složek jednosložkové (bez přísad, PC, HC) dvousložkové (SPC) vícesložkové (obsahují více než jednu hydraulickou přísadu, připravují se výjimečně)
Hydraulická pojiva Tuhnou a tvrdnou ve vlhké prostředí hydrauličnost schopnost pojiva tuhnou pod vodou Vicatův (1818) hydraulický index (HI): HI = S + C A Eckelův(2005) Cementový index (CI): CI = 2.8 S + 1.1 A + 0.7 F C + 1.4 M
Předpoklady pro platnost hydraulického indexu: 1. Všechen přítomný SiO 2 se pojí s CaO za vzniku C 3 S 2. Všechen Al 2 O 3 reaguje za vzniku C 3 A 3. MgO je považován za ekvivalentní k CaO 4. Fe 2 O 3 je považován za ekvivalentní k Al 2 O 3 velice zjednodušené, mineralogie hydraulických pojiv je jiná a složitější Vlastnosti hydraulických pojiv závisí nejen na jejich složení, ale i na: 1. Výrobních podmínkách 2. Na teplotě a době výpalu
Surovinová směs musí mít takový poměr složek, aby všechen oxid vápenatý zreagoval s tzv. hydraulickými oxidy ( křemíku, hliníku a železa). Existuje celá řada tzv. modulů, podle nichž je možné vypočítat optimální poměr výchozích látek tak, aby vznikly požadované produkty. Modul C M = 1,7 2,4 hydraulický H S + A + F silikátový aluminátový M S M A S = 1,7 2,7 A + F A = 1,5 2,5 F C + S + A+ F =100% Nutností je znát obsah volného CaO, který nesmí zůstat v cementu nezreagovaný, označuje se tzv. stupněm sycení vápnem, čím více se blíží k jedné, tím vyšší je sycení a tím kvalitnější je cement, naopak čím nižší stupeň sycení, tím méně nejdůležitější fáze C3S slínek obsahuje. Stupeň sycení vápnem M S = 0,85 0,95 Pokud se při výpalu zvyšuje teplota, vede to ke snížení výsledných pevností. C C skut stech
Výroba a složení slínku Základní surovinové složky: Vápence, hlíny, kaolinitické jíly hlavně zvětralé a měkké nejvhodnější jsou středně až silně znečištěné jílovými součástmi. Obsah uhličitanu vápenatého by měl být 76-78%, aby mohly být vázány všechny nevápenaté složky. Pokud je jeho obsah vyšší přidávají se korekční složky jako je křemenný písek nebo kyzové výpalky.
Technologie výroby mokrý způsob: suroviny ve vodní suspenzi (dokonalejší promísení) X stoupá spotřeba tepla na odvodnění suchý způsob: vápenec drtič sušárna zásobník hlína sušárna zásobník společné mletí (rotující bubny s mlecími tělesy, velká spotřeba energie) na 3-30 mm. směs do rotační pece výpal při 1470 C tzv. slínek. Při mletí se ke slínku přidávají přísady, např. vysokopecní struska, popílky atd., pro regulaci tuhnutí se přidává sádrovec (2-3%) - oddaluje tuhnutí prodloužení tvárlivosti cementové směsi.
Výroba cementového slínku 1. Homogenizace surovinové směsi 2. Zahřátí surovinové směsi až k teplotě slinutí: 70-110 C vypařování volné vody 110-450 C vypařování adsorbované vody 450-600 C rozklad jílových minerálů 600-900 C vápenec reaguje s SiO 2 vzniká belit C 2 S 900-1050 C vápenec se rozkládá na CaO a CO 2. 1050-1300 C vznik C 2 S, C 4 AF a C 2 A 1300-1450 C část (20 30%) se taví, belit reaguje s CaO a vzniká alit C 3 S 3. Rychlé zchlazení slínku na 100 C
Slínek meziprodukt o velikosti částic 2-3 mm musí se rychle zchladit, aby nedošlo k rozpadu C 3 S na C 2 S a CaO rozemlít, protože zvětšením povrchu dojde i ke zvýšení reaktivnosti (250-450 m 2 /kg).
