Komponente betona: Cement

Predavanje, 23.10.2012.

Pripremili:Doc.dr. Merima Šahinagić-IsovićAsis. Marko Ćećez

SADRŽAJSADRŽAJ

Vrste mineralnih vezivaOpćenito o cementuHidratacija cementaHidratacija cementa Tehnologija proizvodnje cementaPodjela cementaPodjela cementa Osobine i postupci ispitivanja cementa

Vrste mineralnih vezivaVrste mineralnih vezivaNehidraulična (vazdušna) veziva ( )(gips, kreč, magnezitna veziva, vodeno staklo)Hidraulična veziva(hidraulični kreč, razne vrste cementa)Autoklavna veziva (kreč-SiO2, kreč-zgura, kreč-pucalan) fp (MPa)

30

40 CEMENT4

%%%%

OFeOAlSiOCaOhm ++

=

10

20

HID.KREC3

32322 %%% OFeOAlSiO ++

0 2 4 6 8 10

KREC1

2

hm

O ć it tOpćenito o cementu

CEMENT (lat. caementum - zidarski kamen) skupno ime za hidraulično građivnsko vezivo koje samostalno očvrsne na zraku i pod vodom

CEMENT je praškasti materijal, koji pomiješan s vodom, hemijskim reakcijama i pratećim fizikalnim procesima prelazi u očvrslu

t t ili t i kcementnu pastu ili cementni kamen

CEMENT je hidraulično mineralno vezivo koje se dobija mljevenjem t portland cementnog klinkera ještačkog kamenog materijalatzv. portland cementnog klinkera- vještačkog kamenog materijala koji se stvara pečenjem krečnjaka i gline (3:1), uz dodatak manje količine sadre ili anhidrita (portland cement)

Općenito o cementup⇒ Prirodni: laporac odgovarajućeg sastava (60-80% krečnjaka)

Vj št čki k č j k li 3 1 ( d )⇒ Vještački: krečnjak:glina=3:1 (odnos masa)⇒ Osnovni sastojci portland cementa:

CaO(C), SiO2(S), Al2O3(A) i Fe2O3(F)⇒ Primjese: Na2O, K2O, SO2, MgO, CaO(slobodan)

Hemijski sastav portland cementa:- CaO (vezan) 62-67%- SiO2 19-25%- Al2O3 2-8%- Fe2O3 1-5%

SO j iš 3 5 4 5%- SO3 najviše 3,5-4,5%- CaO (nevezan) najviše 2%- MgO najviše 5%- alkalije (Na2O i K2O) 0,5-1,3%alkalije (Na2O i K2O) 0,5 1,3%

Općenito o cementupNa 1350-1450°C (temperatura sinterovanja) komponentne sirovine omekšavaju po površini pri čemu se formiraju kompleksnaomekšavaju po površini, pri čemu se formiraju kompleksna jedinjenja koja ulaze u sastav portland cementaMineralni sastav portland cementa:C S (alit) 45 60%- C3S (alit) 45-60%

- C2S (belit) 20-30%- C3A (celit) 4-12%

C AF(zelit) 10 20%- C4AF(zelit) 10-20%Portland cementni klinker dobijen pečenjem melje se na zrna krupnoće od 0,001 do 0,1mm, specifične površine od 2000 do 5000cm2/g5000cm2/gUsitnjenji kliner minerali sadrže i do 5% sadre ili anhidrita (gipsa)

Općenito o cementup

Nastajanje klinker minerala:

(KRECNJAK) +(supstance - nosioci hidraulicnosti)

zagrijavanjena 1450°C

klinkerminerali

CaO (C) trikalcijumsilikat3CaO·SiO (C S)2 3

SiO (S)2

Al O (A)2 3

dikalcijumsilikat2CaO·SiO (C S)2 2

trikalcijumaluminat3CaO·Al O (C A)

Fe O (F)2 3

3CaO Al O (C A)3 3 2

tetrakalcijumaluminat- ferit4CaO·Al O ·Fe O (C AF)2 3 2 3 4

Hidratacija cementajVezivanje i očvršćavanje cementaMj š j tl d t d d bij l tič tj t⇒ Mješanjem portland cementa sa vodom dobija se plastično tjesto (cementna pasta), koja usljed složenog fizičko-hemijskog procesa (hidratacije) mjenja agregatno stanje i prelazi u čvrstu supstancu

⇒ U prvoj etapi (5-10h od momenta mješanja cementa i vode) zapaža se⇒ U prvoj etapi (5 10h od momenta mješanja cementa i vode) zapaža se pojava vezivanja, a nakon toga dolazi do pojave očvršćavanja(prelazak cementne paste u cementni kamen)

⇒ Vrijeme vezivanja je vremenski period od momenta mješanja cementa i vode do trenutka kada cementna pasta izgubi svoju plastičnost

