Składniki cementu i ich rola w kształtowaniu właściwości kompozytów cementowych

Transkrypt

1 Konferencja WYROBY CEMENTOWE ICH ZNACZENIE W KSZTAŁTOWANIU TRWAŁOŚCI I BEZPIECZEŃSTWA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH ORAZ SPOSOBY WPROWADZANIA ICH DO OBROTU Składniki cementu i ich rola w kształtowaniu właściwości kompozytów cementowych Zbigniew Giergiczny Politechnika Śląska w Gliwicach Stowarzyszenie Producentów Cementu Warszawa, 10 maja 2016

2 Normy dotyczące cementu obowiązujące w Polsce PN-EN 197-1:2012 Cement Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku PN-EN 197-2:2002 Cement Część 2: Ocena zgodności PN-B-19707:2013 Cement Cement specjalny skład, wymagania i kryteria zgodności PN-EN 14216:2005 Cement Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów specjalnych o bardzo niskim cieple hydratacji PN-B-30010:1990/Az3:2002 Cement portlandzki biały 2

3 Definicja cementu Cement jest to spoiwo hydrauliczne tj. drobno zmielony materiał nieorganiczny, który po zmieszaniu z wodą tworzy zaczyn wiążący i twardniejący drogą reakcji i procesów hydratacji, który po stwardnieniu pozostaje wytrzymały zarówno na powietrzu jak i pod wodą. 3

4 Składniki cementu zgodnie z normą PN-EN Materiały nieorganiczne z udziałem powyżej 5% Składniki główne Stosowane w celu ulepszenia właściwości cementu, w ilości do 1% (za wyjątkiem pigmentów). Dodatki CEMENT Składniki drugorzędne Materiały nieorganiczne z udziałem do 5% Ilość dodatków organicznych 0,2% masy cementu Siarczan wapnia Regulator czasu wiązania 4

5 Składniki główne cementu zgodnie z PN-EN K S Klinkier portlandzki (K) Granulowany żużel wielkopiecowy (S) P V Pucolany (P, Q) Popiół lotny krzemionkowy (V) Popiół lotny wapienny (W) W Pył krzemionkow y (D) Wapień (L, LL) L, LL Łupek palony (T) D T 5

6 Rodzaje cementów wg PN-EN CEM I Cement portlandzki CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM III Cement hutniczy CEM IV Cement pucolanowy CEM V Cement wieloskładnikowy wg PN-EN VLH III VLH IV VLH V Cement hutniczy Cement pucolanowy Cement wieloskładnikowy 6

7 Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN z uwagi skład Nazwa cementu Oznaczenie wg PN-EN Składnik Zawartość składnika nieklinkierowego % cement portlandzki CEM I - - cement portlandzki wieloskładnikowy c CEM II/A CEM II/B wszystkie 6 20 a, b CEM III/A cement hutniczy CEM III/B S CEM III/C cement pucolanowy c CEM IV/A CEM IV/B D, P, Q, V, W cement wieloskładnikowy c CEM V/A CEM V/B S + P, Q, V a Udział pyłu krzemionkowego ograniczony jest do 10% b Ilość dodatków mineralnych dla CEM II/A-M wynosi 12-20% c Dla CEM II/A,B M oraz pozostałych cementów składniki inne niż klinkier należy deklarować poprzez oznaczenie cementu 7

8 Rodzaje i skład cementów wg normy PN-EN Główne rodzaje CEM II Nazwa 27 wyrobów (rodzajów cementu powszechnego użytku) Klinkier Żużel wielkopiecowy K S D Składniki główne (udział w % masy) Pył krzemionkowy Naturalna P Pucolany Popiół lotny Naturalna Wypalana Q Krzemionkowy V Wapienny W Łupek palony Wapień T L LL Składniki drugorzędne CEM I Cement portlandzki CEM I Cement portlandzki CEM II/A-S żużlowy CEM II/B-S Cement portlandzki krzemionkowy CEM II/A-D Cement portlandzki pucolanowy Cement portlandzki popiołowy Cement portlandzki łupkowy Cement portlandzki wapienny Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM III Cement hutniczy CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL CEM II/A-M < > 0 5 CEM II/B-M < > 0 5 CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A < > CEM IV Cement pucolanowy CEM IV/B < > CEM V Cement CEM V/A < > wieloskładnikowy CEM V/B < >

