uniwersytet betonu grupy górażdże

8/19/2019 Uniwersytet betonu grupy Górażdże

1/79


2/79

Cementy – właściwości i zastosowanie


3/79

Zakres prezentacji

Trochę historii

Proces produkcji cementu

Właściwości cementu istotne dla inżyniera- czas wiązania

- ciepło hydratacji

- wytrzymałość na ściskanie

- barwa cementu

- stałość objętości i skurcz

- gęstość cementu

- temperatura cementu

- odporność na korozję

Prawidłowy dobór cementu do określonych zastosowań

- beton towarowy- prefabrykacja drobno – i wielkowymiarowa

- masywy betonowe (fundamenty, konstrukcje wielkogabarytowe)

- posadzki betonowe

- drogi i mosty


4/79

Spoiwo budowlane rozumiemy wypalony i sproszkowany minerał, którypo wymieszaniu z wodą na skutek reakcji chemicznych ulegastwardnieniu, wykazując właściwości wiążące.

Ze względu na zachowanie się spoiw w środowisku wodnym, w czasieich twardnienia, rozróżniamy spoiwa

hydrauliczne

powietrzne

Spoiwa budowlane

Spoiwo hydrauliczne

zmieszane z wodą wiąże itwardnieje zarówno w wodzie jak i na powietrzu, uzyskującodpowiednie cechy

wytrzymałościowe. Do tej grupyspoiw zalicza się: wapnohydrauliczne, cementyportlandzkie, hutnicze, glinowe.

Spoiwo powietrzne po

zmieszaniu z wodą ulegają wiązaniu i stwardnieniu jedyniena powietrzu. Zalicza się donich: wapno, spoiwo gipsowe,magnezjowe oraz spoiwakrzemianowe.


5/79

Cement – trochę historii

„Betonowa” podłoga w Yiftah El

w południowej Galilei – Izrael - 7000 p.n.e.

Lepenski Vir (Serbia) podłoga chaty

myśliwego-rybaka z epoki kamiennej – 5600 p.n.e.

Camiros (Rodos) – 500 p.n.e.


6/79


Eksploatacja popiołu wulkanicznego w Pozzuoli – II w p.n.e.


7/79


„…Jest rodzaj piasku, który w stanie nietrwałym wykazuje nadzwyczajne właściwości.Został znaleziony w sąsiedztwie góry Wezuwiusz. Zmieszany z wapnem i tłuczniemtwardnieje równie dobrze pod wodą jak i w zwykłych budowlach…”

Witruwiusz - X Ksiąg o Architekturze - 13 p.n.e.

„Człowiek witruwiański”

…architektura i budownictwo polega nazachowaniu trzech zasad:

trwało śc i – dzieło powinno stać niewzruszone,

u ż yteczno ści – dzieło powinno być użyteczne ifunkcjonalne dla społeczności,

pi ękna – dzieło powinno zachwycać ludzi ipodnosić ich na duchu…

Witruwiusz - X Ksiąg o Architekturze - 13 p.n.e.


8/79


Rzymskie Colosseum – 50 tys. widzów – AD 82 Pantheon – AD 127

Pont du Garde – A.D. 150


9/79


Patent nr BP 5022 Patent title: An Improvement in the Mode of Producing an Artificial Stone – 21.10.1824


10/79


Pierwsza cementownia - 1830

Cementownia Grodziec (piąta na świecie) -1857

Józef Monier francuski ogrodnik – patent naprodukcję wazonów kwiatowych z żelbetu - 1867


11/79

Cement – dynamiczny rozwój


12/79

Cement – dynamiczny rozwój


13/79

Proces produkcji cementu


14/79

Produkcja cementu a racjonalne gospodarowanie

zasobami naturalnymi

Cement

Zużycie surowców na wyprodukowanie 1 tony klinkieruwynosi od 1,5 do 1,7 tony

Jednostkowe zużycie ciepła na wyprodukowanie 1 tonyklinkieru wynosi ok. 3500 kJ/kg

