cement - unios · standardna konzistencija ... postojanost volumena postojanost betona tlačna...
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE
JOSIPA JURJA STROSSMAYERA
U OSIJEKU
JOSIP JURAJ STROSSMAYER
UNIVERSITY OF OSIJEK
www.gfos.hr
CEMENT
1
Asistent:
Josip Crnojevac, mag.ing.aedif.
www.gfos.hr
Veziva - materijali koji čvrsto jedno s drugim povezuju krupnija i sitnija zrna granulata
Osnovna podjela - anorganska ili mineralna,
organska (polimeri)
Anorganska ili mineralna veziva se dobivaju pečenjem prirodnih sirovina (vapnenac, glina)
Dvije glavne grupe - nehidraulična ili zračna veziva, hidraulična veziva
2
Cement Uvod
www.gfos.hr
Nehidraulična ili zračna veziva - koja očvršdavaju samo na zraku, a u očvrslom stanju su topiva u vodi, npr. gips, magnezitna veziva, vodeno staklo
Hidraulična veziva - koja očvršdavaju na zraku i pod vodom, a u očvrslom stanju su netopiva u vodi, npr. hidraulično vapno, razni cementi
Cement - fino mljeveno hidrauličko vezivo koje se proizvodi od portland-cementnog klinkera ili od portland-cementnog klinkera i mineralnih dodataka, uz dodatak gipsa i eventualno aditiva
3
Cement Uvod
www.gfos.hr
Mineralni dodaci
zgura (taljenjem željezne rude)
pucolani (iz stijena vulkanskog ili sedimentnog tipa)
letedi pepeli (iz pedi loženih ugljenom prašinom)
mješavina (Z, P, L.P.)
4
Cement Uvod
www.gfos.hr
Razlikuju se prema mogudim namjenama ovisno o njihovim specifičnim svojstvima
Prema namjeni:
cementi opde namjene,
cementi posebne namjene
5
VRSTE CEMENTA
Cement Vrste cementa
www.gfos.hr
Cementi opde namjene prema normi HRN EN 197-1:
CEM I - čisti portland cement
CEM II - portland cement s miješanim dodatkom
CEM III - portland cement sa zgurom iz visoke pedi (metalurški cement)
CEM IV - pucolanski cement
CEM V - miješani cement
Glavni tipovi - razlikuju se po udjelu pojedinih dodataka
6
CEMENTI OPĆE NAMJENE
Cement Cementi opde namjene
www.gfos.hr
Cementi posebne namjene prema normi HRN B. C1. 011:
Pucolanski cement
Metalurški cement
Cement niske topline hidratacije
Sulfatno otporni cement
Bijeli cement
Aluminatni cement
7
CEMENTI POSEBNE NAMJENE
Cement
Cementi posebne namjene
www.gfos.hr
Oksidi portland cementa
(iz vapnenca i gline):
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO, SO3, H2O i drugi
8
KEMIJSKI I MINERALNI SASTAV PORTLAND CEMENTA
Cement Kemijski i mineralni sastav PC
Minerali portland-cementnog
klinkera:
C3S - trikalcij-silikat (alit)
C2S - dikalcij-silikat (belit)
C3A - trikalcij-aluminat
C4AF - tetrakalcij-aluminat-ferit (celit)
www.gfos.hr
Proračun mogudeg mineraloškog sastava PC klinkera iz kemijskog sastava PC klinkera prema Bogue-u:
C3S = 4,07CaO - 7,60SiO2 - 6,72Al2O3 - 1,43Fe2O3
C2S = 2,87SiO2 - 0,75C3S
C3A = 2,65Al2O3 - 1,69Fe2O3
C4AF = 3,04Fe2O3
C3S → najbrži prirast rane čvrstode i topline hidratacije
C2S → utječe na kasniji prirast čvrstode
C3A → sulfatno-otporni cement (<3,5%)
9
Cement Kemijski i mineralni sastav PC
www.gfos.hr
Egzotermni proces - oslobađanje topline
Količina oslobođene topline hidratacije ovisi o kemijskom sastavu cementa
Toplina hidratacije minerala cementnog klinkera (Qo), dobivena empirijski, jednaka je:
Qo za C3S = 500 kJ/kg Qo za C2S = 260 kJ/kg Qo za C3A = 865 kJ/kg Qo za C4AF = 420 kJ/kg
10
TOPLINA HIDRATACIJE CEMENTA (Q)
Cement Toplina hidratacije
www.gfos.hr
Ukupna toplina hidratacije (Q) jednaka je: X - učešde pojedinog minerala u sastavu cementnog klinkera u (%)
Cement je niske topline hidratacije ukoliko je ukupna toplina
hidratacije mjerena nakon 7 dana (75% od ukupne topline
hidratacije) :
metodom rastvaranja Q < 270 kJ/kg
metodom termos boce Q < 270 kJ/kg
11
Cement Toplina hidratacije
)/(100
kgkJX
QQ o
www.gfos.hr
Tcp - temperatura cementne paste (°C) Tc - temperatura cementa (°C) Tv - temperatura vode (°C) mc - masa cementa (kg) mv - masa vode (kg) cc - specifični toplinski kapacitet cementa (~0,88 J/g°C) cv - specifični toplinski kapacitet vode (~4,2 J/g°C)