9 Rodzaje cementów powszechnego użytku wg PN-EN z uwagi na zawartość dodatków mineralnych Nazwa cementu Oznaczenie wg PN-EN Składnik Zawartość dodatku mineralnego % cement portlandzki wieloskładnikowy c CEM II/A CEM II/B wszystkie 6 20 a, b a Udział pyłu krzemionkowego ograniczony jest do 10% b Ilość dodatków mineralnych dla CEM II/A-M wynosi 12-20% c Dla CEM II/A,B M oraz pozostałych cementów składniki inne niż klinkier należy deklarować poprzez oznaczenie cementu CEM II Cement portlandzki krzemionkowy CEM II/A-D CEM II Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/A-M < > 0 5 CEM II/B-M < > 0 5 9

10 Wymagania chemiczne Właściwość Strata prażenia Pozostałość nierozpuszczalna Zawartość siarczanów (jako SO 3 ) Badanie wzorcowe EN EN b) EN Rodzaj cementu CEM I CEM III CEM I CEM III CEM I CEM II c) CEM IV CEM V CEM III d) Klasa wytrzymałości Wymagania a) Wszystkie 5,0% Wszystkie 5,0% 32,5N 32,5R 42,5N 3,5% 42,5R 52,5N 52,5R 4,0 % Wszystkie Zawartość chlorków EN Wszystkie e) Wszystkie 0,10% f) Pucolanowość EN CEM IV Wszystkie Wynik pozytywny a) Wymagania podano jako procent masy gotowego cementu b) Oznaczenie pozostałości nierozpuszczalnych w kwasie solnym i węglanie sodu c) Cement rodzaju CEM II/B-T i CEM II/B-M z udziałem T>20% masy może zawierać do 4,5% siarczanów (jako SO 3 ) dla wszystkich klas wytrzymałości d) Cement rodzaju CEM III/C może zawierać do 4,5% siarczanów e) Cement rodzaju CEM III może zawierać więcej niż 0,10% chlorków, lecz wówczas maksymalną zawartość chlorków należy podać na opakowaniu lub/i dokumencie dostawy f) Cement stosowany do betonu sprężonego może być produkowany według niższego wymagania. Wówczas wartość 0,10% należy zastąpić tą niższą wartością, którą należy podać na dokumencie dostawy. 10

11 Początek czasu wiązania wg PN-EN Czas początku wiązania mierzony w temperaturze 20oC jest w prostej relacji okresem, podczas którego beton w tej samej temperaturze może być transportowany i układany. Klasa wytrzymałości Początek czasu wiązania min 32,5L a 32,5N 32,5R 42,5L a 42,5N 42,5R ,5L a 52,5N 45 52,5R a Klasa wytrzymałości definiowana tylko dla cementów CEM III 11

12 Stałość objętości (rozszerzalność) wg PN-EN Głównym czynnikiem wpływającym na zmiany objętości jest zbyt duża zawartość wolnych tlenków : wapnia, magnezu. Klasa wytrzymałości CaO 32,5L 32,5N 32,5R 42,5L 42,5N 42,5R 52,5L 52,5N 52,5R Spieczone MgO Stałość objętości (rozszerzalność) mm 10 H 2 O Ca(OH) 2 Pęcznienie Mg(OH) 2 12

13 Klasy wytrzymałości cementu wg PN-EN Wytrzymałość na ściskanie MPa Klasa wytrzymałości Wytrzymałość wczesna Wytrzymałość normowa 2 dni 7 dni 28 dni 32,5L a - 12,0 32,5N - 16,0 32,5R 10,0-42,5L a - 16,0 42,5N 10,0-42,5R 20,0-52,5L a 10,0-52,5N 20,0-52,5R 30,0 - a Klasa wytrzymałości definiowana tylko dla cementów CEM III 32,5 52,5 42,5 62,5 52,5-13

