výpisky ze skript

mor, desky, malty;anhydritová maltovina – jemným mletím přírodního nebo umělého anhydritu s budičem, podlahy, vnitřní omítky, štuky
hořečnatá maltovina – též Sorelova, ze směsi MgO a roztoku síranu nebo chloridu hořečnatého, tuhne na velmi pevnou hmotu, pojme velké množství plniv, čím víc MgCl2, tím pomaleji tuhne a je tvrdší, v závislosti na plnivu: a) vysokopevnostní (namáhané podlahy, základy pod stroje) – křemenný písek, korund, b) nizkopevnostní (tepelně izolační podlahy) – korek, piliny, mletá kůra; nevýhoda - nestálost ve vlhku, neodolnost vůči kyselinám a hydroxidům
Hydraulické maltoviny – zatuhnutí na vzduchu(tvrdnou i pod vodou, jsou stálé na vzduchu, vlhku i pod vodou,
hydraulické vápno – více než 10% hydraulických složek (SiO2, Al2O3, Fe2O3), stupeň hydrauličnosti se posuzuje podle hydraulického modulu (poměr CaO k hydr.složkám), výroba pálením vápenců, které jsou doprovázeny jílem, silně hydr.vápna není nutné vyhasit (vlastnostmi se blíží p-cementu), rychlé tuhnutí(využívání zpomalovačů
cement – prášková hydr.maltovina tvořená jemně mletým křemičitanovým nebo hlinitanovým slínkem+přísady (účinné složky jsou sloučeniny CaO s SiO2, Al2O3, Fe2O3, po smísení s vodou tuhne(velmi pevná látka stálá na vzduchu i pod vodou, portlandský cement – křemičitanový cement, založeny na port.slínku: výroba – vápenec, hlína nebo jíly, 1350-1450°C, o konečných vlastnostech rozhoduje mineralogické složení, slínek obsahuje 4 zákl.minerály: alit (vysoká hydr.aktivita), belit, trikalcium aluminát (silně hydr. a reaktivní), brownmillerit
výroba cementu: drcení a mísení surovin, tepelné zpracování surovin na slínek – výpal, mletí slínku s příměsmi na cement, způsob výroby – mokrý (energeticky náročný), suchý; fáze výpalu slínku: sušící (200°C), předehřívací (zbavení chem.vázané vody), dekarbonační (rozklad CaCO3, 900-1200°C), exotermické (do 1300°C), slinovací (1450°C max.t), chladící (1100°C)
portlandské cementy dělíme na: a) jednosložkové (vlastnosti ovlivňuje složení slínku), patří sem – portlandský cement, cement s vysokými počátečními pevnostmi, bílý port.cement (s křídou vysoké čistoty), rozpínavý cement (složky při hydrataci zvětšují svůj objem), síranovzdorný port.cement, silniční cement, modifikovaný rychlovazný tmel; b) směsné (vlastnosti ovlivňují látky s hydraulickým chováním – i)latentně hydraulické – struska, ii) hydraulicky aktivní – pucolán, iii) zvláštní; patří sem struskoportlandsý, vysokopecní
pucolánové, popílkové cementy – mletím křemičitanového slínku s přírodním pucolánem, popílkem, odolné vůči působení agresivních vod, citlivé na teplotní podmínky,
strusková pojiva – neosahují slínek, ale jemně mletou granulovanou strusku, patří sem: struskosíranový cement (struska se sádrovcem nebo anhydritem, odolný proti chem.vlivům, nevstavovat zmrazovacím cyklům), struskovápenatý cement (struska s vápnem nebo vápenným hydrátem, podzemní konstrukce), struskoalkalické pojivo (struska s křemičitanem sodným nebo draselným, vysoká pevnost
tuhnutí a tvrdnutí cementu – (cementový gel a krystalová fáze) závisí na vlivech vnitřních – mineralogické složení, jemnost mletí (čím větší měrný povrch cementu, tím rychlejší tuhnutí), obsah vody, přísady (plastifikátory, urychlovače, zpomalovače a vnějších – teplota (vyšší(urychlení, pod 5°C se zastavuje hydratace), tlak, prostředí (obsah vodní páry ve vzduchu má vliv na vysychání)
