Komponente betona: Cement

Komponente betona:
Cement
Predavanje, 29.10.2013.
Pripremili:
Doc.dr. Merima Šahinagić-Isović
Asis. Marko Ćećez
SADRŽAJ
z
z
z
z
z
z
Vrste mineralnih veziva
Općenito o cementu
Hidratacija cementa
Tehnologija proizvodnje cementa
Podjela cementa
Osobine i postupci ispitivanja cementa
Vrste mineralnih veziva
z
z
z
Nehidraulična (vazdušna) veziva
(gips, kreč, magnezitna veziva, vodeno staklo)
Hidraulična veziva
(hidraulični kreč, razne vrste cementa)
Autoklavna veziva
(kreč-SiO2, kreč-zgura, kreč-pucalan)
f
40
hm =
%CaO
% SiO 2 + % Al 2 O3 + % Fe 2 O3
p
(MPa)
4
CEMENT
30
20
10
3
HID.KREC
KREC
2
1
0
2
4
6
8
10
hm
Općenito o cementu
z
CEMENT (lat. caementum - zidarski kamen) skupno ime za
hidraulično građivnsko vezivo koje samostalno očvrsne na zraku i
pod vodom
z
CEMENT je praškasti materijal, koji pomiješan s vodom, hemijskim
reakcijama i pratećim fizikalnim procesima prelazi u očvrslu
cementnu pastu ili cementni kamen
z
CEMENT je hidraulično mineralno vezivo koje se dobija mljevenjem
tzv. portland cementnog klinkera- vještačkog kamenog materijala
koji se stvara pečenjem krečnjaka i gline (3:1), uz dodatak manje
količine sadre ili anhidrita (portland cement)
Općenito o cementu
⇒
⇒
⇒
⇒
z
-
Prirodni: laporac odgovarajućeg sastava (60-80% krečnjaka)
Vještački: krečnjak: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)
Hemijski sastav portland cementa:
CaO (vezan)
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SO3
CaO (nevezan)
MgO
alkalije (Na2O i K2O)
62-67%
19-25%
2-8%
1-5%
najviše 3,5-4,5%
najviše 2%
najviše 5%
0,5-1,3%
Općenito o cementu
z
z
-
z
z
Na 1350-1450°C (temperatura sinterovanja) komponentne sirovine
omekšavaju po površini, pri čemu se formiraju kompleksna
jedinjenja koja ulaze u sastav portland cementa
Mineralni sastav portland cementa:
C3S (alit)
C2S (belit)
C3A (celit)
C4AF (zelit)
45-60%
20-30%
4-12%
10-20%
Portland cementni klinker dobijen pečenjem melje se na zrna
krupnoće od 0,001 do 0,1mm, specifične površine od 2000 do
5000cm2/g
Usitnjenji kliner minerali sadrže i do 5% sadre ili anhidrita (gipsa)
Općenito o cementu
z
Nastajanje klinker minerala:
(KRECNJAK) +
(supstance - nosioci
hidraulicnosti)
zagrijavanje
na 1450°C
klinker
minerali
trikalcijumsilikat
3CaO·SiO2 (C3S)
CaO (C)
SiO2 (S)
dikalcijumsilikat
2CaO·SiO2 (C2S)
Al2O3 (A)
trikalcijumaluminat
3CaO·Al2O3 (C3A)
Fe2O3 (F)
tetrakalcijumaluminat- ferit
4CaO·Al2O3·Fe2O3 (C4AF)
Hidratacija cementa
z
Vezivanje i očvršćavanje cementa
⇒
Hidratacija je složen fizičko-hemijski proces koji nastaje mješanjem
portland cementa sa vodom
Dvije etape hidratacije:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Vrijeme vezivanja (5-10h od momenta mješanja cementa i vode)
Vrijeme očvršćavanja (od nekoliko mjeseci do nekoliko godina)
Vrijeme vezivanja je vremenski period od momenta mješanja cementa i
vode do trenutka kada cementna pasta izgubi svoju plastičnost