Ternární diagram
CaO Al 2 O 3 SiO 2 CaO: od 1700 C vznik prvních sloučenin s SiO 2 Al 2 O 3 : od 1500 C korund - v oblastech s rostoucím obsahem CaO již od 1900 C krystalizují hlinitany vápenaté - v oblastech s rostoucím obsahem SiO 2 krystalizuje mullit 3 Al 2 O 3. 2 SiO 2 s širokou oblastí stability od 1900 do 1500 C v závislosti na obsahu SiO 2 (od cca 30 až do 90% SiO 2 ) SiO 2 : cristobalit, tridymit až do 1300 C
Dvě další významné ternární sloučeniny: - anortit CaO. Al 2 O 3. 2SiO 2 - gehlenit 2 CaO. Al 2 O 3. SiO 2 V trojúhelníku C3S C2S C3A leží oblast složení portlandského slínku
Složení slínku 1897 Törnebohm rozeznal základní složky PC: Čtyři typy krystalů Alit Belit Celit Felit Amorfní látky Po 35 letech stanoveno jejich chemické složení
Alit Trikalcium Silikát C 3 S, 3CaO.SiO 2 vzorec: Ca 2.90 Mg 0.06 Na 0.01 Fe 0.03 Al 0.04 Si 0.95 P 0.01 O 5 Hlavní a charakteristický minerál PC tvoří asi polovinu objemu cementu rozkládá se pod hranicí 1250 C, musí se tedy rychle zchladit. Vytvoří se metastabilní stav ( zamrzlý, s vysokým obsahem vnitřní energie), který vede k vysoké hydraulické aktivitě cementu Způsobuje vysokou pevnost a vysoké hydraulické teplo Hydratační rovnice: 2Ca 3 SiO 5 + 6H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O + 3Ca(OH) 2 Hydrát se nazývá "C-S-H" gel, fáze
Belit Dikalcium Silikát β- C 2 S, 2CaO.SiO 2 Vzorec: Ca 1.94 Mg 0.02 Na 0.01 K 0.03 Fe 0.02 Al 0.07 Si 0.90 P 0.01 O 3.93 V přírodě se občas vyskytuje jako larnite Pevný roztok, může obsahovat nepatrně alkalických oxidů, které ho stabilizují. Podílí se až na konečných pochodech, uvolňuje nejnižší hydratační teplo. Odpovídá za konečné pevnosti, díky pomalé reaktivitě a hydrataci Termodynamicky stabilní, tvoří se při 300 C Hydratační rovnice: 2Ca 2 SiO 4 + 4H 2 O 3CaO.2SiO 2.3H 2 O + Ca(OH) 2 Hydrát se nazývá "C-S-H" gel, fáze
Trikalcium aluminát C 3 A, 3CaO. Al 2 O 3 Nejnedodušší z kalcium aluminátů, v přírodě se nevyskytuje Kubický minerál s rozměrem 1.5263 nm Rozkládá se při 1542 C na nestabilní fázi Tvoří nečistou pevnou fázi z taveniny, 15-20% atomů Al je nahrazeno Si nebo Fe, alkáliemi, zpravidla přítomen ve skelné fázi, tzv. tmavé Velice rychle a silně hydratuje, nejreaktivnější slínkový minerál podílí se na vysokých počátečních pevnostech. Hydratovaná fáze Ca 2 AlO 3 (OH).nH 2 O Hydratační rovnice v přítomnosti sádrovce: 3CaO. Al 2 O 3 +3 CaSO 4.2H 2 O+26 H 2 O 3CaO. Al 2 O 3.3 CaSO 4.32H 2 O ettringit (3CaO.Al 2 O 3.3CaSO 4.32H 2 O) pasivuje krystaly Odpovídá za důležité jevy ovlivňující odolnost betonu: Přehřátí, které vede k trhlinám Sulfátová koroze
Tetrakalcium alukinát ferrit železitanová (ferritová) fáze C 4 AF, 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 (brownmillerit) tzv. světlá skelná fáze nízká rychlost hydratace, nemá vliv na pevnost proto se jemně mele s přídavkem sádrovce či anhydritu, což vede ke zpomalení tuhnutí, nesmí však dojít k přehřátí (tzv. falešné tuhnutí) Hydratace bez sádrovce: Velice rychlá a exotermní reakce Vznikají nestabilní C 2 AH 8 and C 4 AH 13 Rozkládají se na C 3 AH 6 : 2 C 3 A + 21 H 2 O C 2 AH 8 + C 4 AH 13 2C 3 AH 6 + 9 H 2 O Sádrovec se mele se slínkem, reguluje tuhnutí: C 3 A + 3 CaSO 4.2H 2 O + 26 H 2 O C 3 A.3CaSO 4.32 H 2 O, ettringit, tri-sulfoaluminát (TSA) C4AF pravděpodobně reaguje jako C 3 A, vzniká produkt typu etringit s příměsí železa trisulfo-aluminát- ferrit (TSAF).