hlinitanový cement – jemným mletím hlinitanového slínku (pálením směsi vápence a bauxitu), vysoké počáteční pevnosti, po zatuhnutí 50% původního objemu(vysoká pórovitost(pokles pevnosti, stálé v žáru
Koroze betonu
činitelé a) vnitřní – primární – návrh betonové směsi, technologie výroby (zhutnění, ošetřování), použití chem. přísad, b) vnější – sekundární – fyzikální, chemické, biologické; korozí mohou být napadeny různé složky: cement, kamenivo (obsahuje-li aktivní oxid křemičitý, ten může reagovat s hydroxidem vápenatým v cementu(vznik gelu(tlak(porušení betonu = alkáliové rozpínání kameniva), voda
zákl.druhy korozních procesů:
koroze náporovými vodami: tři skupiny – koroze I.typu - rozpouštění a vyluhování složek cementového tmelu; koroze II.typu – reakce složek cementového tmelu s chemickými látkami za vzniku sloučenin rozpustných nebo bez vazebných vlastností, může být způsobena kyselinami za vzniku rozpustných nebo nerozpustných solí, agresivním oxidem uhličitým, alkáliemi nebo hořečnatými solemi s výjimkou síranu hořečnatého; koroze III.typu – v pórech cementového tmelu vznikají sloučeniny větších objemů, což vede vlivem krystalizačních tlaků k porušení struktury a rozpadu betonu
atmosférická koroze je způsobena agresivními plyny, obsaženými v atmosféře (především oxid uhličitý a siřičitý)
zjišťování korozního napadení betonu – chemickou nebo fyzikálně chemickou analýzou a mechanickými zkouškami, většina metod je destruktivních, nejčastěji je napadán hydroxid vápenatý(snižování pH(zjišťování pomocí různých indikátorů (acidobazických), beton by měl mít pH >9
ochrana proti korozi – primární (typ a množství cementu, obsah a kvalita vody, kvalita kameniva, ošetřením), sekundární (u konstrukcí v agresivním prostředí a tam, kde byla zanedbána primární ochrana, penetrace, nátěry,
Pórobetony
významné místo díky tepelně technických parametrů, množství pórů(nízká objemová hmotnost, izolační desky, tvárnice, příčkové dílce, dělení: plynobetony – vznikají přísadou plynotvorné látky, hliníkový prášek reaguje v alkal.prostředí za vzniku vodíku, výroba: písek (=siporex) nebo popílku (=calsilox), cement, vápno, Al-prášek , voda; pěnobetony – póry vznikají pěnotvornou přísadou (hydrolyzované bílkoviny), výroba: cement, vápno, nemletý písek, mletý písek, popílek, voda, pěnotvorná přísada
Sklo
Pevná amorfní homogenní, zpravidla průhledná látka, malá tepelná vodivost, vysoká nepropustnost, odolnost proti vodě, vzduchu a jiným látkám, zákl.surovina je křemen (čistý sklářský písek), suroviny se smísí(sklářský kmen(roztaví se (1000-1500°C), uvolňuje se CO2(bublinky(odstraněny čeřením, sklovina se zpracovává foukáním, tažením, litím a lisováním (stavební sklo – dlaždice, střešní tašky, duté cihly), pozvolné chlazení, ve stavebnictví se využívají skleněná vlákna k izolacím, český křišťál – sklo draselnovápenaté
vodní sklo – název pro tavené sklo, ale také pro kapalinu vzniklou jeho rozpuštěním ve vodě, obsah SiO2 je asi 76% hmot., má silně alkalickou reakci, ke zvýšení požární odolnosti dřevěných konstrukcí, injektáže při sanaci vlhkého zdiva, do silikátových barev k úpravě fasád (reagují s vápennou složkou omítky a tím se stává její součástí)
křemenné sklo – tavením čistého křemene, málo citlivé ke změnám teplot, propouští UV, odolné vůči chemikáliím