Očvršćavanje je dugotrajan proces, u početku vrlo intezivan (do oko
jednog mjeseca), dok kasnije sve više i više usporava i asimptotski teži
određenoj graničnoj vrijednosti
Hidratacija se može razmatarati sa dva osnovna aspekta:
a)
b)
Kao prostorni (volumenski) proces
Kao hemijski proces
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces
⇒
Mješanjem cementa i vode dobija se cementna pasta koja je jedan
disperzni sistem (suspenzija):
⇒
⇒
⇒
Etapa vezivanja (započinje nekoliko minuta od momenta mješanja
cementa i vode)
⇒
⇒
⇒
⇒
voda je disperziona sredina
zrna cementa su disperziona faza (djelomično se rastvaraju, samo po povšini)
Hemijska reakcija na relaciji voda-C3A, na površinama zrna cementa i u vodi koja
ih okružuje dolazi do stvaranja tankih igličastih kristala
Nakon 8-10h cijeli volumen mješavine cement-voda biti će ispunjen skeletom
igličastih kristala, pri čemu dolazi do postepenog smanjivanja zrna cementa
Kristalni skelet dobiven na bazi klinker minerala C3A naziva se aluminatna
struktura
Definitivno formiranje aluminatne strukture uzima se kao završetak
vezivanja i početak očvršćavanja cementa
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces
⇒
Etapa očvršćavanja
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Silikatna struktura nastaje hemijskom reakcijom na relaciji voda-C2S i C3S
Sitni kompaktni kristali ispunjavaju praznine između igličastih kristala aluminatne
strukture, u početku manje intezivno, vremenom se uvećava, oni su stvarni
nosioci čvrstoće cementnog kamena
Nakon 24h silikatna struktura počinje da potiskuje (prekriva) aluminatnu
strukturu, tako da nakon 28 dana (4 sedmice) u cementnom kamenu dominira
silikatna struktura
Hidratacijom je obuhvaćeno 80-90% mase cementa
Neiskorištenih-nehidratisanih dijelovi (jezgra, veličine 0,4-0,6 u odnosu na vanjski
prečnik) cementnih zrna ima 10-20%
Stepen hidratacije cementa: αh (“0”⇒cementna pasta do “1”⇒100% hidratacija)
Cementni gel: gelske pore 10-7,
Cementni kamen: kapilarne pore 10-3
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao prostorni (volumenski) proces
⇒ Čvrstoća cementnog kamena se povećava u vrlo dugom vremenskom
periodu, a uzrok ove pojave su nehidratisani dijelovi cementnih zrna
⇒ Proces hidratacije (hidratacija klinker minerala) dijelimo u tri etape:
⇒
⇒
⇒
(I) početna etapa, etapa vezivanja cementa, etapa formiranja aluminatne
strukture
(II) etapa intezivnog očvršćavanja cementa, etapa postepenog potiskivanja
aluminatne strukture i nadvladavanje silikatne strukture
(III) etapa stabilizacije silikatne strukture, kada se dostignuta čvrstoća cementnog
kamena tokom vremena bitnije ne mjenja
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao hemijski proces
2C3 S + 6 H = C3 S 2 H 3 + 3CH + q1 ,
2C2 S + 4 H = C3 S 2 H 3 + CH + q2 ,
C3 A + 6 H = C3 AH 6 + q3 ,
etringit
C3 A + gips + voda = 3CaO ⋅ Al2O3 ⋅ 3CaSO4 ⋅ 31H 2O + q4 ,
C4 AF + 2CH + 10 H = C3 AH 6 + C3 FH 6 + q5 .