14 Proces produkcji cementu 14

15 Klinkier portlandzki - wymagania wg PN-EN Klinkier portlandzki (K) materiał hydrauliczny składający się z krzemianów wapnia oraz glinianów i glinianożelazianów wapniowych Wytwarzany jest przez spiekanie surowców zawierających tlenek wapnia, dwutlenek krzemu, tlenek glinu, tlenek żelaza i niewielkie ilości innych materiałów. Wymagania: zawartość krzemianów wapnia i pozostałości zawierającej glin i żelazo związane w fazach klinkierowych 67%, stosunek masy (CaO)/(SiO 2 ) 2, zawartość MgO 5,0%. 15

16 Instalacja produkcji klinkieru piec obrotowy, kalcynator Kalcynator = 5,75 m L = 92 m Piec obrotowy 16

17 Składniki klinkieru Nazwa Wzór Zapis uproszczony zawartość Krzemian trójwapniowy Alit Krzemian dwuwapniowy Belit Glinian trójwapniowy faza ciemna Faza glinożelazianowa Brownmilleryt faza jasna 3CaO SiO 2 C 3 S 65% 2CaO SiO 2 C 2 S 14% 3CaO Al 2 O 3 C 3 A 10% Ca 2 (Al x Fe 1-x ) 2 O 5 C 4 AF 8% 17

18 Hydratacja faz klinkierowych % % ALIT BELIT woda C-S-H uwodnione krzemiany wapnia wodorotlenek wapnia 18

19 Ciepło hydratacji [J/g] Ciepło hydratacji 100% 90% % % % 50% 40% C 4 AF C 3 A C 2 S C 3 S C4AF C3A C2S C3S C3S 3 S C2SC 2 S C3A 3 A C4AFC 4 30% 20% 10% 0% 19

20 Wymagania jakościowe stawiane cementom PN-EN Wymagania mechaniczne: wytrzymałość wczesna R, wytrzymałość wczesna N Wytrzymałość wczesna L Wymagania fizyczne: początek czasu wiązania, stałość objętości. Wymagania chemiczne: straty prażenia, pozostałość nierozpuszczalna, zawartość siarczanów, zawartość chlorków, pucolanowość. Właściwości specjalne: Niskie ciepło hydratacji LH Odporne na siarczany SR PN-B Właściwości specjalne: odporność na siarczany HSR niska zawartość alkaliów NA 20

21 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Przyrost wytrzymałości cementów różnych klas wytrzymałości 70 CEM I 32,5R CEM I 42,5R CEM I 52,5R dzień 2 dni 7 dni 28 dni 21

22 Żużel wielkopiecowy

23 Rodzaje i skład cementów wg normy PN-EN Cementy z dodatkiem żużla Główne rodzaje CEM II Nazwa 27 wyrobów (rodzajów cementu powszechnego użytku) Klinkier Żużel wielkopiecowy K S D Składniki główne (udział w % masy) Pył krzemionkowy Naturalna P Pucolany Popiół lotny Naturalna Wypalana Q Krzemionkowy V Wapienny W Łupek palony Wapień T L LL Składniki drugorzędne CEM I Cement portlandzki CEM I Cement portlandzki CEM II/A-S żużlowy CEM II/B-S Cement portlandzki krzemionkowy CEM II/A-D Cement portlandzki pucolanowy Cement portlandzki popiołowy Cement portlandzki łupkowy Cement portlandzki wapienny Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM III Cement hutniczy CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL CEM II/A-M < > 0 5 CEM II/B-M < > 0 5 CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A < > CEM IV Cement pucolanowy CEM IV/B < > CEM V Cement CEM V/A < > wieloskładnikowy CEM V/B < >

24 Granulowany żużel wielkopiecowy wymagania wg PN-EN Granulowany żużel wielkopiecowy (S) jest otrzymywany przez gwałtowne chłodzenie płynnego żużla o odpowiednim składzie, otrzymywanego przy wytapianiu rudy żelaza w wielkim piecu. Jest to materiał, który wykazuje właściwości hudrauliczne przy odpowiedniej aktywacji. Wielki piec Wymagania: zawartość fazy szklistej 67%, zawartość CaO+MgO+SiO 2 67%, stosunek (CaO+MgO)/SiO 2 1. żużel Surówka żelaza 24

25 Granulowany żużel wielkopiecowy Surowce wsadowe: ruda żelaza koks topniki (wapień, boksyty) Stopiony żużel wielkopiecowy Gorące powietrze (spalanie koksu) Surówka 25

