ΤΣΙΜΕΝΤΟ. 1. Θεωρητικό μέρος 2. Είδη τσιμέντου 3. Έλεγχος ποιότητας του τσιμέντου

Transcript

1 ΤΣΙΜΕΝΤΟ 1. Θεωρητικό μέρος 2. Είδη τσιμέντου 3. Έλεγχος ποιότητας του τσιμέντου 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Το τσιμέντο είναι τεχνητή λεπτόκοκκη κονία, η οποία παρασκευάζεται με λεπτή άλεση του κλίνκερ. Κλίνκερ ονομάζεται διεθνώς το προϊόν που προκύπτει από την όπτηση μίγματος ασβεστολιθικών και αργιλοπυριτικών πετρωμάτων. Το τσιμέντο, όταν αναμιχθεί με νερό, πήζει και σκληραίνει τόσο στον αέρα όσο και μέσα στο νερό. Μετά τη σκλήρυνση δεν διαλύεται στο νερό. Συνδυάζει μεγάλη υδραυλική ικανότητα και υψηλές αντοχές, γι αυτό έχει ευρεία χρήση στις δομικές κατασκευές, όπως επίσης και στα υδραυλικά έργα. Οι πρώτες ύλες για την παρασκευή του τσιμέντου αποτελούνται κατά 76% από ασβεστολιθικά και κατά 24% από αργιλοπυριτικά πετρώματα. Για να έχει το τελικό προϊόν τις επιθυμητές ιδιότητες, ανεξάρτητα από τις πρώτες ύλες που θα χρησιμοποιηθούν, πρέπει να καθοριστούν προσεκτικά οι αναλογίες ανάμιξης των πρώτων υλών. Οι πρώτες ύλες για την παρασκευή του τσιμέντου υποβάλλονται ξεχωριστά σε ξήρανση και σε λεπτή άλεση. Στη συνέχεια αναμιγνύονται πολύ καλά και υποβάλλονται σε όπτηση στους C, οπότε λαμβάνεται το κλίνκερ και ακολούθως με περαιτέρω διαδικασία το τσιμέντο. Η λεπτή άλεση των πρώτων υλών και η μεταξύ τους ανάμιξη είναι απαραίτητα για να γίνει το υλικό της όπτησης ομοιογενές και να διευκολυνθεί ο μετασχηματισμός των πρώτων υλών στις χημικές ενώσεις που περιλαμβάνει το τσιμέντο. Η χημική σύνθεση των προϊόντων του κλίνκερ με τις χαρακτηριστικές ονομασίες τους είναι : Πυριτικό τριασβέστιο Αlit 3CαΟ.SiO2 C 3 S 45 65% Πυριτικό διασβέστιο Belit 2CαΟ.SiO2 C 2 S 15 35% Αργιλικό τριασβέστιο Celit 3 CαO.Al2O3 C 3 A 4 14% Σιδηροαργιλικό τετρασβέστιο Felit 4CαΟ.Αl2O3.Fe2O3 C 4 AF 10 18% Οι νέες χημικές ενώσεις, οι οποίες προκύπτουν μετά την όπτηση, ονομάζονται φάσεις του τσιμέντου και επηρεάζουν αποφασιστικά τις ιδιότητές του. Οι υδραυλικοί συντελεστές του τσιμέντου είναι τα οξείδια που αναφέρθηκαν παραπάνω, και τα οποία, όταν βρίσκονται στη σωστή αναλογία, συνδέονται μεταξύ τους με τις ακόλουθες σχέσεις, οι οποίες ονομάζονται δείκτες. α. Δείκτης υδραυλικότητας CαO / [Al 2 O 3 + SiO 2 + Fe 2 O 3 ] με τιμή 2. Ο δείκτης υδραυλικότητας είναι η σχέση μεταξύ των όξινων και των βασικών συστατικών. Στην πράξη κυμαίνεται μεταξύ 2,2 και 2,3 και καθορίζει ουσιαστικά την αναλογία ανάμιξης των πρώτων υλών. Όταν η τιμή του δείκτη 1