⇒ Očvršćavanje je dugotrajan proces od nekoliko mjeseci do nekoliko godina, u početku vrlo intezivan (do oko jednog mjeseca), dok kasnije sve više i više usporava i asimptotski teži određenoj graničnoj vrijednostiviše i više usporava i asimptotski teži određenoj graničnoj vrijednosti

⇒ Hidratacija se može razmatarati sa dva osnovna aspekta:a) Kao hemijski procesb) Kao prostorni (volumenski) procesb) Kao prostorni (volumenski) proces

Hidratacija cementajHidratacija kao prostorni (volumenski) procesMj š j t i d d bij t t k j j j d⇒ Mješanjem cementa i vode dobija se cementna pasta koja je jedan disperzni sistem (suspenzija): ⇒ voda je disperziona sredina⇒ zrna cementa su disperziona faza (djelomično se rastvaraju samo po povšini)⇒ zrna cementa su disperziona faza (djelomično se rastvaraju, samo po povšini)

⇒ Hemijska reakcija na relaciji voda-C3A, na površinama zrna cementa i u vodi koja ih okružuje dolazi do stvaranja tankih igličastih kristala- etapa vezivanja (započinje nekoliko minuta od momenta mješanja cementa i vode)

⇒ Nakon 8-10h cijeli volumen mješavine cement-voda biti će ispunjen skeletom igličastih kristala, pri čemu dolazi do postepenog smanjivanja zrna cementacementa

⇒ Kristalni skelet dobiven na bazi klinker minerala C3A naziva se aluminatna struktura

⇒ Definitivno formiranje aluminatne strukture uzima se kao završetak⇒ Definitivno formiranje aluminatne strukture uzima se kao završetak vezivanja i početak očvršćavanja cementa

Hidratacija cementajHidratacija kao prostorni (volumenski) procesH ij k k ij l iji d C S i C S it i k kt i k i t li⇒ Hemijska reakcija na relaciji voda-C2S i C3S, sitni kompaktni kristali ispunjavaju praznine između igličastih kristala aluminatne strukture, u početku manje intezivno, vremenom se uvećava, oni su stvarni nosioci čvrstoće cementnog kamenag

⇒ Nakon 24h silikatna struktura počinje da potiskuje-prekriva aluminatnu strukturu, tako da nakon 28 dana (4 sedmice) u cementnom kamenu dominira silikatna struktura

⇒ Neiskorišteni-nehidratisani dijelovi (jezgra) cementnih zrna, proces hidratacije nije u cijelini okončan, može da traje vrlo dugo, pa čak i da nikada ne bude završenČvrstoća cementnog kamena se povećava u vrlo dugom vremenskom⇒ Čvrstoća cementnog kamena se povećava u vrlo dugom vremenskom periodu, a uzročnik ove pojave su nehidratisani dijelovi cementnih zrna

Hidratacija cementajHidratacija kao prostorni (volumenski) procesP hid t ij (hid t ij kli k i l ) dij li t i t⇒ Proces hidratacije (hidratacija klinker minerala) dijelimo u tri etape:⇒ (I) početna etapa, etapa vezivanja cementa, etapa formiranja aluminatne

strukture⇒ (II) etapa intezivnog očvršćavanja cementa, etapa postepenog potiskivanja ⇒ ( ) e apa e og oč šća a ja ce e a, e apa pos epe og po s a ja

aluminatne strukture i nadvladavanje silikatne strukture⇒ (III) etapa stabilizacije silikatne strukture, kada se dostignuta čvrstoća cementnog

kamena tokom vremena bitnije ne mjenja

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski proces

3 3 2 3 1

2 3 2 3 2

2 6 3 ,2 4 ,

6

C S H C S H CH qC S H C S H CH qC A H C AH

+ = + +

+ = + +t i it3 3 6 3

3 2 3 4 2 4

4 3 6 3 6 5

6 , 3 3 31 ,

2 10 .

C A H C AH qC A gips voda CaO Al O CaSO H O qC AF CH H C AH C FH q

+ = ++ + = ⋅ ⋅ ⋅ ++ + = + +

etringit

⇒ Od C3S i C2S nastaju hidrosilikat kalcijuma C3S2H3(tobermoritov gel-trikalcijumsilikat-hidrat) i kalcijumhidroksid (CH→Ca(OH)2)Od C A i C AF dobiju se C AH i C FH tri kalcijumaluminat hidrat i

4 3 6 3 6 52 10 .C AF CH H C AH C FH q+ + + +

⇒ Od C3A i C4AF, dobiju se C3AH6 i C3FH6-tri kalcijumaluminat-hidrat i trikalcijumferit-hidrat

⇒ C3A, sadra (anhidrit) i voda daju mineralnu supstancu etringit (velika zapreminska ekspanzija)zapreminska ekspanzija)

