Střední škola stavební Jihlava
Sada 1 – Technologie betonu 06. Chemické reakce cementu Digitální učební materiál projektu: SŠS Jihlava – šablony registrační číslo projektu:CZ.1.09/1.5.00/34.0284 Šablona: III/2 - inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Iveta Čopáková © 2012
Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Hydratace • Hydratace je chemický a fyzikální proces, při němž kašovitá cementová směs přechází do tuhého a tvrdého stavu. • Hydratace je pochod, při němž voda vstupuje do struktury sloučeniny a vznikající sloučeniny přecházejí v tuhou hmotu.
2
Průběh procesů od počátečního stavu (cement s vodou) až po zatvrdlou cementovou pastu.
Hydratace – z časového hlediska – 3 fáze: 1. Doba trvání celkem 1-2 hodiny 2. Doba trvání 12-24 hodin po smíchání slínku s vodou 3. 2 části – a) doba trvání do 28 dnů b) několik let 3
Hydratační teplo • Při chemické reakci cementu s vodou vzniká teplo, které nazýváme hydratační teplo. Závisí na chemickém složení cementu, množství minerálů, a na jemnosti mletí. • (Čím je cement jemněji mletý, tím má větší povrch, který je smáčen vodou, tím je intenzivnější hydrolýza, včasnější počátek průběhu hydratace, tím rychleji se vyvíjí hydratační teplo.)
• Hydratace probíhá nerušeně při optimální teplotě 15 až 25 °C. Při nižších teplotách se průběh hydratace zpomaluje. Při teplotě nižší než 5°C hydratace ustává. 4
Betonáž vzorku pro měření teplot samozhutnitelným betonem, který byl použit pro stavbu tunelu Valík, zdroj Metrostav 5
Tuhnutí • Tuhnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. • Začátek tuhnutí je pro cementy obecného použití stanoven s ohledem na pevnostní třídu. • Cementy pevnostní třídy maxim. 42,5 mají počátek tuhnutí stanoven nejdříve za hodinu, nejpozději do 12 hodin po smíchání cementu s vodou. U cementů pevnostní třídy 52,5 je počátek tuhnutí stanoven nejdříve za 45 minut.
6
• Začátek tuhnutí se oddaluje proto, aby se zajistila doba potřebná pro výrobu betonové směsi, její dopravu, uložení a zpracováni. • Regulace tuhnutí, stanovení počátku, se provádí přidáváním sádrovce, a to maximálně do 5 % hmotnosti cementu, anebo sádrových střepů, které se přidávají s dalšími přísadami ke slínku při mletí cementu. • Bez těchto přísad by hydratace začala již při smáčení cementu s vodou
7
Tvrdnutí • Tvrdnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu, která nabývá pokračující hydratací větší pevnosti. • Rychlost tvrdnutí je dána chemickým složením a jemností cementu.
8
• Tvrdnuti probíhá zpočátku intenzivně, později se tvrdnutí zpomaluje, až se po několika letech ustálí. Největší přírůstek pevnosti nastává do 28 dnů. Tuto pevnost považujeme za základní, stoprocentní, a označujeme ji Rc,28. • Další nárůst pevnosti je velmi pomalý. Pevnost cementu a betonu zjišťujeme za 28 dní, ta je pro hodnocení rozhodující.
9
Objemové změny • Ve spojitosti s vlhkostními objemovými změnami tj. nabývání a smršťování • Rozdělení – podle doby, kdy je beton vystaven změně vlhkosti – vyzrálý b. – změny vratné a malé - zrání b. – změny nevratné a relativně velké
10
• Smršťování – hydratuje-li cement smíchán s vodou na vzduchu, část záměsové vody s odpaří, část se váže chemicky při vzniku krystalů. Molekulární síly přitahují jemné částice k sobě a omezují nárust krystalů. Nastává smrštění, které je tím větší, čím je cement jemněji mletý a čím je prostředí uložení sušší. • Nabývání – Při uložení betonu ve vodě nedochází k odpařování vody. Na povrchu krystalů a v pórech je fyzikálně vázáno větší množství vody. Proto se při uložení betonu ve vodě objem cementu zvětšuje. Nabývání je několikanásobně menší než smršťování. 11
• Jemnost mletí – od jemnosti mletí cementu závisejí některé jeho vlastnosti, např. počáteční pevnost, zpracovatelnost, přilnavost i nerozpustnost malt. Jemnější mletí cementu má své nevýhody – cement lehko hrudkovatí, z betonové směsi se lehko odplavuje a potřebuje více záměsové vody. V současné době se cement mele na zrnění 2 až 200 µm, nejvhodnější jsou zrna velikosti 3 až 30 µm.
12
Zdroje: http://www.betonserver.cz/ http://www.sosik.cz/_ftp/Laborator/laboratorSTA.htm http://www.ocel.wz.cz/index.html http://www.pozemni-stavitelstvi.wz.cz/ http://www.imaterialy.cz/ http://www.ebeton.cz/
Literatura: DVOŘÁK J.,KVÍTEK Z., SLABÝ J., Betonové kce I, 2. vydání, Sobotáles Praha, 1996, 256 s., ISBN 80-85920-20-4 Příručka technologa – beton, 2. vydání, Artis, 2005 JELÍNEK L., Dřevěné a kovové kce, ECC Strakonice, 2008, 130 s. Materiál je určen k bezplatnému používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je : Iveta Čopáková. Pokud není uvedeno jinak, byly při tvorbě použity volně přístupné internetové zdroje. Autor souhlasí se sdílením vytvořených materiálů a jejich umístěním na www.ssstavji.cz.