Paliwo to głównie węgiel kamienny zmielony do postaci pyłu

W procesie wypału uwalniane są produkty rozkładu - gazytechnologiczne, których głównym składnikiem jest CO2

Klinkier

Aktualnekierunki

Substytucja surowców naturalnych oraz odzysk ciepła zprocesu

Stosowanie paliw alternatywnych oraz wykorzystaniedodatków mineralnych

Redukcja emisji zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych dośrodowiska


15/79

Wymagania jakościowe stawiane cementom

PN-EN 197-1:2012

Wymagania mechaniczne:- wytrzymałość wczesna,

- wytrzymałość normowa.

Wymagania fizyczne:

- początek czasu wiązania,

- stałość objętości.

Wymagania chemiczne:

- straty prażenia,

- pozostałość nierozpuszczalna,

- zawartość siarczanów,- zawartość chlorków,

- pucolanowość.

Cechy specjalne:

- niskie ciepło hydratacji LH,

- odporność na siarczany SR, HSR.

PN-B-19707

Cechy specjalne:- niska zawartość alkaliów NA

Wymagania dodatkowe

- wytrzymałość na zginanie

- skurcz

- szczegółowy skład chemiczny

- wodożądność


16/79

Cement – jest to spoiwo hydrauliczne tj. drobno zmielony materiałorganiczny, który po zmieszaniu z wodą tworzy pastę wiążącą itwardniejącą drogą reakcji i procesów hydratacji, która po stwardnieniu

pozostaje wytrzymała zarówno na powietrzu jak i pod wodą

W skład cementu mogą wchodzić:

- składniki główne: materiały nieorganiczne z udziałem powyżej 5%

- składniki drugorzędne: materiały nieorganiczne z udziałem do 5%- siarczan wapnia: jako regulator czasu wiązania

- dodatki: stosowane w celu ulepszenia właściwości cementu, w iloścido 1%

Składniki cementu


17/79

Składniki główne cementu wg PN-EN 197-1

Nazwa Oznaczenie

Klinkier portlandzki K

Granulowany żużelwielkopiecowy

S

Popiół lotny krzemionkowy V

Popiół lotny wapienny W

Pucolana naturalna P

Pucolana przemysłowa Q

Łupek palony T

Wapień (kamień wapienny) L, LL

Pył krzemionkowy D D o d

a t k i m i n e

r a l n e


18/79

Granulowany żużel wielkopiecowy wymaganiawg PN-EN 197-1

Granulowany żużel wielkopiecowy (S) - jestwytwarzany przez gwałtowne chłodzeniepłynnego żużla o odpowiednim składzie,otrzymywanego przy wytapianiu rudy żelaza wwielkim piecu. Jest to materiał, który wykazujewłaściwości hudrauliczne przy odpowiedniejaktywacji.

Wymagania:

• zawartość fazy szklistej ≥ 67%,

• zawartość CaO + MgO + SiO2 ≥ 67% ,

•

stosunek CaO + MgO/SiO2 ≥

1.


19/79

Rodzaje cementów powszechnego użytkuwg PN-EN 197-1 z uwagi na zawartość dodatkówmineralnych

Nazwa cementu Oznaczenie

wg PN-EN 197-1

Zawartość dodatku

mineralnego, %cement portlandzki E! " -

cement portlandzkiwielo#k$adnikow

E! ""&'

E! ""&(

) * +

+1 * .

cement /utnicz

E! """&'

E! """&(

E! """&

) * ).

)) * 0

01 - 9.

cement pucolanow E! "&'

E! "&(

11 * .