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski procesK i t li ti it ij j l b i t j d đ lj k k⇒ Kristali entigrita se razvijaju vrlo brzo i stvaraju određene ljuske oko cementnih zrna, na taj način se otežava pristup vode do cementa, što usporava hidrataciju

⇒ Povećavanje zapremine entigrita nije od značaja ako se vriši u okviru⇒ Povećavanje zapremine entigrita nije od značaja ako se vriši u okviru fluidne cementne paste

⇒ Ekspanzivno dejstvo entrigita je opasno ako se vrši u već očvrslom cementnom kamenu (kada je cementni kamen izložen djelovanju sulfata, tzv. sulfatnoj agresiji)⇒ Povećanje zapremine entigrita je za 4,6 puta u odnosu na zapreminu supstanci

od koje je dobijen⇒ U cementnom kamenu nastaju veliki unutrašnji naponi koji izazivaju razaranje⇒ U cementnom kamenu nastaju veliki unutrašnji naponi, koji izazivaju razaranje

(sulfatna korozija)⇒ Cementi treba da imaju što manje C3A

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski procesUk t li hid t ij j d k j bi t l t k j ij j t k⇒ Ukupna toplina hidratacije jednaka je zbiru toplota koje se razvijaju tokom hidratacije pojedinih klinker minerala

⇒ C3S i C3A odlikuju se visokim toplotama hidratacije, dok C3A ima i vrlo visok priraštaj ove toplotepriraštaj ove toplote

⇒ Cementi niske toplote hidratacije se mogu dobiti ako se smanji sadržaj C3S i C3A, a poveća sadržaj C2S i C4AF

⇒ C3S ima vrlo veliki uticaj na čvrstoću cementnog kamena, pa se njegov 3 j g , p j gsadržaj malo smanjuje, a značajnije se povećava sadržaj C2S

Toplota hidratacije (kJ/kg)

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski procesP d kti hid t ij kli k i l lik j i č t ći⇒ Produkti hidratacije klinker minerala razlikuju se i po čvrstoći:⇒ Produkti hidratacije minerala C3S su nosioci ranih čvrstoća⇒ Produkti hidratacije minerala C2S ne pokazuje tako brz prirast čvrstoće, no tokom

vremena se izjednačava sa produktima minerala C3Se e a se jed ača a sa p odu a e a a C3S⇒ Glavni nosioci čvrstoće cementnog kamena su silikati kalcijuma

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski procesB i hid t ij i i d⇒ Brzina procesa hidratacije zavisi od: ⇒ finoće mliva (finije mlivo-brža hidratacija) ⇒ količine vode (niži vodocementni faktor-manja brzina) ⇒ temperature sredine (viša temperatura-brža hidratacija)⇒ temperature sredine (viša temperatura-brža hidratacija) ⇒ mineralnog sastava cementa i dr.

Stepeni hidratacije (%) u f (t)Stepeni hidratacije (%) u f (t)

Hidratacija cementajHidratacija kao hemijski procesMi l ški t bit tič j t t i t k⇒ Minerološki sastav bitno utiče na svojstva cementa i cementnog kamena

⇒ Svako svojstvo se može kvantitativno izraziti u obliku:

dDcCbBaAS +++=⇒ Sc – brojna vrijednost nekog svojstva (npr.čvrstoće)⇒ A, B, C i D – procentni sadržaj minerala C3S, C2S, C3A, C4AF

dDcCbBaASc +++=

, , p j 3 , 2 , 3 , 4

⇒ a, b, c i d - parametri koji karakterišu uticaj jednog procenta odgovarajućeg minerala na posmatrano svojstvo

Osnovni minerali u cementu

Sastojak Uticaj na osobine - Vrlo brzo hidratizira i očvršćava- Doprinosi ranoj čvrstoći (povećana toplina hidratacije)

C3S- Doprinosi ranoj čvrstoći (povećana toplina hidratacije)- Za cemente većih ranih čvrstoća treba povećati količinu C3S- Sporo hidratizira i očvršćava

C2S

- Sporo hidratizira i očvršćava - Utiče na kasniji prirast čvrstoće (niska toplina hidratacije) - Za cemente niske topline hidratacije treba povećatikoličinu C2Skoličinu C2S

Osnovni minerali u cementu

Sastojak Uticaj na osobine - Doprinosi ranoj čvrstoći (velika toplina hidratacije) - Reakcijom sa sulfatima stvara etringit - NEPOŽELJNO

C3A- Reakcijom sa sulfatima stvara etringit - NEPOŽELJNO - Za sulfatnootporne cemente treba smanjiti količinu C3A

