Modul 2

- zdící a omítkové malty

tvrdnutí vápna ( karbonatace

- velmi významným faktorem, ovlivňujícím průběh karbonatace je teplota - má vliv na odpařování vody z malty
- nízké teploty ( rozpad malt
dolomitické vápno - > 7% obsahu MgO, šedá barva, pomalejší rce s H2O
použití vápna - výroba malt, zdění, omítání, nátěry
- speciální restaurátorské práce
- dolomitické vápno - leštění kovů
2. Hydraulické maltoviny
- po smísení s vodou a zatuhnutí na vzduchu vytvoří pevnou strukturu a jsou pak stálé na vzduchu, ve vlhkém i vodním prostředí
- hydraulická vápna, cementy, směsná pojiva
Hydraulické vápno a) jednosložkové
b) složená hydraulická vápna
- vyšší pevnost, odolnost proti vlhkosti a vodě
- obsah SiO2, Al2O3, Fe2O3 - více než 10% - hydraulické složky

výroba - jednosložkového - pálením vhodné suroviny na 900-1100oC v rotačních (šachtových) pecích
- surovina má mít 10-25% hydraulických složek
- hydraulické vápno je charakterizováno hydraulickým modulem Hm

vlastnosti podle Hm:
- silně hydraulická - Hm= 1,7-3, nehasí se, podobná cementu
- středně hydraulická, 3-6, hasí se
- slabě - 6-9, hasí se
- Hm > 9 = vzdušné vápno
- při pálení vznikají β-C2S, C3A, C2F, C4AF
- chybí slínkový minerál C3S
tuhnutí a tvrdnutí – po zatuhnutí na vzduchu H.V. tvrdnou a jsou stálá ve vlhku
- hydraulické složky a voda ( CSH gely, hydratované hlinitany vápenaté
- současně dochází ke karbonataci volného CaO


Pucolány - spolu s vápnem vytvářejí pojivo, které je po zatvrdnutí stálé ve vlhkém i vodním prostředí
- pucolán = křemičitý nebo křemičito-hlinitý materiál, který sám o sobě má malé nebo žádné pojivé vlastnosti, ale pokud je v jemně mleté formě a v přítomnosti vlhkosti, reaguje s Ca(OH)2 při běžných teplotách za tvorby sloučenin s významnými pojivými vlastnostmi
pucolány podle původu vzniku: a) přírodní
b) technogenní

přírodní pucolány - buď vulkanického (tufy) nebo sedimentárního (tufity, křemelina) původu,původním puc. materiálem byly vyvřeliny
technogenní - jemně mlety
- cíleně připravovány pálením jílových surovin kaolinitického typu - nejčastěji používán kaolin
pucolánová aktivita = schopnost reakce pucolánového materiálu s Ca(OH)2 za běžných teplot (20oC)

- pucolány neobsahují žádné nebo jen velmi malé množství CaO, tím se liší od hydraulických příměsí, které vápenaté sloučeniny obsahují, např. vysokopecní struska
Portlandský cement (p-cement)
- nejvíce používaným druhem při výrobě a
- práškové hydraulické pojivo, tvořené jemně mletým křemičitanovým slínkem a zpomalovačem tuhnutí
- po smíchání s vodou tuhne a následně tvrdne za vzniku velmi pevné hmoty, která je stálá na vzduchu i pod vodou
- vysoká pevnost v tlaku
- malá pevnost v tahu za ohybu a malá odolnost proti působení agresivních látek
- založen na křemičitanovém slínku
suroviny – vápence s obsahem jílů
pro doladění složení: bauxit, odpady z hutnictví a křemenný písek
výroba: „mokrý“ způsob - vytvoření surovinového kalu s 33-40% vody
- způsob je energeticky náročný ( vodu je nutno odpařit
„suchý“ způsob - zavlhlá směs se před vstupem do pece vysuší
- v současné době všechny naše cementárny pracují v režimu suchého způsobu výroby

rotační pec - ocelová roura s žáruvzdornou vyzdívkou o délce asi 120 - 180m, průměr=6m a sklon 7o