reflexní skla jsou potažena tenkou vrstvičkou kovu, sklo odolává koroznímu působení, kyselé roztoky vytvoří povlak z SiO2(zpomaluje další vyluhování, alkalické rozpouští sklo poměrně rychle jako celek, zlepšení odolnosti skla – povrchové úparvy
Pálené materiály
keramika – soudržný polykrystalický materiál s určitým podílem sklené fáze, získaným zpracováním do tvaru a vypálením(zpevnění , výrobní postu: úprava surovin (za mokra, mísení za mokra i sucha)(vytváření za norm. teploty (ručně, formy, lisy)(sušení výrobků (zastřešené prostory, nad pecemi, sušárny)(pálení (pece nad 900°C), možnost glazurování (1000°C)
ze surovin jako jíly hlíny a kaolíny, které mají s vodou plastické vlastnosti, ostřiva (křemen, šamot) – regulace tvárnosti a smršťování, taviva (živec) – snižování teploty slinování,
keramiku dělíme podle: nasákavosti střepu, barvy střepu, charakteristiky střepu a použití
cihlářské výrobky – zákl.surovinou jsou méně hodnotné hlíny jíly, ostřivo – písek struska, popílek, rozpustné soli tvoří výkvěty, mísí se na tvárné těleso s obsahem asi 25% vod, pevné, mrazuvzdorné, nasákavost je větší než 12%
kamenina – hutná keramika, žlutá až hnědá, nasákavost 7%, zákl.surovina jsou kameninové jíly, ostřivo – křemen, nejčastěji se opatřuje solnou glazurou , odpadní trubky, dlaždic, výlevky, vpustě
pórovina – bílá pórovitá keramika s jemnou strukturou, výroby z kaolínu (popř. pórovinové jíly), borolovnatá glazura, obkladačky, užitkové a dekorativní předměty (zdravotnická keramika – vlastnosti mezi porcelánem a pórovinou)
porcelán – z kvalitních kaolínů (50%kaolín, 25% křemen, 25%živec), tvrdý – vysoký obsah kaolínu, elektrotechnika, nádobí; měkký – dekorační předměty a nádobí
žárovzdorné výrobky
trvale odolávají vysokým teplotám a jejich žárovzdornost je min. 1580°C, dělení obecné: kyselé (dinas, šamot), zásadité (dolomitové, magnezitové), neutrální (uhlíkové, chromitové), dělení chemicko-mineralogické: 9 skupin a 31 podskupin; dělení podle teploty žárovzdornosti: žárovzdorné (do 1770°C), velmi žárovzdorné (do 2000°C), vysoce žárovzdorné (nad 2000°C)
šamotové výrobky – vysoký obsah SiO2 a Al2O3, uplatnění do 1500°C, název podleostřiva,
dinas - vysoký obsah SiO2, velká únosnost v žáru, odolný proti kyselým taveninám, malá odolnost vůči změnám teploty pod 600°C, 12-18 dní v peci,
magnezitové, dolomitové a chromitové výrobky – magn. – vysoký obsah MgO, můžou obsahovat oxid chromitý (nad 35%(chromitové), dolomitové mají vysoký obsah MgO a CaO; odolnost v zásaditém, velká únosnost v žáru
tuhové výrobky – využití uhlíku v podobě grafitu, odolnost proti změnám teploty, výroby: jíl, šamot, grafit
uhlíkové výrobky – z jemně mletého koksu nebo antracidu a dehtu, zpracování dusáním nebo lisováním, provádí se grafitace(vytvoření krystalického grafitu, zpomalovače neutronů v atomových elektrárnách
spec.keramika – výrobky z forsteritu, zirkonu, čistých oxidů, karbidů, nitridů, boridů, a silicidů
Vlastnosti kovů
Typický kovový lesk, neprůhlednost, dobrá roztažnost, vysoká tepelná a elektrická vodivost, v tuhém stavu jsou vesměs krystalické; většina kovů – šesterečná soustava, řada má krychlovou popř. i jinou, rozdílná hustota (530-22700kg/m3); rtuť – jediný kapalný; rozdílná tvrdost (K, Na, Pb), zkouška vrypem, vtiskem; el.vodivost se snižuje s rostoucí teplotou, nejlepší vodivost Au, Ag, Cu, nejhorší As, Sb, Bi; supravodivost – odpor některých kovů Hg, Pb, klesá při t=0K odpor téměř na nulu; polovodiče (Ge) – vedou proud jen za určitých podmínek; magnetické vlastnosti kovů – diamagnetické – elmag. Indukcí získají mag.moment směřující proti vnějšímu poli; paramagnetické – moment ve směru vnějšího pole; ferromagnetické – moment i bez vnějšího působení