- Nema značajnijeg utjecaja na svojstva

C4AF

- Nema značajnijeg utjecaja na svojstva - Utječe jedino na boju cementa (više C4AF ⇒ sivi cement, manje ⇒svjetliji cement)

Ostali minerali u cementu

Sastojak Uticaj na osobine

Na2O i K2O- Reagiraju s reaktivnim agregatima i uzrokuju razaranjebNa2O i K2O betona

Gi

- Dodaje se u cement prilikom završnog mljevenja - Spriječava trenutni proces vezanja

Gips

(kalcij sulfat)- Osigurava potrebne sulfate za reakciju s C3A - Stvara etringit u ranijoj fazi očvršćavanja – POŽELJNO - Pomaže u reguliranju skupljanja uslijed sušenja - Utiče na čvrstoću do 28 dana

CaO i MgO - Izazivaju nepostojanost volumena cementa

T h l ij i d jTehnologija proizvodnjePostoje dvije varijante tehnologije:Postoje dvije varijante tehnologije:⇒ Mokri postupak⇒ Suhi postupak

Kod oba postupka postoje slijedeće faze proizvodnje:p p p j j p j⇒ Osnovne sirovine usitnjavaju se i homogeniziraju mokrim ili suhim postupkom u

sirovinsko brašno (mulj)⇒ Sušenje i pečenje (sinterovanje) u rotacijskim pećima na visokim temperaturama

(1400-1500°C): grudvice portland cementnog klinkera( C)⇒ Hlađenje klinkera koje se obavlja dovoljno brzo(do temperature 300°C): izbjeći

modifikaciju γ koja nema hidraulična svojstva⇒ Odležavanje u silosima 2-4 sedmice: izbjegavamo nestalnost zapremine

cementa, CaO slobodan uzimanjem vlage iz vazduha prelazi u gašeni kreč ⇒ Mljevenje klinkera uz dodatak gipsa koji reguliše vrijeme vezivanja (spriječava⇒ Mljevenje klinkera uz dodatak gipsa koji reguliše vrijeme vezivanja (spriječava

trenutno vezanje), i dodataka kao što su: granulisana zgura, pucolani i dr.⇒ Odležavanje u silosima najmanje 15 dana⇒ Pakovanje u vreće od 50kg ili u specijalne cisterne

Tehnologija proizvodnje cementa

b) Suhi postupak

a) Mokri postupak

Tehnologija proizvodnje cementa

Tehnologija proizvodnje cementa

Podjela cementaCementi na bazi portland cementnog klinkera:

⇒ Portland cement⇒ Portland cement sa dodatkom zgure⇒ Portland cement sa dodatkom pucolana⇒ Portland cement sa mješanim dodatkom⇒ Metalurški cement⇒ Pucolanski cement⇒ Metalurški cement sa dodatkom pucolana⇒ Cementi niske toplotne hidratacije⇒ Bijeli portland cement⇒ Sulfatnootporni cement

Specijalne vrste cementa:⇒ Aluminatni cement⇒ Supersulfatni cement⇒ Supe su at ce e t⇒ Ekspanzivni cement

Podjela cementaCementi na bazi portland cementnog klinkera svrstavaju se u klase 25, 35S, 35B, 45S, 45B i 55⇒ S- sporiji prirast čvrstoće, B – brži prirast čvrstoće

Minimalne čvrstoće u MPaKlasa 1 dan 3 dana 7 dana 28 dana

fzs fp fzs fp fzs fp fzs fp25 - - - - 2,5 10,0 4,0 22,0, , , ,

35S - - - - 3,5 14,0 5,0 31,0B - - 3,0 14,0 - - 5,0 31,0S - - 3,0 14,0 - - 5,5 40,0

45S 3,0 14,0 5,5 40,0B - - 3,5 18,0 - - 5,5 40,0

55 3,5 18,0 - - - - 6,5 49,0

Karakteristike vrsta cementa

Portland cementU svjetskim okvirima od ukupne proizvodnje cementa na PC otpada⇒ U svjetskim okvirima od ukupne proizvodnje cementa na PC otpada oko 70%

⇒ Specifična masa je minimalno 3000 kg/m3, a specifična površina 2400 cm2/g2400 cm /g

⇒ Oznaka je PC k

Portland cement sa dodatkom zgureDobija se mljevenjem PC klinkera sadre (anhidrita) i najviše 30%⇒ Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i najviše 30% granulisane zgure

⇒ Karakteriše se smanjenim ranim čvrstoćama i porastom kasnijih čvrstoća (sporija hidratacija)( p j j )

⇒ Specifična masa mu je manja od 3000 kg/m3, a specifična površina veća nego za PC

⇒ Oznaka PC 15z k i PC 30z k

Karakteristike vrsta cementa

Portland cement sa dodatkom pucolanaDobija se mljevenjem PC klinkera sadre (anhidrita) i najviše 30%⇒ Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i najviše 30% pucolana