) * ..

cementwielo#k$adnikow

E! &'

E! &(

)* )

)+ - 0


20/79

Klasy wytrzymałości wg PN-EN 197-1:2012

Klasy dzielą się w zależności od swej wytrzymałości wczesnej na:

Cement o normalnej wytrzymałości wczesnej (oznaczony symbolem N) – 32,5N

– 42,5N – 52,5N

Cement o wysokiej wytrzymałości wczesnej (oznaczony symbolem R) – 32,5R

– 42,5R – 52,5R

Cementy o niskiej wytrzymałości wczesnej (oznaczone symbolem L,dotyczy tylko cementów hutniczych)

– 32,5L – 42,5L – 52,5L


21/79


22/79

czas wiązania

ciepło hydratacji

wytrzymałość na ściskanie

barwa cementu

stałość objętości i skurcz gęstość cementu

temperatura cementu

odporność na korozję

Właściwości cementu istotne w praktycznym

stosowaniu


23/79

Czas wiązania

Czas początku wiązania mierzony w temperaturze 200C jest w prostej relacjiokresem, podczas którego beton w tej samej temperaturze może być

transportowany i układany.

Można zauważyć pewne prawidłowości:

Cementy z dodatkami mineralnymi (CEM II, CEM III) mają dłuższe czasywiązania niż cementy portlandzkie CEM I tej samej klasy

Cementy wyższych klas wytrzymałościowych od jednego producentamają krótsze czasy wiązania

Obniżona temperatura oraz duża ilość wody wydłuża czas wiązaniacementu!


24/79


25/79

Ciepło hydratacji

Ciepło twardnienia zależy ściśle od składu mineralnegocementów.

Całkowite ciepło twardnienia faz klinkierowych [J/g]

C3A 867

C3S 503

C4AF 420

C2S 260

Cementy o niskim cieple hydratacji powinny zawierać ograniczoną ilość C3A i C3S.


26/79

Ciepło hydratacji


27/79

Efekt naprężeń termicznych


28/79

Właściwości fizyczne i mechanicznewg PN-EN 197-1:2012

Wytrzymałość na ściskanie, MPa

Wytrzymałość wczesnaWytrzymałość

normowa

Początekczasu

wiązania

Stałość objętości(rozszerz

alność)

Klasawytrzymałości

po 2 dniachpo 7

dniachpo 28 dniach min mm

32,5N - ≥ 16,0

32,5R ≥ 10,0 -

32,5L - ≥ 12,0

≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75

42,5N ≥ 10,0 -

42,5R ≥ 20,0 -

42,5L- ≥ 16,0

≥≥≥≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥≥≥≥ 60

52,5N ≥ 20,0 -

52,5R ≥ 30,0 -

52,5L ≥ 10,0 -

≥≥≥≥ 52,5 - ≥ 45

≤ 10

L – dotyczy tylko cementów hutniczych


29/79

Przyrost wytrzymałości w długich okresach

twardnienia – badanie w temperaturzenormowej + 20oC


30/79

Barwa cementu

+),9

+7,1

),7

2.,9

01,0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1

s t o p i e

ń b

i a ł o ś c i [ % ]

CEM V/A(S-V) 32,5R

CEM I 42,5R

CEM II/B-S 42,5N

CEM III/A 32,5 N

Cement biały CEM I 42,5


31/79

Wytrzymałość betonu wykonanego z cementuhutniczego CEM III

Budowla Wiekbetonu

[dni]

Wytrzymałość na ściskanie

[MPa]

Wiekbetonu[lata]

Wytrzymałość na ściskanie

[MPa]

PrzyrostWytrzymałości

[%]

Oczyszczalnia 28 41 18 59 44

Wieża chłodnicza 28 40 19 61 53Zapora wodna 28 40 23 80 100Śluza 28 29 25 54 86Śluza

odwadniająca 28 30 25 55 83

Oczyszczalnia ścieków „Czajka” Zapora wodna w Solinie


32/79

Wybrane kierunki zastosowania cementów

Beton towarowy

Prefabrykacja drobno – i wielkowymiarowa Masywy betonowe

(fundamenty, konstrukcje wielkogabarytowe)

Posadzki betonowe Drogi i mosty


33/79

Czym kierujemy się dobierając cement do betonutowarowego?

