Cement hydraulické spojivo

Σχετικά έγγραφα
Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

Vyhlásenie o parametroch stavebného výrobku StoPox GH 205 S

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Modul pružnosti betónu

Obvod a obsah štvoruholníka

Harmonizované technické špecifikácie Trieda GP - CS lv EN Pevnosť v tlaku 6 N/mm² EN Prídržnosť

REZISTORY. Rezistory (súčiastky) sú pasívne prvky. Používajú sa vo všetkých elektrických

1. písomná práca z matematiky Skupina A

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

Ekvačná a kvantifikačná logika

SLOVENSKO maloobchodný cenník (bez DPH)

Betón STN EN C 25/30 XF2, XC2 (SK) Cl 0,4 D max 16 S3

YTONG U-profil. YTONG U-profil

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

ISOMAT PRÍSADY DO BETÓNU

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

AerobTec Altis Micro

Zateplite fasádu! Zabezpečte, aby Vám neuniklo teplo cez fasádu

YQ U PROFIL, U PROFIL

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

DODATOK č. 1 KATALÓGOVÉ LISTY ASFALTOVÝCH ZMESÍ (doplnok k platným TKP)

BETOS-SOF s.r.o. betón najvyššej kvality. Príručka betonára.

Matematika 2. časť: Analytická geometria

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

CHÉMIA Ing. Iveta Bruončová

Betónové mosty 2 (BM2)

Základné poznatky molekulovej fyziky a termodynamiky

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

ELEKTRICKÉ POLE. Elektrický náboj je základná vlastnosť častíc, je viazaný na častice látky a vyjadruje stav elektricky nabitých telies.

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

KATALÓG KRUHOVÉ POTRUBIE

M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

difúzne otvorené drevovláknité izolačné dosky - ochrana nie len pred chladom...

Materiály pro vakuové aparatury

KATALÓGOVÉ LISTY ASFALTOVÝCH ZMESÍ (doplnok k platným TKP)

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

Priamkové plochy. Ak každým bodom plochy Φ prechádza aspoň jedna priamka, ktorá (celá) na nej leží potom plocha Φ je priamková. Santiago Calatrava

Staromlynská 29, Bratislava tel: , fax: http: // SLUŽBY s. r. o.

Termodynamika. Doplnkové materiály k prednáškam z Fyziky I pre SjF Dušan PUDIŠ (2008)

ŠTRUKTÚRA OCELÍ A LEDEBURITICKÝCH LIATIN

TKP časť 39 UMELÉ HUTNÉ KAMENIVO Z VYSOKOPECNEJ TROSKY

Tomáš Madaras Prvočísla

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Trapézové profily Lindab Coverline

ZADANIE 1_ ÚLOHA 3_Všeobecná rovinná silová sústava ZADANIE 1 _ ÚLOHA 3

MATERIÁLY NA VÝROBU ELEKTRÓD

η = 1,0-(f ck -50)/200 pre 50 < f ck 90 MPa

Pevné ložiská. Voľné ložiská

Baumit StarTrack. Myšlienky s budúcnosťou.

KAGEDA AUTORIZOVANÝ DISTRIBÚTOR PRE SLOVENSKÚ REPUBLIKU

ERMCO Európska asociácia výrobcov transportbetónu. SPRIEVODCA technickými vlastnosťami betónu

Heraklith C akustická doska. Dekoratívny obklad

Motivácia pojmu derivácia

Monitoring mikrobiálnych pomerov pôdy na kalamitných plochách Tatier

Vysvetlivky ku kombinovanej nomenklatúre Európskej únie (2018/C 7/03)

1 2/2011 ROČNÍK 7 HELUZ POHODA HELUZ HIT. Nová generácia tehlového systému pre hrubú stavbu. tel.: Skvelé tehly pre Váš dom

Klasifikácia látok LÁTKY. Zmesi. Chemické látky. rovnorodé (homogénne) rôznorodé (heterogénne)

Skúšobné laboratórium materiálov a výrobkov Technická 5, Bratislava

24. Základné spôsoby zobrazovania priestoru do roviny

DOMÁCE ZADANIE 1 - PRÍKLAD č. 2

Meranie na jednofázovom transformátore

Ks/paleta Hmotnosť Spotreba tehál v murive. [kg] PENA DRYsystem. Orientačná výdatnosť (l) 5 m 2 /dóza ml m 2 /dóza 2.

alu OKNÁ, ZA KTORÝMI BÝVA POHODA DREVENÉ OKNÁ A DVERE Profil Mirador Alu 783 Drevohliníkové okno s priznaným okenným krídlom.