26 Granulowany żużel wielkopiecowy 200 C 500 C GARDZIEL SZYB 800 C PRZESTRON 1200 C 1500 C 1700 C SPAD GAR 26

27 Granulowany żużel wielkopiecowy Skład tlenkowy CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO Klinkier 67,2 % 21,7 % 5,7 % 2,8 % 1,3 % Żużel 42,0 % 40,7 % 8,6 % 1,0 % 6,3 % 27

28 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Właściwości mechaniczne cementów portlandzkich żużlowych CEM II/A,B-S 70 CEM I 42,5R CEM II/A-S 52,5N CEM II/B-S 32,5R CEM II/B-S 42,5N Czas [dni] 28

29 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Właściwości mechaniczne cementów hutniczych CEM III CEM I 42,5R CEM III/A 32,5N-LH/HSR/NA 80 CEM III/A 42,5N-LH/HSR/NA CEM III/B 42,5L-LH/SR/NA Czas [dni] 29

30 Popiół lotny

31 Rodzaje i skład cementów wg normy PN-EN Cementy z dodatkiem popiołu lotnego Główne rodzaje CEM II Nazwa 27 wyrobów (rodzajów cementu powszechnego użytku) Klinkier Żużel wielkopiecowy K S D Składniki główne (udział w % masy) Pył krzemionkowy Naturalna P Pucolany Popiół lotny Naturalna Wypalana Q Krzemionkowy V Wapienny W Łupek palony Wapień T L LL Składniki drugorzędne CEM I Cement portlandzki CEM I Cement portlandzki CEM II/A-S żużlowy CEM II/B-S Cement portlandzki krzemionkowy CEM II/A-D Cement portlandzki pucolanowy Cement portlandzki popiołowy Cement portlandzki łupkowy Cement portlandzki wapienny Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM III Cement hutniczy CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL CEM II/A-M < > 0 5 CEM II/B-M < > 0 5 CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A < > CEM IV Cement pucolanowy CEM IV/B < > CEM V Cement CEM V/A < > wieloskładnikowy CEM V/B < >

32 Podział popiołów lotnych Popioły lotne Krzemionkowe V Wapienne W Straty prażenia: A: od 0,0 do 5,0% masy B: od 2,0 do 7,0% masy C: od 4,0 do 9,0% masy 32

33 Popiół lotny krzemionkowy wymagania wg PN-EN Popiół lotny krzemionkowy (V) jest to bardzo drobny pył, złożony głównie z kulistych cząstek, mający właściwości pucolanowe. Składa się z reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO 2 ) i tlenku glinu (Al 2 O 3 ). Pozostałość zawiera tlenek żelaza (Fe 2 O 3 ) i inne związki. Wymagania: udział reaktywnego CaO max 10,0%, zawartość wolnego CaO 1,0% (jeżeli zawartość wolnego CaO mieści się w przedziale 1,0-2,5% należy dokonać badania stałości objętości mieszaniny 30% masy popiołu i 70% masy cementu CEM I. Zmiana objętości nie może przekroczyć 10 mm), zawartość reaktywnego SiO 2 min. 25%, 33

34 Popioły lotne krzemionkowe Sferyczna postać ziaren z dużą zawartością fazy szklistej Duża miałkość (powierzchnia właściwa od 250,0 do 450,0 m 2 /kg) Aktywność pucolanowa 34

35 Aktywność pucolanowa Popiół lotny aktywna krzemionka, glin Ca(OH) 2 H 2 O uwodnione krzemiany wapnia (CSH) uwodnione gliniany i siarczanogliniany wapnia Szybkość przebiegu reakcji pucolanowej zależy od: składu chemicznego i mineralnego popiołów lotnych, temperatury i czasu reakcji ciśnienia ilości wody w układzie stosunku popiołu lotnego do Ca(OH) 2 rozwinięcia powierzchni właściwej popiołu lotnego obecności domieszek chemicznych 35

