Τσιµέντα. Χρονολογική σειρά. Άσβεστος. Φυσικά τσιµέντα. Τσιµέντα Portland. παραγωγή τσιµέντων> 1 δισεκατοµµύρια τόννοι/ έτος. Non-Portland τσιµέντα

Transcript

1 Τσιµέντα Άσβεστος παραγωγή τσιµέντων> 1 δισεκατοµµύρια τόννοι/ έτος «Αειφόρα» τσιµέντα Φυσικά τσιµέντα Τσιµέντα Portland Non-Portland τσιµέντα Blended Portland (σύνθετα) τσιµέντα Χρονολογική σειρά

2 Πρώτες ύλες για την παραγωγή τσιµέντων Κατά τα 2/3 από ασβεστούχα υλικά (ασβεστόλιθος) CaCO 3 Κατά το 1/3 από άργιλο SiO 2, Fe 2 O 3, Al 2 O 3 Πυριτική άµµος: SiO 2, Βωξίτης: Al 2 O 3

3 Ορολογία χηµείας τσιµέντου

4 Βασικά οξείδια (C 3 S + C 2 S) 67% (C/S) 2 OXIDE COMPOSITION, % by mass CaO SiO Al 2 O Fe 2 O MgO Na 2 O + K 2 O TiO P 2 O SO Περίπου το 90% αποτελείται από αυτά τα οξείδια που σχηµατίζουν C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF

5 Τα ένυδρα CSH διακρίνονται σε δύο τύπους, ανάλογα µε την περιεκτικότητά τους σε CaO: C/S 1.5 πλακοειδή ένυδρα (CSH I) C/S = βελονοειδή ένυδρα (CSH-II)

6 Όταν η ποσότητα της γύψου µειωθεί παύει ο σχηµατισµός εττριγκίτη και ξεκινάει ο σχηµατισµός του ένυδρου µονοθειαργιλικού τριασβεστίου αργιλίου µε 12 µόρiα νερού C 3 ACSH 12

7 Πήξη του τσιµέντου Το χρονικό διάστηµα που µεσολαβεί µεταξύ της έναρξης ανάµιξης του τσιµέντου µε το νερό και της σκλήρυνσης της τσιµεντόπαστας (χρόνος «απώλειας» της πλαστικότητάς της) καλείται χρονικό διάστηµα πήξης (setting time period). Ανάλογα µε τον τύπο του χρησιµοποιούµενου τσιµέντου και µε τις ιδιότητές του, το χρονικό διάστηµα πήξης της τσιµεντόπαστας κυµαίνεται µεταξύ 2 και 8 ωρών(2-4, 5-8). Η πήξη του τσιµέντου προκαλείται από την ανάπτυξη αλληλοεµπλεκόµενων δοµών των προϊόντων ενυδάτωσης του τσιµέντου µετά την περίοδο ωρίµανσης. Οι παράγοντες που επηρεάζουν το χρόνο πήξης κατά την ενυδάτωση του τσιµέντου είναι: η λεπτότητα του τσιµέντου, το % ποσοστό του αργιλικού τριασβεστίου (C3A) το ποσοστό της ελεύθερης ασβέστου (% CaOfree) και οι µορφές του CaSO4 που υπάρχουν στο τσιµέντο

8 Κατηγορίες πόρων Πόροι γέλης µε διάµετρο Å (1Å = m) Τριχοειδείς πόροι µε διάµετρο 100Å- 10µm Πόροι αέρα µε διάµετρο 0,1-3 mm

9 Πορώδες τσιµεντολιθώµατος P m = V V k m * 100(%) Όπου P m = το πορώδες του τσιµεντολιθώµατος (% κατ όγκο) V k = ο συνολικός όγκος των κενών V m = Ο συνολικός όγκος όλων των ουσιών κατά την ανάµειξη

10 Όγκος συστατικών V m = V C + W + V a (dm 3 ) Όπου Vc = ο όγκος του τσιµέντου W = ο όγκος του νερού Vα = ο όγκος του αέρα