⇒ Sporije očvršćaje (sporija hidratacija), no nakon dugog vremenskog perioda čvrstoće su mu veće od PCperioda čvrstoće su mu veće od PC

⇒ Niska toplota hidratacije ⇒ Specifična masa mu je manja, a specifična površina veća od PC⇒ Oznaka je PC 15p k i PC 30p k⇒ Oznaka je PC 15p k i PC 30p k

Portland cement sa miješanim dodatkom⇒ Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i mješani

dodatak koji se sastoji od granulisane zgure i prirodnog ilidodatak koji se sastoji od granulisane zgure i prirodnog ili vještačkog pucolana

⇒ Oznaka PC 15d (z ili p)k i PC 30d (z ili p)k

Karakteristike vrsta cementa

Metalurški cementPC sa dodatkom zgure sadržaj zgure je preko 30% ide do 85%⇒ PC sa dodatkom zgure, sadržaj zgure je preko 30%, ide do 85%

⇒ Specifična masa je manja i specifična površina veća u odnosu na PC sa dodatkom zgure

⇒ Velika otpornost u odnosu na PC na različita agresivna dejstva⇒ Velika otpornost u odnosu na PC na različita agresivna dejstva (postojan u vodi sa hloridima, sulfatima, alkalijama, postojanost u morskoj vodi)

⇒ Oznaka je Mk j

Pucolanski cement⇒ Dobija se mljevenjem PC klinkera, sadre (anhidrita) i preko 30%

pucolanap⇒ Karakteriše se (još više) sporim očvršćavanjem(spora hidratacija) i

visokim kasnim čvrstoćama⇒ Specifična masa je manja i specifična površina veća od PC⇒ Otporan na djelovanje morske vode⇒ Oznaka Pk

Karakteristike vrsta cementa

Metalurški cement sa dodatkom pucolanaSadrži preko 30% granulisane zgure i 5 40% prirodnog ili⇒ Sadrži preko 30% granulisane zgure i 5-40% prirodnog ili vještačkog pucolana, te PC klinker i sadra (anhidrit)

⇒ Karakteriše se manjom specifičnom masom, većom specifičnom površinom, manjom toplotom hidratacije i većoj otpornosti što jepovršinom, manjom toplotom hidratacije i većoj otpornosti što je izražajnije sa povećanjem sadržaja dodatka

⇒ Oznaka je MpK

Cementi niske toplote hidratacijeCementi niske toplote hidratacije⇒ Dobija se na nekoliko načina

⇒ Od PC klinkera sa malim sadržajem C3S i C3A⇒ Od PC klinkera kojem se pri miješanju dodaju veće količine zgure i/ili

pucolana ⇒ Miješanjem PC čiji mineraloški sastav uslovljava nisku toplotu hidratacije sa

određenim količinama zgure i/ili pucolana

Karakteristike vrsta cementa

Cementi niske toplote hidratacijeRazlikuju se od sličnih cementa po oznaci “N”:⇒ Razlikuju se od sličnih cementa po oznaci N”:

Naziv i oznaka cementaDodatak n(%) i m(%) zgure (z) i pucolana (p)

n m n+m

Portland cement – NPC k 0 0

Portland cement sa dodatkom zgure –NPC nz k ≤30 0

P tl d t d d tkPortland cement sa dodatkom pucolana – NPC mp k 0 ≤30

Portland cement sa dodatkom zgure i pucolana – NPC nz mp k 1-29 1-29 ≤30

Metalurški cement – NM nz k 30-85 0

Metalurški cement sa dodatkom pucolana – NM nz mp k 31-84 1-30 ≤85

Pucolanski cement – NP mp k 0 ≥30Pucolanski cement NP mp k 0 ≥30

Pucolanski cement sa dodatkom zgure – NP mp nz k 1-30 ≥30

Karakteristike vrsta cementa

Cementi niske toplote hidratacijeKlase cementa niske toplote hidratacije su:⇒ Klase cementa niske toplote hidratacije su:

Klasa

Najmanje čvrstoće (MPa)fzs fp

lij 7 lij lij 7 lijposlije 7 dana

poslije 28 dana

poslije 7 dana

poslije 28 dana

25 3,0 4,0 14,0 25,035 3 5 5 0 18 0 35 0

⇒ Toplota hidratacije određuje se:⇒ Metodom rastvaranja

⇒ Mjerenje i upoređivanje hemijskih energija cementa tj količina toplote koju

35 3,5 5,0 18,0 35,0

⇒ Mjerenje i upoređivanje hemijskih energija cementa tj. količina toplote koju oslobađa hidratisani i nehidratisani cement, Q=Q(nehid.)-Q(hidr.)[J/g]

⇒ Rastvara se hidratisani i nehidratisani cement u smjesi azotne i hlorovodične kiseline