2 αυτού είναι μεγαλύτερη από 2,3, τότε το τσιμέντο είναι δυνατόν να παρουσιάσει διόγκωση, ενώ όταν είναι 40 μικρότερη από 1,7, τότε το τσιμέντο είναι δυνατόν να παρουσιάσει αποσάθρωση μετά τη σκλήρυνση. β. Πυριτικός δείκτης SiO 2 / [Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ] με τιμή 2. Ο πυριτικός δείκτης είναι η σχέση μεταξύ των όξινων συστατικών. γ. Δείκτης οξειδίου του Al ή του Fe Al 2 O 3 / Fe 2 O 3 με τιμή 2. Ο δείκτης οξειδίου του Al ή του Fe είναι η σχέση μεταξύ των οξειδίων του αργιλίου και του σιδήρου. δ. Δείκτης δραστικότητας SiO 2 / Al 2 O 3 με τιμή μεταξύ 2,5 και 5. Όταν η τιμή του πυριτικού δείκτη είναι μεγαλύτερη από 4 και εκείνη του δείκτη δραστικότητας μεγαλύτερη από 5, τότε το τσιμέντο είναι βραδύπηκτο. Αντίθετα, όταν η τιμή του πυριτικού δείκτη είναι μικρότερη από 1,2 και εκείνη του δείκτη δραστικότητας μικρότερη από 2,5, τότε το τσιμέντο είναι ταχύπηκτο. 2. ΕΙΔΗ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ Α. Ανάλογα με τις πρόσθετες ύλες Το τσιμέντο, ανάλογα με τις πρώτες ύλες που προστίθενται κατά την παρασκευή του, κατατάσσεται στις παρακάτω κατηγορίες : α. Τύπου Ι Πόρτλαντ Καθαρά τσιμέντα πόρτλαντ χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα τα οποία προέρχονται από συνάλεση κλίνκερ και γύψου, και στα οποία επιτρέπεται η προσθήκη μέχρι 3% προϊόντων που προέρχονται από θραύση ή κονιοποίηση φυσικών ή τεχνητών υλικών, όπως ασβεστολίθων, βασάλτου, σκουριών, γης διατόμων, μπετονιτών, ιπτάμενης τέφρας κ.ά. β. Τύπου ΙΙ Πόρτλαντ με ποζολάνη Τσιμέντα πόρτλαντ με ποζολάνη χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα που προέρχονται από συνάλεση κλίνκερ πόρτλαντ, ποζολάνης φυσικής ή τεχνητής και του απαραίτητου γύψου. Το ποσοστό της ποζολάνης καθορίζεται από το αδιάλυτο υπόλειμμα του τσιμέντου, το οποίο δεν πρέπει να υπερβαίνει το 20%. Δεν είναι απαραίτητο να ικανοποιούν τη δοκιμή ποζολανικότητας. Ειδικά το τσιμέντο με 10% αδιάλυτο υπόλειμμα ονομάζεται τσιμέντο πόρτλαντ ελληνικού τύπου. γ. Τύπου ΙΙΙ Ποζολανικό Ποζολανικά τσιμέντα πόρτλαντ χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα που προέρχονται από συνάλεση κλίνκερ πόρτλαντ, ποζολάνης φυσικής ή τεχνητής και του απαραίτητου γύψου. Το ποσοστό της ποζολάνης καθορίζεται από το αδιάλυτο υπόλειμμα του τσιμέντου, το οποίο πρέπει να είναι μεταξύ 20% και 40%. Τα τσιμέντα αυτά χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα για ογκώδη έργα, όπου απαιτείται χαμηλός βαθμός θερμότητας ενυδάτωσης ή βελτιωμένη αντοχή στα διαβρωτικά μέσα. 2