Hydratace a tvrdnutí cement Hydratace je pochod, při kterém se voda váže na jiné látky. Bezvodé sloučeniny se mění na hydratované produkty gelového či krystalického charakteru.v případě solí se molekuly vážou ve formě krystalové vody na místa v krystalové mřížce nebo dochází k chemické reakci a vznikají hydroxidy a hydroxosloučeniny. Hydratací cementu se rozumí komplex všech reakcí probíhajících po rozdělání cementu s vodou (tuhnutí a tvrdnutí cementu), kdy vzniká tzv. cementový tmel. tuhnutí přechod ze stavu kašovitého do tuhého o určité soudržnosti tvrdnutí postupné nabývání pevností = zpevňování cementu - fyzikálními projevy hydratačních reakcí slínkových minerálů s vodou. Při hydratačních reakcích se uvolňuje hydratační teplo, které závisí na mineralogickém složení, jemnosti mletí a teplotě, při níž hydratace probíhá. S rostoucí teplotou se rychlost reakcí zvyšuje.
Teorie tvrdnutí cementu: krystalová teorie Le Chateliera (1882): 1. fáze postupné rozpouštění cementu ve vodě (hydrolýza+hydratace), výsledkem hydráty přesycený roztok 2. fáze krystalizace z roztoku a vylučování jehličkovitých, vzájemně zplstěných krystalů koloidní teorie Michaelisova (1892): 1. fáze částečné rozpouštění, tvorby koloidní hmoty z CS-, CA- a CFhydrátů, vznikají tzv. C-S-H gely 2. fáze smrštění hydrogelu vlivem vnitřního odsávání vody ještě nehydratovanými zrny cementu
I) hydratace slínkových minerálů alitu a belitu (80%slínku) vznikají špatně krystalované kalciumhydrosilikáty. Obecné hydratační rovnice: C C 3 2 S + (3 x + S + (2 x + x = 0,5 1,5 + x = 1,5 2,0 + y) H y) H C CSH + (3 x) CH + (2 x) CH y = 0,5 2,5 C S H ( I) y = 1,0 4,0 C S H ( II) fáze I - lístkový charakter fáze II - svazky kolem hydratovaného zrna, některá vlákna tvoří trubičky. Hydratací tri- a dikalciumsilikátu vzniká také hydroxid vápenatý, který dává pórovému roztoku ph 12. 2 (3CaO.SiO 2 ) +6 H 2 O 3CaO.3SiO 2. 3H 2 O+3 Ca(OH) 2 x SH y y
II) Aluminátová fáze reaguje s vodou na stabilní kubický hexahydrát: C 3 A + 6H C3 AH 6 Nedochází k odštěpení CH. Pokud je však CH přítomen, vznikají hexagonální kalciumalumináty: C 3A + CH + 12H C4 AH13 Vlastnosti p-cementu nejvíce ovlivňuje obsah trikalciumaluminátu. Jeho hydratací vpřítomnosti sádrovce vzniká ettringit, ten tvoří na povrchu zrn vrstvu bránící okamžité reakci slínkových minerálů s vodou dochází k posunutí počátku doby tuhnutí řádově na hodiny, což umožňuje delší zpracovatelnost. 3CaO. Al 2 O 3 +3 CaSO 4.2H 2 O+26 H 2 O 3CaO. Al 2 O 3.3 CaSO 4.32H 2 O Ettringit reaguje s dalšími podíly trikalciumaluminátu na tzv. monosulfát.
