Skripta

netříděný 0 - 32 mm. Sypná hmotnost volně sypané frakce 0 - 4
mm je 490 - 670 kgm
-3
, frakce 4 - 8 mm 320 - 440 kgm
-3
a frakce 8 - 16
mm 260 - 360 kgm
-3
. Objemová hmotnost zrn se pohybuje od 560 do
950 kgm
-3
, pevnost zrn při stlačení ve válci 0,85 - 1,2 MPa, nasákavost
23% a součinitel tepelné vodivosti λ = 0,10 - 0,12 Wm
-1
K
-1
. V soused-
ním Německu vyrábí firma LIAPOR zrna keramzitu, který je těžší, ale
značně pevnější, až 4,4 MPa. Keramzit se převážně používá pro výrobu
tvárnic nebo stěnových dílců pro obvodové pláště budov. Z velmi pev-
ných zrn keramzitu z Německa lze vyrobit beton i s pevností v tlaku až
60 MPa.
• Strusková pemza vzniká zpěněním žhavé strusky (1400°C), při styku s
vodou, kdy unikající vodní páry napění strukturu rychle chladnoucí
strusky. Po rozdrcení a roztřídění se používá jako kamenivo do betonu,
především s izolačně nosnou funkcí. Sypná hmotnost frakce 0 - 4 mm
se uvádí 1450 kgm
-3
, u frakce 8 - 24 mm 800 až 1250 kgm
-3
. Nasáka-
vost až 17%, pevnost při stlačení ve válci 0,66 - 1,70 MPa.
• Agloporit je umělé pórovité kamenivo, které se vyrábí lisováním nebo
protlačováním hmoty složené z odpadního létavého popílku, jemně
mletého uhlí, sulfitových výluhů a vody. Tyto syrové peletky válcového
nebo lichoběžníkového tvaru se dopraví na vypalovací rošt, na jehož
začátku je plynovým hořákem vrstva pelet zapálena. Jakmile dojde ke
vznícení jemného uhlí a zbytků spalitelných částic v popílcích a dosa-
žení požadované teploty, pohybuje se již zapálená směs na roštu k chla-
dící části. Vypálením uhlí a spalitelných částic z popílku se vytvoří pó-
rová struktura uvnitř zrn, zatímco povrch zůstává částečně slinutý. Po
vychladnutí se seškvařená hmota rozruší v malém drtiči a roztřídí se
do frakcí 0 - 4 mm, 4 - 8 mm a 8 - 16 mm. Větší slepence se vrací k no-
vému rozrušení a roztřídění. Objemová hmotnost zrn frakce 8 - 16 mm
se pohybuje podle druhu popílku v rozmezí 1120 - 1380 kgm
-3
. Sypná
hmotnost volně sypaného agloporitu od 630 do 790 kgm
-3
, setřeseného
od 740 do 900 kgm
-3
. Nasákavost po 24 hodinách se pohybuje od 16,6
do 29,3%. Pevnost při stlačení ve válci byla zjištěna v rozmezí od 2,7
do 6,9 MPa. Uvedené hodnoty jsou vybrány z rozsáhlého souboru
zkoušek agloporitů vyrobených z popílků z 12 lokalit z celé republi-
ky.Vlastnosti agloporitu jsou značně ovlivněny vlastnostmi použitých
popílků a značně se liší např. od keramzitu. Zrna jsou podstatně těžší a
mají značně vyšší pevnost při stlačení ve válci. Jsou proto vhodná jako
plniva do lehkých konstrukčních betonů i vyšších značek (do B40).
2.3.4 Vlastnosti těžkých kameniv
Pro výrobu betonů zajišťujících biologickou ochranu před účinky rentgenového
záření nebo paprsků γ (gama) se používají tzv. těžká kameniva, především če-
dič a baryt s objemovou hmotností zrn od 2900 do 3600 kg.m
-3
a železité rudy -
magnezit, limonit, hematit. Podle obsahu Fe
2
O
3
v rudě se objemové hmotnosti
zrn pohybují od 3000 do 4000 kg.m
-3
, výjimečně se používají rudy s objemo-
vou hmotností až 4200 kg.m
-3
. Tato kameniva se vyznačují především vyššími
objemovými hmotnostmi v porovnání s běžnými drcenými kamenivy. Pro

- 14 (42) -

ochranu proti neutronovému záření se používají kameniva serpentinit a turma-
lin, jejich objemová hmotnost se pohybuje od 2500 do 2600 kg.m
-3
.