- 1350oC = mez slinutí - slinování a tvorba C3S
- chlazení slínku musí být velmi rychlé
- následně se mele se sádrovcem, který je regulátorem tuhnutí cementu
- o vlastnostech cementu nerozhoduje chem. složení, ale obsah slínkových minerálů
chemické složení portlandského slínku:
CaO + SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 ( C3S + C2S + C3A + C4AF
z vápence z jílů z hlín ( slínek
- ALIT - C3S - vysoká hydraulická aktivita, rychlá reakce s vodou
- nositelem počátečních i konečných pevností
- BELIT - β-C2S - opožděná reakce s vodou, přispívá ke konečným pevnostem
- TRIKALCIUMALUMINÁT - C3A - ve skelné fázi, nejrychlejší reakce s vodou
- BROWNMILLERIT - C4AF - ve skelné fázi
- VOLNÉ CaO
tuhnutí a tvrdnutí cementu
fyzikální děje - změna stavu z plastického do pevného
- vznik pevného produktu - cementový tmel
chemické děje - hydrolýza s následnou hydratací
- slínkové minerály hydratují za vzniku CSH gelů + CAH sloučenin

- trikalciumsilikát C3S (3CaO.SiO2)
2(3CaO.SiO2) + 6H2O ( 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
CSH gel
- dikalciumsilikát C2S (2CaO.SiO2)
2(2CaO.SiO2) + 4H2O ( 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2
- trikalciumaluminát C3A (3CaO.Al2O3)
3CaO.Al2O3 + 6H2O ( 3CaO.Al2O3.6H2O
- reakci je nutno zpomalit - používá se sádrovec:

ettringit
kinetika hydratace (tuhnutí) - závisí na teplotě, velikosti částic, přísadách
teplota - zvýšením se zvyšuje rychlost reakce
- pod 5oC se hydratační reakce téměř zastavují, z toho důvodu se nedoporučuje provádět betonářské práce
velikost částic cementu - ovlivňuje měrný povrch
- jemně mleté cementy mají k dispozici pro reakci větší povrch ( reakce probíhá rychleji, zrna cementu zcela hydratována
- u hrubě mletých cementů nacházíme zbytky nereagovaných zrn i po 50 letech
přísady - ke zpomalení hydratace je možno použít řadu org. látek
- urychlení hydratace - CaCl2, CaNO3
- CaCl2 se nesmí používat do ocelí vyztuženého betonu kvůli možnosti koroze
hydratační teplo – energetickým projevem hydratačních reakcí a je úměrné množství reagujících látek
každý ze slínkových minerálů vyvíjí jiné množství hydratačního tepla
- průběh vývinu hydratačního tepla p-cementu:

- cementy s vyšším hydr. teplem se využívají pro betonování při nízkých teplotách
- pro aplikace betonu, kdy se v krátké době betonují velké bloky je velký vývin hydr. tepla závadný
- hydratační teplo lze ovlivnit: - úpravou mineralogického složení cementu, měrným povrchem, vodním součinitelem, přídavkem přísad a příměsí, teplotou

vodní součinitel - poměr záměsové vody k cementu v/c, pohybuje se okolo 0,20
- běžná hodnota je při použití plastifikátorů 0,4-0,5
- bez plastifikátorů - 0,55-0,65
složení cementového tmelu:
pevná fáze - hydratované slínkové minerály, krystaly Ca(OH)2 [portlandit], zbytky hydratovaných cementů
kapalná fáze - roztok, obsahující rozpuštěný Ca(OH)2 (pH=12,45)
plynná fáze - vzduch uzavřený v kapilárních a technologických pórech
póry v cementovém tmelu:
gelové (2-4 nm) – v hydratačních produktech
- neprůtočné pro vodu
kapilární (0,01-10 ) - vznikají odpařením vody, která se nespotřebovala na hydrataci
technologické (0,05-2 mm) - vytvářejí se uzavřením vzduchu při technolog. zpracování
- někdy tvořeny záměrně
- při výrobě 1 t p-cementu se uvolní do atmosféry při mokrém způsobu výroby 1,1 t CO2 a při suchém 0,89 t ( asi 7% světové produkce emisí CO2 připadá na výrobu cementu
Hlinitanový cement - hydraulické pojivo s vysokým obsahem hlinitanů vápenatých
- surovinová směs obsahuje čisté vápence a bauxit
- výpal při 1600oC v elektrických pecích
hlavní slínkové minerály - CA, CA2
- velmi rychle reagují s vodou, hydratované sloučeniny poskytují vysoké počáteční pevnosti
- uvolňuje se velké množství hydratačního tepla
- tuhé produkty zaujmou pouze 38% původního objemu
- výrazné snížení pevností
- nesmí se používat jako konstrukční materiál
- vysoká odolnost v žáru




BC01 M02