TEHNOLOGIJA NEORGANSKIH MALTERNIH VEZIVA

1. TEHNOLOGIJA NEORGANSKIH MALTERNIH VEZIVA Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga.i@neobee.net

2. Pod neorganskim malternim vezivima podrazumevaju se takvi građevinski materijali neorganskog porekla, koji pod dejstvom vode pokazuju pojavu plastičnosti,a stajanjem na vazduhu otvrdnjavaju. Koriste se za povezivanje i izradu pojedinih građevinskih elemenata, kao i za malterisanje zidova.

3. Podela malternih veziva Po načinu vezivanja Po načinu proizvodnje Osnovna podela vrši se: Vezivakoja se ne prerađuju na pr. GLINA, ILOVAČA Vazdušna Veziva koja nastaju dehidra- tacijom na pr. GIPS Hidraulična Hidraulična Veziva koja nastaju dekarbo- nizacijom na pr. KREČ Veziva koja nastaju sinterovanjem na pr.CEMENT Veziva koja nastaju topljenjem na pr.topljeni aluminatni cement

4. Vazdušna malterna veziva Za njih je karakteristično da vezuju i stiču mehaničku čvrstoću stajanjem na vazduhu, što je posledica sušenja i hemijske reakcije sa CO2 iz vazduha. U ova veziva spadaju: • Gline ( ilovača), • Kreč i • Gips.

5. K r e č Sirovina za proizvodnju je prirodni krečnjak (kalcit). Veoma čiste krečnjačke stene sadrže oko 99 % minerala kalcita(CaCO3). Za dobijanje vazdušnog kreča koristi se krečnjak čistoće oko 94 %. Kreč ili tzv. ”pečeni kreč” nastaje kalcinacijom krečnjaka na temperaturi od 890oC, po jednačini: CaCO3 CaO + CO2 Reakcija je jako endotermna!

6. Kao merilo kvaliteta služi plastičnost dobijenog kreča, koja zavisi od uslova pečenja. Pečenje se odvija u jamastim pećima na oko 1100 oC. Gašeni kreč Nastaje u egzotermnoj reakciji pečenog kreča i vode, po jednačini: CaO + H2O Ca(OH)2

7. U zavisnosti od količine dodate vode, gašeni kreč se javlja u dva oblika: 1. Suvog praha (ako se doda malo vode) 2. Masne,žitke kaše ( dodatkom viška vode). Za gašenje kreča u hidratisani kreč, teorijski, potrebno dodati vode u iznosu od 32,13 % od mase slobodnog CaO. Primena kreča kao malternog veziva zasniva se na vezivanju CO2 iz vazduha po reakciji: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Nastajanjem CaCO3 plastični malter otvrdne.Otvrdnjavanju potpomaže i difuzija vode u poroznu podlogu na koju se malter nanosi.

8. G I P S Gips se javlja u prirodi kao mineral, u dva oblika: - Dihidrat ( CaSO4 x 2H2O ) - Anhidrid ( CaSO4 ). Gipsni kamen (sadra) obično je žućkaste boje, zbog primesa, dok je čist mineral (alabaster) bele boje. Proizvodnja gipsa svodi se na zagrevanje sadre radi dehidratacije. Već na temperaturi od 107 oC nastaje poluhidrat: CaSO4x2H2O CaSO4x0,5H2O + 1,5H2O

9. Anhidrid

10. Na višim temperaturama (iznad 1200 oC) dolazi do razlaganja anhidrida po reakciji: CaSO4 CaO + SO3 Smeša još nerazloženog anhidrida i izdvojenog CaO predstavlja visoko vredni “estrih gips”. Proizvodnja: Odvija se u raznim tipovima peći ili u tzv. kuvačima za gips. Gips je neotporan na dejstvovode, zato se ne koristi za obradu spoljnih već samo unutrašnjih površina.

11. Hidraulična malterna veziva U ova veziva spadaju: - sve vrste cementa i - hidraulični kreč. Hidraulični kreč nastaje pri pečenju krečnjaka koji sadrži više od 6 % gline kao primese.

12. Proizvodnja portland cementa Osnovna sirovina je smeša minerala krečnjaka i gline u odnosu 75 % : 25 % poznata pod nazivom LAPORAC koji se nalazi u prirodi u velikim količinama. Proizvodnja se može podeliti na dva odvojena dela: 1. Proizvodnja klinkera, što obuhvata: - pripremu sirovinske mešavine (suvim ili mokrim postupkom), - pečenje do temperature sinterovanja ( u jamastim ili rotacio- nim pećima ). 2. Mlevenje klinkera zajedno sa dodacima.

13. Proces pečenja sirovinske mešavine odvija se u jamastim i rotacionim pećima. Rotaciona peć se lagano okreće oko svoje osovine,čime se obezbeđuje mešanje materijala,a kos pad omogućuje prirodan tok materijala kroz peć. Na ulasku u peć dolazi najpre do sušenja materijala. U središnjem delu peći (reakcionoj zoni) se odvijaju procesi dekarbonizacije,sinterovanja i sinteze novih jedinjenja (klinker minerali) u čvrstom stanju. U donjem delu peći se završava proces sinterovanja i dobijeni klinker u usijanom stanju pada iz peći u posebne uređaje za hlađenje u kojima se hladi na 50 – 60 oC. Hlađenje se vrši strujom vazduha koji se kasnije kao predgrejan uvodi u gorionike peći.