Kontrolní otázky
4) Jak dělíme kamenivo podle původu?
5) Co je to zrnitost kameniva?
6) Jak se kamenivo dělí podle objemové hmotnosti?
7) Z jakých surovin a jakou technologií se vyrábí keramzit?
8) Která umělá kameniva jsou vyráběna z průmyslových odpadů?

Korespondenční úkol
Odhadněte, jaký druh kameniva a jakou maximální horní mez frakce kameniva
byste použily do betonu pro tyto typy konstrukcí:
a) pro podlahovou desku o tloušťce 60 mm,
b) silně vyztužený železobetonový trám o šířce 200 mm a výšce 500
mm,
c) pro slabě vyztuženou základovou patku s půdorysem 2×2 m.
2.4 Autotest
Jako autotest zpracujte odpovědi na kontrolní otázky za kapitolami 2.2 a 2.3.
Správné odpovědi v „klíči“.
2.5 Závěr
Stavební kámen patří k základním stavebním materiálům prakticky již od pra-
věku. V současné době je nenahraditelný v oblasti údržby a obnovy památko-
vého fondu, který je v naší zemi zvláště bohatý. Kromě toho je využíván
k vytvoření esteticky a architektonicky hodnotných staveb, neupravený kámen
pak bývá využit ke zpevnění koryt a břehů řek a rovněž ke tvorbě opěrných
stěn. Široké uplatnění v inženýrském i pozemním stavitelství pak má kameni-
vo, které se používá např. do betonů a malt, do podkladních i horních vrstev
vozovek a do kolejových loží.
Stavební látky

- 15 (42) -

2.6 Klíč
2.6.1 Ke kontrolním otázkám
1) třída – 110 MPa, II. třída – 80 MPa, III: třída – 40 MPa.
2) žula má požadovanou nasákavost od 0,2 % do 0,7 % hmotnosti, hutný
pískovec od 0,7 % do 5 % hmotnosti.
3) Pro zdivo s kamene jsou určeny: lomový kámen, haklíky, kopáky a
kvádry.
4) Dělíme je na přírodní, umělé a recyklované.
5) Zrnitost vyjadřuje poměrné procentuální zastoupení zrn v kamenivu
podle propadu specifikovanou řadou sít. Nerozhoduje tedy velikost zrn,
ale velikost čtvercových otvorů na sítech.
6) Dělí se na lehké (do 2000 kg/m
3
), obyčejné (od 2000 do 3000 kg/m
3
) a
těžké (nad 3000 kg/m
3
).
7) Vyrábí se z cypřišových jílů a jílovců. Po homogenizaci základní suro-
viny se ve šnekovém lisu tvarují válečky, které se řežou a zakulacují.
Při výpalu v rotační peci při teplotě kolem 1100 až 1200 °C se uvolňuje
voda a vyhoří zbytky uhlí za současného zvětšení objemu kuliček
8) Škvára, struska, popílek, agloporit.

2.6.2 Ke korespondenčnímu úkolu

a) Podlahová deska má malou tloušťku, a proto je třeba volit menší veli-
kost kameniva. Jako vhodné se jeví těžené kamenivo (z důvodu lepší
zpracovatelnosti) s horní mezí frakce do 11 mm. Při použití drceného
kameniva by bylo vhodné maximální velikost frakce snížit na 8 mm. Na
druhé straně není možné vypustit hrubé kamenivo, neboť přebytek
drobného kameniva způsobuje zvětšení deformací vlivem smrštění.
b) Vzhledem k výztuži v trámu je vhodné zvolit kamenivo s maximální
velikostí frakce do 16 mm, v případě opravdu hustého vyztužení do 11
mm.
c) Do slabě vyztužených základů je možné uložit beton s maximální horní
mezí frakce kameniva od 32 mm, případně i větší (45 mm, 63 mm).


