MINERALNA VEZIVA, MALTERI I BETON

• Mineralna veziva su materijali mineralnog porekla, koji imaju

osobinu da izmešani sa vodom grade kašu, koja fizičko-

hemijskim procesima otvrdnjava i povećava čvrstoću

• Beton je konstrukcioni materijal koji nastaje očvršćavanjem

mešavine mineralnog veziva, kamenih agregata i vode

Mineralna veziva i voda su aktivni sastojci betona, a

kameni agregati pasivna komponenta koja služi za ispunu

betonske mase bez hemijskog učešća

MINERALNA VEZIVA

Zavisno od sastava i osobina mineralna veziva se dele na:

• Hidraulična veziva (portland cement, lafarž cement, hidraulični kreč i dr)

Mogu otvrdnuti i povećati svoju čvrstoću kako na vazduhu tako i pod

vodom

• Vazdušna veziva (kreč, gips, magnezitna veziva, vodeno-rastvorno staklo

i dr). Nisu postojana u vodi pa mogu otvrdnuti i povećati čvrstoću samo na

vazduhu

• Vatrostalna veziva (vatrostalna glina, šamot i dr)

Posle stvrdnjavanja na vazduhu mogu izdržati visoku temperaturu

Mineralna (neorganska) veziva su praškasti materijali koji

pomešani sa vodom daju plastična testa sposobna da otvrdnu i

poprime svojstva kamena

Mineralna veziva su sposobna da međusobno spoje zrna peska,

šljunka, drobljenog kamena i dr

Primenjuju se za izradu maltera, betona i drugih veštačkih materijala

MINERALNA VEZIVA - HIDRAULIČNA VEZIVA

• Hidraulična veziva su složena jedinjenja kalcijum oksida CaO sa

silicijum oksidom SiO2, aluminijum oksidom Al2O3, gvožđe oksidom Fe2O3

i drugim primesama.

• Cementi su glavni predstavnici hidrauličnih veziva. Mogu otvrdnuti i

povećati svoju čvrstoću kako na vazduhu tako i pod vodom

PORTLAND CEMENT

Portland cement je najvažnije hidraulično vezivo. To je prah zelenkaste

boje. Higroskopan je pa ga treba čuvati od vlage.

CaO (vezan) .............................. 62-67%

SiO2 .............................. 19-25%

Al2O3 .............................. 2-8%

Fe2O3 .............................. 1-5%

SO3 .............................. najviše 3,5-4,5%

CaO (slobodan) .............................. najviše 2%

MgO .............................. najviše 5%

alkalije (Na2O i K2O) .............................. 0,5-1,3%.

Hemijski sastav

portland cementa

Hemijski sastav

znatno utiče na

kvalitet i svojstva

cementa, toplotu

hidratacije,

hemijsku otpornost

i dr

PORTLAND CEMENT - MINERALNI SASTAV

- trikalcijum silikat (alit), 3CaO . SiO2 (skraćeno C3S) ............. 45-60%

- bikalcijum silikat (belit), 2CaO . SiO2 (skraćeno C2S) ........... 20-30%

- trikalcijum aluminat, 3CaO . Al2O3 (skraćeno C3A) ................ 4-12%

- tetrakalcijum alumoferit, 4CaO. Al2O3. Fe2O3 (skra.C4AF) .... 10-20%

Minerali-silikati učestvuju sa oko 75% u ukupnoj masi i njihova svojstva

uglavnom određuju tehničke karakteristike portland cementa

• C3S - je nosilac svih bitnih osobina portland cementa, daje osnovnu

čvrstoću cementu, stvrdnjava dosta brzo i razvija znatnu količinu

hidratacione toplote

• C2S - stvrdnjava veoma sporo, ali zato kasnije doprinosi porastu

čvrstoće, razvija male količine hidratacione toplote

• C3A - vezuje veoma brzo, u roku od 24 sata postiže konačnu, ali

srazmerno malu čvrstoću, razvija znatne količine hidratacione toplote,

povećava deformacije cementa i nije otporan prema sulfatnim vodama

• C4AF - vezuje brzo, doprinosi čvrstoći i relativno je otporan prema

sulfatnim vodama

Glavne fizičke i tehničke osobine portland cementa

• Gustina portland cementa je

– 0,9-1,0g/cm3 u rastresitom stanju i

– 1,41,7g/cm3 u zbijenom stanju

• Finoća mliva podešava se tako da pri prosejavanju ostatak na situ

prečnika otvora 0,09mm, tj 4900 rupica/cm2, ne bude veći od 10%

Ukoliko je cement finije mleven, ukupna površina zrnaca cementa je

veća, pa prema tome brzina hidratacije i otvrdnjavanja je veća

• Vezivanje je osobina portland cementa zamešanog sa vodom da gubi

plastičnost i da posle određenog vremena očvrsne

3CaO . SiO2 + 5H2O = 2CaO . SiO2. 4H2O + Ca(OH)2

3CaO . Al2O3 + nH2O = 3CaO . Al2O3. nH2O

Hidratacija cementa je fizičko-hemijski proces koji se dešava u

cementnoj kaši u intervalu od 1-10 časova. Definiše se kao početak i

kraj vezivanja, nakon čega nastaje period očvršćavanja betona

Početak vezivanja portland cementa ne sme da bude pre 60 minuta, a

kraj vezivanja ne posle 10 časova

Glavne fizičke i tehničke osobine portland cementa

• Količina hidratacione toplote pri vezivanju i očvršćavanju je srazmerno

velika kod C3S, dok je znatno manja kod C4AF

Približno 1kg portland cementa PC u spravljenom betonu oslobodi 126-

268kJ toplote u toku 28 dana, zavisno od klase cementa

• Čvrstoća-klasa cementa definiše se ostvarenim čvrstoćama na pritisak i

savijanje dobijena pri ispitivanju tri prizmatične gredice dimenzija

4x4x16cm, spravljene od cementnog maltera i ispitane posle 28 dana

PC su svrstani u klase kvaliteta: 25; 35S; 35B; 45S; 45B i 55

• Stalnost zapremine je osobina portland cementa da posle vezivanja i

stvrdnjavanja zadrži zapreminu

Povećanje zapremine cementa - bubrenje i nastaje usled loše fabrikacije

(viška kreča, MgO ili gipsa, grubog mlevenja, nepravilnog pečenja ...)

• Otpornost prema hemijskim uticajima (kiseline, kisele soli, organska ulja i

masti i dr.) je ograničena, naročito u početnom periodu očvršćavanja betona.

Ove materije stupaju u reakciju sa slobodnim CaO ili C3A, gradeći soli koje

se lako rastvaraju u vodi ili koje povećavaju zapreminu i razaraju beton

Dobijanje portland cementa

• PC se dobija od prirodne ili veštačke mešavine krečnjaka i gline u određenoj

razmeri (1 deo gline : 3 dela kalcijum karbonata)

Prirodna mešavina krečnjaka i gline, pogodna za fabrikaciju portland

cementa, poznata je kao cementni laporac, kod koga se sadržaj krečnjaka

kreće od 60-80%

• U nedostatku cementnih laporaca koriste se: krečnjaci, laporoviti krečnjaci,

kreda, glina i glinoviti škriljci

• Ovi sastojci se mešaju u odgovarajućim količinama

Za ocenu sirovine, koristi se hidraulični modul Mh- predstavlja odnos

masenih delova kalcijum oksida prema oksidima Si, Al i Fe. Hidraulični modul

pokazuje donju granicu CaO u sirovini, ispod koje se ne sme ići

4,29,1OFeOAlSiO

CaOM

32322

h

Stepen zasićenja Kz, koji pokazuje koliko najviše treba CaO da bi

hemijski vezao okside Si, Al i Fe (Najbolji stepen zasićenja 100%, ali u

praksi 96% )

Dodaci za regulisanje vezivanja pri fabrikaciji cementa su: sadra

(CaSO4 . 2H2O) ili anhidrit (CaSO4) ili njihove mešavine

%10065,018,18,2 32322 OFeOAlSiO

CaOKz

Postupak za proizvodnju cementa obuhvata

• pripremu mineralne sirovine

• pečenje sirovine do temperature sinterovanja 1350-14500C i

• mlevenje pečenog cementnog klinkera u sitan prah.

Za proizvodnju portland cementa iz krečnjaka i gline koriste se

dva tehnološka postupka - suvi i mokri postupak

Priprema suvim postupkom sastoji se u usitnjavanju sirovina, tj njihovom drobljenju i

mlevenju do praha, nakon čega sledi smeštanje krečnjačkog i glinenog brašna u

posebne bunkere

Brašno iz bunkera se vlaži dodavanjem 10-12% vode (radi lakšeg pneumatskog

transporta i smanjenja podizanja prašine)

Ovlaženo sirovinsko brašno se ubacuje u rotacione peći i podvrgava pečenju

Priprema mokrim postupkom primenjuje se u slučaju meke sirovine (meki

krečnjaci), sa znatnim sadržajem vlage i tvrdih primesa, koje treba izdvojiti mlevenjem

i muljanjem

U okviru mokrog postupka obe komponente se prethodno usitnjavaju, pri čemu se

glina nakon usitnjavanja meša sa oko 40% vode

Glinena kaša i usitnjeni krečnjak ide u mlin sa kuglama, gde se vrši fino usitnjavanje

Nakon ceđenja mešavine dobije se tzv. sirovinski mulj, koji se odlaže u naročite

bazene u kojima se nastavlja mešanje u cilju homogenizacije mulja

Ovako pripremljeni mulj odvodi se u rotacine peći na pečenje

Pečenje sirovine

• Vrši se u kratkim ili dugim horizontalnim rotacionim pećima

• Sirovina se peče do t sinterovanja 1350-14500C, t nešto niža od t

topljenja

• Pri pečenju sirovine najpre dolazi do isparavanja slobodne vode do

1000C, zatim izdvajanja hemijski vezane vode iz glinene komponente do

7500C

• Na još višim temperaturama (910-14500C) komponente sirovine počinju da

omekšavaju po površini, ali ne dolazi do njihovog topljenja, pošto je tačka

topljenja mešavine krečnjak-glina viša od 14500C

• S obzirom da se pečenjem krečnjaka dobija CaO, a da se glina nakon

dehidratacije razlaže na jedinjenja SiO2, Al2O3 i Fe2O3, to na temperaturi

sinterovanja dolazi do niza hemijskih reakcija koje dovode do stvaranja

klinker minerala:

– trikalcijum silikata C3S

– bikalcijum silikata C2S

– trikalcijum aluminata C3A i

– tetrakalcijum alumoferita C4AF

• Dobijeni polu ustakljeni proizvod poznat je u praksi kao cementni klinker

Tehnološki

postupci

proizvodnje

cementa

Horizontalna rotaciona peć za cement

šematski prikaz

1)obrtni cilindar peći;

2)obrtni cilindar za hlađenje pečenog cementnog klinkera; 3)sirovina;

4)sprašeni ugalj za loženje; 5)mlaznice; 6)korišćenje vrelog vazduha;

7)transporter za pečeni klinker

Horizontalna rotaciona peć za cement

• Sastoji se od dugačkog (do 50m) blago nagnutog cilindra od čeličnih ploča,

sa unutrašnjom oblogom od vatrostalnog materijala

• Pripremljena sirovina ubacuje se na gornjem delu peći u obliku

ovlaženog sirovinskog brašna ili gustog mulja

• Prethodnim sušenjem i kalcinacijom sirovine pomoću vrelih dimnih

gasova postiže se znatna ušteda u gorivu

• Gorivo je sprašeni ugalj, zemni gas ili mazut

• Pečeni proizvod na kraju dospeva u hladnjak

• Posle hlađenja do oko 3000C, klinker se transportuje u silose gde odstoje

2-4 nedelje da bi se zaostali CaO pretvorio u gašeni kreč, uzimanjem vlage

iz vazduha

• Portland cementni klinker dobijen pečenjem najpre se izdrobi u drobilici, a

zatim melje u mlinu sa kuglama do krupnoće zrnaca 0,001-0,1mm

• Za vreme mlevenja u mlin sa kuglama dodaje se do 5% sirovog minerala

gipsa (sadra + anhidrit), kao i neke komponente tipa zgure, pucolana i sl

• Gips se dodaje da bi se regulisalo vreme vezivanja cementa, jer bez ovog

dodatka dobija se brzovezujući portland cement, koji se srazmerno malo

proizvodi i to samo u specijalne svrhe

Mlevenje cementnog klinkera

• Dodaci za regulisanje vezivanja pri fabrikaciji cementa su: sadra (CaSO4 .

2H2O) ili anhidrit (CaSO4) ili njihove mešavine

• Dobijeni cementni prah mora da odleži u silosima najmanje 15 dana, iz

kojih se otprema u vrećama od po 50kg ili u rastresitom stanju specijalnim

kamion-cisternama

• Specifična masa portland cementa je najmanje 3000kg/m3

• Specifična površina varira od 2000-5000cm2/g u zavisnosti od finoće mliva

• Naše najveće cementare su Popovac, Beočin i Kosjerić

Detalj mlina sa kuglama

za mlevenje cementnog

klinkera

VRSTE I KLASE PORTLAND CEMENTA

Cementi se mogu podeliti prema vrsti i klasi

Vrste predstavljaju kategorije cementa s obzirom na sastav i tehnologiju

proizvodnje

Klase cementa označavaju njihove mehaničke karakteristike

Po sirovinskom sastavu cementi su podeljeni na

- cemente na bazi portland cementnog klinkera i

- specijalne vrste cementa

Oznake cemenata

PC - oznaka za portland cement, k - oznaka klase cementa,

M - oznaka za metalurški cement, n - procenat zgure,

P - oznaka za pucolanski cement, m - procenat pucolana,

z - oznaka za zguru, p - oznaka za pucolan,

d - mešani dodatak,

(z ili p) - komponenta koja preovlađuje (zgura ili pucolan)

Vrste cementa prema sastavu

Dodaci cementu

Vrste cementa prema sastavu Oznaka

Portland cement PC k

Portland cement sa dodatkom zgure PC nz k

Portland cement sa dodatkom pucolana PC mp k

Portland cement sa dodatkom zgure i pucolana PC nz mp k

Metalurški cement M nz k

Pucolanski cement P mp k

Dodatak u %

Oznaka

cementa

Granulisane

zgure

Prirodnog ili

veštačkog pucolana

Mešanog dodatka (granul.

zgura + pucolan)

PC k - - -

PC 15z k najviše 15 - -

PC 30z k više od 15 do 30 - -

PC 15p k - najviše 15 -

PC 30p k - više od 15 do 30 -

PC 15d(z ili p) k - - najviše 15

PC 30d(z ili p) k - - više od 15 do 30

M k više od 30 do 85 - -

M p k više od 30 od 5 do 40sadržaj zgure mora biti veći

od pucolana

P k - više od 30 -

Cementi na bazi portland cementnog klinkera

• Cementi na bazi portland cementnog klinkera svrstani su u klase

kvaliteta: 25; 35S; 35B; 45S; 45B i 55

• Klase su definisane prema ostvarenim čvrstoćama na pritisak i savijanje

dobijene posle 28 dana

Minimalne čvrstoće u MPa

Klasa 1 dan 3 dana 7 dana 28 dana

savojna pritisna savojna pritisna savojna pritisna savojna pritisna

25 - - - - 2,5 10,0 4,0 22,0

35S* - - - - 3,5 14,0 5,0 31,0

B - - 3,0 14,0 - - 5,0 31,0

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

B - - 3,5 18,0 - - 5,5 40,0

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

Minimalne čvrstoće na pritisak i savijanje portland cementa

S* - cement sa sporijim prirastom čvrstoće

B* - cement sa bržim prirastom čvrstoće

Portland cement

• Najvažnija vrsta cemenata

• Predstavlja osnov za dobijanje većine drugih cemenata

• U svetu, od ukupne proizvodnje svih cemenata, na portland

cement otpada oko 70%

• Kod nas čist portland cement učestvuje sa svega 5% u ukupnoj

proizvodnji cemanata, ostalih 95% su portland cementi sa

dodacima zgure i/ili pucolana

• Cementi na bazi portland cementnog klinkera obuhvataju

- Portland cemente sa dodacima i

- Specijalne vrste portland cemenata

Portland cementi sa dodacima

- portland cement sa dodatkom zgure: PC 15z k, PC 30z k

- portland cement sa dodatkom pucolana: PC 15p k, PC 30p k

- portland cement sa mešanim dodatkom: PC 15d k, PC 30d k

- metalurški cement: M k

- metalurški cement sa dodatkom pucolana: M p k i

- pucolanski cement: P k

Svojstva portland cemenata sa dodacima zavise od vrste i od količine

dodataka koji se kombinuju sa portland cementom

Sa povećanjem količine dodataka, sve jače se ispoljavaju razlike

između cemenata sa dodacima i portland cementa:

smanjenje specifične mase cementa, povećanje specifične površine, sma-

njenje toplote hidratacije i povećanje hemijske otpornosti cement

Pored toga, zapaža se usporavanje prirasta čvrstoće, što je posledica

sporije hidratacije

Međutim, konačne (granične) čvrstoće ovih cemenata ne zaostaju za

čvrstoćama portland cementa

Ovi cementi imaju iste klase kao i portland cement

Specijalne vrste portland cemenata

U specijalne vrste PC spadaju

• Beli portland cement - sirovina za dobijanje obojenih cemenata.

Beli cement se meša sa različitim supstancama (pigmenti - metalni

oksidi i dr.), pa se na taj način dobijaju cementi različitih boja

Zbog visoke cene beli cement se uglavnom koristi kao vezivo za

dekorativne maltere i betone, za dobijanje drugih bojenih cemenata,

za izradu belih betonskih ivičnjaka na putevima itd

• Portland cement niske hidratacione toplote - koristi se za

masovne betone i za radove pri visokim temperaturama vazduha

• Sulfatnootporni portland cement - upotrebljava se tamo gde

postoji opasnost od dejstva sulfatnih voda na betonske konstrukcije

(hemijska industrija, rudarstvo, metalurgija itd)

Oznaka ovog cementa je SPC k

CEMENTI ZA CEMENTACIJU BUŠOTINA

• Koriste se za spravljanje cementne kaše koja se utiskuje u prstenasti

prostor između zaštitnih cevi i bokova bušotina za naftu i zemni gas

• Cementacijom bušotine postiže se odvajanje izbušenih slojeva,

učvršćivanje kolone cevi i njena zaštita od korozije, sprečavanje pritoka

slojnih fluida, gubitak isplake itd

• U naftnoj industriji koristi se više cementnih "mešavina" u skladu sa

API (American Petroleum Institute) standardima

• Cementne mešavine su na bazi portland cementa ili aluminatnog

cementa, sa posebnim dodacima

– Pucolanska mešavina I

– Pucolanska mešavina III

– Brzovezujuća aluminatna mešavina

– Sporovezujuća pucolanska mešavina

– Specijalni cementi za cementaciju bušotina - smolni "resin"

cement, lateks cement, cement sa dodatkom gorivog ulja, polimer

cementi ...

PUCOLANI

• Materijali mineralnog porekla koji nemaju sopstvenu vezivnu moć ili je

ona vrlo mala

• Ovi materijali na normalnim temperaturama i u prisustvu vlage reaguju sa

krečom Ca(OH)2, obrazujući nove materijale hidrauličnih svojstava -

"pucolanskih svojstava"

• U sastav pucolana ulaze oksidi: SiO2, Al2O3 i Fe2O3 i to najčešće u

amorfnom-staklastom obliku, koji baš i uslovljava pucolansku aktivnost

• Kao rezultat hemijskih reakcija između oksida i Ca(OH)2 dobijaju se

hidrosilikati, hidroaluminati i hidroferiti kalcijuma koji su teško rastvorljivi u

vodi

Ca(OH)2 + SiO2 + nH2O = CaO . SiO2. (n+1)H2O

Pucolani se dele na: prirodne i veštačke

U prirodne pucolane spadaju: pucolanska zemlja, santorinska zemlja,

dijatomejska zemlja, opalska breča, vulkanski tuf, vulkanski pepeo, apatit i dr

U veštačke pucolane spadaju: leteći - elektrofilterski pepeo, razni keramički

materijali i dr

Pucolani

• Kvalitet pucolana definiše se na osnovu pritisne čvrstoće

• Prema našim standardima postoje tri klase kvaliteta pucolana: 5; 10 i 15

Klase kvaliteta pucolana

Pucolani se označavaju oznakom: P k Ob,

k – oznaka kvaliteta prema tabeli

Ob - skraćena oznaka petrografskog naziva pucolana

Oznaka kvaliteta Čvrstoća pri savijanju,

MPa

Čvrstoća pri pritisku,

MPa

5 2 5

10 3 10

15 4 15

Pucolani zajedno sa krečom se koriste za spravljanje maltera

Pucolanski malteri imaju dosta veću čvrstoću u poređenju sa običnim krečnim

malterom

Najširu primenu pucolani i granulisana zgura imaju u industriji cementa,

gde se dodaju samlevenom portland cementnom klinkeru

SPECIJALNE VRSTE CEMENATA

U specijalne vrste cemenata spadaju: aluminatni cement, supersulfatni

cement i ekspanzivni cement

Aluminatni cement - Topljeni - Lafarž cement

naziva se i boksitni cement, prema osnovnoj sirovini iz koje se dobija

Boja - sivo crna do mrka

Gustina mu je nešto veća od portland cementa i u rastresitom stanju

iznosi 1,0-1,35g/cm3, a u zbijenom stanju 1,5-1,9g/cm3

Osnovni minerali koji ulaze u sastav aluminatnog cementa su:

monokalcijum aluminat CaO . Al2O3 (skraćeno CA) i 2CaO . SiO2 (skraće-

no C2S). Sadržaj Al2O3 u ovom cementu ne sme da bude manji od 35%.

Dobija se žarenjem mešavine krečnjaka (40%) i boksita (40%), uz

dodatak silicijum dioksida SiO2 (10%) i oksida gvožđa Fe2O3 (10%)

Umesto krečnjaka može se upotrebiti negašeni kreč (CaO)

Za izbor sirovine merodavan je aluminatni modul

15,190,032 CaO

OAl

Aluminatni cement - Topljeni - Lafarž cement • Proizvodi se u klasama 65 i 75

• Aluminatni cement ima vrlo brz prirast čvrstoće u toku vremena - posle

jednog dana ostvaruje oko 70% čvrstoće, koja odgovara starosti od 28 dana

Najmanje čvrstoće, MPa

Klasa savojna čvrstoća posle pritisna čvrstoća posle

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

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

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

Čvrstoće aluminatnog cementa

• Tokom procesa hidratacije AC oslobađa se velika količina toplote (250-380

kJ/kg), tako da se on može koristiti i pri radu do -150C

• Tokom vremena u aluminatnom cementu dolazi do prekristalizacije, što ima za

posledicu pad čvrstoće

• Posle otprilike 2-3 godine čvrstoća počinje da opada i da teži čvrstoći koju je

cement imao posle jednog dana

• Ne sme se koristiti za objekte čija eksploatacija treba da traje dugi niz

godina, jer opadanje čvrstoće može da bude i do 0,5 konačne čvrstoće -

čvrstoća se vraća na vrednost posle 1 dana

Aluminatni cement - Lafarž cement

• Otporan je u morskoj vodi, u "mekim" vodama i sulfatnim vodama

Neotporan je u vodama koje sadrže alkalije

• Ne sme se mešati sa krečom, kao ni sa portland cementom, jer u

takvoj mešavini dolazi do ubrzanog vezivanja i do značajnog pada

čvrstoće u odnosu na čvrstoću čistog aluminatnog cementa

• Za hidrataciju ovog cementa potrebna je veća količina vode nego kod

portland cementa.

• Proizvodni troškovi su mu nekoliko puta veći od troškova proizvodnje

portland cementa

• Najčešće se koristi u interventne svrhe kad se zahteva brzo

očvršćavanje, otpornost prema hemijskim uticajima, kao i za rad pri

niskim temperaturama

• Aluminatni cement se obeležava oznakom: AC k (k - klasa cementa)

Supersulfatni cement • Proizvodi se finim mlevenjem granulisane zgure visokih peći do 85%,

sadre+anhidrit 10-15% i samo oko 5% portland cementnog klinkera

• Odlikuje se velikom finoćom mliva, ima usporenu hidrataciju, razvija malu

toplotu hidratacije, traži znatno veću količinu vode za hidrataciju Otporan

je prema delovanju morske vode, sone kiseline, lanenog ulja, fenola,

razblaženih rastvora organskih kiselina i dr

• Izuzetno je osetljiv na uslove lagerovanja, koji mogu da utiču na vreme

vezivanja i pad čvrstoće

• Kod nas se proizvodi vrlo malo i to samo u klasi 25

Ekspanzivni cement

•Dobija se kombinovanjem portland cementa sa sulfoaluminatnim

cementom i granulisanom zgurom

•Ovi cementi u prvih 10-15 dana pokazuju značajnu ekspanziju –

širenje. Ekspanzija može da iznosi i do 25mm/m,, ali se najčešće

proizvode ekspanzivni cementi kod kojih je širenje 3-5mm/m,

•Koriste se za dobijanje prethodno napregnutih betona, zbog čega

se ovi cementi nazivaju i "samonaprežući cementi"

VAZDUŠNA - NEHIDRAULIČNA VEZIVA

• Obuhvataju vrste koje mogu vezivati i očvrsnuti samo na vazduhu i

nisu postojana u vodi

• U ovu grupu veziva spadaju: kreč, gips, magnezitna veziva, vodeno-

rastvorno staklo i dr

• Od važnosti za rudarstvo su uglavnom kreč i gips

KREČ – VAPNOKreč je nehidraulično mineralno vezivo koje se dobija iz krečnjaka

odgovarajućeg hemijskog sastava

Razlikujemo: živi - negašeni kreč i gašeni kreč

Živi - negašeni kreč• Po sastavu je kalcijum oksid CaO, sa manjim ili većim sadržajem

primesa (MgO, SiO2, Fe2O3, Al2O3) u zavisnosti od primenjene sirovine

• U negašenom kreču treba da bude najmanje 85% CaO i MgO, pri čemu

najviše 8%MgO. Razlikuje se:

I klasa kreča sa najmanje 92% CaO

II klasa sa najmanje 90%CaO i

III klasa sa manje od 90%CaO

Dobijanje živog kreča

• Živi kreč dobija se pečenjem krečnjaka CaCO3, sa što manje

primesa (magnezijum karbonata, gline, peska i dr)

• Samo pečenje se vrši u raznim pećima i na različite načine

• Danas se najčešće koriste vertikalne-šahtne peći

Peć se puni komadima krečnjaka veličine 8÷20cm u naizmeničnim

slojevima sa kamenim ugljem, ili se u peć ubacuje samo krečnjak

Peć se loži odozdo ugljem ili generatorskim gasom

• Pečenjem krečnjaka na temperaturi od 900-10000C odigrava se

hemijska reakcija

CaCO3 = CaO + CO2 - q

100 = 56 + 44 stehiometrijska zavisnost

• Ovako dobijen živi kreč naziva se komadni živi kreč i sastoji se od

CaO, manje količine MgO, nedovoljno pečenih delova, prepečenih -

sinterovanih delova i drugih primesa

Odlikuje se velikom poroznošću komada.

• Pečenjem 100kg krečnjaka dobija se 45-60kg živog kreča

Vertikalna-šahtna

peć za kreč

Vertikalna-šahtna

peć za kreč

1)jama

2)otvor za sirovinu

3)otvor za

ispuštanje kreča

4)duvaljka za

vazduh

5)dimnjak

Gašeni kreč • Po sastavu je kalcijum hidroksid Ca(OH)2

• Dobija se delovanjem vode na živi kreč, pri čemu dolazi do hemijske

reakcije

CaO + H2O = Ca(OH)2 + q

56 + 18 = 74 stehiometrijska zavisnost

• Gašenje kreča prati oslobađanje značajne količine toplote q = 950kJ/kg

• Na osnovu stehiometrijskih veličina za hidrataciju kreča teorijski je

potrebno (18/56) . 100 = 32% vode

• Pri gašenju kreča dodaje se mnogo više vode nego što je potrebno za

hidrataciju (230-320%), pri čemu se dobija kreč u kašastom stanju

Povećanje zapremine je zavisno od klase i iznosi najmanje 2 puta, dok

kod I klase iznosi i do 3 puta

• U procesu gašenja komadi negašenog kreča se raspadaju na sitne

čestice Ca(OH)2 0,001mm. Ogromna specifična površina zrna uslovljava

veliku sposobnost zadržavanja vode i izuzetnu plastičnost krečnog testa

• Posle mešanja sa vodom svaka čestica Ca(OH)2 je okružena tankim filom

apsorbovane vode, koja igra ulogu svojevrsnog hidrodinamičkog

podmazivača. Tako se dobija velika plastičnost krečnog testa, koja je

važna prilikom spravljanja i ugradnje različitih maltera na bazi kreča

Gašeni kreč - gašenje

• Gašenje živog kreča može se izvršiti

industrijskim mehanizovanim postupkom (ostvaruje se

visok kvalitet gašenog kreča) ili

ručno u drvenim koritima

• Nakon ručnog gašenja krečno testo se sipa u krečne jame, gde

ostaje najmanje dve nedelje kako bi se gašenje u potpunosti

završilo

• Kreč pomešan sa prirodnim peskom ili drugim sitnim agregatima

koristi se za izradu raznih maltera

• Negašeni kreč nalazi veliku primenu u hemijskoj industriji itd

Vrste kreča

Postoji više vrsta kreča:

negašeni kreč u komadima

negašeni mleveni kreč

hidratisani kreč

hidraulični kreč i dr

Negašeni - živi kreč u komadima

Dobija direktno se iz peći za pečenje. Sastoji se iz komada različite

veličine koji se isporučuju u zatvorenim vagonima ili sličnim sredstvima

Vrlo je hidroskopan, pa ga treba čuvati od vlage ili što pre zagasiti. Ne

sme da sadrži veću količinu nepečenih delova

Nakon gašenja ovog kreča dobija se krečno testo (kaša, mleko) koje služi

za spravljanje maltera, za krečenje, kao dodatak vodenim bojama itd

Negašeni - živi mleveni kreč

dobija se mlevenjem kreča u komadima do utvrđene finoće mliva.