⇒
⇒
⇒
Od C3S i C2S nastaju hidrosilikat kalcijuma C3S2H3(tobermoritov geltrikalcijumsilikat-hidrat) i kalcijumhidroksid (CH→Ca(OH)2)
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)
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao hemijski proces
⇒
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
priraštaj ove toplote
Cementi niske toplote hidratacije se mogu dobiti ako se smanji sadržaj C3S i
C3A, a poveća sadržaj C2S i C4AF
C3S ima vrlo veliki uticaj na čvrstoću cementnog kamena, pa se njegov
sadržaj malo smanjuje, a značajnije se povećava sadržaj C2S
⇒
⇒
⇒
Toplota hidratacije (kJ/kg)
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao hemijski proces
⇒
Produkti hidratacije klinker minerala razlikuju se i po čvrstoći:
⇒
⇒
⇒
Produkti hidratacije minerala C3S su nosioci ranih čvrstoća
Produkti hidratacije minerala C2S ne pokazuje tako brz prirast čvrstoće, no tokom
vremena se izjednačava sa produktima minerala C3S
Glavni nosioci čvrstoće cementnog kamena su silikati kalcijuma
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao hemijski proces
⇒
Brzina procesa hidratacije zavisi od:
⇒
⇒
⇒
⇒
finoće mliva (finije mlivo-brža hidratacija)
količine vode (niži vodocementni faktor-manja brzina)
temperature sredine (viša temperatura-brža hidratacija)
mineralnog sastava cementa i dr.
Stepeni hidratacije (%) u f (t)
Hidratacija cementa
z
Hidratacija kao hemijski proces
⇒
Minerološki sastav bitno utiče na svojstva hidratisanog cementa
(cementnog kamena)
Svako svojstvo se može kvantitativno izraziti u obliku:
⇒
Sc = aA + bB + cC + dD
⇒
⇒
⇒
Sc
– brojna vrijednost nekog svojstva (npr.čvrstoće)
A, B, C i D – procentni sadržaj minerala C3S, C2S, C3A, C4AF
a, b, c i d - parametri koji karakterišu uticaj jednog procenta odgovarajućeg
minerala na posmatrano svojstvo
Osnovni minerali u cementu
Sastojak
Uticaj na osobine
C3S
- Vrlo brzo hidratizira i očvršćava
- Doprinosi ranoj čvrstoći (povećana toplina hidratacije)
- Za cemente većih ranih čvrstoća treba povećati količinu
C3S
C2S
- Sporo hidratizira i očvršćava
- Utiče na kasniji prirast čvrstoće (niska toplina hidratacije)
- Za cemente niske topline hidratacije treba povećati
količinu C2S
Osnovni minerali u cementu
Sastojak
C3A
C4AF
Uticaj na osobine
- Doprinosi ranoj čvrstoći (velika toplina hidratacije)
- Reakcijom sa sulfatima stvara etringit - NEPOŽELJNO
- Za sulfatnootporne cemente treba smanjiti količinu C3A
- Nema značajnijeg utjecaja na svojstva
- Utječe jedino na boju cementa (više C4AF ⇒ sivi cement,
manje ⇒svjetliji cement)
Ostali minerali u cementu
Sastojak
Na2O i K2O
Gips
(kalcij sulfat)
CaO i MgO
Uticaj na osobine
- Reagiraju s reaktivnim agregatima i uzrokuju razaranje
betona
- Dodaje se u cement prilikom završnog mljevenja
- Spriječava trenutni proces vezanja
- Osigurava potrebne sulfate za reakciju s C3A
- Stvara etringit u ranijoj fazi očvršćavanja – POŽELJNO
- Pomaže u reguliranju skupljanja uslijed sušenja
- Utiče na čvrstoću do 28 dana
- Izazivaju nepostojanost volumena cementa
Tehnologija proizvodnje
z
Postoje dvije varijante tehnologije:
⇒
⇒
z
Mokri postupak
Suhi postupak
Kod oba postupka postoje slijedeće faze proizvodnje:
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Osnovne sirovine usitnjavaju se i homogeniziraju mokrim ili suhim postupkom u
sirovinsko brašno (mulj)
Sušenje i pečenje (sinterovanje) u rotacijskim pećima na visokim temperaturama
(1400-1500°C): grudvice portland cementnog klinkera
Hlađenje klinkera koje se obavlja dovoljno brzo(do temperature 300°C): izbjeći
modifikaciju γ koja nema hidraulična svojstva
Odležavanje u silosima 2-4 sedmice: izbjegavamo nestalnost zapremine
cementa, CaO slobodan uzimanjem vlage iz vazduha prelazi u gašeni kreč
Mljevenje klinkera uz dodatak gipsa koji reguliše vrijeme vezivanja (spriječava
trenutno vezanje), i dodataka kao što su: granulisana zgura, pucolani i dr.