36 Ilość Ca(OH) 2 w stwardniałym kamieniu cementowym 36

37 Spadek wytrzymałości [%] Mrozoodporność betonu Mrozoodporność betonu (F150); początek badania po 28, 56 i 90 dniach Cement popiołowy (30% popiołu krzemionkowego); 350 kg/m3; w/c=0, ,6 61,2 49 Beton nienapowietrzony Beton napowietrzony 43,6 20% graniczny spadek wytrzymałości w stosunku do świadków 40 26, ,2 17,8 5,1 18,8 10,7 4,2 3,0 0 w stosunku do świadków do wytrzymałości po 28 dniach w stosunku do świadków do wytrzymałości po 56 dniach w stosunku do świadków do wytrzymałości po 90 dniach 37

38 Popiół lotny wapienny wymagania wg PN-EN Popiół lotny wapienny (W) jest to bardzo drobny pył, mający właściwości hydrauliczne i/lub pucolanowe. Składa się zasadniczo z reaktywnego tlenku wapnia (CaO), reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO 2 ) i tlenku glinu (Al 2 O 3 ). Pozostałość zawiera tlenek żelaza (Fe 2 O 3 ) i inne związki. Wymagania: udział reaktywnego CaO >10,0%, popiół lotny wapienny zawierający między 10,0% a 15,0% masy reaktywnego CaO powinien zawierać nie mniej niż 25,0 % masy reaktywnego SiO 2. popiół lotny wapienny, zawierający więcej niż 15,0% masy reaktywnego CaO, powinien osiągać wytrzymałość na ściskanie co najmniej 10,0 MPa po 28 dniach Stałość objętości mieszaniny 30% masy popiołu lotnego wapiennego i 70% masy cementu CEM I nie powinna przekraczać 10 mm. 38

39 Popiół lotny wapienny (W) Bardzo drobny pył mający właściwości pucolanowe i/lub hydrauliczne Składa się z reaktywnego tlenku wapnia (CaO), reaktywnego dwutlenku krzemu (SiO 2 ) i tlenku glinu (Al 2 O 3 ), pozostałość zawiera tlenek żelaza (Fe 2 O 3 ) i inne związki Charakteryzują się znacznie bardziej złożonym składem mineralnym w porównaniu z popiołami lotnymi krzemionkowymi 39

40 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Wytrzymałość cementów portlandzkich wieloskładnikowych CEM II/B-W CEM II/B-M (V-W) CEM II/B-M (LL-W) CEM II/B-M (S-W) CEM II/B-S 32,5R CEM II/B-M (V-LL) 32,5R Czas [dni] 40

41 Kamień wapienny

42 Rodzaje i skład cementów wg normy PN-EN Cementy z dodatkiem kamienia wapiennego Główne rodzaje CEM II Nazwa 27 wyrobów (rodzajów cementu powszechnego użytku) Klinkier Żużel wielkopiecowy K S D Składniki główne (udział w % masy) Pył krzemionkowy Naturalna P Pucolany Popiół lotny Naturalna Wypalana Q Krzemionkowy V Wapienny W Łupek palony Wapień T L LL Składniki drugorzędne CEM I Cement portlandzki CEM I Cement portlandzki CEM II/A-S żużlowy CEM II/B-S Cement portlandzki krzemionkowy CEM II/A-D Cement portlandzki pucolanowy Cement portlandzki popiołowy Cement portlandzki łupkowy Cement portlandzki wapienny Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM III Cement hutniczy CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-Q CEM II/B-Q CEM II/A-V CEM II/B-V CEM II/A-W CEM II/B-W CEM II/A-T CEM II/B-T CEM II/A-L CEM II/B-L CEM II/A-LL CEM II/B-LL CEM II/A-M < > 0 5 CEM II/B-M < > 0 5 CEM III/A CEM III/B CEM III/C CEM IV/A < > CEM IV Cement pucolanowy CEM IV/B < > CEM V Cement CEM V/A < > wieloskładnikowy CEM V/B < >

43 Kamień wapienny - wymagania wg PN-EN Wapień (kamień wapienny) (L, LL) powinien zawierać co najmniej 75% CaCO 3, zawartość gliny (iłów) nie powinna przekraczać 1,2g/100g wapienia. Zawartość ogólna węgla organicznego (TOC) powinna spełniać jedno z kryteriów: LL: nie powinna przekraczać 0,20% masy, L: nie powinna przekraczać 0,50% masy. Stopień zmielenia wapienia powinien wynosić ok cm 2 /g. wg Blaine a. 43