Způsoby výroby kovů
Čisté se vyskytují jen výjimečně, nejčastěji jsou to kovy ušlechtilé, většina je vázaná ve sloučeninách – rudách – nejdůležitější jsou oxidy (Fe, Mn, Zi, Al) a sulfidy (chalkopyrit, sfalerit, galenit, rumělka, cinabarit), z oxidů se získávají redukcí vodíkem, nebo hliníkem (aluminotermie), pomocí elektrického proudu můžeme kovy vyloučit z roztoku jejich solí, vylučují se na katodě
Nejdůležitější fyzikální a chemické vlastnosti vybraných kovů a jejich sloučenin
Železo
Po Al 2.nejrozšířenějším kovem v zemské kůře, výlučně ve sloučeninách (hematit, magnetit, limonit, siderit, pyrit), součást hemoglobinu, výroba z oxidů železa jejich redukcí za přítomnosti metalurgického koksu(surové železo (4%C), struska- odpadní produkt výroby železa, lehčí než roztavené železo. Kychtový plyn- uniká z vysoké pece, (N,CO,metan, H), surové železo - tvrdé, křehké, snížením obsahu C(kujné a tažné =ocel, tvrdost se zvyšuje kalením (700-900°C(ochlazení, křehkost se odstraní zahříváním na teplotu 300°C), slitinové oceli-příměsi zajišťují tvrdost, houževnatost, odolnost proti korozi.
Sloučeniny Fe
Ox.číslo II.a III, rozpouštěním Fe v kyselinách(železn. soli –nepodléhají hydrolýze, nejznámější síran a chlorid; hydroxid železitý – využití při čištění vody,
Horčík
Rozšířen ve sloučeninách-křemičitanech, uhličitanech, získává se elektrolýzou karnalitu, nejlehčí konstrukční kov, uplatnění ve slitinách, stříbrobílý, lesk ztrácí vzdušnou oxidací, středně tvrdý, tvárný nad 220°C, hoří bílým plamenem, rozpouští se ve zředěných kyselinách, MgO-těžká tavitelnost, využití ve stavebnictví.
Hliník
Třetí nejrozšířenější prvek v zemské kůře, nejrozšířenější kovový prvek, ve sloučeninách-křemičitanech, výroba z bauxitu, stříbrolesklý, bílý, velmi tažný a kujný-Alfólie, na povrchu se vytváří vrstva oxidu hlinitého(korozní odolnost, (zvýšení je eloxováním), konstrukční materiál, výroba obalů, výborný elektrický vodič, čištění vody.
Zinek
Výroba ze sfaleritu, praží se na ZnO, ve vlhkém vzduchu rychle ztrácí lesk, (vznik ZnO), využití antikorozní povlak, výroba suchých článků, spalováním par zinku v proudu vzduchu(ZnO(výroba pryže, speciál. skel, emailů, glazur a barviv.
Měď
Produkce ze sulfidických rud (1/2% Cu), koncentrace flotací, (15 – 20%Cu, 1400°C,), surová měď se čistí elektrolyticky, načervenalá barva, měkká, houževnatá, dobře tažná, vynikající tepelná a elektrická vodivost, ve vlhku se povléká vrstvou měděnky, (uhličitan měďnatý, nevzniká ve styku s kyselými dešti); modrá skalice-galvanotechnika.
Cín
Vyskytuje se především jako cínovec z něhož se vyrábí redukcí uhlím, stříbrobílý, lesklý, kujný, tažný (staniol); pod 13°C(šedý cín(rozrušování (cínový mor), nad 161°C zkřehne(možnost roztlouct na prach,netečný k vodě i vzduchu, výroba konzerv, uplatnění ve slitinách.
Olovo
Výroba pražením z galenitu, modrošedý, na čerstvém řezu lesklý, velmi měkký, tažný, pokrývá se vrstvou oxidu(stálý na vzduchu, využití-olověné akumulátory, ochrana proti radiaci, výroba kabelů; sloučeniny Pb-základní antikorozní hmoty na Fe a ocel. Olověná běloba při značení silnic.