V přítomnosti síranu vápenatého ( CS ) vznikají hydráty sulfatohlinitanů vápenatých: C C 3 3 A + CS + 12H C A + 3CS 3 + 32H C ACS.. H A.3CS. H ( monosulfát) ( trisulfát, ettringit) Ettringit - tyčinkovitý, podstatně tlustší než krystaly CSH, monosulfát - lístky. Při přechodu mezi oběma fázemi nastává objemová změna, tato reakce je velmi silná, a proto se zmírňuje přídavkem sádrovce ke slínku. Na povrchu C 3 A se pak ihned vytvoří povlak trisulfátu, který nemění pohyblivost zrn. Po hodině se rekrastylizací začnou tvořit z jemných krystalků velké tyčinkovité krystaly, které zubovitě spojí jednotlivá zrna a vyvolají první zpevnění směsi. Pokud není sádrovec přítomen, vytvoří se na povrchu C 3 A tabulkovité CAhydráty, které vzájemně propojí zrna a mezi sebou uzavřou póry naplněné vodou, takže směs vykáže zpevnění ihned. 3 12 32
III) Hydratace ferritové fáze vytvářejí se komplexní hydráty AFt a C 4 (A,F)Hx. Rychlost hydratace jednotlivých slínkových fází je různá, k uvolňování hydratačního tepla dochází v řadě: CaO C 3 A C 3S C 4 AF C 2S Množství hydratačního tepla závisí na mineralogickém složení, jemnosti mletí a teplotě, při níž hydratace probíhá, přísadách a přídavcích a vodním součiniteli. S rostoucí teplotou se rychlost reakcí zvyšuje.
Tuhnutí a tvrdnutí hydratovaného C 2 S 1 po 15 min., 2 po 30min., 3 po 1 hod., 4 po 68 dnech. Strana obrázku se rovná 10μm (Boutlet 1953).
Struktura slínku po ztuhnutí: gelová fáze C-S-H (asi 70%) gelové póry průměru < 10 nm krystalový C 3 AH 6 (netvoří gely) (7%) velké krystaly portlanditu (hydroxidu vápenatého) (20%) vzduch uzavřený v pórech, kapilární póry z přebytku vody minoritní fáze (3%)
Cementový tmel: Pevná fáze zbytky nehydratovaných cementových zrn, hydratované slínkové minerály, portlandit Kapalná fáze pórový roztok (hypoteticky obsahuje hydroxid vápenatý), ph=12,45 ochrana výztuže před korozí
Speciální cementy S vysokými počátečními pevnostmi Síranovzdorné PC Silniční cementy Bílý cement Barevné cementy Expanzivní cementy Cementy s nízkým hydratačním teplem Plastifikované cementy Tamponážní cementy Fungistatické cementy DSP cementy MDF cementy
Druhy cementů Portlandský cement: směsí křemičitanů, hlinitanů a hlinitoželezitanů vápenatých, jejich tuhých roztoků a sádrovce. specifikuje se hodnota pevnostní třídy a případný nárok na vysokou počáteční pevnost (písmenem R). Směsné cementy: latentně hydraulické látky (zásaditá struska), aktivní nehydraulické látky (pucolány) Tvrdnou pomaleji než PC, vyvíjejí méně hydratačního tepla, proto se hodí pro masivní betonáž, pro vodní stavby a pro zakládání staveb.
Hlinitanový cement hydraulické pojivo pro výrobu betonů určených pro monolitické či prefabrikované stavby pecí a vyzdívky, tzv. žárobetonů (do 1900 C). Surovinová směs: čistý vápenec a bauxit. Složení: 40 hm.% CaO, 45 hm.% Al 2 O 3, 5 hm. % SiO 2, 10 hm.% Fe 2 O 3 Technologie výroby: tavení v elektrické obloukové peci při 1 600 C, pomalé chlaze a mletí Hydraulická složka: CaO a Al 2 O 3 Tuhnutí: CA+H 2 O CA.10 H 2 O 2 CaO. Al 2 O 3. 8 H 2 O + Al(OH) 3 Vysoká počáteční pevnost
Vlastnosti a použití: Rychletuhnoucí cement do 24 hod. pevnost srovnatelná s PC po 28 dnech vysoké konečné pevnosti až 100 MPa (klesá s časem) Rychlé uvolňování hydratačního tepla - lze ho použít i za mrazu Odolává vysokým teplotám (vhodné pojivo pro žárobetony na stěny pecí =směs žárového zrnitého materiálu, šamot, dinas,+pojiva, hlinitanový cement) Obsahuje nerozpustný hydroxid hlinitý, proto odolává i v chemicky agresivním prostředí, odolává síranovým vodám (na nádrže minerálních vod), malá odolnost vůči alkáliím Použití: Havarijní opravy Žárobetony jako plnivo korund Betonové konstrukce odolné vůči kyselým vodám
Kamenivo Dělení: hutné křemen, křemičitany, živce, vápence pórovité pískovec, čedič, křemelina z druhotných surovin cihelné střepy, strusky, drcený beton Kamenivo se skládá alespoň ze dvou frakcí: drobné kamenivo (písku) hrubé kamenivo (štěrku, drtě, štěrkodrtě). Při výrobě jakostních betonů je lepší skládat kamenivo z více frakcí. Kamenivo vytváří v betonu nosnou kostru, která svým složením ovlivňuje vlastnosti betonu a množství cementu nutného k obalení zrn a vyplnění mezer.