- 16 (42) -

3 MALTOVINY A MALTY
3.1 ÚVOD
Výrobky z maltovin patří ve stavebnictví k hlavním surovinám nejen pro tra-
diční, ale i progresivní způsoby staveb bytových, občanských, zemědělských i
průmyslových.
Přitom však i maltoviny procházejí nejrůznějším stupněm vývoje.

3.2 Cíl
Cílem látky uvedené v tomto modulu je získání základních znalostí v oblasti
výroby a vlastností jednotlivých maltovin. Jedná se zejména o nejpoužívanější
pojiva vzdušná (sádra, sádrová pojiva, vzdušné vápno, hořečnatá maltovina ) a
hydraulická ( hydraulické vápno a všechny druhy cementů ). Dále se seznámíte
s maltou, která patří k důležitým stavivům používaných ve stavebnictví. Dobrá
znalost této problematiky vám ukáže, co lze od stavebních hmot požadovat a
co nemohou dobře splnit.

Velmi důležité místo ve stavebnictví zaujímají pojiva. Pojivem nazýváme lát-
ky, které mají schopnost spojovat jiné sypké nebo kusové materiály v jediný
soudržný a dostatečně pevný celek.
Definice : Pojiva jsou organické nebo anorganické látky, které se mísí s
plnivy na směsi, mající vhodnou tvárnost a po zatvrdnutí dostatečnou
pevnost spolu s jinými požadovanými a potřebnými vlastnostmi.
Pojiva používaná ve stavebnictví nazýváme stavební pojiva. Pojiva a plniva
mají zcela odlišné vlastnosti, proto výrobky z nich označujeme za složené ne-
boli kompozitní materiály.
Ve stavební praxi se ve spojení s pojivy objevuje také výraz maltovina. Mal-
tovina je anorganické stavební pojivo připravené z vhodných surovin pálením
na vysokou teplotu (mnohdy až do meze slinutí), které po rozemletí či vyhašení
poskytuje s vodou a plnivem zpracovatelnou směs, která tuhne a tvrdne za
vzniku nových chemických sloučenin na stavivo dostatečné pevnosti.
Pojiva rozdělujeme podle různých hledisek. V širokém slova smyslu je může-
me rozdělit na :
• pojiva mechanická,
• pojiva chemická,
• pojiva zvláštní.
Pojiva mechanická jsou taková, u kterých při procesu pojení nedochází ke
změně základní chemické podstaty pojiva jako hlína, asfalt, pájky a některá
lepidla.
Stavební látky

- 17 (42) -

Pojiva chemická jsou taková, u kterých při procesu pojení dochází ke změně
základní chemické podstaty jako např. sádra, vápno vzdušné i hydraulické a
cementy. Pojiva chemická dále dělíme na vzdušná a hydraulická.
Vzdušná pojiva jsou taková,která po rozmísení s vodou a výrobky z nich zho-
tovené, tuhnou a tvrdnou a jsou stálé jen ve vzdušném prostředí (vzdušné váp-
no,sádra a sádrová pojiva, hořečnatá maltovina ad).
Hydraulická pojiva jsou taková, kdy výrobky z nich zhotovené, po částečném
zatuhnutí na vzduchu, tuhnou a tvrdnou a mají tvarovou stálost jak na vzduchu,
tak i pod vodou (hydraulické vápno a všechny druhy cementů)
Pojiva zvláštní (speciální) se vyznačují některými požadovanými vlastnostmi,
danými již jejich názvem, jako např. žárovzdorná pojiva, pojiva se zvýšenou
chemickou odolností, s regulovanou změnou objemu (rozpínavá, těsnící),
ochranou před radioaktivním zářením (barnaté cementy) ad.
Při výrobě pojiv se používají ještě různé přísady upravující požadované vlast-
nosti.V prvé řadě jsou to hydraulické přísady obsahující aktivní oxid křemičitý
SiO
2
, případně další oxidy jako Al
2
O
3
a Fe
2
O
3
obsažené v tufech, tufitech, tra-
su, spongilitu, nebo také popílek, které souhrnně nazýváme pucolány.Dále sem
patří latentně hydraulické přísady (skryté hydraulické vlastnosti) projevující
hydraulicitu až po vyvolání nějakým budičem, např. CaO. Typickou přísadou s
latentně hydraulickými vlastnostmi je vysokopecní granulovaná struska.
3.3 POJIVA VZDUŠNÁ
3.3.1 Sádra a sádrová pojiva
Sádra je jedno z nejstarších pojiv (byla známá již v Egyptě) nejvíce používaná
v minulém století, kdy ji byla věnována velká pozornost a byly připraveny sád-
rové maltoviny pro různé účely. Většímu rozšíření jejího použití brání v sou-
časné době nedostatek vhodných surovin pro její výrobu a to sádrovce nebo
anhydritu i když je hledána možnost její výroby z odpadního sádrovce z che-
mické výroby.