11 Όγκος κενών V k = V αδ. νερ + V εσ.συρ συρ + V α (dm 3 ) Όπου V αδ. νερ.. = ο όγκος του νερού που δεν έχει δεσµευτεί και δηµιουργεί πόρους V αδ. νερ.. = W W δ = w*c α*0,25* *0,25*C V εσ.συρ συρ = ο όγκος που δηµιουργείται από την εσωτερική συρρίκνωση του τσιµέντου λόγω της ενυδάτωσης V εσ.συρ συρ.. = α*0,06* *0,06*C V α = ο όγκος του αέρα που έχει εγκλωβιστεί στο εσωτερικό του µείγµατος

12 Όπου α= βαθµός ενυδάτωσης δ ( a w t ) t = 0,25C Παράδειγµα: Να βρεθεί το πορώδες τσιµεντολιθώµατος µε ΑΜ = 1: 0.50, µε ρc = 3.1 Kg/dm 3, για Va = 2%

13 Ογκοσταθερότητα τσιµεντολιθώµατος Με τον όρο «ογκοσταθερότητα» του τσιµεντολιθώµατος, δεν εννοούµε τη συστολή και διαστολή λόγω της υγρασίας, η οποία είναι για κάθε τσιµεντολίθωµα αναπόφευκτη, αλλά εκείνες τις µεταβολές του όγκου που διαταράσσουν τη σταθερότητα της δοµής του τσιµεντολιθώµατος και προκαλούν τη ρηγµάτωση και την καταστροφή του. Οι αιτίες είναι φυσικής και χηµικής φύσεως: Ελεύθερη άσβεστος (CaO) Ελεύθερη µαγνησία (MgO) Γύψος Αλκαλοπυριτική αντίδραση

14 Παραµορφώσεις τσιµεντολιθώµατος Συστολή - διαστολή Η συστολή ξήρανσης και η διαστολή ύγρανσης οφείλονται, αντίστοιχα, στη µείωση ή στην αύξηση της περιεχόµενης ποσότητας νερού, η οποία είναι αποτέλεσµα της αντίστοιχης µείωσης ή αύξησης της υγρασίας του περιβάλλοντος. Οι µεταβολές αυτές εξαρτώνται από τη λεπτότητα άλεσης, από το λόγο νερού τσιµέντου, w, από την υγρασία του περιβάλλοντος και από τον τρόπο συντήρησης του τσιµέντου.

15 Τα αίτια της µεταβολής του όγκου του τσιµεντολιθώµατος πιστεύεται ότι οφείλονται στη συρρίκνωση και διόγκωση των κρυσταλλικών στρώσεων των ενύδρων CSH και όχι απλώς στην αυξοµέίωση του νερού των πόρων. Η συστολή και η διαστολή εξαρτώνται από Τη λεπτότητα του τσιµέντου Το λόγο Ν/Τ (w/c) Την υγρασία του περιβάλλοντος

16 γ) θερµική διαστολή Το τσιµεντολίθωµα διαστέλλεται και συστέλλεται, ανάλογα µε τη θερµοκρασία του περιβάλλοντος, καθώς επίσης και µε τη θερµοκρασία της ενυδάτωσης του τσιµέντου.

17 Τύποι τσιµέντων κατά ΕΝ ΤΥΠΟΣ CEM I CEM II CEM III CEM IV CEM V ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Τσιµέντο Πόρτλαντ Σύνθετο Τσιµέντο Πόρτλαντ Σκωριοτσιµέντο Ποζολανικό Τσιµέντο Σύνθετο Τσιµέντο

18 Θλιπτικές Αντοχές τσιµέντων κατά ΕΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΝΤΟΧΩΝ 32,5 Ν 32,5 R 42,5 N 42,5 R 52,5 N 52,5 R Κατηγορία χαµηλών αντοχών (L) µόνο για τσιµέντα CEM III µε αντοχές 28 ηµερών 32,5 42,5 και 52,5

19 Ειδικά τσιµέντα κατά ΕΝ b) Τσιµέντα χαµηλής θερµότητας ενυδάτωσης (Low Heat cements LH) LH cements τσιµέντα µε χαµηλή θερµότητα ενυδάτωσης χαρακτηρίζονται εκείνα τα τσιµέντα που εκλύουν θερµότητα µικρότερη από 270 J/g. Ποζολανικά τσιµέντα, τσιµέντα µε χαµηλή περιεκτικότητα σε C 3 S, τσιµέντα τύπου CEM III