Odležavanje u silosima najmanje 15 dana
Pakovanje u vreće od 50kg ili u specijalne cisterne
Tehnologija proizvodnje cementa
b) Suhi postupak
a) Mokri postupak
Tehnologija proizvodnje cementa
Tehnologija proizvodnje cementa
Podjela cementa
z
Cementi na bazi portland cementnog klinkera:
⇒
⇒
Portland cement (JUS B.C1.011)
Portland cement sa dodatkom zgure (JUS B.C1.011)
Portland cement sa dodatkom pucolana (JUS B.C1.011)
Portland cement sa mješanim dodatkom (JUS B.C1.011)
Metalurški cement (JUS B.C1.011)
Pucolanski cement (JUS B.C1.011)
Metalurški cement sa dodatkom pucolana (JUS B.C1.011)
Cementi niske toplotne hidratacije (JUS B.C1.013)
Bijeli portland cement (JUS B.C1.009)
Sulfatnootporni cement (JUS B.C1.014)
z
Specijalne vrste cementa:
⇒
Aluminatni cement (JUS B.C1.015)
Supersulfatni cement (specijalna narudžba)
Ekspanzivni cement (kod nas se ne proizvode)
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Podjela cementa
z
Cementi na bazi portland cementnog klinkera
svrstavaju se u klase 25, 35S, 35B, 45S, 45B i 55
⇒
S- sporiji prirast čvrstoće, B – brži prirast čvrstoće
Minimalne čvrstoće u MPa
Klasa
45
55
3 dana
7 dana
28 dana
fzs
fp
fzs
fp
fzs
fp
fzs
fp
-
-
-
-
2,5
10,0
4,0
22,0
S
-
-
-
-
3,5
14,0
5,0
31,0
B
-
-
3,0
14,0
-
-
5,0
31,0
S
-
-
3,0
14,0
-
-
5,5
40,0
B
-
-
3,5
18,0
-
-
5,5
40,0
3,5
18,0
-
-
-
-
6,5
49,0
25
35
1 dan
Karakteristike vrsta cementa
z
Portland cement
⇒
⇒
⇒
z
U svjetskim okvirima od ukupne proizvodnje cementa na PC otpada
oko 70%
Specifična masa je minimalno 3000 kg/m3, a specifična površina
2400 cm2/g
Oznaka je PC k
Portland cement sa dodatkom zgure
⇒
⇒
⇒
⇒
Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i najviše 30%
granulisane zgure
Karakteriše se smanjenim ranim čvrstoćama i porastom kasnijih
čvrstoća (sporija hidratacija)
Specifična masa mu je manja od 3000 kg/m3, a specifična površina
veća nego za PC
Oznaka PC 15z k i PC 30z k
Karakteristike vrsta cementa
z
Portland cement sa dodatkom pucolana
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i najviše 30%
pucolana
Sporije očvršćaje (sporija hidratacija), no nakon dugog vremenskog
perioda čvrstoće su mu veće od PC
Niska toplota hidratacije
Specifična masa mu je manja, a specifična površina veća od PC
Oznaka je PC 15p k i PC 30p k
Portland cement sa miješanim dodatkom
⇒
⇒
Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i mješani
dodatak koji se sastoji od granulisane zgure i prirodnog ili
vještačkog pucolana
Oznaka PC 15d (z ili p)k i PC 30d (z ili p)k
Karakteristike vrsta cementa
z
Metalurški cement
⇒
⇒
⇒
⇒
z
PC sa dodatkom zgure, sadržaj zgure je preko 30%, ide do 85%
Specifična masa je manja i specifična površina veća u odnosu na
PC sa dodatkom zgure
Velika otpornost u odnosu na PC na različita agresivna dejstva
(postojan u vodi sa hloridima, sulfatima, alkalijama, postojanost u
morskoj vodi)
Oznaka je Mk
Pucolanski cement
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i preko 30%