Definice : Sádra je anorganické práškové pojivo získané tepelným zpra-
cováním sádrovce CaSO
4
.2H
2
O (dihydrátu) částečným nebo úplným od-
vodněním nebo připravená z přírodního anhydritu CaSO
4
(bezvodého sí-
ranu vápenatého).

Sádrovec pro její výrobu má být nejlépe tvrdý amorfní s obsahem přes 90 %
CaSO
4
.
Řadíme ji mezi pojiva vzdušná i přesto, že může zatvrdnout i pod vodou, avšak
nedává v tomto prostředí trvalé spojení.

Obecné vlastnosti:

- 18 (42) -

Sádra má schopnost hydratovat (tuhnout) různou rychlostí podle toho jakým
způsobem byla připravena. Snadno se zpracovává a lze ji přizpůsobit různým
stavebním a jiným účelům. Zatvrdlé výrobky mají dobrou zvukovou izolačnost
a malou tepelnou vodivost. Objemové změny v průběhu tvrdnutí jsou poměrně
velmi malé. Nedostatkem je citlivost na vlhkost a pokles pevností ve vlhkém
prostředí. Od vápna a cementu se liší hlavně tím, že rychle tuhne a tvrdne.

Suroviny a výrobní postup :
Výroba sádry a sádrových maltovin vychází z těchto surovin :
• sádrovec, dihydrát síranu vápenatého CaSO
4
.2H
2
O,
• anhydrit, přírodní síran vápenatý CaSO
4,
• syntetický sádrovec, odpad z chemického průmyslu,
• sádrové střepy, z použitých forem v keramické výrobě, v podstatě sád-
rovec vzniklý zhydratováním sádry.

Výrobní postup a zařízení se volí podle toho, jaké budou požadavky na vyro-
benou maltovinu a jaké suroviny jsou k dispozici. Rozemleté, příp. zrnité suro-
viny (frakce 20-35 mm) se následně tepelně zpracovávají např. ve:
• vařácích, tj. kotle s míchadlem, kde se sádrová moučka za stálého pří-
vodu ostré páry míchá a unikající pára nakypřuje moučku (sádru) tak,
jako by vřela. Objem těchto kotlů činí 5-15 m
3
,
• autoklávech, pracujících s přetlakem při teplotě 124
o
C a výrobek se suší
horkým vzduchem,
• rotačních pecích s přímým nebo nepřímým zahříváním otápěné plynem
nebo olejem,
• šachtových pecích při teplotách nad 500
o
C k přípravě anhydritu a po-
malu tuhnoucí sádry,
• sušících mlýnech, v nichž se surovina mele a současně odvodňuje pro-
cházejícím teplým vzduchem.

Mineralogické složení
O vlastnostech sádry a sádrových maltovin rozhoduje jejich mineralogické
složení, které mohou tvořit :
• půlhydrát (hemihydrát) CaSO
4
1/2 H
2
O, který vzniká zahříváním sád-
rovce na 110-150
o
C.
• CaSO
4
III (rozpustný), vyskytuje se opět ve dvou modifikacích α a ß
úplným odvodněním.
• CaSO
4
II (nerozpustný) vznikající zahříváním nad 500
o
C. Svými vlast-
nostmi se podobá přírodnímu anhydritu.
• CaSO
4
I vysokoteplotní vznikající z anhydritu zahřátím nad 800
o
C
Stavební látky