Chrom
Výroba z chromitu, lesklý, tvrdý, křehký, na vzduchu stálý(povrchová ochrana jiných kovů, chromany označovány jako karcinogeny.
Mangan
Sloučeniny manganu doprovázeny sloučeninami Fe, vyskytují se ale i manganové rudy (burel, manganit), slitiny Fe – Mn : ferromangan (až 40% Mn), zrcadlovina (6-30% Mn). Manganaté soli obsaženy v podzemních vodách.
Slitiny – obecně
Homogenní směsi roztavených kovů, v podstatě jsou to roztoky kovů jednoho ve druhém, mohou obsahovat i sloučeniny obou kovů (=intermetalické), směsné krystaly-základní krystalovou strukturu tvoří jeden kov a jiný kov je mezi něj vmezeřován nebo atomy jiného kovu nahrazují atomy původního kovu, některé dvojice kovů mohou tvořit i několik sloučenin, některé kovy jsou mísitelné v libovolném poměru a to buď v celém koncentračním obsahu nebo jen v určité koncentrační oblasti.
Slitiny Fe – největší význam mají nerez oceli., jsou značně odolné proti vůči korozi, zvláště při vysokém obsahu chromu,, kdy odolávají korozi i při vysokých teplotách.
Slitiny s hořčíkem – Mg-pevná, dobře svařitelná, nekoroduje mořskou vodou(výroba lodí; Cu-pevná, dobře se obrábí, omezená odolnost vůči korozi(letadla, dopravní prostředky; Mn-středně pevná, výborně zpracovatelná(potřeby pro domácnost, nábytek, krytiny; Si-nízká teplot tání, plnidlo při svařování a pájení; Mg/Si-odolnost proti korozi, mosty, zábradlí; Mg/Zn-vysoká pevnost, nízká hmotnost(letadla.
Slitiny s olovem – liteřina, Sb:Sn 2:1, použití v litografii,
Slitiny s cínem- ložiskový kov, Cu a Pb – ložiska; cínová slitina – Sb a Cu(nádobí
Slitiny s mědí – bronz Cu a Sn, Sn do 10% dobře kujná-dělovina, 20% zvonovina; hliníková bronz-pevnější , měkčí, snadněji opracovatelná než bronz; mosaz – Cu a Zn, do 50% Zn, možnost slévat a válcovat za studena, Zn pod 18% - červené zbarvení-tombak.
Slitiny s niklem – monelův kov – Cu a Ni, strojní zařízení pro korozivní prostředí.
Koroze kovů
narušení jejich povrchu chemickými (plynné nebo kapalné nevodné prostředí) nebo elektrochem.ději ( přítomnost elektrolytu, obvykle voda) dochází k narušení struktury kovů, Koroze: a/ rovnoměrná (narušení celé plochy), b/ nerovnoměrná – důlková (malé plochy, proniká rychle do hloubky), mezi krystalová (do hloubky mezi krystaly kovu), štěrbinová ( v nepravidelnostech materiálu nebo u usazenin na jeho povrchu), rychlost koroze je urychlována cirkulací vody a ovlivňována hodnotou pH.
Ochrana proti korozi-a/ odstraněním korozivních látek z vody – rozpuštěného kyslíku a oxidu uhličitého,
b/ vytvořením ochranného filtru na kovu - vznikají působením vzdušného kyslíku nebo látek obsažených ve vodě (měděnka), u Fe tzv. Tillmansův ochranný film, c/pasivace kovů – zvláštní druh ochrany působením oxidačních látek, není zcela objasněna, předpokládá se tvorba ochranného filmu, příkladem pasivace Fe je jeho ponoření do koncentrované kyseliny dusičné. Pasivačním účinkem lze vysvětlit odolnost nerez oceli obsahujících chrom, d/ katodová metoda – anodickému rozpouštění kovů můžeme zabránit tím, že kov přeměníme na katodu: a/ chráněný kov spojíme vodivě s elektronegativnějším kovem, který pak tvoří tzv. obětovanou anodu (Mg, Al, Zn), jež se rozpouští, b/ vložíme napětí na chráněný kov, takže tento tvoří katodu, an