pucolana
Karakteriše se (još više) sporim očvršćavanjem(spora hidratacija) i
visokim kasnim čvrstoćama
Specifična masa je manja i specifična površina veća od PC
Otporan na djelovanje morske vode
Oznaka Pk
Karakteristike vrsta cementa
z
Metalurški cement sa dodatkom pucolana
⇒
⇒
⇒
z
Sadrži preko 30% granulisane zgure i 5-40% prirodnog ili
vještačkog pucolana, te PC klinker i sadra (anhidrit)
Karakteriše se manjom specifičnom masom, većom specifičnom
površinom, manjom toplotom hidratacije i većoj otpornosti što je
izražajnije sa povećanjem sadržaja dodatka
Oznaka je Mpk
Cementi niske toplote hidratacije
⇒
Dobija se na nekoliko načina
⇒
⇒
⇒
Od PC klinkera sa malim sadržajem C3S i C3A
Od PC klinkera kojem se pri miješanju dodaju veće količine zgure i/ili
pucolana
Miješanjem PC čiji mineraloški sastav uslovljava nisku toplotu hidratacije sa
određenim količinama zgure i/ili pucolana
Karakteristike vrsta cementa
z
Cementi niske toplote hidratacije
⇒
Razlikuju se od sličnih cementa po oznaci “N”:
Naziv i oznaka cementa
Dodatak n(%) i m(%) zgure (z) i pucolana (p)
n
m
0
0
≤30
0
0
≤30
Portland cement sa dodatkom zgure i
pucolana – NPC nz mp k
1-29
1-29
Metalurški cement – NM nz k
30-85
0
Metalurški cement sa dodatkom
pucolana – NM nz mp k
31-84
1-30
0
≥30
1-30
≥30
Portland cement – NPC k
Portland cement sa dodatkom zgure –
NPC nz k
Portland cement sa dodatkom
pucolana – NPC mp k
Pucolanski cement – NP mp k
Pucolanski cement sa dodatkom zgure
– NP mp nz k
n+m
≤30
≤85
Karakteristike vrsta cementa
z
Cementi niske toplote hidratacije
⇒
Klase cementa niske toplote hidratacije su:
Najmanje čvrstoće (MPa)
Klasa
fzs
fp
poslije 7
dana
poslije
28 dana
poslije 7
dana
poslije
28 dana
25
3,0
4,0
14,0
25,0
35
3,5
5,0
18,0
35,0
⇒
Toplota hidratacije određuje se (JUS B.C8.028 i JUS B. C8.027):
⇒
Metodom rastvaranja
⇒
⇒
⇒
Mjerenje i upoređivanje hemijskih energija cementa tj. količina toplote koju
oslobađa hidratisani i nehidratisani cement, Q=Q(nehid.)-Q(hidr.)[J/g]
Rastvara se hidratisani i nehidratisani cement u smjesi azotne i hlorovodične
kiseline
Metodom termos-boce
⇒
⇒
Ova metoda je jednostavnija, ali ne omogućava duže praćenje procesa
U bocu se stavlja cement sa vodom te se prate i registruju promjene u temperaturi
mješavine (termometrom)
Karakteristike vrsta cementa
z
Bijeli portland cement
⇒
⇒
⇒
Izrađuje se od bijelog PC klinkera koji se dobija pečenjem bijelih
krečnjaka i kaolina, sadra (anhidrit), te neškodljive supstance za
korekciju bijeline
Bjelina cementa izražava se u procentima i dobija mjerenjem
koeficijenta reflektovane svjetlosti (refleksnim fotometrom)
Oznaka je B PC k x, gdje “x” označava grupu bjeline:
⇒
⇒
⇒
⇒
A(80%)
B(75%)
C(70%)
Od bijelog cementa obično se dobijaju obojeni cementi:
⇒
⇒
⇒
⇒
Žuti (primjenom barijumhromata)
Crveni (primjenom crvenog oksida gvožđa)
Zeleni (primjenom oksida hroma)
Crni (primjenom crnog oksida gvožđa), itd.