Chí kvadrát test dobrej zhody. Metódy riešenia úloh z pravdepodobnosti a štatistiky

Metodicko pedagogické centrum. Národný projekt VZDELÁVANÍM PEDAGOGICKÝCH ZAMESTNANCOV K INKLÚZII MARGINALIZOVANÝCH RÓMSKYCH KOMUNÍT

6 APLIKÁCIE FUNKCIE DVOCH PREMENNÝCH

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

PROMO AKCIA. Platí do konca roka 2017 APKW 0602-HF APKT PDTR APKT 0602-HF

Akumulátory. Membránové akumulátory Vakové akumulátory Piestové akumulátory

Gramatická indukcia a jej využitie

100626HTS01. 8 kw. 7 kw. 8 kw

(1 ml) (2 ml) 3400 (5 ml) 3100 (10 ml) 400 (25 ml) 300 (50 ml)

Chémia pre stavebných inžinierov 2003 (2001) CHI-ING-03-7 Prednáška 11.2 KREMÍK

Margita Vajsáblová. ρ priemetňa, s smer premietania. Súradnicová sústava (O, x, y, z ) (O a, x a, y a, z a )

ROZSAH ANALÝZ A POČETNOSŤ ODBEROV VZORIEK PITNEJ VODY

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

u R Pasívne prvky R, L, C v obvode striedavého prúdu Činný odpor R Napätie zdroja sa rovná úbytku napätia na činnom odpore.

Hydromechanika II. Viskózna kvapalina Povrchové napätie Kapilárne javy. Doplnkové materiály k prednáškam z Fyziky I pre EF Dušan PUDIŠ (2013)

Rozsah akreditácie. Označenie (PP 4 16)

Zrýchľovanie vesmíru. Zrýchľovanie vesmíru. o výprave na kraj vesmíru a čo tam astronómovia objavili

MOSTÍKOVÁ METÓDA 1.ÚLOHA: 2.OPIS MERANÉHO PREDMETU: 3.TEORETICKÝ ROZBOR: 4.SCHÉMA ZAPOJENIA:

Kontrolné otázky z jednotiek fyzikálnych veličín

Στοιχεία τεχνολογίας σκυροδέματος Τα επί μέρους υλικά

Komplexné posúdenie tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií podľa normy STN (2012) Výpočet a posúdenie tepelného odporu a

DIELCE PRE VSTUPNÉ ŠACHTY

DÔLEŽITOSŤ DRUHU LISOVANÉHO MATERIÁLU PRI BRIKETOVANÍ A PELETOVANÍ

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

PRUŽNOSŤ A PEVNOSŤ PRE ŠPECIÁLNE INŽINIERSTVO

STREŠNÉ DOPLNKY UNI. SiLNÝ PARTNER PRE VAŠU STRECHU

Transcript:

Cement hydraulické spojivo Cement sa používa ako spojivo na zabezpečenie pevnosti, tuhosti a stability stavebných konštrukcií. Hydratáciou (práškového) cementu s vodou vzniká pevná štruktúra takzvaný cementový kameň. by konštrukcie dosiahli požadované parametre úžitkových vlastností a boli realizovateľné, musí aj cement spĺňať určité požiadavky. Cement je hydraulické spojivo, teda jemne mletá anorganická látka, ktorá po zmiešaní s vodou vytvára kašu tuhnúcu a tvrdnúcu aj pod vodou, a to v dôsledku hydratačných reakcií. Pri styku s vodou dochádza k jeho rozpúšťaniu a následnej kryštalizácii (tuhne a tvrdne), čím sa vytvára pevná a zároveň pružná väzba medzi zrnami plniva (kameniva). Po zatvrdnutí si zachováva svoju pevnosť a stálosť. Tvorí jednu zo základných zložiek betónu. Výroba, chemizmus a zloženie Cement sa vyrába pálením vápencov (obr. 1) bohatých na ílové a slieňové minerály. Pri teplote 9 C dochádza k procesu rozkladu vápenca (CaC ) na oxid vápenatý a oxid uhličitý. Zvyšovaním teploty asi na 1 45 C (medza slinutia) dochádza k reakcii oxidu vápenatého s ďalšími oxidmi za vzniku portlandského slinku. C 3 S = 3CaO. SiO 2 = Trikalcium Silikát (lit) 45 až 6 % C 2 S = 2CaO. SiO 2 = Dikalcium luminát (Belit) 15až 3 % C 3 = 3CaO. l 2 = Trikalcium luminát 3 až 15 % C 4 F = 4CaO. l 2. Fe 2 = Tetrakalcium luminát Ferit (Celit) 1 až 2 % Portlandský slinok (obr. 2), v súlade s STN EN 197-1: 22 (Cement. Časť 1: Zloženie, špecifikácie a kritériá na preukazovanie zhody cementov na všeobecné použitie) označovaný písmenom K, sa ďalej melie spolu s regulátorom tuhnutia (sadrovcom = CaSO 4. 2H 2 O) na jemný prášok Obr. 1 Cementáreň Obr. 2 Slinok Obr. 3 Model a skutočný pohľad na hydratačné produkty [1] (cement) s priemerom zŕn približne do veľkosti 1 μm a najväčším podielom v rozpätí 1 až 5 μm. Veľkosti zŕn cementu je nepriamo úmerné tempo priebehu hydratácie. Primieľaním sadrovca (v množstve do asi 5 % z hmotnosti cementu) sa znižuje počiatočné tempo hydratácie, teda bráni začatiu tuhnutia cementového tmelu. Vznik CSH gélu (Kalcium Silikát Hydrát) Kalcium Silikát Hydrát (obr. 3) je výsledkom nasledovných chemických reakcií: H = H 2 O = voda CH = Ca(OH) 2 = hydroxid vápenatý Výsledné hydratované kremičitany vápenaté v zatvrdnutých cementových kameňoch sú veľmi nedokonale vykryštalizované, majú koloidné rozmery (veľkosť častíc 1 až 5 nm) a významne ovplyvňujú pevnosť zatvrdnutého cementového kameňa. Hydroxid vápenatý má z hľadiska pevnosti naopak malý význam a vytvára relatívne veľké kryštály. V cementových kameňoch predstavuje citlivú zložku, keďže sa vo vode ľahko rozpúšťa (asi 1,6 g/l) a navyše reaguje s CO 2, čím cementový kameň karbonatuje za znižovania ph cementového kameňa, čo pri železobetónoch spôsobuje možnosť spustenia korozívnych procesov. Cement môže obsahovať aj rôzne prímesi, ktorými sa nahrádza časť portlandského slinku a modifikujú určité vlastnosti, a to v závislosti od charakteru a pôvodu týchto prímesí. Medzi najčastejšie používané prímesi patria: granulovaná vysokopecná troska (S) vznikajúca prudkým ochladením vhodne zloženej troskovej taveniny vznikajúcej pri tavení železnej rudy. Pri vhodnej aktivácii musí vykazovať hydraulické vlastnosti; puzolány (prírodné P, prírodné kalcinované Q), ktoré samé osebe po zmiešaní s vodou netvrdnú, no ak sú dostatočne jemne zomleté reagujú za prítomnosti vody (normálnej teploty) s rozpusteným Ca(OH) 2 za vzniku zlúčenín kremičitanov vápenatých a hlinitanov vápenatých nositeľov narastajúcej pevnosti. Tieto zlúčeniny sa veľmi podobajú tým, ktoré vznikajú pri tvrdnutí hydraulických látok; popolčeky sú látky s kremičitou (V) alebo vápenatou povahou (W). Preto disponujú puzolánovými až hydraulickými vlastnosťami. Získavajú sa mechanickým alebo elektrostatickým odlučovaním prachových častíc z dymu po spaľovaní práškového uhlia; kalcinované bridlice (T) po výpale pri teplote asi 8 C obsahujú slinutú fázu tvorenú dikalciumsilikátom (C 2 S), monokalciumaliminátom (C) a malým množstvom voľného CaO. V zomletom stave majú výrazné hydraulické a puzolánové vlastnosti; vápenec (L, LL) na použitie ako prímes v cemente musí obsahovať najmenej 75 % hmotnosti CaCO3 a nesmie obsahovať viac ako 1,2 % ílovitého podielu; 36