44 Kamień wapienny jako mikrowypełniacz matrycy cementowej Kamień wapienny, w porównaniu z klinkierem lub granulowanym żużlem wielkopiecowym, jest materiałem miękkim o bardzo dobrej mielności Po wspólnym przemiale z klinkierem portlandzkim kamień wapienny stanowi najdrobniejsze frakcje cementu < 10 μm Najdrobniejsze frakcje cementu spełniają rolę mikrowypełniacza, zwiększając szczelność matrycy cementowej w stwardniałym zaczynie 44

45 Wytrzymałość [%] Wytrzymałość [%] Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Wytrzymałość na ściskanie zapraw cementowych cement CEM I oraz cementy CEM II/A,B-LL dni 28 dni 90 dni CEM I CEM II/A-LL (kamień wapienny 10%) CEM II/A-LL (kamień wapienny 15%) CEM II/B-LL (kamień wapienny 25%) CEM II/B-LL (kamień wapienny 30%) Wpływ zawartości kamienia wapiennego na wytrzymałość zapraw cementowych Po 2 dniach Zawartość kamienia wapiennego [%] po 28 dniach Zawartość kamienia wapiennego [%] 45

46 Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Wytrzymałość na ściskanie zapraw cementowych cement CEM I i CEM II/A,B-M(V-LL) i CEM II/A,B-M(S-LL) CEM I CEM II/A-M(S-LL) (kamień wap. 10%, żużel 10%) CEM II/A-M(V-LL) (kamień wap. 10%, popiół lotny 10%) dni 28 dni 90 dni CEM II/B-M(S-LL) (kamień wap. 17,5%, żużel 17,5%) CEM II/B-M(V-LL) (kamień wap. 17,5%, popiół lotny 17,5%) 46

47 Dodatki mineralne, a przyrost wytrzymałości na ściskanie 47

48 Stosowanie cementów wg PN-B

49 Właściwości specjalne cementu Ciepło hydratacji

50 Cement o niskim cieple hydratacji LH wg PN-EN oraz o bardzo niskim cieple hydratacji VLH wg PN-EN Rodzaj cementu LH CEM I do CEM V Wymagania Ciepło hydratacji po 41 godzinach 270 J/g (oznaczone metodą semiadiabatyczną) Ciepło hydratacji po 7 dniach 270 J/g (oznaczone metodą ciepła rozpuszczania) Rodzaj cementu VLH VLH III do VLH V Wymagania Ciepło hydratacji po 41 godzinach 220 J/g (oznaczone metodą semiadiabatyczną) Ciepło hydratacji po 7 dniach 220 J/g (oznaczone metodą ciepła rozpuszczania) 50

51 Ciepło hydratacji [J/g] Ciepło hydratacji cementów LH VLH CEM I 52,5R CEM II/A-S 52,5N CEM I 42,5R CEM II/B-S 42,5R-NA CEM II/B-S 32,5R-NA CEM V/A (S-V) 32,5R-LH/HSR/NA CEM III/A 42,5N-LH/HSR/NA CEM III/B 42,5L-LH/SR/NA CEM III/A 32,5N-LH/HSR/NA Czas [godziny] 51

52 Temperatura twardnienia betonu 52

53 Właściwości specjalne cementu Odporność na agresję chemiczną

54 54

55 Cementy odporne na siarczany SR wg PN-EN 197-1:2012 Cementy portlandzkie odporne na siarczany: CEM I...-SR 0 (C 3 A w klinkierze =0%) CEM I...-SR 3 (C 3 A w klinkierze 3%) CEM I...-SR 5 (C 3 A w klinkierze 5%) Cementy hutnicze odporne na siarczany: CEM III/B...-SR (brak wymagań odnośnie zawartości C 3 A) CEM III/C...-SR (brak wymagań odnośnie zawartości C 3 A) Cementy pucolanowe odporne na siarczany: CEM IV/A (P lub V) - SR (o zawartości C 3 A w klinkierze 9%) CEM IV/B (P lub V) - SR (o zawartości C 3 A w klinkierze 9%) 55