⇒ Metodom termos-boce⇒ Metodom termos boce⇒ Ova metoda je jednostavnija, ali ne omogućava duže praćenje procesa⇒ U bocu se stavlja cement sa vodom te se prate i registruju promjene u temperaturi

mješavine (termometrom)

Karakteristike vrsta cementa

Bijeli portlan cementIzrađuje se od bijelog PC klinkera koji se dobija pečenjem bijelih⇒ Izrađuje se od bijelog PC klinkera koji se dobija pečenjem bijelih krečnjaka i kaolina, sadra (anhidrit), te neškodljive supstance za korekciju bijeline

⇒ Bjelina cementa izražava se u procentima i dobija mjerenjem⇒ Bjelina cementa izražava se u procentima i dobija mjerenjem koeficijenta reflektovane svjetlosti (refleksnim fotometrom)

⇒ Od bijelog cementa obično se dobijaju obojeni cementi:⇒ Žuti (primjenom barijumhromata)⇒ Crveni (primjenom crvenog oksida gvožđa)⇒ Zeleni (primjenom oksida hroma)⇒ Crni (primjenom crnog oksida gvožđa), itd.

Oznaka je B PC k x gdje “x” označava grupu bjeline:⇒ Oznaka je B PC k x, gdje x označava grupu bjeline: ⇒ A(80%) ⇒ B(75%) ⇒ C(70%)

Karakteristike vrsta cementa

Sulfatnootporni cement⇒ Sadržaj C3A treba da je manji od 3,5% (prema JUS B.C1.014)j 3 j j , (p )⇒ Postiže se smanjivanjem sadržaja Al2O3 i povećanjem Fe2O3

⇒ Proizvode se u klasama 25, 35 i 45⇒ Oznaka je SPC k za sulfatnootporni portland cement i SM k za j p p

sulfatnootporni metalurški cement

Aluminatni cement⇒ Dobija se žarenjem mješavine krečnjaka i boksita uz dodatak⇒ Dobija se žarenjem mješavine krečnjaka i boksita uz dodatak

silicijumdioksida i oksida željeza⇒ Žarenje se vrši pri temperaturi od 1500-1550°C u elekto-pećima⇒ Poslije finog mljevenja ovaj cement može se odmah upotrijebitij g j j j p j⇒ Sadržaj Al2O3 ne smije biti manji od 35%, pri čemu odnos

Al2O3/CaO je 0,90 do 1,15

Karakteristike vrsta cementa

Aluminatni cement⇒ Proizvodi se u klasama:

Klasa

Najmanje čvrstoće (MPa)

fzs poslije fp poslije

1 dan 3 dana 28 dana 1 dan 3 dana 28 dana

⇒ Ima vrlo brz prirast čvrstoće i brzu hidrataciju

65 4,5 5,5 6,5 35,0 45,0 58,0

75 5,0 6,0 7,0 45,0 55,0 67,0

⇒ Ima vrlo brz prirast čvrstoće i brzu hidrataciju⇒ Oslobađa velike količine toplote⇒ Čvrstoća mu tokom vremena opada⇒ Otporan je u morskoj vodi i u vodi sa⇒ Otporan je u morskoj vodi i u vodi sa

sulfatima, nije otporan na vode koje sadrže alkalije

⇒ Ne smije se miješati sa krečom ili PC⇒ Ne smije se miješati sa krečom ili PC⇒ Oznaka je AC k

Karakteristike vrsta cementa

Supersulfatni cement⇒ Dobija se finim mljevenjem granulisane zgure (80-85%), anhidrita j j j g g ( ),

(10-15%) i do 5% količine PC klinkera⇒ Velika finoća mliva (specifična površina veća od 4000 cm2/g), niska

toplina hidratacije⇒ Potrebna veća količina vode za hidrataciju u usporedbi sa drugim

cementima sa PC klinkerom⇒ Otporan na djelovanje sulfata, morske vode, solne kiseline, lanenog

ulja fenola organskih kiselina i tdulja, fenola, organskih kiselina i td.⇒ Proizvodi se u klasi 25

Ekspanzivni cement⇒ Sadrži supstance koje tokom hidratacije stvaraju etringit (C3A, sadra

i voda)⇒ U prvim danim od miješanja sa vodom ispoljava širenje cementnog

kamenakamena⇒ Širi se do 25mm/m1

Ispitivanja cementaIspitivanja cementaHemijski i mineraloški sastav Fizikalne i mehaničke osobineFizikalne i mehaničke osobine ⇒ Gustoća

Finoća mlivaCement

⇒ Finoća mliva ⇒ Normirana konzistencija ⇒ Vrijeme vezivanja

Cementna pasta t + d⇒ Vrijeme vezivanja

⇒ Postojanost volumena ⇒ Čvrstoća

cement + voda = 1 : (0,26 - 0,33)