Klasą betonu (wytrzymałość na ściskanie określana po 28 dniach) – najczęściej do B30

Długością transportu mieszanki betonowej oraz zachowanie konsystencji iurabialności mieszanki

Sposobem układania mieszanki betonowej

Warunkami atmosferycznymi (pielęgnacja, pora roku)

Klasa wytrzymałości cementu (najczęściej 32,5N lub 32,5R)

Cementy z dodatkami mineralnymi

Umiarkowany czas wiązania cementu Umiarkowane ciepło hydratacji

Wpływ cementu na urabialność mieszanki betonowej

Jaki cement ?


34/79

Czym kierujemy się dobierając cement do betonutowarowego?


35/79

Czym kierujemy się dobierając cement doprefabrykacji betonowej?

Szybkim przyrostem wytrzymałości początkowej (możliwość rozformowania, paletyzowania i transportowania)

Wysoką wytrzymałością normową

Wysokie ciepło hydratacji Sposób układania mieszanki betonowej

Warunkami atmosferycznymi (pielęgnacja, temperatura na hali)

Klasa wytrzymałości cementu (najczęściej 42,5R; N lub 52,5R)

Krótki czas wiązania cementu

Wysokie ciepło hydratacji

Cementy „czyste” oraz z dodatkami mineralnymi wysokich klas


Jaki cement ?


36/79

Czym kierujemy się dobierając cement doprefabrykacji betonowej?


37/79

Czym kierujemy się dobierając cement domasywów betonowych?

Wydłużonym czasem wiązania

Klasą betonu (często określana po dłuższych okresach twardnienianp. 90 dni)

Niskim ciepłem hydratacji LH

Podwyższoną odpornością na agresję chemiczną

Wolnym przyrostem wytrzymałości

Klasa wytrzymałości cementu najczęściej 32,5N, L

Cement hutniczy CEM III

Wydłużony czas wiązania cementu

Cementy odporne na agresję chemiczną


Jaki cement ?


38/79

Czym kierujemy się dobierając cement domasywów betonowych?


39/79

Czym kierujemy się dobierając cement doposadzek betonowych?

– urabialnością mieszanki betonowej (łatwe i efektywne zacieraniepowierzchni posadzki)

– optymalnym czasie twardnienia (konieczność szybkiego zacieraniapowierzchni posadzki)

– beton klasy wytrzymałościowej od C20/25 do C35/45 (zdarzają się także betony wyższych klas) o odpowiedniej szczelności

– ograniczonym skurczem, odpowiednia barwą

Klasa wytrzymałości cementu najczęściej 32,5R

Cementy z dodatkiem granulowanego żużla (uwaga na popioły

lotne!) Wydłużony wiązania cementu

Cementy odporne na agresję chemiczną


Jaki cement ?


40/79

Czym kierujemy się dobierając cement donawierzchni betonowych?


41/79

Czym kierujemy się dobierając cement do nawierzchnibetonowych?

C ki j i d bi j d


42/79

Czym kierujemy się dobierając cement dobudowy dróg i mostów?

rodzajem wykonywanego elementu lub konstrukcji (fundamenty podpór mostowych,płyty pomostowe, pylony, nawierzchnie jezdni) warunki pielęgnacji (np. obróbka cieplnaelementów prefabrykowanych),

wymiarami konstrukcji (szczególną uwagę należy zwrócić na ciepło hydratacjistosowanego cementu),

warunkami środowiska, na które faktycznie będzie narażona konstrukcja(zamrażanie/odmrażanie, środki odladzajace, ewentualna agresja chemiczna

Potencjalną reaktywności kruszywa z alkaliami zawartymi w składnikach mieszankibetonowej - przy budowie obiektów komunikacyjnych należy unikać stosowaniakruszyw reaktywnych.

Zapisami specyfikacji

Klasa i rodzaj zależny od specyfikacji materiałowej

Dobór cementu zgodny z PN-EN 206-1


Jaki cement ?