kremičitý úlet (D) vzniká pri redukcii kremeňa vysokej čistoty uhlím v elektrickej oblúkovej peci pri výrobe napríklad kremičitých zliatin. Tvoria ho veľmi jemné častice v tvare gule, ktoré obsahujú minimálne 85 % hmotnosti amorfného oxidu kremičitého, čím sa stáva reaktívnym nositeľom puzolánových vlastností. Merný povrch musí byť najmenej 15, m 2 /g. Na základe prítomnosti určitých prímesí sa cementy rozdeľujú v súlade s STN EN 197-1 do piatich druhov označovaných rímskymi číslicami I až V: CEM I Portlandský cement (značenie čierna farba), CEM II Portlandský cement zmesový (značenie zelená farba), CEM III Vysokopecný cement (značenie červená farba), CEM IV Puzolánový cement (značenie modrá farba), CEM V Zmesový cement (značenie hnedá farba). Okrem týchto druhov existujú aj špeciálne portlandské cementy s upravenými vlastnosťami podľa požiadaviek na konkrétne použitie. Najznámejšie sú: cestný cement, biely cement, síranovzdorný cement, rozpínavý cement. V prípade cementu je dôležité klásť dôraz na fyzikálne, mechanické a chemické vlastnosti. Tieto vlastnosti determinuje práve zloženie cementu. To znamená, že výsledné hodnotiace parametre cementu (cementového kameňa) určuje prevažne receptúra miešania jednotlivých prímesí. No zanedbať nemožno ani technológiu výroby cementu a snáď najmarkantnejší parameter (mimo zloženia), a to jemnosť mletia definovanú buď špecifickým povrchom 1 kg cementových zŕn (podľa Blaina STN EN 196-6: 21: Metódy skúšania cementu. Časť 6: Stanovenie jemnosti mletia) alebo veľkosťou zŕn cementu zistenú sitovým rozborom. Bežná jemnosť cementu sa pohybuje v intervale 3 až 45 m2/ kg. S jemnosťou mletia korelujú aj iné parametre cementu ako napríklad objemová hmotnosť, respektíve sypná hmotnosť, začiatok a čas tuhnutia, počiatočný nárast pevností, hydratačné teplo a objemové zmeny. V súlade s STN EN 197-1 sa hodnotia predovšetkým vlastnosti, na základe ktorých sa cement ďalej rozdeľuje do pevnostných tried: normalizovaná pevnosť cementu v tlaku (v súlade s STN EN 196-1: 25 Metódy skúšania cementu. Časť 1: Stanovenie pevnosti). Rozlišujú sa tri pevnostné triedy 32,5; 42,5; a 52,5 vyjadrujúce 28 dňovú pevnosť v tlaku (MPa); počiatočná pevnosť (v súlade s STN EN 196-1). Na základe počiatočných pevností cementu po dvoch alebo siedmich dňoch tuhnutia, respektíve tvrdnutia sa rozlišuje cement s normálnou rýchlosťou tvrdnutia (N) a s rýchlym tvrdnutím (R). Príklad značenia V súlade s STN EN 197-1 CEM I 42,5 R ide o portlandský cement, pevnostnej triedy 42,5 MPa, s vysokými počiatočnými pevnosťami (rýchlotuhnúci). V súlade s STN EN 197-1 CEM III/B 32,5 N LH ide o vysokopecný cement s obsahom hmotnosti 66 až 8 % vysokopecnej granulovanej trosky (S), pevnostnej triedy 32,5 MPa, s obyčajnou začiatočnou pevnosťou a nízkym hydratačným teplom. Výber cementu Výber cementu pripadá do úvahy, ak sa na zhotovenie konštrukcií používajú materiály miešané a dávkované zo všetkých zložiek jednotlivo a pre konkrétnu konštrukciu. Inými slovami, vylučujú sa suché zmesi, do ktorých treba iba pridať vodu. Pri výbere cementu sa musí brať ohľad na podmienky ovplyvňujúce transport, ukladanie, zhutnenie a ošetrovanie. Sú to najmä podmienky súvisiace s: charakterom konštrukcie a vykonávanými