Cementni mort⇒ Čvrstoća ⇒ Skupljanje ⇒ Tečenje

Cementni mort cement + pijesak + voda = 1 : 3 : 0,5

⇒ Tečenje

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Uzimanje uzoraka za ispitivanje⇒ 18kg dijelimo na tri dijela:- za atestiranje- za komparativna ispitivanja proizvođača- čuva se do mjesec dana kod proizvođača po izdavanju atesta

Specifična masa: ⇒ metoda potapanja u terpentin⇒ metoda potapanja u terpentin- PC ⇒ gs>3 g/cm3

- PC sa dodacima, metalurški i pucolanski cementi ⇒ gs=2,6-3,0 g/cm3

- Aluminatni cementi ⇒ g ≥3 1 g/cm3- Aluminatni cementi ⇒ gs≥3,1 g/cm

Zapreminska masa- u rastresitom stanju g=0.8 do 1.2 g/cm3

- u zbijenom stanju g=1.3 do 1.8 g/cm3

Specifična masa

LA-CHATELIER-ova TIKVICA ZAŠTO SE ISPITUJE?

bit t č t- bitan parametar za proračun sastava betona; ukazuje na kvalitetu cementa

POSTUPAK ISPITIVANJA:V2

POSTUPAK ISPITIVANJA: - ispuni se terpentinom do V1 - doda se uzorak cementa (65 g) - izmjeri se nivo V2izmjeri se nivo V2 Normativ: JUS B.C8.023

32 9 3 15γ = = = ÷c cm m g cmV1 2 1

2,9 3,15 γ ÷−sc

c

g cmV V V

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Finoća mliva ⇒ metoda prosijavanja kroz sito otvora 0,09mm (najviše 10%)⇒ mjerenjem specifične površine (S) po Blenu (najmanje 2400cm2/g)

Sema Blenovog permeabilimetra Uzorak za ispitivanje

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Finoća mliva

ZAŠTO SE ISPITUJE? - finije mljeveni cementi daju veće

č t ć b ž č šć jčvrstoće, brže očvršćavaju, razvijaju više topline prilikom vezivanja, više su skloni promjeni obujma, osjetljivi su na promjenu dodatka vode i na agresivne tvaridodatka vode i na agresivne tvari

Normativ: JUS B.C8.024

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Standardna cementna kaša i vrijeme vezivanje⇒ 400g cementa, 25-30% vode u odnosu na masu cementa⇒ valjak 5-7mm od staklene ploče = standardna konzistencija

⇒ valjak >7mm od staklene ploče = povećati količinu vodelj k <5 d t kl l č jiti k liči d⇒ valjak <5mm od staklene ploče = smanjiti količinu vode

⇒ igla 3-5mm od staklene ploče = početak vezivanja⇒ igla do 1mm u masu obrnutog uzorka = kraj vezivanja

L ž i jLažno vezivanje ⇒ posljedica prisustva gipsa

Vikatov aparat

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Standardna cementna kašaŠZAŠTO SE ISPITUJE?

- za određivanje vremena početka i kraja vezanja cementa te za određivanje postojanosti volumena

č š- određuje se količina vode koja pomiješana s cementom daje cementnu pastu standardne konzistencije

- faktori koji utiču na standardnu konzistenciju: brzina miješanja temperaturabrzina miješanja, temperatura

Normativ: JUS B.C8.023

Osobine i postupci ispitivanja cementaVrijeme vezivanjeZAŠTO SE ISPITUJE?

- kako bi se odredila može li se ispitana vrsta cementa koristiti u određenim vrstama konstrukcija ili okolišnim uslovima

ako cement prebrzo veže, onda se beton (koji se s njim izrađuje) nećemo moći pravilno ugraditi u oplatu (prije početka j ) p g p (p j pvezivanja) u vremenu između početka i kraja vezivanja beton je najosjetljiviji na vanjske uticaje (udarce, mraz i sl) ako cement ima suviše dugo vrijeme vezivanja, onda je to znak g j j jloše kvalitete i možemo očekivati da će imati male čvrstoće

- vanjska temperatura može znatno usporiti ili ubrzati vezanje kod betoniranja u ekstremnim vremenskim uvjetima, poput ljetnih visokih ili zimskih niskih temperaturaj p

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Stalnost zapreminea) Ispitivanje uzoraka u obliku “kolača”a) Ispitivanje uzoraka u obliku kolača⇒ dva uzorka na staklenim pločama⇒ prostor relativne vlage 95%, temperature 20°C(24h)⇒ sud sa vodom temperature 20±2°C⇒ sud sa vodom temperature 20±2 C⇒ ½ h do ključanja, 3h ključaju

b) Ispitivanje primjenom Šatelijeovog prstena⇒ dva uzorka sa staklenim pločama i tegovima u sud sa vodom

temperature 20°C(24h)⇒ uzorci bez staklenih ploča i tegova u drugi sud sa vodom (d1)