Karakteristike vrsta cementa
z
Sulfatnootporni cement
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Sadržaj C3A treba da je manji od 3,5% (prema JUS B.C1.014)
Postiže se smanjivanjem sadržaja Al2O3 i povećanjem Fe2O3
Proizvode se u klasama 25, 35 i 45
Oznaka je SPC k za sulfatnootporni portland cement i SM k za
sulfatnootporni metalurški cement
Aluminatni cement
⇒
⇒
⇒
⇒
Dobija se žarenjem mješavine krečnjaka i boksita uz dodatak
silicijumdioksida i oksida željeza
Žarenje se vrši pri temperaturi od 1500-1550°C u elekto-pećima
Poslije finog mljevenja ovaj cement može se odmah upotrijebiti
Sadržaj Al2O3 ne smije biti manji od 35%, pri čemu odnos
Al2O3/CaO je 0,90 do 1,15
Karakteristike vrsta cementa
z
Aluminatni cement
⇒
Proizvodi se u klasama:
Najmanje čvrstoće (MPa)
fzs poslije
Klasa
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
fp poslije
1 dan
3 dana
28 dana
1 dan
3 dana
28 dana
65
4,5
5,5
6,5
35,0
45,0
58,0
75
5,0
6,0
7,0
45,0
55,0
67,0
Ima vrlo brz prirast čvrstoće i brzu hidrataciju
Oslobađa velike količine toplote
Čvrstoća mu tokom vremena opada
Otporan je u morskoj vodi i u vodi sa
sulfatima, nije otporan na vode koje
sadrže alkalije
Ne smije se miješati sa krečom ili PC
Oznaka je AC k
Karakteristike vrsta cementa
z
Supersulfatni cement
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
z
Dobija se finim mljevenjem granulisane zgure (80-85%), anhidrita
(10-15%) i do 5% količine PC klinkera
Velika finoća mliva (specifična površina veća od 4000 cm2/g), niska
toplina hidratacije
Potrebna veća količina vode za hidrataciju u usporedbi sa drugim
cementima sa PC klinkerom
Otporan na djelovanje sulfata, morske vode, solne kiseline, lanenog
ulja, fenola, organskih kiselina i td.
Proizvodi se u klasi 25 (samo specijalna narudžba)
Ekspanzivni cement
⇒
⇒
⇒
Sadrži supstance koje tokom hidratacije stvaraju etringit (C3A, sadra
i voda)
U prvim danim od miješanja sa vodom ispoljava širenje cementnog
kamena
Širi se do 25mm/m1
Ispitivanja cementa
z
z
Hemijski i mineraloški sastav
Fizikalne i mehaničke osobine
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Gustoća
Finoća mliva
Normirana konzistencija
Vrijeme vezivanja
Postojanost volumena
Čvrstoća
Skupljanje
Tečenje
Cement
Cementna pasta
cement + voda =
1 : (0,26 - 0,33)
Cementni mort
cement + pijesak + voda
= 1 : 3 : 0,5
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Uzimanje uzoraka za ispitivanje
⇒
18kg dijelimo na tri dijela:
-
-
za atestiranje
za komparativna ispitivanja proizvođača
čuva se do mjesec dana kod proizvođača po izdavanju atesta
z
Specifična masa:
-
-
metoda potapanja u terpentin
PC ⇒ gs>3 g/cm3
PC sa dodacima, metalurški i pucolanski cementi ⇒ gs=2,6-3,0 g/cm3
Aluminatni cementi ⇒ gs≥3,1 g/cm3
z
Zapreminska masa
⇒
-
-
u rastresitom stanju g=0.8 do 1.2 g/cm3
u zbijenom stanju g=1.3 do 1.8 g/cm3
Specifična masa
LA-CHATELIER-ova
TIKVICA
V2
z
ZAŠTO SE ISPITUJE?
