komponente betona

Download Komponente betona

Post on 30-Nov-2015

63 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

komponente betona .....

TRANSCRIPT

  • Komponente betona: Cement

    Predavanje, 23.10.2012.

    Pripremili:Doc.dr. Merima ahinagi-IsoviAsis. Marko eez

  • SADRAJSADRAJ

    z Vrste mineralnih vezivaz Openito o cementuz Hidratacija cementaz Hidratacija cementa z Tehnologija proizvodnje cementa

    Podjela cementaz Podjela cementa z Osobine i postupci ispitivanja cementa

  • Vrste mineralnih vezivaVrste mineralnih vezivaz Nehidraulina (vazduna) veziva

    ( )(gips, kre, magnezitna veziva, vodeno staklo)z Hidraulina veziva

    (hidraulini kre, razne vrste cementa)z Autoklavna veziva

    (kre-SiO2, kre-zgura, kre-pucalan) fp (MPa)

    30

    40 CEMENT4

    %%%%

    OFeOAlSiOCaOhm ++=

    10

    20

    HID.KREC3

    32322 %%% OFeOAlSiO ++

    0 2 4 6 8 10

    KREC1

    2

    hm

  • O it tOpenito o cementu

    z CEMENT (lat. caementum - zidarski kamen) skupno ime za hidraulino graivnsko vezivo koje samostalno ovrsne na zraku i pod vodom

    z CEMENT je prakasti materijal, koji pomijean s vodom, hemijskim reakcijama i prateim fizikalnim procesima prelazi u ovrslu

    t t ili t i kcementnu pastu ili cementni kamen

    z CEMENT je hidraulino mineralno vezivo koje se dobija mljevenjem t portland cementnog klinkera jetakog kamenog materijalatzv. portland cementnog klinkera- vjetakog kamenog materijala koji se stvara peenjem krenjaka i gline (3:1), uz dodatak manje koliine sadre ili anhidrita (portland cement)

  • Openito o cementup Prirodni: laporac odgovarajueg sastava (60-80% krenjaka)

    Vj t ki k j k li 3 1 ( d ) Vjetaki: krenjak:glina=3:1 (odnos masa) Osnovni sastojci portland cementa:

    CaO(C), SiO2(S), Al2O3(A) i Fe2O3(F) Primjese: Na2O, K2O, SO2, MgO, CaO(slobodan)z Hemijski sastav portland cementa:- CaO (vezan) 62-67%- SiO2 19-25%- Al2O3 2-8%- Fe2O3 1-5%

    SO j i 3 5 4 5%- SO3 najvie 3,5-4,5%- CaO (nevezan) najvie 2%- MgO najvie 5%- alkalije (Na2O i K2O) 0,5-1,3%alkalije (Na2O i K2O) 0,5 1,3%

  • Openito o cementupz Na 1350-1450C (temperatura sinterovanja) komponentne sirovine

    omekavaju po povrini pri emu se formiraju kompleksnaomekavaju po povrini, pri emu se formiraju kompleksna jedinjenja koja ulaze u sastav portland cementa

    z Mineralni sastav portland cementa:C S (alit) 45 60%- C3S (alit) 45-60%

    - C2S (belit) 20-30%- C3A (celit) 4-12%

    C AF(zelit) 10 20%- C4AF(zelit) 10-20%z Portland cementni klinker dobijen peenjem melje se na zrna

    krupnoe od 0,001 do 0,1mm, specifine povrine od 2000 do 5000cm2/g5000cm2/g

    z Usitnjenji kliner minerali sadre i do 5% sadre ili anhidrita (gipsa)

  • Openito o cementup

    z Nastajanje klinker minerala:

    (KRECNJAK) +(supstance - nosioci hidraulicnosti)

    zagrijavanjena 1450C

    klinkerminerali

    CaO (C) trikalcijumsilikat3CaOSiO (C S)2 3

    SiO (S)2

    Al O (A)2 3

    dikalcijumsilikat2CaOSiO (C S)2 2trikalcijumaluminat3CaOAl O (C A)

