ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 8 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΟΝΙΕΣ ΚΑΙ ΚΟΝΙΑΜΑΤΑ Ε. Βιντζηλαίου (Συντονιστής), Ε. Βουγιούκας, Ε. Μπαδογιάννης
Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες Χρήσης Creative Commons. για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΙΔΗ ΚΟΝΙΩΝ (ΑΕΡΙΚΕΣ / ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ) ΦΥΣΙΚΟ ΤΣΙΜΕΝΤΟ ΤΕΧΝΗΤΑ ΤΣΙΜΕΝΤΑ ΚΟΝΙΑΜΑΤΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ 3
Κονία: υλικό το οποίο όταν αναμιχθεί και υποστεί κατεργασία υπό ορισμένες αναλογίες με ένα ρευστό μέσο (συνήθως νερό), μεταβάλλεται σε εύπλαστο πολτό με συγκολλητικές ιδιότητες. Κονία + νερό => (πήξη) πάστα ή πολτός (π.χ. τσιμεντόπαστα ή τσιμεντοπολτός/ασβεστόπαστα ή ασβεστοπλολτός) κονία + νερό + αδρανή => κονίαμα (π.χ. τσιμεντοκονίαμα/ασβεστοκονίαμα) 4
φυσικές, οι οποίες χρησιμοποιούνται αυτούσιες όπως συναντώνται στη φύση (π.χ. πηλός, ποζαλανικές κονίες) τεχνητές, οι οποίες παρασκευάζονται βιομηχανικά (π.χ. τσιμέντο, άσβεστος, γύψος). 5
Αερικές (άργιλος, πηλός, υδράσβεστος, μαγνησιακή άσβεστος, δολομητική άσβεστος, μαγνησιακή κονία, γύψος) πήζουν και σκληρύνονται στην ατμόσφαιρα συντηρούνται μόνο στον αέρα διαλύονται στο νερό ή ακόμα και σε υγρό περιβάλλον Υδραυλικές (υδραυλική άσβεστος, ρωμαϊκή κονία, ποζολανικές κονίες, τσιμέντα) συντηρούνται σε νερό ή περιβάλλον υγρασίας αδιάλυτες στο νερό Υδραυλικότητα: αντίδραση με το νερό των ορυκτολογικών φάσεων που περιέχουν SiΟ 2, Αl 2 O 3, Fe 2 Ο 3. 6
Άργιλος Μίγμα ορυκτών σε μορφή πλακοειδών κόκκων κυρίως ένυδρες πυριτικές ενώσεις του αργιλίου, (π.χ. καολίνης, μοντμοριλλονίτης, ιλλίτης, αλλοϋσίτης) Αποτελεί κύριο συστατικό των πρώτων υλών για την παρασκευή προϊόντων όπτησης και πυρίμαχων επιχρισμάτων διθέτει μέγιστη διάμετρο κόκκων 2μm. Πηλός μίγμα αργίλου + λεπτής άμμου +νερού πήξη και σκλήρυνση λόγω εξάτμισης του νερού Χαρακτηριστικά Πλαστικότητα Συστολή 7
Παραγωγή Πύρωση ασβεστολίθου στους 900 C (880 Wh/kg CaO) περίπου: CaCO 3 CaO + CΟ 2 CaO: Άσβεστος (ή κεκαυμένη άσβεστος ή καυστική άσβεστος) Λευκό χρώμα Πορώδες μέχρι και 55 % Σβέση ασβέστου CaO + Η 2 O Ca(OH) 2, έκλυση Θ (320 Wh/kg CaO) Ca(OH) 2 : Υδράσβεστος 8
Υγρή σβέση: Ανάδευση (15 ) + νερό σε αναλογία CaO:Η 2 Ο = 20-80 % (κ.β.) 15-20 μέρες Παράγεται υδράσβεστος με μορφή ασβεστοπολτού 35-40% κ.β. στερεή ύλη ή ξηρή σκόνη υπολείμματα υγρασίας (<1% κ.β.) λόγος νερού/άσβεστο = 3:1 κ.β (περίπου) «Ξηρή» σβέση: Προσθήκη νερού, 32% κ.β. της ασβέστου (θεωρητική) Προσθήκη νερού, 60% κ.β. της ασβέστου (πραγματική) 9