Problematický obsah příměsí v kamenivu: amorfního SiO2 reaguje s hydroxidy Na a K za vzniku silikátového gelu, který má větší objem, což způsobuje destrukci materiálu dolomitu při reakci s hydroxidy vzniká hydroxid hořečnatý a uhličitan vápenatý, dochází k tzv. dedolomitizaci kameniva a destrukci materiálu pyritu - FeS 2 FeSO + H O + 3,5O 4 2 + H O + O 2 2 2 FeSO 4 Fe( OH ) + H 3 2 + H SO 2 4 SO 4 Ca 2+ CaSO 4 rezavá barva+rozpad drceného betonu může obsahovat škodliviny cihelného střepu obsahuje sírany a chloridy, možný zdroj solí a koroze materiálu vysokopecní strusky amorfní materiál, který může krystalizovat a rozpadat se při zvětšování objemu vzniklých produktů strusky ocelárenské, z výroby ferroslitin a barevných kovů vyšší obsah oxidů železa
Beton Beton je asi nejdůležitější stavební materiál, který je za normálních velmi stabilní, umělý kámen podobný přírodnímu slepenci. Vzniká ztvrdnutím základních složek pojiva (cement), kameniva jako plniva (písku, štěrku, drtě) a vody. Další typy pojiv asfalt (asfaltobetony), polymery (polymerbentony), síra (sírobetony).
Hlavní složky betonu Cement cementový tmel tuhne, tvrdne cementový kámen Vhodnost prokázána splněním požadavků ČSN EN 197-1 Kamenivo Zaujímá 75-80% objemu betonu Voda Hydratační funkce Reologická funkce Vodní součinitel Přísady max.5 hm. % cementu Plastifikační, superplastifikační, provzdušňující, stabilizační, zpomalující či urychlující tuhnutí, hydrofobizační Plynotvorné, pěnotvorné, odpěňovací, expanzní, adhezní, protikorozní, biocidní Příměsi pevné jemně práškovité látky, více než 2 hm. % cementu Druh I působí v průběhu hydratace inertně (filery, pigmenty, popílek) Druh II pucolánové vlastnosti Jemné podíly plniva, popílek (latentně hydraulický), křemičitý úlet
U čerstvého betonu dochází k objemovým změnám: 1. sesýchání zmenšení objemu zcela čerstvého, ještě nedostatečně zatvrdlého betonu vlivem odstranění přebytečné vody (fyzikální děj) 2. smrštění zmenšení objemu hydratací (chemický děj), nevratný proces U zatvrdlého betonu dochází k objemovým změnám: 1. smrštěním 0,2-1 mm/m vlivem změn vzdušné vlhkosti a teploty 2. bobtnáním 0,1-0,3 mm/m 3. rozpínáním 2-18 mm/m
Silikátový beton: Vyrábí se z vápna, cementu, písku a vody při vyšších teplotách (170-200 C), tudíž je nutné autoklávování (0,8-1,6 MPa). Označení silikátový beton pochází z hydratačního produktu Ca-silikáthydrátu. Tlak v autoklávu vzniká nasycenou párou. Mletý písek se aktivně podílí na tvrdnutí, není inertní jako v betonu, ale stává se součástí hydrátů. Zvýšená teplota také ovlivňuje rozpustnost CaO. Na povrchu zrn křemene vznikají jehličkovité krystaly reakčních produktů. CaO zcela zreaguje s pískem, není zaručena ochrana výztuže.