W magania dla beton


43/79

Wymagania dla betonu

p. 164.1. Do wykonywania betonówmostowych powinien byćzastosowany cement portlandzkiCEM I niskoalkaliczny

! Do beton" klasy #$% & klasy '$(%)*

! Do beton" klasy #'+( #'% i #4+ &klasy 4$(%)*

! Do beton" klasy #4% i wi,ksze- &klasy %$(%)*

Rozporządzenie MinistraTransportu i GospodarkiMorskiej z dnia 30.05.2000 r.w sprawie warunków

technicznych, jakim powinnyodpowiadać drogowe obiektyinżynierskie i ich usytuowanie(Dz. U. z 2000 r., Nr 63, poz. 735)

PN-EN 206-1„Beton. Część 1: wymagania,właściwości, produkcja i zgodność”

! Maksymalny stos"nek wc

! Minimalna klasa wytrzyma/o0ci

! Minimalna zawarto0ć cement"

! yma2ania dodatkowe 3stopie

napowietrzenia( rodza- cement"5

Wymagania dla cementu wg Rozporządzenie Ministra Transportu i


44/79

Wymagania dla cementu wg Rozporządzenie Ministra Transportu iGospodarki Morskiej z dnia 30.05.2000 r. w sprawie warunków

technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiektyinżynierskie i ich usytuowanie (Dz. U. z 2000 r., Nr 63, poz. 735)

p. 164.1. Do wykonywania betonów mostowych powinien być zastosowany cement

portlandzki CEM I niskoalkaliczny:• Do betonu klasy B25 – klasy 32,5NA

• Do betonu klasy B30, B35 i B40 – klasy 42,5NA

• Do betonu klasy B45 i większej – klasy 52,5NA

Cement, o którym mowa w p.164.1 powinien charakteryzować się następującym składem:1) zawartość określona ułamkiem masowym krzemianu trójwapniowego (alitu) C3S - nie

większa niż 60%,2) zawartość określona ułamkiem masowym glinianu trójwapniowego C3A - nie większa niż

7%,

3) zawartość określona ułamkiem masowym C4AF + 2 x C3A - nie większa niż 20%.

Dopuszcza się, w razie potrzeby, zastosowanie cementów o wysokiej wczesnejwytrzymałości.

Czym kierujemy się dobierając cement


45/79

Czym kierujemy się dobierając cementdo budowy drógi mostów?


46/79

Zamiast podsumowania…

Betonowy zegarek


47/79

Betonowy zegarek

Betonowy ekspres do kawy


48/79

Betonowy ekspres do kawy

Betonowa łódź


49/79

Betonowa łódź

Betonowy pendrive


50/79

Betonowy pendrive

Betonowa umywalka


51/79

Betonowa umywalka

Betonowa podkładka pod szklankę


52/79

eto o a pod ad a pod s a ę

Betonowe bomby


53/79

y

Betonowe głośniki


54/79

g

Betonowy fotel


55/79

y

Betonowe stołki barowe


56/79

Betonowy stołek


57/79

Betonowa sofa


58/79

Betonowe przybory biurowe


59/79

Betonowa podstawa pod laptopa


60/79

Betonowy stół


61/79

Betonowe wizytówki


62/79

Betonowa jadalnia


63/79

Betonowe klocki


64/79

Betonowe toalety


65/79

Betonowy wieszak na rowery


66/79

Betonowa zjeżdżalnia


67/79

Betonowe lampy


68/79

Beton przezroczysty


69/79

Beton przezroczysty


70/79

Beton szklany


71/79

Beton szklany


72/79

Beton szklany


73/79

Beton samonaprawialny


74/79

nanokryształy

Beton samonaprawialny


75/79

Beton samonaprawialny - bakterie


76/79

Co nas czeka…;)))


77/79

Marek Krajewski „D ż uma w Breslau”

Prosimy o opinie, uwagi…


78/79


79/79

Dziękuję za uwagę!

Tomasz Pużak, Centrum Technologiczne Betotech Sp. z [email protected]

uniwersytet betonu grupy górażdże

Documents