prácami, konečným použitím betónu (konštrukcie) napríklad v prípade prefabrikácie, podmienkami okolitého prostredia pôsobiaceho na betón, možnosťami dopravy na stavenisko (v prípade transportbetónu), rozmermi konštrukcie z hľadiska vývinu hydratačného tepla, podmienkami ošetrovania betónu (proti účinkom horúceho alebo chladného prostredia), Tab. 1 Požiadavky na mechanické a fyzikálne vlastnosti cementov uvedené ako charakteristické hodnoty [STN EN 197-1] Pevnosť v tlaku (MPa) Začiatok Pevnostná Počiatočná pevnosť Normalizovaná pevnosť tuhnutia trieda (minúta) 2 dni 7 dní 28 dní 32,5 N - 16, 32,5 R 1, - 32,5 52,5 75 42,5 N 1, - 42,5 R 2, - 42,5 62,5 6 52,5 N 2, - 52,5 R 3, - 52,5-45 Objemová stálosť (mm) 1 potenciálnou reaktívnosťou kameniva s alkáliami pochádzajúcimi z jednotlivých zložiek betónu. Celkovo sa v súlade s STN EN 197-1 rozoznáva 27 rôznych druhov cementu. Základným je portlandský cement. Nahradením určitej časti portlandského slinku puzolánovými prímesami sa získavajú zmesové druhy cementu. Podľa charakteru a množstva prímesi nachádzajú svoje uplatnenie v praktických aplikáciách. Obvykle disponujú nižšími pevnosťami ako portlandský cement. Na druhej strane, môžu spôsobovať nižšie objemové zmeny a zvyčajne sú odolnejšie proti agresívnym vplyvom. Vybrať si možno z piatich druhov obyčajného cementu (CEM I až CEM V) alebo aj zo špeciálnych typov portlandského cementu: cestný cement, ktorý sa vyrába v triedach 7 a 7,5. Triedy označujú minimálnu pevnosť v ťahu pri ohybe v MPa. Cestný cement je odolný proti agresívnym vodám, má nižšie hydratačné teplo a minimálne objemové zmeny spôsobené čiastočne aj hrubým mletím. Používa sa napríklad pri výstavbe diaľnic, letiskových plôch a mostných konštrukcií; biely cement, ktorý sa vyrába v triedach 52,5 a 52,5 R. Výroba sa veľmi podobá výrobe typov cementu s bežnou farebnosťou, s dôrazom na minimálny obsah farbiacich oxidov v portlandskom slinku. Používa sa tam, kde sa kladú špeciálne požiadavky na farebnosť konštrukcie. Farebné typy cementu sa vyrábajú z bieleho cementu, do ktorého sa pridávajú pigmenty. Pigmenty neovplyvňujú jeho tvrdnutie. Z bieleho cementu sa vyrába pohľadový betón, architektonické prvky, dlažby; síranovzdorný cement CEM I 42,5 HS a trieda SVPC 32,5 má trvalú odolnosť proti síranovému prostrediu. Zvyčajne sa používa do betónu na realizáciu základovej konštrukcie s požiadavkou na redukciu objemových zmien a nižší vývin hydratačného tepla; rozpínavý cement okrem portlandského slinku obsahujúci aj ďalšie zložky, ktoré počas hydratácie zväčšujú svoj objem. Tento efekt sa využíva na elimináciu prirodzeného zmršťovania betónu, napríklad pri výrobe podláh, kúpalísk, zásobníkov na vodu, škrupinových striech ako aj pri trhacích prácach, pretože účinok rozpínavého cementu môže byť veľmi deštruktívny; hlinitanový cement sa hodí na betonáže pri nízkych teplotách (do 6 C), na výrobu betónu pre konštrukcie vystavené agresívnym vodám (kyslé, síranové a morské) alebo betónu na upchatie vrtov alebo s odolnosťou proti vysokým teplotám (žiaruvzdorný). Uvedené druhy cementu sú vhodné na bežné použitie. Existujú aj druhy cementu určené do mált na murovanie a omietanie. Rozlišujú sa druhy: MC 5; MC 12,5; www.stavebne-materialy.sk 37