56 Wymagania chemiczne dla cementów SR Właściwość Zawartość siarczanów (jako SO 3 ) Badanie wzorcowe EN Rodzaj cementu CEM I-SR 0 b) CEM I-SR 3 b) CEM I-SR 5 b) CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR CEM I-SR 0 Klasa wytrzymałości 32,5N 32,5R 42,5N 42,5R 52,5N 52,5R Wymagania a) 3,0% 3,5 % = 0,0% C 3 A w klinkierze c) EN d) Pucolanowość CEM I-SR 3 3,0% CEM I-SR 5 Wszystkie 5,0% - e) CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR EN CEM IV/A-SR CEM IV/B-SR Wszystkie 9,0% Wynik pozytywny po 8 dniach a) Wymagania podano w procentach masy gotowego cementu określonych w tablicy b) Dla szczególnych zastosowań cementy CEM I-SR 5 mogą być produkowane zgodnie z wyższą zawartością siarczanów. W takich przypadkach wartość liczbową tego wyższego wymagania dotyczącego zawartości siarczanów należy zdeklarować w dokumencie dostawy. c) Metoda badania dotycząca oznaczania zawartości C 3 A w klinkierze z analizy gotowego cementu jest w trakcie opracowywania w CEN/TC 51. d) W szczególnym przypadku cementów CEM I, dopuszcza się obliczanie zawartości C 3 A w klinkierze z analizy chemicznej cementu. Zawartość C 3 A należy obliczyć z równania: C 3 A = 2,65 A 1,69 F e) Do czasu zakończenia prac nad metodą badania, zawartości C 3 A w klinkierze należy oznaczać na podstawie analizy klinkieru, w ramach wykonywanej przez producenta zakładowej kontroli produkcji 56

57 Cementy odporne na siarczany HSR wg PN-B-19707:2013 Rodzaj cementu HSR CEM II/A-V CEM II/A-S CEM II/A-M (S-V) CEM II/B-S CEM II/B-V CEM II/B-M (S-V) CEM III/A CEM III/A CEM V/A (S-V) CEM V/B (S-V) Skład cementu specjalnego Wymagania dodatkowe a) - udział popiołu lotnego krzemionkowego b) V 25 % udział popiołu lotnego krzemionkowego b) V 20 % udział granulowanego żużla wielkopiecowego S 49 % udział granulowanego żużla wielkopiecowego S 50 % a) Wymagania podstawowe dotyczące składu wg PN-EN 197-1:2012, Tablica 1. b) Popiół lotny krzemionkowy (V) powinien spełniać wymagania wg Klinkier Zawartość glinianu trójwapniowego e) C 3 A 5 % - - Zawartość glinianu trójwapniowego e) C 3 A 9 % - - e) Zawartość glinianu trójwapniowego C 3 A wyliczona z równania: C 3 A = 2,65 x Al 2 O 3 1,69 x Fe 2 O 3, na podstawie zawartości Al 2 O 3 i Fe 2 O 3 oznaczanych wg PN-EN

58 Cement niskoalkaliczny NA wg PN-B-19707:2013 Rodzaj cementu NA CEM I CEM II/A-LL Skład cementu specjalnego Wymagania dodatkowe a) Całkowita zawartość alkaliów wyrażona jako Na 2 O eq b) [% mas.] Alkalia aktywne d) Na 2 O eq [% mas.] 0,60 0,30-0,47 CEM II/A-V udział popiołu lotnego krzemionkowego c) V 14% 1,20 0,51 CEM II/A-S udział granulowanego żużla wielkopiecowego S 14% 0,70 0,48 CEM II/A-M (S-V) udział sumy popiołu lotnego krzemionkowego c) i granulowanego żużla wielkopiecowego (S+V) 14% 1,20 0,47 CEM II/B-V udział popiołu lotnego krzemionkowego c) V 25% 1,50 0,52 CEM II/B-S 0,80 0,48 CEM II/B-M (S-V) udział popiołu lotnego krzemionkowego c) V 20% 1,30 0,51 CEM III/A CEM III/B CEM III/C udział granulowanego żużla wielkopiecowego S 49% 0,95 0,28 udział granulowanego żużla wielkopiecowego S 50% 1,10 0,34 2,00 0,18-0,25 CEM IV/A (V) udział popiołu lotnego krzemionkowego c) V 25% 1,50 0,48 CEM IV/B (V) 2,00 0,36 CEM V/A (S-V) udział sumy popiołu lotnego krzemionkowego c) i granulowanego żużla wielkopiecowego (S+V) 49% udział sumy popiołu lotnego krzemionkowego c) i granulowanego żużla wielkopiecowego (S+V) 50% 1,60 0,28 2,00 0,16 CEM V/B (S-V) 2,00 0,16-0,21 a) Wymagania podstawowe dotyczące składu wg PN-EN 197-1:2012 b) Zawartość Na 2 O eq określana wg PN-EN 196-2:2013; Na 2 O eq =Na 2 O+0,658K 2 O c) Popiół lotny krzemionkowy (V) powinien spełniać wymagania zawarte w PN-EN 197-1, dodatkowo strata prażenia nie może przekraczać 5,0% masy, oznaczana zgodnie z PN-EN 196-2, lecz przy czasie prażenia wynoszącym 1h. d) oznaczono wg ASTM C