Pórobeton: Vyrábí se z jemnozrnné cementové, vápenné nebo cementovápenné malty, v níž se uměle vytvoří velké množství pórů, a tím se sníží objemová hmotnost. Póry vznikají přidáním chemické plynotvorné přísady (hliníkový prášek, který uvolňuje vodík), nebo pěny. Při autoklávován probíhá zpevňovací proces. Při obvyklém autoklávování (170-200 C) vzniká tobermorit, který je ale přechodnou fází a zvýšením teploty přechází na vláknitý xonotlit. CS-hydráty bývají v první fázi gelovité a nedokonale krystalické a tvoří řadu přechodných fází, což závisí na podmínkách procesu. Výztuž je nutné chránit před korozí.
Přísady a příměsi Doplňkové složky, které se přidávají během míchání k pojivu za účelem zlepšení některých vlastností nebo k docílení zvláštních vlastností. Používají se pro zlepšení vlastností čerstvých a zatvrdlých malt. U čerstvých malt jde o zpracovatelnost a přídržnost k podkladu, u zatvrdlé lze zlepšit mechanické vlastnosti, zpomalit či zrychlit vytváření pevné struktury malt, maltu lze obarvit a ochránit před poškozením biologickými činiteli. Anorganické = spíše přídavky (>5% hm. na hmotnost pojiva) Organické = přísady (do 5% hmotnosti pojiva)
Přísady Podle hlavního účinku působení Plastifikační redukují vodu, lignin sulfonan sodný Superplastifikační ztekucující, velmi redukující vodu Provzdušňující kyselina abietová, oleát sodný Stabilizační (zadržující vodu) Zpomalující tuhnutí- Urychlující tuhnutí a tvrdnutí - CaCl 2 (působí však korozívně na výztuž) Hydrofobizační (odpuzující vodu) Další typy Plynotvorné Pěnotvorné Odpěňovací Expanzní Adhezní Protikorozní Biocidní
Příměsi Pevné jemně práškovité látky. Druh I Působí v průběhu hydratace téměř inertně Kamenné moučky-filery Práškové pigmenty barevných tónů Druh II Pucolánové vlastnosti nebo latentní hydraulicita Popílek Křemičitý úlet
Jemné podíly plniva Mleté horniny nebo přírodní moučky, zrno do 0,125 mm Ke zlepšení křivky zrnitosti zlepšení reologických vlastností a lepší hutnění vyšší odolnost, zvýšení přídržnosti
Pucolány Římané používali do směsi na stavbu hrází s vápnem sopečný popel z oblasti Pozzuoli pod Vesuvem, který má hydraulické vlastnosti pucolán Pucolány jsou křemičité nebo hlinitokřemičité materiály, které samy o sobě mají malou nebo žádnou vazebnou schopnost, ale s hydroxidem vápenatým v přítomnosti vody reagují za běžných teplot za vzniku sloučenin, které se vyznačují pojivými vlastnostmi a jsou stálé ve vodě, např.drcené či mleté keramické střepy, jemně drcené sklo, různé druhy strusek. Z chemického hlediska jde o přírodní či technogenní látky vnášející do směsi hydraulické složky. Oxid křemičitý přítomný v amorfní formě spolu s hlinitokřemičitany reaguje již za běžných teplot s vápnem, za vzniku hydratovaných sloučenin vápenatých, které jsou stálé i pod vodou a vytvářejí pevná spojení mezi zrny kameniva. Schopnost reakce pucolánů sca(oh) 2 ve vodném prostředí za studena se nazývá pucolánová aktivita.