½ h d klj č j 2 5h klj č j (d )⇒ ½ h do ključanja, 2,5h ključaju (d2)⇒ d1-d2≤10mm

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Stalnost zapremineZAŠTO SE ISPITUJE?ZAŠTO SE ISPITUJE? - Volumenska nepostojanost cementa - volumenska nepostojanost

betona - Pojava pukotina i šupljina unutar zadanog volumenaj p p j gNormativ: JUS B.C8.023

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Čvrstoća cementa⇒ trodjelni kalup: 40x40x160mmj p⇒ standardni trofrakcijski pijesak:cement=3:1 (po 450g), v/c=0,5⇒ 20-24h (20±2°C, RH=30%)⇒ u vodi koja se mjenja nakon14 dana (oko 20°C)j j j ( )⇒ čvrstoća pri savijanju (3) i čvrstoća pri pritisku (6)

o

grp A

Pf =

3 lP32

3blP

f grzs

⋅⋅=

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Čvrstoća cementaNormativ: JUS B.C8.022

Uzorci ugrađeni u Ispitivanje čvrstoće pri Ispitivanje čvrstoće pri gkalupe

p j pzatezanju savijanjem

p j ppritisku

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Skupljanje cementa: ⇒ Tri komponente skupljanja su:⇒ Tri komponente skupljanja su:a) skupljanje usljed kontrakcije produkata hidratacije (hidrataciono

skupljanje)b) skupljanje usljed isparavanja vode (plastično skupljanje)) p j j j p j (p p j j )c) skupljanje nakon završetka procesa vezivanja (hidraulično skupljanje)

Granične vrijednosti skupljanja zavise od:Granične vrijednosti skupljanja zavise od:• Vrste i količine cementa• Količine vode• Finoće mliva• Temperature i vlažnosti sredine• Starosti• Dimenzija uzorka

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Skupljanje cementa:⇒ 3 uzorka: 40x40x160mm (cementni malter)⇒ 3 uzorka: 40x40x160mm (cementni malter)⇒ 24h na temperaturi 20°C, RH=30%⇒ 48h u pitkoj vodi (20°C)⇒ 25 dana u prostoru (cca20°C 55±5%)⇒ 25 dana u prostoru (cca20 C, 55±5%)⇒ nulto očitavanje 72 ±0,5h⇒ mjerenja nakon 4, 7, 14, 21 i 28 dana Mjerenje skupljanja cementa

Vrijednosti skupljanja u mm/m1 pri starosti uzoraka u danima 2 5 7 14 28 90 180 360 1080

C t i k 0 25 0 60 0 80 1 10 1 30 1 70 1 80 1 85 1 90Cementni kamen 0,25 0,60 0,80 1,10 1,30 1,70 1,80 1,85 1,90Cementni malter 0,12 0,30 0,35 0,50 0,65 0,70 0,76 0,80 0,85

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Skupljanje cementa:ZAŠTO SE ISPITUJE?ZAŠTO SE ISPITUJE?- Skupljanje cementnog maltera ispituje se

kao indikacija skupljanja betona. POSTUPAK ISPITIVANJA- POSTUPAK ISPITIVANJA:

- GRAFF-KAUFFMANN-ov uređaj Normativ: JUS B.C8.029

Osobine i postupci ispitivanja cementa

Tečenje cementa: ⇒ linearno tečenje (opterećenja cca f /3)⇒ linearno tečenje (opterećenja cca fp/3)⇒ Ukupna deformacija se sastoji iz:a) deformacije skupljanjab) trenutne (elastične) deformacije )()()()(

)()(1

ttttttttttt s

εεεεεε

++>=<

b) trenutne (elastične) deformacijec) deformacije tečenja⇒ koeficijent tečenja

),()()()( 111 ttttttt tečels εεεε ++=>

)()(

),()(

),(),( i

i

iteč

iel

iteči tE

ttt

ttt

tt ⋅==σ

εεε

ϕ

Principi čuvanja cementa na gradilištuPrincipi čuvanja cementa na gradilištu

⇒ Prostorija u kojoj se lageruje cement treba da je odignuta 50 i d tl50 cm iznad tla

⇒ U prostoriji treba izbjegavati pojavu propuha⇒ Visina slaganja cementnih vreća je 150 cm – unakrsno⇒ Visina slaganja cementnih vreća je 150 cm unakrsno⇒ Korištenje cementa mora ići po datumima⇒ Prostorija u kojoj je uskladišten cement ne smije biti j j j j j

vlažna, tj. mora se održavati određeni stepen vlažnosti.

HVALA NA PAŽNJI