59 Nazwa normowa cementu co oznacza? Rodzaj CEM III/A 32,5 N-LH/HSR/NA Klasa wytrzymałości Wytrzymałość wczesna Niskie ciepło hydratacji Odporny na siarczany Niskoalkaliczny 59

60 Rodzaj cementów produkowanych w Polsce Rodzaj cementu Cement portlandzki CEM I Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/A,B Cement hutniczy CEM III/A,B Cement pucolanowy CEM IV/A,B Cement wieloskładnikowy CEM V/A,B Zakres CEM I 32,5R; CEM I 32,5R-NA CEM I 42,5R; CEM I 42,5N-NA; CEM I 42,5R-NA CEM I 42N-HSR/NA; CEM I 42,5R-HSR/NA CEM I 42,5R-MSR/NA CEM I 52,5R; CEM I 52,5R-NA; CEM I 52,5N-HSR/NA CEM II/B-V 32,5R; CEM II-B-V 32,5R-HSR CEM II/B-S 32,5R-NA; CEM II/A-LL 32,5R CEM II/B-M(V-LL) 32,5R; CEM II/B-M(S-V) 32,5R CEM II/B-M(V-W) 32,5R CEM II/A-S 42,5R; CEM II/B-S 42,5N-NA CEM II/B-S 42,5R; CEM II/A-V 42,5N CEM II/A-V 42,5R; CEM II/B-V 42,5N CEM II/B-M(S-V) 42,5N; CEM II/B-M(V-LL) 42,5R CEM II/A-LL 42,5N-NA CEM II/A-M(S-LL) 52,5N; CEM II/A-S 52,5N CEM III/A 32,5N-LH/HSR/NA CEM III/A 42,5N; CEM III/A 42,5N-HSR/NA CEM III/A 42,5N-LH/HSR/NA CEM III/A 52,5N-NA CEM IV/B (V) 32,5R-LH/HSR; CEM IV/B (W) 32,5N CEM V/A (S-V) 32,5R-LH 60

61 Sprzedaż cementu w Polsce w latach % 90% 0,2 0,5 2,8 5,3 3,2 8,5 7,6 7,4 7,2 9,7 80% 70% CEM I 60% CEM II 50% 40% 30% 46,6 59,6 55,7 50,2 44,9 CEM III CEM IV, CEM V 20% 10% 0% 44,7 32,3 34,1 37,3 42,

62 Struktura sprzedaży cementu w Polsce ze względu na klasy wytrzymałości w latach CEM I CEM II CEM III 100% 7% 8% 8% 10% 10% 5% 5% 5% 8% 10% 0% 0% 0% 0% 2% 90% 80% 70% 27% 28% 31% 32% 32% 43% 60% 66% 60% 50% 76% 81% 82% 83% 84% 79% 78% 40% 30% 69% 67% 64% 60% 58% 57% 20% 40% 34% 10% 0% 17% CEM I % 10% 7% 7% CEM I 2011 CEM I 2012 CEM I 2013 CEM I 2014 CEM II 2010 CEM II 2011 CEM II 2012 CEM II 2013 CEM II 2014 CEM III 2010 CEM III 2011 CEM III % 20% CEM III CEM III CEM 32,5 CEM 42,5 CEM 52,5 62

63 Ilość [tys. ton] Produkcja cementu w Polsce ze względu na klasę wytrzymałości w latach ,5 42,5 52,5 63

64 Dziękuję za uwagę