MC 12,5X; MC 22,5X. Číslo vyjadruje minimálnu pevnosť v tlaku po 28 dňoch v MPa. K cementom nižších pevností sa pridávajú prevzdušňovacie prísady, a to na zlepšenie spracovateľnosti a trvanlivosti mált na murovanie a omietky. Cement s označením X nesmie obsahovať prevzdušňovacie prísady. Obr. 4 Hydratačné produkty (zobrazené pomocou SEM) [2] Hydratácia cementu Hydratácia cementu je súbor navzájom nezávislých chemických reakcií jednotlivých slinkových minerálov s vodou. Tento pojem zahŕňa všetky javy a zmeny, chemické aj fyzikálne, ktoré nastávajú, ak cement prechádza z nestabilnej (dehydratovanej) sústavy do sústavy stabilnej (hydratovanej výsledné produkty obsahujú chemicky viazanú vodu). Treba poznamenať, že hydratácia je proces dlhodobý a z matematického hľadiska nekonečný. Na druhej strane je však nutné zdôrazniť, že s pribúdajúcim vekom tohto kompozitu sa tempo hydratácie exponenciálne znižuje, a limitne sa blíži nule. Hydratácia je najzaujímavejšia v jej počiatočnej fáze, teda v jej najdynamickejšej časti. Čerstvý cementový tmel sa z počiatku viditeľne nemení (dôsledok prítomnosti CaSO 4. 2H 2 O), neskôr ale začína tuhnúť a tvrdnúť. Tuhnutie v cemente prebieha po reakcii slinkových minerálov s vodou, keď najskôr na ich povrchu vzniká hydrogelovitá hmota. Najdôležitejšia je hydratácia alitu, ktorá vedie k ťažko definovateľnej fáze C-S-H (nestechiometrický gélovitý hydrát kremičitanu vápenatého), a súčasne vzniká portlandit (Ca(OH) 2 ). Fáza C 3 sa hydratuje a zároveň reaguje so síranom vápenatým na hydrát zmesného síranu vápenatého, takzvaný ettringit (3CaO. l 2. 3CaSO 4. 32H 2 O). Ettringitom sa obaľujú zrná C 3, a tým sa dočasne blokuje ich rýchla hydratácia. Hydratácia belitu je veľmi pomalá a na celkový hydratačný proces má len nepatrný vplyv. Z počiatočného hydrogelu sa voda postupne transportuje dovnútra zrna a hydratácia alitu pokračuje aj v hlbších vrstvách pod gélovou vrstvou. Osmotickým tlakom vody praská vrstva gélu a pokračuje hydratácia alitu. Postupne sa vytvára veľmi pevná mikroštruktúra kryštalických produktov hydratácie a slinkových fáz. Najväčší podiel má fáza CSH [5]. Začiatok tuhnutia je stanovený pre každý druh cementu ako požiadavka na minimálny čas rádovo 45 až 9 minút a udáva sa s presnosťou na 15 minút (v súlade s STN EN 196-3: 29 Metódy skúšania cementu. Časť 3: Stanovenie času tuhnutia a objemovej stálosti (Konsolidovaný text) sa určuje s presnosťou na 1 minútu). Tuhnutie je jav vyplývajúci z formovania ihlicovitých kryštálov (obr. 4) a ich vzájomného prerastania a je sprevádzaný vývinom tepla (hydratačné teplo). Počas tuhnutia cementový tmel stráca svoju plasticitu, ktorá nakoniec úplne zmizne (koniec tuhnutia) a proces ďalej pokračuje ako tvrdnutie tuhého skupenstva, zvyčajne asi po 1 až 3 hodinách od prvého kontaktu cementu s vodou. Tvrdnutie sa prejavuje nárastom pevnosti už vzniknutých väzieb. Čas začiatku a konca tuhnutia cementového tmelu má v oblasti kompozitných materiálov na báze cementu alebo hydraulických spojív nesmierny význam. Určuje totiž čas zaradenia niektorých operácií, súvisiacich prevažne s ošetrovaním, zaisťovaním životnosti konštrukcie a estetického vzhľadu, do výrobného procesu. Čas do začiatku tuhnutia a následne jeho tempo je funkciou viacerých premenných, a to druhu cementu, jemnosti mletia (špecifický povrch), dávky vody a teploty prostredia. Z praktického hľadiska je dôležité poznať čas začiatku tuhnutia, po ktorého prekročení sa cementový kompozit nesmie ďalej zhutňovať, aby nedošlo k porušeniu väzieb medzi vznikajúcimi kryštálmi [3]. Druh cementu je daný jeho mineralogickým zložením, respektíve prítomnosťou určitých prísad. Zatiaľ čo C 3 S a C 3 urýchľujú počiatočné fázy hydratácie, C 2 S reaguje pozvoľna. Zmenou pomeru týchto dvoch slinkových minerálov alebo úpravou zloženia cementu prípadne druhom cementu sa dá modifikovať priebeh hydratácie cementových kompozitov (obr. 5). Hydratačné teplo (kj/kg) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Obr. 5 Vývin hydratačného tepla v závislosti od druhu cementu Jemnosť mletia priamo vplýva na rýchlosť hydratácie cementu. Princíp pôsobenia je triviálny. So zvyšujúcou sa jemnosťou mletia sa zvyšuje aj špecifický povrch zŕn cementu. To znamená, že pri rovnakej hmotnosti cementu bude súčet plôch povrchov jemnejších zŕn väčší ako súčet plôch povrchov hrubších zŕn. Uvedený fakt možno vysvetliť na zjednodušenom modeli kocky so stranou (obr. 6). Povrch uvedenej kocky je 6 2. k sa rozreže na 8 rovnakých kociek s dĺžkou strán /2 bude ich celkový povrch rovný 12 2. Ďalším rozrezaním na kocky s dĺžkou strán /4 vznikne sumárny povrch všetkých kociek 24 2. Obdobný model sa dá vytvoriť aj pre cementové zrná kvázi guľového tvaru. Reakcii s vodou je pri jemnejšom mletí vystavená väčšia plocha slinkových minerálov a reakcia prebieha rýchlejšie, navyše hydratácia zŕn postupujúca radiálne od povrchu zŕn ku ich stredu umožňuje lepšie využitie ich reaktívneho potenciálu v kratšom čase (obr. 7). Zvýšená jemnosť cementu si na druhej strane vyžaduje zvýšenie dávky vody tak, aby sa zachovala spracovateľnosť cementového tmelu pri zmenenej (zvýšenej) ploche určenej na reakciu s vodou. Obr. 6 Kockový model vzťahu rozmerov a povrchu [4] CEM I CEM II CEM III 7 14 21 28 Čas (dni) /4 38