    Fe O (F)2 3

    3CaO Al O (C A)3 3 2

    tetrakalcijumaluminat- ferit4CaOAl O Fe O (C AF)2 3 2 3 4

  • Hidratacija cementajz Vezivanje i ovravanje cementa

    Mj j tl d t d d bij l ti tj t Mjeanjem portland cementa sa vodom dobija se plastino tjesto (cementna pasta), koja usljed sloenog fiziko-hemijskog procesa (hidratacije) mjenja agregatno stanje i prelazi u vrstu supstancu

    U prvoj etapi (5-10h od momenta mjeanja cementa i vode) zapaa se U prvoj etapi (5 10h od momenta mjeanja cementa i vode) zapaa se pojava vezivanja, a nakon toga dolazi do pojave ovravanja(prelazak cementne paste u cementni kamen)

    Vrijeme vezivanja je vremenski period od momenta mjeanja cementa i vode do trenutka kada cementna pasta izgubi svoju plastinost

    Ovravanje je dugotrajan proces od nekoliko mjeseci do nekoliko godina, u poetku vrlo intezivan (do oko jednog mjeseca), dok kasnije sve vie i vie usporava i asimptotski tei odreenoj graninoj vrijednostivie i vie usporava i asimptotski tei odreenoj graninoj vrijednosti

    Hidratacija se moe razmatarati sa dva osnovna aspekta:a) Kao hemijski procesb) Kao prostorni (volumenski) procesb) Kao prostorni (volumenski) proces

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces

    Mj j t i d d bij t t k j j j d Mjeanjem cementa i vode dobija se cementna pasta koja je jedan disperzni sistem (suspenzija): voda je disperziona sredina zrna cementa su disperziona faza (djelomino se rastvaraju samo po povini) zrna cementa su disperziona faza (djelomino se rastvaraju, samo po povini)

    Hemijska reakcija na relaciji voda-C3A, na povrinama zrna cementa i u vodi koja ih okruuje dolazi do stvaranja tankih igliastih kristala- etapa vezivanja (zapoinje nekoliko minuta od momenta mjeanja cementa i vode)

    Nakon 8-10h cijeli volumen mjeavine cement-voda biti e ispunjen skeletom igliastih kristala, pri emu dolazi do postepenog smanjivanja zrna cementacementa

    Kristalni skelet dobiven na bazi klinker minerala C3A naziva se aluminatna struktura

    Definitivno formiranje aluminatne strukture uzima se kao zavretak Definitivno formiranje aluminatne strukture uzima se kao zavretak vezivanja i poetak ovravanja cementa

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces

    H ij k k ij l iji d C S i C S it i k kt i k i t li Hemijska reakcija na relaciji voda-C2S i C3S, sitni kompaktni kristali ispunjavaju praznine izmeu igliastih kristala aluminatne strukture, u poetku manje intezivno, vremenom se uveava, oni su stvarni nosioci vrstoe cementnog kamenag

    Nakon 24h silikatna struktura poinje da potiskuje-prekriva aluminatnu strukturu, tako da nakon 28 dana (4 sedmice) u cementnom kamenu dominira silikatna struktura

    Neiskoriteni-nehidratisani dijelovi (jezgra) cementnih zrna, proces hidratacije nije u cijelini okonan, moe da traje vrlo dugo, pa ak i da nikada ne bude zavrenvrstoa cementnog kamena se poveava u vrlo dugom vremenskom vrstoa cementnog kamena se poveava u vrlo dugom vremenskom periodu, a uzronik ove pojave su nehidratisani dijelovi cementnih zrna