bitan parametar za proračun sastava
betona; ukazuje na kvalitetu cementa
z
POSTUPAK ISPITIVANJA:
ispuni se terpentinom do V1
doda se uzorak cementa (65 g)
izmjeri se nivo V2
Normativ: JUS B.C8.023
mc
m
γ sc =
= c = 2,9 ÷ 3,15 g cm 3
V2 − V1 Vc
z
V1
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
Finoća mliva
metoda prosijavanja kroz sito otvora 0,09mm (najviše 10%)
mjerenjem specifične površine (S) po Blenu (najmanje 2400cm2/g)
Sema Blenovog permeabilimetra
Uzorak za ispitivanje
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
z
z
Finoća mliva
ZAŠTO SE ISPITUJE?
- finije mljeveni cementi daju veće
čvrstoće, brže očvršćavaju,
razvijaju više topline prilikom
vezivanja, više su skloni promjeni
obujma, osjetljivi su na promjenu
dodatka vode i na agresivne tvari
Normativ: JUS B.C8.024
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
Standardna cementna kaša i vrijeme vezivanje
400g cementa, 25-30% vode u odnosu na masu cementa
valjak 5-7mm od staklene ploče = standardna konzistencija
⇒
⇒
valjak >7mm od staklene ploče = povećati količinu vode
valjak <5mm od staklene ploče = smanjiti količinu vode
⇒
igla 3-5mm od staklene ploče = početak vezivanja
igla do 1mm u masu obrnutog uzorka = kraj vezivanja
z
Lažno vezivanje
⇒
posljedica prisustva gipsa
⇒
Vikatov aparat
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Standardna cementna kaša
z
ZAŠTO SE ISPITUJE?
-
-
-
za određivanje vremena početka i kraja vezanja cementa te za
određivanje postojanosti volumena
određuje se količina vode koja pomiješana s cementom daje
cementnu pastu standardne konzistencije
faktori koji utiču na standardnu konzistenciju:

z
brzina miješanja, temperatura
Normativ: JUS B.C8.023
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
z
Vrijeme vezivanje
ZAŠTO SE ISPITUJE?
- kako bi se odredila može li se ispitana vrsta cementa koristiti u
određenim vrstama konstrukcija ili okolišnim uslovima

-
ako cement prebrzo veže, onda se beton (koji se s njim
izrađuje) nećemo moći pravilno ugraditi u oplatu (prije početka
vezivanja)
u vremenu između početka i kraja vezivanja beton je
najosjetljiviji na vanjske uticaje (udarce, mraz i sl)
ako cement ima suviše dugo vrijeme vezivanja, onda je to znak
loše kvalitete i možemo očekivati da će imati male čvrstoće
vanjska temperatura može znatno usporiti ili ubrzati vezanje
kod betoniranja u ekstremnim vremenskim uvjetima, poput
ljetnih visokih ili zimskih niskih temperatura
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Stalnost zapremine
a)
Ispitivanje uzoraka u obliku “kolača”
⇒
⇒
dva uzorka na staklenim pločama
prostor relativne vlage 95%, temperature 20°C(24h)
sud sa vodom temperature 20±2°C
½ h do ključanja, 3h ključaju
b)
Ispitivanje primjenom Šatelijeovog prstena
⇒
dva uzorka sa staklenim pločama i tegovima u sud sa vodom
temperature 20°C(24h)
uzorci bez staklenih ploča i tegova u drugi sud sa vodom (d1)
½ h do ključanja, 2,5h ključaju (d2)
d1-d2≤10mm
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Stalnost zapremine
z
ZAŠTO SE ISPITUJE?