Σκλήρυνση υδρασβέστου - ενανθράκωση του Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O (παρουσία H 2 O) Αντίδραση αργού ρυθμού Χαρακτηριστικά ασβεστοπολτού Λεπτότατα σωματίδια < 2 μm Αναπτύσουν δυνάμεις συνάφειας κατά τη ξήρανση (υψηλή πρόσφυση) Αναπτύσσουν σημαντική αντοχή υψηλή πλαστικότητα μεγάλη ογκοσταθερότητα. 10
Εφαρμογές ασβεστοκονιάματα (υδράσβεστος και άμμος), ασβεστοτσιμεντοκονιάματα (τσιμέντο, υδράσβεστος και άμμος) γυψασβεστοκονιάματα (υδράσβεστος, γύψος και άμμος), θηροκονιάματα (υδράσβεστος, θηραϊκή γη και άμμος) γαλακτώματα υδροχρωματισμών (υδράσβεστος, νερό και ενδεχομένως κόλλα). Άλλες εφαρμογές ασβεστοπυριτικοί πλίνθοι (CaO και πυριτική άμμος) αεριοσκυρόδεμα (CaO, τσιμέντο, λεπτοαλεσμένη πυριτική άμμος και αερακτικό, όπως π.χ. η σκόνη αλουμινίου). Ελλειπής σβέση: παραγωγή Ca(OH) 2 μετά την εφαρμογή διόγκωση ρηγματώσεις/αποκολλήσεις 11
Μαγνησιακή/Δολομιτική Άσβεστος Πύρωση μαγνησιακών και δολομιτικών ασβεστόλιθων MgO μείωση δραστικότητας γκρί χρώμα αργής πήξη και σκλήρυνση Μαγνησιακή Κονία (κονία Sorel) Πύρωση μαγνησίτη (700-800 C) MgCO 3 MgO + CO 2 MgO + MgCl 2 + (πριονίδι, τεμαχίδια φελλού, κισσηρόσκονη) Εφαρμογές Πλάκες επιστρώσεων και επενδύσεων (ξυλόλιθοι) Κατασκευή δαπέδων χωρίς αρμούς 12
Φυσική Γύψος Ένυδρο θειϊκό ασβέστιο (CaSO 4 2H 2 O) με διάφορες προσμίξεις CaCO 3, MgCO 3, SiO 2, Αl 2 O 3, Fe 2 O 3 κ.τ.λ Παραγωγή Όπτηση 125-180 C: CaSO 4 2H 2 O CaSO 4 ½H 2 O + 3/2 H 2 O Πλαστική γύψος: CaSO 4 ½H 2 O προσθήκη 60-80% κ.β. νερό (πήξη) (10-30 λεπτά), CaSO 4 ½H 2 O + 3/2 H 2 O CaSO 4 2H 2 O (έκλυση Θ, διόγκωση 1%) Χαρακτηριστικά πυκνότητα 2600-2700 kg/m 3 θλιπτική αντοχή: 5-15 MPa / εφελκυστική αντοχή: 2-7 MPa, Διαλυτή στο νερό Εφαρμογές: εσωτερικών χώρων (διακοσμητικοί λίθοι, γυψοσανίδες) 13
Παραγωγή Όπτηση στους 1000-1200 C αργιλούχων ασβεστόλιθων «Ξηρή σβέση» Χαρακτηριστικά Υψηλή περιεκτικότητα σε υδράβεστο Περιέχουν και ελεύθερη άσβεστο Συνδυάζεται συνήθως με ποζολάνη Εφαρμογές Επισκευές (πληρώσεις ενίσχυσης τοιχοποιΐας, αρμολογήσεις) Επιχρίσματα ΡΩΜΑΪΚΗ ΚΟΝΙΑ Παραγωγή: Όπτηση στους 1000-1200 C αργιλ. ασβεστόλιθων (40%, άργιλο) Χαρακτηριστικά: ταχεία πήξη, (αρχή: 15-30 min, τέλος: 60 min περίπου) 14