Začiatok tuhnutia a technológia Priebeh a začiatok tuhnutia cementového tmelu je dôležité poznať na návrh a zhodnotenie možnosti primárnej a sekundárnej dopravy čerstvého betónu z hľadiska času. Limitujúcou požiadavkou je, aby pri ukladaní a zhutňovaní vrstvy betónu predchádzajúca vrstva ešte nezačala tuhnúť. Čas začiatku tuhnutia závisí od zloženia a vlastností cementu, ale aj od receptúry (vodného súčiniteľa). Tuhnutie však determinujú aj okrajové podmienky prostredia, ktorému je betón vystavený. Hlavným parametrom je pritom teplota. Teplota je z hľadiska fyzikálneho pôsobenia hlavným činiteľom udávajúcim tempo hydratácie. Na vybratom portlandskom cemente 42,5 N sa vykonali skúšky stanovenia začiatku tuhnutia pri rôznych vodných súčiniteľoch a teplotách okolitého prostredia. Použila sa kombinácia prístupu v súlade s STN EN 196-3 a STN EN 115-9, ktorý je určený pre malty. Za začiatok tuhnutia sa považuje čas zodpovedajúci odporu proti vniknutiu penetračného telieska silou,5 MPa (obr. 8 a 9). Tuhnutie cementového tmelu v tomto chápaní má význam pre posúdenie stavu cementového tmelu hlavne v čase, keď sa začínajú formovať prvé väzby. Kombinácia metód spočíva v použití čistého cementového tmelu (bez plniva) tak, ako sa to predpisuje v STN EN 196-3 a vo využití meracej metódy podľa STN EN 115-9: 21 (Metódy skúšania mált na murovanie. Časť 9: Stanovenie času spracovateľnosti čerstvej malty a jeho spresnenie). Odhad vplyvu teploty prostredia (bežných teplôt) na priebeh hydratácie, a tým aj na priebeh a začiatok tuhnutia sa určoval vykonaním skúšok pri rôznych teplotách prostredia (2 a 25 C). Z meraní začiatku tuhnutia cementového tmelu rôzneho zloženia (w/c) kondiciovaného pri rôznych podmienkach prostredia (2 a 25 C) sa získali výsledky, ktoré sa uvádzajú v tab. 2. Priamym meraním sa stanovili hodnoty w/c =,3 a,4. Zvyšné časy začiatku tuhnutia pre w/c =,36 a,42 sa stanovili interpoláciou (w/c =,36) a extrapoláciou (w/c =,42). Kolísanie vlastností, rovnomernosť výroby Pri výbere cementu a návrhu parametrov a zloženia betónu, najmä v prípade Tab. 2 Začiatok tuhnutia cementového tmelu Vodný súčiniteľ,3 Začiatok Teplota ( C) tuhnutia (minúta) 2 94 25 87,36 2 156 2 184,4 25 147,42 2 215 Odpor proti vpichu penetračnej tyčinky (MPa) Odpor proti vpichu penetračnej tyčinky (MPa) Stupeň hydratácie ( 1) významných konštrukcií, je dôležité vychádzať z laboratórne overených vlastností cementu z aktuálnej výroby. I keď rovnomernosť výroby sa priebežne kontroluje, predsa len môže dôjsť k istým odchýlkam napríklad v parametroch, ktoré z hľadiska mechanických vlastností nemusia predstavovať riziko, no z technolo- Obr. 7 Schematické zobrazenie priebehu hydratácie v závislosti od jemnosti mletia 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, Obr. 8 Meraný priebeh tuhnutia vzoriek 2,5 2 1,5 1,5 w/c =,3 (2 C) w/c =,3 (25 C) w/c =,4 (2 C) w/c =,4 (25 C) Začiatok tuhnutia 15 3 45 6 75 9 w/c =,3 w/c =,36 w/c =,4 w/c =,42 Začiatok tuhnutia Hydratácia zŕn cementu dvoch rôznych jemností mletia Obr. 9 Tuhnutie cementového tmelu s rôznym w/c pri teplote prostredia 2 C Čas 15 12 135 15 165 18 195 21 225 Čas (minúty) 25 5 75 1 125 Čas (minúty) 15 175 2 225 25 www.stavebne-materialy.sk 39