Dělení podle původu vzniku přírodní: mají původ vulkanický (tufy) nebo sedimentární (tufity, křemelina). Velmi jemné jsou vysoce reaktivní, některé mají tvar malých sklovitých částic a jsou složeny převážně z oxidu křemičitého, jiné jsou tvořeny z minerálů (50% oxid křemičitý + 30% oxid hlinitý a příměrové oxidy). Skelná fáze je příčinou vysoké reaktivity vyvřelých hornin. Dále je možné použít po rozdrcení na velmi jemné částice např. pemzu, čedič, chalcedony, opály, živce, slídy atd. Významné ze zeolitů jsou analcim a chabazit, které jsou součástí trasů (Nizozemci kolem r. 1200 zpracovávali do malt tras od Ardenach (tyrass=pojivo, tmel). Dodnes se používají pucolány od Pozzuoli v Itálii, z jihovýchodní Francie, rýnský tras a tufy z ostrovů v Egejském moři. technogenní: jsou cíleně připravovány pálením jílových surovin montmorillonitického nebo kaolinitického typu při nízkých teplotách a následně jemně mlety. Nejčastěji se používá kaolín, pálením při 600 C přechází na silně porézní amorfní metakaolín Al2O3.2SiO2. Pucolánovou aktivitu vykazují i silikátové odpady po spalování organických látek, popely, obsahující reaktivní formy oxidu křemičitého a hlinitého. Historicky se používal kostní popel, popely ze slámy nebo výhonků vinné révy. Dnes se využívají elektrárenské popílky, vysokopecní granulované strusky atd. podle složení s obsahem amorfního oxidu křemičitého, křemičitanů, hlinitanů a železitanů Pucolánová reakce: Ca(OH)2 Ca2++2 OH- ph=12,45 při 25 C Vysoká koncentrace OH- iontů převádí do roztoku vápenaté, sodné a draselné ionty, dochází ke štěpení vazeb v SiO2, křemičitanech a hlinitanech Si O Si + 8OH Si O Al + 7OH [ SiO( OH ) 3] + H 2O [ SiO( OH ) ] + [ Al( OH ) ] Vzniklé ionty tvoří s ionty Ca2+ nejprve hydratované křemičitany (CSH gely) a hlinitany vápenaté na jejich povrchu ve formě hexagonálních lístků. 2 3 4
Popílek (fly ash) Produkt spalování uhlí, zachycován v odlučovačích z plynů topenišť Velmi jemný zrnitý prášek 0,09 mm Měrný povrch 300 m2/kg Obsahuje amorfní oxid křemičitý a hlinitý, mullit a oxid vápenatý Je pucolánově aktivní, reaguje za studena s hydroxidem vápenatým Často jsou radioaktivní a obsahují organický zbytek.
Křemičitý úlet (silica fume) Amorfní oxid křemičitý 87-99% Měrný povrch 20 000 m 2 /kg Pucolánově aktivní Zvyšuje pevnost a redukuje dávku cementu Zvyšuje trvanlivost a odolnost Omezuje alkalický rozpad kameniva Snižuje rychlost karbonatace povrchových vrstev Zlepšuje soudržnost
Organické přísady přírodní přidávali se do malt v různých historických obdobích, někdy šlo o přídavek nahodilý. Hodnocení účinků těchto přísad se liší, dosud nebyly prováděny žádné seriózní výzkumy. Třídí se podle jejich účinku na vlastnosti čerstvé a zatvrdlé malty, některé se řadí do skupiny protichůdných účinků.
Dělení bílkoviny (proteiny) zejména z obilovin (lepek z pšenice, žitné těsto, ječmenný slad), kasein ( tvaroh, sražené mléko, sýr, podmáslí), kolagen (z kůže, kostí, šlach), kreatin (z vlasů, kopyt), vaječné bílkoviny sacharidy dobře rozpustné ve vodě, sacharóza (cukr řepný, třtinový), laktóza (cukr mléčný), glukóza a fruktóza (cukr hroznový a ovocný), celulóza, škrob, rostlinné gumy tuky živočišné (sádlo, máslo, lůj), rostlinné (lněná fermež) vosky včelí pryskyřice z borovic (kalafuna), šelak (produkuje hmyz Lucifer Lacha) ostatní pivo, býčíkrev, moč, víno, jilmová kůra, hnůj, asfalt, atd.
Syntetické přísady dnes zejména makromolekulární látky na bázi polymerních akrylátů, kopolymery vinilacetátu, étery celulózy atd. zvyšují přídržnost omítek k podkladu zvyšují pevnost v tahu zlepšují zpracovatelnost (lze nanášet strojově omítky) mají stálou kvalitu