Isporučuje se u papirnim vrećama bruto mase 50kg

Koristi se isto kao živi kreč u komadima

Vrste kreča - hidratisani kreč

Hidratisani kreč

dobija se gašenjem živog kreča CaO sa količinom vode (35-58%) koja

približno odgovara hemijski potrebnoj vodi za hidrataciju

Gašeni proizvod dobija se u praškastom stanju

Živi kreč se najpre izmelje i gasi u naročim uređajima - hidratorima,

dobijeni prah se proseje, dostavi u silose i automatski pakuje u natron

vreće

Nedostatak hidratisanog kreča je što ležanjem na skladištu se jedini sa

CO2 iz vazduha i delimično pretvara u CaCO3

Hidratisani kreč ima široku primenu i sve više potiskuje ostale vrste

kreča

Njegova prednost je u tome što nema potrebe za posebnim

gašenjem, on se jednostavno priprema dodavanjem tehnološki potrebne

količine vode

Isporučuje se u vrećama od po 25kg

Mora se čuvati od vlage

Vrste kreča - hidraulični kreč

Hidraulični kreč

Pripada kategoriji hidrauličnih veziva

Dobija se pečenjem laporovitih krečnjaka sa 6-20% glinovitih primesa

na temperaturi od 900-10000C. Tokom pečenja sirovine jedan deo

CaO se jedini sa oksidima SiO2, Al2O3 i Fe2O3 iz gline, pri čemu se

stvaraju silikati, aluminati i feriti kalcijuma

Ova jedinjenja imaju sposobnost očvršćavanja ne samo na

vazduhu, nego i u vodi. Hidraulični kreč sadrži i značajnu količinu

slobodnog kreča CaO

• Hidraulični kreč se primenjuje u vidu fino samlevenog praha. Daje

manje plastične maltere, brže i ravnomernije očvršćava po celoj

debljini sloja, ima veću čvrstoću

• Koristi se za dobijanje maltera, kao i za dobijanje betona nižih

kvaliteta

GIPS - SADRA

• Gips se dobija od gipsanog kamena – sadre – po Mosovoj skali 1

• Sadra se sastoji od minerala gipsa (CaSO4. 2H2O - dihidrat) sa nešto

primesa peska, krečnjaka, gline, magnezijuma, oksida gvožđa i dr

• Pored sadre - dihidrata u prirodi se sreće i bezvodni kalcijum sulfat

CaSO4 - anhidrit, koji je redovni pratilac sadre, ali se od nje razlikuje

po znatno većoj tvrdoći

• Od anhidrita se ne može dobiti gips, pa predstavlja jalovinu

• Gips se dobija tako što se sadra prethodno usitnjava do veličine zrna

tucanika (30-60mm), a zatim melje u prah

• Ovako dobijeno sirovinsko brašno unosi se u kotlove za pečenje ili u

rotacione peći. Sirovina se izlaže postepenom povećanju temperature

• Pečeni proizvod se hladi, zatim ponovo melje do potrebne finoće i na

kraju pakuje

• Temperatura pečenja gipsa je relativno niska 110-1800C (u proseku

1500C), pri čemu se odigrava hemijska reakcija

CaSO4. 2H2O = CaSO4

. 0,5H2O + 1,5H2O – q

172 = 145 + 27 stehiometrijska zavisnost

Gips - sadra

• Gips je po hemijskom sastavu poluhidrat CaSO4 . 0,5H2O

• Mešanjem gipsa sa vodom dolazi do vezivanja i očvršćavanja, pri čemu

poluhidrat prelazi u dihidrat po hemijskoj reakciji

CaSO4. 0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4

. 2H2O + q

• Gips se mora zaštiti od vlage i vode, jer će se u protivnom postepeno

transformisati u dihidrat i gubiti svojstva vezivanja i očvršćavanja

• Kad nas su u upotrebi sledeće vrste gipsa: štuk gips, modelarski gips,

alabaster gips, gips za maltere, gips za podloge i dr.

• Najkvalitetniji je alabaster gips koji se dobija pečenjem minerala

alabastera. To je gips sa najfinijim mlivom. Vreme vezivanja iznosi

najviše 30 minuta. Primenjuje se za vajarske radove, za izradu ukrasnih

arhitektonskih elemenata, za fina malterisanja u unutrašnjosti zgrada

itd

• Ostale vrste gipsa sastoje se od poluhidrata sa vrlo malo ili nimalo

nedovoljno pečenih ili prepečenih sastojaka

• Razlikuju se po finoći mliva i vremenu vezivanja, koje se kreće od 15

minuta do nekoliko časova.

VATROSTALNA VEZIVAVatrostalna mineralna veziva obuhvataju

vatrostalnu glinu i

šamotsku mešavinu

Vatrostalna veziva treba da imaju približne osobine kao i vatrostalna

opeka sa kojom se ugrađuje

Vatrostalna glina je vezivo sa malim procentom primesa (oksidi gvožđa,

alkalije, kalcijum karbonat i dr)

Izdržava temperature preko 16000. Najčistija vrsta gline je kaolin, koji

se topi na temperaturi preko 18000C

Upotrebljava se u metalurgiji kao vatrostalno vezivo kod zidanja

obloga visokih i drugih peći, kao i za izradu šamota i šamotskih

opeka u građevinarstvu

Šamot je proizvod koji se dobija pečenjem vatrostalne gline na

temperaturi 1250-13500C, a zatim finim mlevenjem pečenog proizvoda.

Dodavanjem šamotu određene količine nepečene vatrostalne gline (40-

60%) dobija se šamotska mešavina

Upotrebljava se za izradu šamotskog maltera, šamotskih opeka i drugih

vatrootpornih proizvoda