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces

    P hid t ij (hid t ij kli k i l ) dij li t i t Proces hidratacije (hidratacija klinker minerala) dijelimo u tri etape: (I) poetna etapa, etapa vezivanja cementa, etapa formiranja aluminatne

    strukture (II) etapa intezivnog ovravanja cementa, etapa postepenog potiskivanja ( ) e apa e og o a a ja ce e a, e apa pos epe og po s a ja

    aluminatne strukture i nadvladavanje silikatne strukture (III) etapa stabilizacije silikatne strukture, kada se dostignuta vrstoa cementnog

    kamena tokom vremena bitnije ne mjenja

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao hemijski proces

    3 3 2 3 1

    2 3 2 3 2

    2 6 3 ,2 4 ,

    6

    C S H C S H CH qC S H C S H CH qC A H C AH

    + = + ++ = + +

    t i it3 3 6 33 2 3 4 2 4

    4 3 6 3 6 5

    6 , 3 3 31 ,

    2 10 .

    C A H C AH qC A gips voda CaO Al O CaSO H O qC AF CH H C AH C FH q

    + = ++ + = ++ + = + +

    etringit

    Od C3S i C2S nastaju hidrosilikat kalcijuma C3S2H3(tobermoritov gel-trikalcijumsilikat-hidrat) i kalcijumhidroksid (CHCa(OH)2)Od C A i C AF dobiju se C AH i C FH tri kalcijumaluminat hidrat i

    4 3 6 3 6 52 10 .C AF CH H C AH C FH q+ + + +

    Od C3A i C4AF, dobiju se C3AH6 i C3FH6-tri kalcijumaluminat-hidrat i trikalcijumferit-hidrat

    C3A, sadra (anhidrit) i voda daju mineralnu supstancu etringit (velika zapreminska ekspanzija)zapreminska ekspanzija)

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao hemijski proces

    K i t li ti it ij j l b i t j d lj k k Kristali entigrita se razvijaju vrlo brzo i stvaraju odreene ljuske oko cementnih zrna, na taj nain se oteava pristup vode do cementa, to usporava hidrataciju

    Poveavanje zapremine entigrita nije od znaaja ako se vrii u okviru Poveavanje zapremine entigrita nije od znaaja ako se vrii u okviru fluidne cementne paste

    Ekspanzivno dejstvo entrigita je opasno ako se vri u ve ovrslom cementnom kamenu (kada je cementni kamen izloen djelovanju sulfata, tzv. sulfatnoj agresiji) Poveanje zapremine entigrita je za 4,6 puta u odnosu na zapreminu supstanci

    od koje je dobijen U cementnom kamenu nastaju veliki unutranji naponi koji izazivaju razaranje U cementnom kamenu nastaju veliki unutranji naponi, koji izazivaju razaranje

    (sulfatna korozija) Cementi treba da imaju to manje C3A

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao hemijski proces

    Uk t li hid t ij j d k j bi t l t k j ij j t k Ukupna toplina hidratacije jednaka je zbiru toplota koje se razvijaju tokom hidratacije pojedinih klinker minerala

    C3S i C3A odlikuju se visokim toplotama hidratacije, dok C3A ima i vrlo visok prirataj ove toploteprirataj ove toplote

    Cementi niske toplote hidratacije se mogu dobiti ako se smanji sadraj C3S i C3A, a povea sadraj C2S i C4AF

    C3S ima vrlo veliki uticaj na vrstou cementnog kamena, pa se njegov 3 j g , p j gsadraj malo smanjuje, a znaajnije se poveava sadraj C2S

    Toplota hidratacije (kJ/kg)

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao hemijski proces

    P d kti hid t ij kli k i l lik j i t i Produkti hidratacije klinker minerala razlikuju se i po vrstoi: Produkti hidratacije minerala C3S su nosioci ranih vrstoa Produkti hidratacije minerala C2S ne pokazuje tako brz prirast vrstoe, no tokom

    vremena se izjednaava sa produktima minerala C3Se e a se jed aa a sa p odu a e a a C3S Glavni nosioci vrstoe cementnog kamena su silikati kalcijuma

  • Hidratacija cementajz Hidratacija kao hemijski proces

    B i hid t ij i i d Brzina procesa hidratacije zavisi od: finoe mliva (finije mlivo-bra hidratacija) koliine vode (nii vodocementni faktor-manja brzina) tempe