- 19 (42) -


Sádru a sádrové maltoviny rozdělujeme podle různých hledisek při čemž nej-
častěji na :
• sádru rychle tuhnoucí
• sádru pomalu tuhnoucí
• sádrovou maltovinu
• anhydritovou maltovinu
3.3.1.1 Rychle tuhnoucí sádra
Rychle tuhnoucí sádra se skládá hlavně z půlhydrátu ( α i ß) a menšího množ-
ství anhydritu III ( α i ß). Vzniká při teplotách do 150
o
C, kdy teplota nesmí
přestoupit 170
o
C. K rychle tuhnoucím druhům sádry patří :
• stavební sádra, obsahující pouze ß-půlhydrát
• štukatérská sádra, tvrdá, obsahuje α i ß půlhydrát (asi 70%)
• modelářská sádra, tvořená převážně α -půlhydrátem (nad 90%).

Z fyzikálních a chemických vlastností jsou pro použití sádry důležité zejména
tyto vlastnosti :
• jemnost mletí,
• pevnost v tlaku,
• počátek a doba uhnutí,
• vodní součinitel.

Na pevnost sádrových výrobků má nepříznivý vliv vlhkost. Při 1% vlhkosti se
pevnost sníží až o 40 %. Navlhavost sádrových výrobků je malá a vlhkost se v
suchém prostředí velmi rychle uvolňuje. Vodní součinitel se mění podle způ-
sobu zpracování sádry (lisované, vibrované,lité), podle přítomnosti modifikací
α a ß a pohybuje se v rozmezí od 0,35 do 0,80. Množstvím přidávané vody lze
do jisté míry ovlivňovat i počátek tuhnutí, kdy s větším množstvím vody se
počátek tuhnutí zpožďuje. Doba tuhnutí sádry může být ovlivněna také urych-
lovači (NaCl, KCl, Na
2
SO
4
ad.) nebo zpomalovači (klih, kasein, kyselina mléč-
ná, Ca(OH)
2
, ethylalkohol ad.). Rychle tuhnoucí sádra má nižší schopnost pojit
plniva, zvl. organická (např. dřevěné piliny výrazně snižují pevnosti). Nevhod-
né je také vyztužování ocelí, protože pH sádrových výrobků je 6,5 až 7,5 a
nezajišťuje tak ochranu oceli alkalickou pasivací. Při tuhnutí rychle tuhnoucí
sádry dochází k rozpínání až o 1 % objemu, což využíváme při výrobě sádro-
vých výrobků ve formách, neboť je tím umožněno dokonalé vykopírování for-
my.
Použití rychle tuhnoucí sádry:

- 20 (42) -

V současné době se oživuje použití sádry ve stavebnictví např. pro výrobu pří-
ček, příčkových dílců na výšku podlaží (Bellrock), dílce pro závěsné stropy,
sádrokartonové desky, na obklady, podhledy, suché omítkové směsi a pod.
Dále sádrovláknité desky s čedičovými, skleněnými a rostlinnými vlákny, příp.
vlákny z polymerů a to k různým stavebním účelům. Zvláštní význam má pou-
žití sádry mimo stavebnictví v lékařství, modelářství a pod.
3.3.1.2 Pomalu tuhnoucí sádra
Tato sádra se získává výpalem sádrovce nad 800
o
C (až 1000
o
C),kdy se CaSO
4
snáze rozkládá, zejména za přítomnosti některých nečistot, na CaO a SO
3.
Tvo-
ří ji anhydrit CaSO
4
I a II (asi 80%), volné CaO (2-4%), který působí jako bu-
dič a půlhydrát (asi 15%).
Tuhnutí u této sádry začíná za 2 - 5 hod a končí většinou za 9-l2 hod, ale může
trvat i 40 hod. Hustota tohoto druhu sádry se pohybuje v rozmezí od 2900 do
3000 kg.m
-3
, objemová hmotnost ve stavu volně sypaném 900-1200 kg.m
-3
, v
setřeseném stavu 1300-1700 kg.m
-3
.Pevnosti v tlaku dosahuje po 28 dnech až
30 MPa. Optimální podmínky při zpracování této sádry jsou při relativní vlh-
kosti 60-70% a teplotě 15-25
o
C. Pevnost v ohybu se uvádí asi 1/7 až 1/8 pev-
nosti v tlaku. Má lepší odolnost proti vodě než rychle tuhnoucí sádra. Tato
odolnost proti vodě se zvyšuje přídavkem dehtu, křemeliny, popílku nebo umě-
lých pryskyřic.
Sádra pomalu tuhnoucí se používá skoro výhradně jen ve stavebnictví.Používá
se pro bezespáré podlahy a podklady pro podlahové krytiny a dlaždice, obklá-
dací desky, podokenní desky, omítky, umělý mramor, různé tvarovky a pod.
zvláště pro použití v suchém prostředí. U nás se nevyrábí.
3.3.1.3 Sádrové maltoviny
Řadíme je také do vzdušných pojiv. Získávají se společným mletím sádry s
některými přídavky, jako vysokopecní struskou, portlandským cementem či
některými hydraulickými látkami.
Do této skupiny pojiv patří i tzv.sádroviny, připravené opětovným zahříváním
směsi zatvrdlé rychle tuhnoucí sádry nebo anhydritu s přísadou, kterou může
být např. vodní sklo, vápno, kamenec, borax a pod. na teploty až 600
o
C. Po
vypálení se sádrovina jemně semele a rozdělá s vodou a případnými přísadami
- např.vínanem draselným.
3.3.1.4 Anhydritová maltovina
Tato maltovina se vyrábí jemným mletím přírodního anhydritu nebo neroz-
pustného anhydritu II, získaného pálením sádrovce do 500
o
C, a některého bu-
diče (katalyzátoru). Budiče jsou buď síranové, jako síran sodný Na
2
SO
4
, zása-
dité a nebo směsné, jako např. kasein v NaOH.
Počátek tuhnutí u těchto pojiv nastává za 1-5 hodin, konec tuhnutí do 8 hodin
(max 20 hod) a dosahují pevnosti v tlaku po 28 dnech 10 - 25 MPa.
Použití : zejména na podlahy, vnitřní omítky, štuk, obkladové desky, tepelně
izolační výrobky, různé stavební prvky a pod.
Stavební látky

- 21 (42) -

3.3.1.5 Keenovo anhydritové pojivo
Někdy nesprávně nazývané cementem, je zvláštní druh pomalu tuhnoucího
sádrového pojiva, které se vyrábí ze sádrovce nebo z rychle tuhnoucí sádry
nasáklé roztokem síranu hlinitodraselného, pálením při teplotách do 500
o
C.
Poněvadž tyto výrobky mají velkou pevnost a tvrdost a pěkný lesklý povrch,
používají se spíše pro dekorační účely, ale také např. pro výrobu umělých
mramorů.
3.3.1.6 Hořečnatá maltovina
Poprvé byla připravena v roce 1867 Sorelem a byla nazývána Sorelovým ce-
mentem ač jde o vzdušnou maltovinu.Připravuje se zpravidla smícháním tzv.
kausticky páleného magnezitu (při teplotách těsně pod jeho disociací tj.700-
800
o
C) s roztokem MgCl
2
vhodné koncentrace. Možno použít i dolomit, který
se musí pálit jen do 700
o
C. Po zatvrdnutí vytváří kompaktní hmotu šedobílého
až tmavě červeného zabarvení, elektricky vodivou, vyznačující se vysokou
vazební schopností s poměrně značným množstvím plniv (až 1:20), kdy vlastně
již přejímá vlastnosti plniva. Plniva jsou jak organická, tak i anorganická. K
organickým patří dřevěné piliny (smrkové a jedlové), lněné a konopné pazdeří,
korková drť ad. Z anorganických pak křemenný písek, asbest, mastek, mramor,
křemelina, vápenc ad.
Většímu rozšíření použití brání bohužel její negativní vlastnosti jako malá
odolnost vůči vlhkosti, zvýšené teplotě vyšší než 100
o
C, snadná výkvětotvor-
nost a korosivní účinky na kovové materiály. Proto v současné době její vý-
znam značně poklesl a je nahrazována vhodnějšími látkami.
Použití : jeden z nejstarších způsobů použití byla výroba mlýnských kamenů.
Dnes hlavně pro v