Ποζολάνες: ονομάζονται οι λεπτότατες κονίες πυριτικής σύστασης (SiO 2 ) με οξείδια του αργιλίου, του σιδήρου, του ασβεστίου κ.ά. σε μικρότερη αναλογία Φυσικές ποζολάνες: (Θηραϊκή γη, Μηλαϊκή γη) και οι ιζηματογενείς (π.χ. γη διατομών), Τεχνητές ποζολάνες: ιπτάμενη τέφρα, σκωρία υψικαμίνου, κ.α. Χαρακτηριστικά σχετικά μικρή υδραυλικότητα Δίνουν αντιδράσεις ενυδάτωσης (παρουσία ασβέστου, γύψου, τσιμέντου) Εφαρμογές πρόσθετα του τσιμέντου ή του σκυροδέματος Σε συνδυασμό με υδραυλικές κονίες (επισκευές ενισχύσεις) 15
Κονίαμα: μίγμα μίας ή περισσοτέρων κονιών με άμμο (διαμέτρου συνήθως μέχρι 4 mm) και νερό. κονία + νερό + αδρανή => κονίαμα αερικά και υδραυλικά κονιάματα κονιάματα φερόντων δομικών στοιχείων (π.χ. λιθοδομές, οπτοπλινθοδομές) κονιάματα μη φερόντων δομικών στοιχείων (π.χ. κονιάματα επιχρισμάτων) Χαρακτηριστικά άμμου (φυσική ή τεχνητή) περιεκτικότητα λεπτών (διαμέτρου < 0.25 mm), 10-25% κ.β. ποσότητες παιπάλης < 5-6% κ.β. μέγιστη διάμετρο κόκκων 1/3 πάχους κονιάματος 16
ΒΑΣΙΚΑ ΕΙΔΗ Τσιμεντοκονιάματα Ασβεστοκονιάματα Ασβεστοτσιμεντοκονιάματα Θηροκονιάματα Ασβεστογυψοκονιάματα Μαρμαροκονιάματα ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Αρμοί τοιχοδομών Επιχρίσματα 17
Βάσει αντοχής Βάσει σύστασης Ποιότητα κονιάματος Κατ' όγκον αναλογίες των συστατικών κονιαμάτων τοιχοδομών Χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή (MPa) Τσιμέντο Άσβεστος Άμμος Μ2.5 2.5 1 3 9 Μ5 5 1 2 6 Μ10 10 1 0.5 5 Μ20 20 1 -- 3 *Md, d>25 MPa: καθορίζεται από τον παραγωγό. 18
Διάμετρος κόκκων της άμμου και ενδεικτική ελάχιστη ποσότητα τσιμέντου κονιαμάτων για επιχρίσματα Χρήση κονιάματος Είδος επιχρίσματος Κοκκομετρική διαβάθμιση της άμμου (mm) Τσιμέντο (min) Kg/m 3 Εξωτερικά επιχρίσματα 1 η στρώση (πεταχτό) 0-7 250 2η στρώση (χονδρό) 0-5 250 3η στρώση (λεπτό) 0-3 έως 0-7 Εσωτερικά επιχρίσματα 1 η στρώση (πεταχτό) 0-3 έως 0-7 (0.5 για οροφές) 2η στρώση (χονδρό) 0-3 100 3η στρώση (λεπτό) 0-1 έως 0-2 Χαρακτηριστικά Πρόσφυση λόγω μηχανικής εμπλοκής Πορώδεις και τραχειές επιφάνειες δημιουργούν ισχυρότερη πρόσφυση 19
Κονία οργανικής σύστασης (και τσιμέντο) Λεπτόκοκκα αδρανή Οργανικό διάλυμα ή νερό Χαρακτηριστικά εξαιρετικές συγκολλητικές ιδιότητες τις υψηλές αντοχές (σε θλίψη και εφελκυσμό) πολύ καλή ανθεκτικότητα σε διάρκεια Εφαρμογές Επισκευές και ενισχύσεις 20
Τρία (3) πρισματικά δοκίμια 40 x 40 x 160 (mm) κάμψη τριών σημείων/μέγιστη τιμή εκφράζει την εφελκυστική αντοχή από κάμψη (α) Δοκιμή κάμψης τριών σημείων για τη μέτρηση της εφελκυστικής αντοχής (από κάμψη) και (β) δοκιμές θλίψης 21
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα Πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση.