Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s.

Prezentace na téma: "Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s."— Transkript prezentace:

1 Výzkumný ústav stavebních hmot, a. s.
Hněvkovského 65 Brno Česká Republika VLASTNOSTI SMĚSÍ PORTLANDSKÉHO A HLINITANOVÉHO CEMENTU Halina Szklorzová, Staněk Theodor Ing. Halina Szklorzová, RNDr. Theodor Staněk, Vápno, cement, ekologie Skalský Dvůr –

2 ÚVOD Hlinitanový cement – pojivo s vysokým obsahem Al2O3 zejména v podobě fáze CA Využití pro výrobu žárobetonů Využití ve stavebnictví – v ČR se téměř nevyužívá v zahraničí jako urychlovač tuhnutí a tvrdnutí v PC Speciální účely – rozpínavé cementy

3 HLINITANOVÝ CEMENT (CAC)
Chemické složení v hm. % a zbarvení dle tříd Třída Al2O3 CaO Fe2O3 SiO2 Zbarvení Nízkohlinitanový (40) 37-42 36-40 11-17 3-8 tmavěšedý Hlinitanový (50) 49-52 39-42 1-1,5 5-8 světlešedý Vysocehlinitanový (70) 68-80 17-20 0-0,5 bílý

4 HLINITANOVÝ CEMENT - využití
Vysocehlinitanový – výroba žárobetonu (směs hlinitanového cementu se žáruvzdorným kamenivem) CAC s MgO – 6-13 hm.% MgO, % spinelu, žárobeton do 1800°C CAC 40 a 50 – stále větší uplatnění ve stavebnictví (kombinace s PC – řízení tuhnutí, ne pro nosné konstrukce) Havarijní oprava betonových konstrukcí Nádrže pro minerální vody, kanalizace (odolnost vůči kyselinám) Betonování a opravy za nízkých teplot Průmyslové podlahy, podlahové potěry Rozpínavé malty Samonivelační směsi Lepidla na dlaždice Ochranné povlaky, těsnící hmoty, podkladové a správkové malty

5 HLINITANOVÝ CEMENT - výroba
Výchozí suroviny – vápenec (vápno) + bauxit tavení v plamenné nebo elektrické obloukové peci rozdrcených surovin (1600°C) slinování briket nebo granulí z pomletých surovin v rotační peci (1250°C)

6 HLINITANOVÝ CEMENT - složení
CA – způsobuje pomalé tuhnutí následované velmi rychlým tvrdnutím C12A7 – tuhne velmi rychle, k pevnostem nepřispívá CA2 – ve vysocehlinitanových cementech udává konečné pevnosti C4AF – nepřispívá k tuhnutí ani pevnostem Další – C5A3, C6AF2, C6AF4S, C2S, C2AS

7 HLINITANOVÝ CEMENT Příspěvek jednotlivých slínkových minerálů hlinitanového cementu k vývoji pevností

8 HLINITANOVÝ CEMENT Hydratace, tuhnutí a tvrdnutí
Doba zpracovatelnosti podobná jako u PC Tvrdnutí probíhá podstatně rychleji než u PC Po 1 dni cca 60 MPa, po zatvrdnutí cca 80 – 100 MPa Úplná hydratace 100 kg CAC – 80 kg H (100 kg PC – 40 kg H) Uvolnění velkého množství tepla v krátké době ( J/g) Vznik hydratačních produktů v závislosti na teplotě: T < 20°C CA + 10H => CAH10 20°C < T < 60°C *CA + 11H => C2AH8 + AH3 T > 60°C *CA + 12H => C3AH6 + 2*AH3

9 HLINITANOVÝ CEMENT Konverze Konverze při teplotách nad 20 °C:
3*CAH10 => C3AH6 + 2*AH3 + 18H 3*C2AH8 => 2*C3AH6 + AH3 + 9H CAH10 a C2AH8 – metastabilní nositelé pevností Přechod na stabilní C3AH6 a AH3 Uvolnění vázané vody Zvýšení porozity Pokles pevnosti Urychlení konverze – zvýšení teploty, přídavek PC nebo vápna

10 HLINITANOVÝ CEMENT Vývoj pevností
Bleskový průběh hydratace – vysoké počáteční pevnosti Největší nárůst mezi 3 a 9 hodinou (cca 45 MPa) Teplota pod 20°C – další růst pevností Teplota nad 38°C – konverze a pokles pevnosti

11 MÍSENÍ CAC A PC Mísení vysocehlinitanového cementu s PC se zakazuje
Vznik portlanditu z PC a přítomnost CAC vyvolává urychlené tuhnutí

12 MÍSENÍ CAC A PC Urychlení tuhnutí a zvýšení počátečních pevností může vést ke snížení dlouhodobých pevností

13 MÍSENÍ CAC A PC Rovnováha chemických reakcí v systému CAC a PC je velmi citlivá Mísení CAC a PC je výsadou specializovaných firem Obvykle se přidává malé množství CAC do PC Nalezení vhodného kompromisu mezi urychlením tvrdnutí a přijatelnou ztrátou pevnosti

14 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST Výroba prefabrikátů – speciální požadavky na reologické a hydratační vlastnosti záměsí Dodržení potřebné doby zpracovatelnosti pro zaformování Rychlý průběh hydratace a tvrdnutí s možností brzkého odformování Zejména v zimních měsících dochází ke zpomalení hydratace PC Proto chceme sledovat účinek CAC na teplotní průběh hydratace, vývoj pevností a další vlastnosti PC

15 PC – CAC SMĚSI PC CAC Směs se 3% Směs s 8% Směs s 12% CEM I 52,5N
(PC I) Istra 40 PC I 3 Al I PC I 8 Al I PC I 12 Al I Ciment Fondu PC I 3 Al II PC I 8 Al II PC I 12 Al II Istra 50 PC I 3 Al III PC I 8 Al III PC I 12 Al III Górkal 70 PC I 3 Al IV PC I 8 Al IV PC I 12 Al IV Ca – 14M PC I 3 Al V PC I 8 Al V PC I 12 Al V CEM I 52,5R (PC II) PC II 3 Al I PC II 8 Al I PC II 12 Al I PC II 3 Al II PC II 8 Al II PC II 12 Al II PC II 3 Al III PC II 8 Al III PC II 12 Al III PC II 3 Al IV PC II 8 Al IV PC II 12 Al IV PC II 3 Al V PC II 8 Al V PC II 12 Al V

16 Pevnosti směsí se 3 % CAC

17 Pevnosti směsí s 12 % CAC

18 Tuhnutí se 3 % CAC

19 Tuhnutí s 12 % CAC

20 Teplotní průběh hydratace se 3 % CAC

21 Teplotní průběh hydratace s 12 % CAC

22 ZÁVĚR I Shrnutí vlastností hlinitanových cementů
Pomalé počáteční tuhnutí následované rychlým tvrdnutím s rapidním vývojem pevností (po 12 – 24 hod asi 50 MPa) Vysoké konečné pevnosti (60 – 100 MPa) Rychlé uvolnění hydratačního tepla – betonářské práce za mírného mrazu (negativní působení – urychlení konverze) Odolnost vůči kyselému prostředí, neodolává alkalickým roztokům Odolnost ke zvýšeným a vysokým teplotám (žárobeton) Dobrá odolnost vůči otěru a biokorozi Lepší odolnost vůči mrazu

23 ZÁVĚR II Shrnutí dosavadních výsledků
Velmi rozdílné chování dvou použitých PC s obsahem CAC CEM I 52,5R modifikovaný CAC – teplotní průběh hydratace málo pozměněný i při nejvyšší dávce CEM I 52,5N – rozdělení hydratačního píku na několik vrcholů již při 8% CAC, tuhnutí pak probíhalo extrémně rychle, počáteční pevnosti nízké Přídavek 3 % CAC urychloval počátek tuhnutí u CEM I 52,5N Dosažené pevnosti po 28 dnech byly u CEM I 52,5N srovnatelné (3 %) nebo snížené oproti referenčnímu vzorku U CEM I 52,5R došlo při přídavku 3 % CAC k překročení pevnosti referenčního vzorku asi po 18 dnech Práce budou pokračovat sledováním hydratace při nižších teplotách a budou sledovány fázové změny hydratačních produktů

24 Tento příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu MŠMT – centrum 1M06005
DĚKUJI ZA POZORNOST