14. Šema proizvodnje cementa

15. Uprošćena šema procesa u rotacionoj peći Sirovinska mešavina Vreli gasovi Zona predgrevanja Reakciona zona t = 1450 oC t = 1400 oC t = 200-300 oC Nastaju klinker minerali: 3CaOxSiO2 2CaOxSiO2 3CaOxAl2O3 4CaOxAl2O3xFe2O3 i CaOxAl2O3

16. Ohlađeni klinker se ostavlja da odstoji izvesno vreme da bi se slobodni kreč (CaO) u njemu hidratisao. Hidratisani klinker zajedno sa dodacima koji imaju za cilj da regulišu brzinu vezivanja cementa melje se u mlinovima sa kuglama. Od dodataka se najčešće primenjuje: • Gips, Ukupna količina dodataka • Aktivni SiO2, iznosi od 2 – 5 %. • Pesak, • Krečnjak

17. Vezivna svojstva cementa zasnivaju se na sposobnosti aluminata i silikata da reaguju sa vodom, pri čemu nastaju kristali velikečvrstoće, po reakcijama: • Hidrolize: 3CaOxSiO2 +2H2O = 2CaOxSiO2xH2O +Ca(OH)2 • Hidratacije: 2CaOxSiO2 +H2O = 2CaOxSiO2xH2O 3CaOxAl2O3 +6H2O = 3CaOxAl2O3x6H2O Vezivna svojstva zavise od sastava cementa.Sadržaj oksida kreće se u sledećim granicama: CaO = 64 - 67 % SiO2 = 21 – 25 % Al2O3 = 4 – 8 % Fe2O3 = 2 – 4 % (SO3 + MgO) = 3 %

18. Kao merilo kvaliteta koriste se podaci o hemijskom sastavu,pri čemu se uspostavljaju određeni odnosi pojedinih komponentata,poznati pod nazivom MODULI. Vrednosti modula su propisane standardima za pojedine vrste cementa. Za portland-cement vrednosti su: • Hidraulični modul = = 1,7 – 2,3 • Silikatni modul = = 2,2 – 3,5 • Aluminatni modul = = 1 – 5 . CaO SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 SiO2 Al2O3 + Fe2O3 Al2O3 Fe2O3

19. Beton i proizvodi od betona Beton se dobija mešanjem VEZIVA i materijala za ISPUNU. Veziva mogu biti: Materijali za ispunu su: • Kreč, - Pesak, • Gips, - Šljunak, • Cement, - Tucanik, • Bitumen i td. - Šljaka i dr. Beton se najviše pravi od smeše : CEMENTA,PESKA I ŠLJUNKA ILI TUCANIKA I VODE.

20. Zavisno od čvrstoće na pritisak koju postiže posle 28 dana od spravljanja, beton se deli na : • Običan beton i • Beton visokeotpornosti, čija minimalna vrednost čvrstoće na pritisak je 22 MPa. Svojstva betona zavise od vrste i količine komponenata koje ulaze u njegov sastav. Pored toga bitna su i svojstva pojedinih komponenata, kao na pr.: - Veličina i oblik zrna, - Mehanička čvrstoća i - Hemijski sastav (posebno kod veziva ivode )

21. Pesak i šljunak uzimaju se u opsegu dimenzija zrna 0 – 100 mm,pri čemu se zavisno od veličine zrna razlikuju: • Fini pesak ( do 0,5 mm), • Pesak ( 0,5 – 8 mm ), • Šljunak ( 8 – 30 mm ) i • Krupni šljunak ( 30 – 100 mm ). Pesak i šljunak ne smeju da sadrže organske materije niti materije koje stvaraju mulj (na pr. zemlja, glina). Voda za beton treba da je hemijski čista, posebno da ne sadrži organske materije. Organske materije obavijaju zrna peska i šljunka i onemogućavaju vezivanje sa cementom.

22. Spravljanje betona Najpre se utvrdi odnos veziva, tj. cementa (C) prema pesku (P) i šljunku (Š), koji se izražava kao: C : P : Š = 1 : m : n , gde su : m i n - delovi peska,odnosno šljunka u [ kg ] ili [ m3 ], koji se mešaju sa jedinicom mase ili zapremine cementa. Sam postupak spravljanja betona svodi se na homogenizaciju smeše komponenata u utvrđenom odnosu da bi se dobila homogena smeša potrebne tečljivosti. Homogenizacija se vrši u mašinama mešalicama.

23. Po konzistenciji razlikuju se tri vrste betona: • Vlažan beton (kao zemlja), • Plastični beton i • Liveni beton.

24. Vrste betona i komercijalni proizvodi od betona • Teški beton – ima veliku mehaničku čvrstoću i koristi se za izradu konstrukcija izloženih velikim opterećenjima, kao što su (stubovi, nosači, mostovi, putevi itd.) • Laki beton –za izradu elemenata izloženih, manjimnaprezanjima u građevinarstvu ( na pr. za izradu zidova stanova i sl.). Od komercijalnih lakih betona poznati su: • Durisol ( na bazi portland cementa i strugotina od drveta), • Tarolit ( na bazi drvene vune i cementnog maltera), • Heraklit (na bazi drvene vune i Mg(OH)2.