3 δ. Τύπου ΙV Πόρτλαντ ανθεκτικό στα θειικά Τσιμέντα πόρτλαντ ανθεκτικά στα θειικά άλατα και στο θαλάσσιο νερό χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα που προέρχονται από συνάλεση κλίνκερ πόρτλαντ και γύψου. Το αργιλικό τριασβέστιο C3A, το οποίο υπολογίζεται από τον τύπο,c3a = 2,65. Αl2O3 1,69.2Fe2O3 πρέπει να είναι μικρότερο από 3,5% και η περιεκτικότητα σε SO3 να μην ξεπερνά το 2,5%. Β. Ανάλογα με την αντοχή τους Τα τσιμέντα, ανάλογα με την αντοχή τους σε θλίψη (MPa), κατατάσσονται σε τρεις κατηγορίες, όπως φαίνεται στον παρακάτω Πίνακα. Κατηγορία αντοχών (ονομαστική) 2 ημερών 7 ημερών 28 ημερών 28 ημερών μέγιστη τιμή χωρίς όριο 3. ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΤΣΙΜΕΝΤΟΥ Για τον έλεγχο της ποιότητας του τσιμέντου λαμβάνεται με κατάλληλη δειγματοληψία μια ποσότητα από το τσιμέντο που πρόκειται να ελεγχθεί, όχι μικρότερη από 8 Κg. Το δείγμα παρασκευάζεται σε θερμοκρασία 20 0 C και σχετική υγρασία όχι μικρότερη από 65% και συντηρείται σε θερμοκρασία 20 0 C και σχετική υγρασία όχι μικρότερη από 90%. Προσδιορισμός της αντοχής σε κάμψη Παρασκευάζονται 3 δοκίμια διαστάσεων 160 x 40 x 40 mm από 1 μέρος τσιμέντου, 3 μέρη τελείως στεγνής πρότυπης άμμου και μισό μέρος νερού. Τα υλικά αναμιγνύονται με ειδικό αναμικτήρα. Το μίγμα τοποθετείται σε καλούπια από σκληρό χάλυβα και συμπυκνώνεται με κρούση. Τα δοκίμια ελέγχονται σε ειδική συσκευή για τον προσδιορισμό της αντοχής σε κάμψη. Προσδιορισμός της αντοχής σε θλίψη Τα μισά πρίσματα που προκύπτουν από τη δοκιμασία σε κάμψη, και τα οποία συντηρούνται σε υγρό περιβάλλον, ελέγχονται σε ειδική συσκευή για τον προσδιορισμό της αντοχής σε θλίψη. Προσδιορισμός λεπτότητας άλεσης τσιμέντου Προσδιορισμός του χρόνου πήξης του τσιμέντου Προσδιορισμός της ογκοσταθερότητας του τσιμέντου 3

4 Προσδιορισμός των ξένων υλών Προσδιορίζεται το είδος των ξένων υλών με χημική ανάλυση και μικροσκοπική εξέταση, καθώς και το ποσοστό περιεκτικότητας της καθεμιάς από αυτές στο τσιμέντο. Προσδιορισμός της απώλειας πύρωσης του τσιμέντου Μέσα σε χωνευτήριο πλατίνας τοποθετείται 1 g δείγματος και πυρώνεται μέσα σε ηλεκτρικό φούρνο στους C περίπου. Ακολούθως, ψύχεται μέσα σε ξηραντήρα στη θερμοκρασία περιβάλλοντος και ζυγίζεται κάθε 5 min, μέχρις ότου σταθεροποιηθεί το βάρος του. Η απώλεια πύρωσης εκφράζεται % του αρχικού δείγματος. Προσδιορισμός του αδιάλυτου υπολείμματος του τσιμέντου Το αδιάλυτο υπόλειμμα προσδιορίζεται στο εργαστήριο με ειδική διαδικασία κατά την οποία χρησιμοποιούνται χημικά αντιδραστήρια σε 1 g του δείγματος και το αποτέλεσμα εκφράζεται % του αρχικού δείγματος. Προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε SiO2, CαΟ, ΜgO, Fe2O3, Al2O3, SO3 και άλλα οξείδια O προσδιορισμός της περιεκτικότητας του τσιμέντου σε κάθε ένα από τα οξείδια αυτά γίνεται στο εργαστήριο με ειδική διαδικασία κατά την οποία χρησιμοποιούνται κατάλληλα χημικά αντιδραστήρια για κάθε οξείδιο και το αποτέλεσμα εκφράζεται % του αρχικού δείγματος σε κάθε περίπτωση. 4

5 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Α. Γ. Κορωναίος, Γ. Ι. Πουλάκος Τεχνικά Υλικά, ΕΜΠ, Αθήνα, Κ. Τσακαλάκης Σημειώσεις παραδόσεων τεχνολογίας παραγωγής τσιμέντου και σκυροδέματος, ΕΜΠ, Αθήνα, Α. Μπότη, Εργαστηριακοί Έλεγχοι Τεχνολογία Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα Γ. Καλκάνη, Ι. Χατήρη, Χ. Σταθουλόπουλου, Εργαστήριο των δομικών υλικών, Δεύτερη έκδοση, Εκδόσεις ΙΩΝ 5. Δ. Πατσαβούδη, Τεχνολογία Δομικών Υλικών, ΟΕΔΒ, Αθήνα Α. Τριανταφύλλου, Δομικά Υλικά, Πάτρα 2005, 7 η Έκδοση. 7. Πρότυπο ΕΛΟΤ Μέθοδοι δοκιμής τσιμέντου Προσδιορισμός χρόνου πήξης και σταθερότητας όγκου. 8. Πρότυπο ΕΛΟΤ Τσιμέντα-Ορισμοί-Συνθέσεις 9. Πρότυπο ΕΛΟΤ Τσιμέντα-Μηχανικές, Φυσικές και χημικές απαιτήσεις. 5