45, 425, 4, Merný povrch Merný povrch priemer Merný povrch (m 2 /kg) 375, 35, 325, 3, 275, 25, II. 1 III. 1 IV. 1 V. 1 VI. 1 VII. 1 VIII. 1 IX. 1 X. 1 Dátum skúšok (mesiac/rok) Obr. 1 Merný povrch 8, 7,75 7,5 Chemické zmrašťovanie Chemické zmrašťovanie priemer Chemické zmrašťovanie (%) 7,25 7, 6,75 6,5 6,25 6, II. 1 III. 1 IV. 1 V. 1 VI. 1 VII. 1 Dátum skúšok (mesiac/rok) VIII. 1 IX. 1 X. 1 Obr. 11 Chemické zmrašťovanie gického hľadiska môžu spôsobiť znehodnotenie konštrukcie. ko príklad možno uviesť dva sledované parametre anonymného cementu v čase. Jedným parametrom je merný povrch (jemnosť mletia) a druhým chemické zmrašťovanie. Neželané zvýšenie merného povrchu (obr. 1) nemá negatívny vplyv na pevnosti (rozhodne nie krátkodobé), no ovplyvňuje chemické zmrašťovanie (obr. 11), ktoré je jednou zo zložiek zmrašťovania. Neočakávaným zvýšením zmrašťovania (v počiatočnom veku) sa môže spôsobiť poškodenie (až znehodnotenie) konštrukcie trhlinami. Záver Výber a návrh dávkovania cementu, ako nositeľ mechanických aj reologických vlastností materiálov stavebných konštrukcií, si vyžaduje patričnú pozornosť. Treba si uvedomiť, že niektoré vlastnosti môžu výrazne ovplyvniť kvalitu zhotovenia konštrukcie. Preto si ich pred realizáciou (hlavne významnejších konštrukcií) treba nechať overiť. TEXT: Ing. Peter Briatka OBRÁZKY a FOTO: autor Ing. Peter Briatka je doktorandom na Stavebnej fakulte STU v Bratislave a výskumným pracovníkom TSÚS, n. o. v Bratislave. Literatúra 1. Wylie, K.: Cold-Weather Concreting, NMRMC meeting in lbuquerque, US, November 7, 27. 2. http://www.cementlab.com/cement-art.htm 3. Schindler,. K.: Prediction of concrete setting, Department of Civil Engineering, uburn University, US, 23. 4. Šályová, D. a kol.: Stavebné materiály. Zariadenia a metódy na skúšanie vlastností stavebných látok. Bratislava: vydavateľstvo STU, 25. 5. Jankovský, J.: Náhrada křemičitého plniva v opravných maltách umělým hutným materiálem, diplomová práce, Brno: Vysoké učení technické v Brne, Fakulta chemická, 29. 4