Anorganická pojiva (maltoviny)

Bohumil Kratochvíl

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Ústav chemie pevných látek

Praha, 2020

Anorganická pojiva (definice, vznik)

Pojiva definice: práškovité látky, které po rozdělání s vodou spojují např.

stavební keramiku nebo kamenivo do kompaktního celku nebo

vytvoří kompaktní těleso

Pojiva použití: maltoviny - hlavní součásti stavebních malt. Smáčí povrch stavební

keramiky a kameniva a mají velkou adhezi (přilnavost)

Pojiva dělení:

- hydraulické maltoviny (tvrdnou na vzduchu i pod vodou) - cement

- vzdušné maltoviny (tvrdnou pouze na vzduchu, ve vodě se

částečně rozpouští a drobí) – sádra, vápno

Cement

(křemičitanový, portlandský)

- Suroviny (vnos přepočten na SiO2: křemičitany z jílů, hlín, jílových břidlic apod.

vnos přepočten na CaO, MgO: vápence CaCO3, dolomity MgCO3 )

- Škodlivé minority surovin: M2O, M=alkalický kov, sírany (udávané jako SO3)

jílová břidlice vápenec

Cement (výroba)

Suroviny se melou a homogenizují a výsledná surovinová směs se vypálí (slinuje) při

teplotě 1300 – 1450o C v rotační peci na tzv. slínek, který se mele a pytluje.

schéma technologie

Slínek (složení)je směs asi 20 krystalických a nekrystalických fází:

(„cementářské“ značení: CaO = C, SiO2 = S, Al2O3 = A, Fe2O3 = F)

Nejdůležitější fáze

1. Alit: Ca3SiO5 (3CaO.SiO2), zkrácené označení C3S, obsah ve směsi 44 – 77 %

2. Belit: Ca2SiO4 (2CaO.SiO2), zkrácené označení C2S, obsah ve směsi 9 – 33 %

3. Celit: 4CaO.Al2O3.Fe2O3, zkrácené označení C4AF, obsah ve směsi 4 – 10 %

4. Aluminát vápenatý: 3CaO.Al2O3, zkrácené označení C3A, obsah ve směsi 6 – 13 %

Pevnostní třídy cementu

třída Normalizovaná pevnost v tlaku

(Mpa) za 28 dnů

32,5 N min.

32,5

max.

< 52,532,5 R

42,5 N

42,5 < 62,542,5 R

52,5 N 52,5 67 (obvyklá) – norma nepředepisuje

Cement (tuhnutí, beton, železobeton)

Tuhnutí cementu:

a) chemické: slínkové minerály + H2O hydrogenkřemičitany (hydrogenhlinitany)

převažující hydratace: fáze C3S (alit) fáze C-S-H (+ sádrovec ettringit)

b) fyzikální: vznik zplstnatělých krystalků a vytvoření pevné mikrostruktury

Beton:

cement + H2O + 3 až 8 násobek písku (štěrku): ztuhne ve formě do

kompaktního tělesa

Železobeton (kompozit): beton vyztužený železnými tyčemi

Cement (hydraulický modul)

bezrozměrná

veličina

Hlinitanové cementy: jiné složení slínku, menší pevnost, vyšší chemická

odolnost. Používají se na vyzdívku agresivního chemického prostředí

Vápno (bílé, vzdušné – výroba)

je vzdušné anorganické pojivo, chemicky CaO, obsahující < 8% MgO

Surovina pro výrobu: vápenec (CaCO3, příp. dolomitický vápenec, Ca,MgCO3)

1050 - 1250o C

Technologie: CaCO3 CaO + CO2 (kalcinace neboli pálení)

Vápenný hydrát (tuhnutí)

CaO + H2O Ca(OH)2 + 64,9 kJ (hašení, hydratace)

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (tuhnutí, karbonatace)

Další druhy vápna a použití

Vápno vzdušné dolomitické: 80 – 85 % CaO , 15 – 20 % MgO +

nečistoty (jíly, písky)

Použití vápna: malty, omítky, písko-vápenné cihly

Vápno hydraulické: CaO + hydraulické oxidy SiO2, Al2O3, Fe2O3

(u nás se nevyrábí, nahrazuje se méně pevnými cementy třídy 22,5)

písko-vápenné (bílé) cihly

Sádra – definice, suroviny

je vzdušné anorganické pojivo, chemicky CaSO4 . 0,5H2O (hemihydrát)

Suroviny: minerál sádrovec, CaSO4 . 2H2O (čistá forma alabastr)

energetický sádrovec vznikající při odsiřování uhlí v elektrárnách

800 - 900o C

CaCO3 + 2H2O + SO2 + 1/2O2 CaSO4 . 2H2O + CO2

Soška z alabastru Velkovýroba energosádrovce

Sádra - výroba

120 - 170o C

Výroba sádry: CaSO4 . 2H2O CaSO4 . 0,5H2O (sádra) + 1,5H2O

Sádra smíchána s vodou rychle tuhne (řádově minuty) zpět na sádrovec

>200o C

CaSO4 . 2H2O CaSO4 (anhydrit) + 2H2O

Sádra ve zdravotnictví

Pokud proces dehydratace sádrovce probíhá při teplotě nad 200o C pak vzniká

CaSO4, nazývaný anhydrit

Minerál anhydrit

Sádra a anhydrit – použití

(stavebnictví)

Anhydritová litá

podlaha – perfektní

samonivelační

vlastnosti (nutno

chránit před vlhkem !)

Sádrokartonové desky:

jádro: směs sádry a sádrovce

obal: papírový karton – velkotonážní

aplikace sádry

Další anorganická pojiva

Hořečnatá maltovina (Sorelův cement):

Práškovitý MgO + vodný roztok MgCl2 5Mg(OH)2.MgCl2.7H2O

Použití: Sorelův cement tvoří s dřevěnými výplněmi (piliny, dřevitá vlna) heraklit

nebo xylolit (desky)

heraklit

Křemičitanová pojiva:

Vodný roztok křemičitanu sodného, Na2SiO3 (vodní sklo):

Použití: lepidlo

This teaching material is a copyrighted work protected by UCT Prague copyright.Some parts of this lecture are based on third party copyrighted works that UCT Prague uses for the purpose of instruction of its students based on a statutory licence.The content of this lecture is intended exclusively for the instruction of students at UCT Prague.The content of this lecture cannot be reproduced, recorded, emulated, published or disseminated in any other way without written permission from the copyright owner.When students at UCT Prague make a recording or emulation of the work exclusively for their use, or use the work in any other way that does not infringe copyright according to the law, this is not considered a breach of copyright.© UCT Prague 2020