12
TEMPERATURA CEMENTNE PASTE (Tcp)
Cement Tempertaura cementne paste
vvcc
vvvccc
cp
cmcm
cTmcTmT
www.gfos.hr
Vrste ispitivanja: Važno za:
Finoda mliva Ocjenu brzine prirasta čvrstode
Potrebu za vodom
Procjenu skupljanja
Gustoda
Standardna konzistencija Vrijeme vezanja
Izvođenje betonskih radova
Postojanost volumena Postojanost betona
Tlačna čvrstoda Ocjenu klase cementa
13
ISPITIVANJA CEMENTA HRN EN 196-1,…,21
Cement Ispitivanja cementa
www.gfos.hr
LA-CHATELIER-ova tikvica
ispuni se terpentinom do V1 V2
doda se uzorak cementa (65 g)
izmjeri se nivo V2
razlika između volumena V1 i V2 V1
je volumen uzorka cementa Vc
GUSTOĆA CEMENTA ~ 2,9-3,15 g/cm3
14
ODREĐIVANJE GUSTOĆE CEMENTA
Cement Određivanje gustode cementa
0
1
8
24
)/( 3
12
cmgV
m
VV
m
c
ccc
www.gfos.hr
Stanje cementne paste u kojem ona ima minimum pora
Ispitivanje: pomodu Vicat-ovog aparata
Odredi se količina vode koja pomiješana s cementom daje cementnu pastu standardne konzistencije
Faktori koji utječu na standardnu konzistenciju:
brzina mješanja
temperatura
15
STANDARDNA KONZISTENCIJA HRN EN196-3:2005
Cement Standardna konzistencija
www.gfos.hr
VICAT-ov APARAT
Mjeri se položaj valjka (φ10 mm) u cementnoj pasti nakon 30 sec. Prodiranja
Standardna konzistencija: 5 -7 mm; 23 -32 % (v/c×100%)
16
Cement Standardna konzistencija
www.gfos.hr
Označava prijelaz cementne paste iz tekudeg stanja u kruto, ali još bez čvrstode
Ispitivanje: pomodu Vicat-ov aparata na cementnoj pasti standardne konzistencije
Mjeri se položaj igle (1 mm2) u cementnoj pasti
Početak vezanja: 3 -5 mm od dna uzorka (oko 60 min.)
Kraj vezanja: max. 1 mm od površine (oko 10 sati)
17
VRIJEME VEZANJA HRN EN196-3:2005
Cement Vrijeme vezanja
www.gfos.hr 18
Cement Vrijeme vezanja
POČETAK VEZANJA KRAJ VEZANJA
www.gfos.hr
Ispitivanje: LE CHATELIER-ovi prsteni
19
POSTOJANOST VOLUMENA HRN EN196-3:2005
Cement Postojanost volumena
1012 dd
www.gfos.hr
Mehanička karakteristika cementa - očekivana čvrstoda cementa u MPa
Čvrstoda se ispituje na uzorcima izrađenima od cementnog morta (cement+voda+standardni kvarcni pijesak) dimenzija 40×40×160 mm
20
RAZRED ČVRSTOĆE CEMENTA HRN EN 196-1:2005
Cement Razred čvrstode cementa
www.gfos.hr
TLAČNA ČVRSTOĆA
P - sila loma (N)
A - površina uzorka na koju djeluje sila (mm);
A = 40 mm x 40mm
21
Cement Tlačna čvrstoda
)/( 2mmNA
Pt
www.gfos.hr 22
RAZREDI CEMENTA I NORMIRANA ČVRSTOĆA, HRN EN 197-1
Cement Razredi cementa
Razred cementa
Tlačna čvrstoda (N/mm2) Početno
vrijeme
vezanja
(min)
Ispravnost
obujma
(mm)
Rana čvrstoda
Normirana
čvrstoda
2 dana 7 dana 28 dana
60
10
32,5 N - 16 32,5 i
52,5 32,5 R 10 -
42,5 N 10 - 42,5 i
62,5 42,5 R 20 -
52,5 N 20 -
52,5
45 52,5 R 30 -
N-obična rana čvrstoda L-niska rana čvrstoda R-visoka rana čvrstoda
www.gfos.hr
Kriteriji za ocjenu razreda cementa: 1. Kriterij - na skupini rezultata:
xsr - aritmetička sredina svih rezultata mjerenja
kA - konstanta prihvatljivosti
s - standardna devijacija
L - propisana donja granica
U - propisana gornja granica
Lskx Asr
Uskx Asr
23
Cement Razredi cementa
www.gfos.hr
Broj rezultata ispitivanja kA
20-21 2,40
22-23 2,35
24-25 2,31
26-27 2,27
… ...
60-69 2,02
… ...
300-399 1,80
>400 1,78
24
Cement Razredi cementa
www.gfos.hr
2. Kriterij-broj podbačaja:
cD - ukupan broj rezultata
koji su podbacili u odnosu
na propisanu vrijednost
cA - broj dopuštenih podbačaja
AD cc
Broj rezultata ispitivanja
cA
20-39 0
40-54 1
55-69 2
70-84 3
85-99 4
100-109 5
110-123 6
124-136 7
25
Cement Razredi cementa
www.gfos.hr
Čvrstoda
Pojedinačna granična vrijednost
Razred čvrstode
32,5N 32,5R 42,5N 42,5R 52,5N 52,5R
2. dan - 8,0 8,0 18,0 18,0 28,0
7. dan 14,0 - - - - -
28. dan 30,0 30,0 40,0 40,0 50,0 50,0
26
Cement Razredi cementa