-
-
z
Volumenska nepostojanost cementa - volumenska nepostojanost
betona
Pojava pukotina i šupljina unutar zadanog volumena
Normativ: JUS B.C8.023
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Čvrstoća cementa
⇒
trodjelni kalup: 40x40x160mm
standardni trofrakcijski pijesak:cement=3:1 (po 450g), v/c=0,5
20-24h (20±2°C, RH=30%)
u vodi koja se mjenja nakon14 dana (oko 20°C)
⇒
čvrstoća pri savijanju (3) i čvrstoća pri pritisku (6)
⇒
⇒
⇒
fp =
Pgr
Ao
f zs =
3 ⋅ Pgr ⋅ l
2b 3
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Čvrstoća cementa
z
Normativ: JUS B.C8.022
Uzorci ugrađeni u
kalupe
Ispitivanje čvrstoće pri
zatezanju savijanjem
Ispitivanje čvrstoće pri
pritisku
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
a)
b)
c)
Skupljanje cementa:
Tri komponente skupljanja su:
skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono
skupljanje)
skupljanje usljed isparavanja vode (plastično skupljanje)
skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)
Granične vrijednosti skupljanja zavise od:
•
•
•
•
•
•
Vrste i količine cementa
Količine vode
Finoće mliva
Temperature i vlažnosti sredine
Starosti
Dimenzija uzorka
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Skupljanje cementa:
3 uzorka: 40x40x160mm (cementni malter)
24h na temperaturi 20°C, RH=30%
48h u pitkoj vodi (20°C)
25 dana u prostoru (cca20°C, 55±5%)
nulto očitavanje 72 ±0,5h
mjerenja nakon 4, 7, 14, 21 i 28 dana
Mjerenje skupljanja cementa
Vrijednosti skupljanja u mm/m1 pri starosti uzoraka u danima
2
5
7
14
28
90
180 360 1080
Cementni kamen 0,25 0,60 0,80 1,10 1,30 1,70 1,80 1,85 1,90
Cementni malter 0,12 0,30 0,35 0,50 0,65 0,70 0,76 0,80 0,85
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
Skupljanje cementa:
z
ZAŠTO SE ISPITUJE?
-
-
z
Skupljanje cementnog maltera ispituje se
kao indikacija skupljanja betona.
POSTUPAK ISPITIVANJA:
GRAFF-KAUFFMANN-ov uređaj
Normativ: JUS B.C8.029
Osobine i postupci ispitivanja cementa
z
⇒
⇒
a)
b)
c)
⇒
Tečenje cementa:
linearno tečenje (opterećenja cca fp/3)
Ukupna deformacija se sastoji iz:
deformacije skupljanja
t < t1
trenutne (elastične) deformacije
t > t1
deformacije tečenja
koeficijent tečenja
ϕ (t , t i ) =
ε teč (t , t i ) ε teč (t , t i )
=
⋅ E (t i )
ε el (t i )
σ (t i )
ε (t ) = ε s (t )
ε (t ) = ε s (t ) + ε el (t1 ) + ε teč (t , t1 )
Principi čuvanja cementa na gradilištu
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Prostorija u kojoj se lageruje cement treba da je odignuta
50 cm iznad tla
U prostoriji treba izbjegavati pojavu propuha
Visina slaganja cementnih vreća je 150 cm – unakrsno
Korištenje cementa mora ići po datumima
Prostorija u kojoj je uskladišten cement ne smije biti
vlažna, tj. mora se održavati određeni stepen vlažnosti.
Slijedeće predavanje:
KOMONENTE BETONA:
AGREGAT, VODA I ADITIVI

Download Report