SVEUČILIŠTE

JOSIPA JURJA STROSSMAYERA

U OSIJEKU

JOSIP JURAJ STROSSMAYER

UNIVERSITY OF OSIJEK

www.gfos.hr

CEMENT

1

Asistent:

Josip Crnojevac, mag.ing.aedif.

jcrnojevac@gmail.com

www.gfos.hr

Veziva - materijali koji čvrsto jedno s drugim povezuju krupnija i sitnija zrna granulata

Osnovna podjela - anorganska ili mineralna,

organska (polimeri)

Anorganska ili mineralna veziva se dobivaju pečenjem prirodnih sirovina (vapnenac, glina)

Dvije glavne grupe - nehidraulična ili zračna veziva, hidraulična veziva

2

Cement Uvod

www.gfos.hr

Nehidraulična ili zračna veziva - koja očvršdavaju samo na zraku, a u očvrslom stanju su topiva u vodi, npr. gips, magnezitna veziva, vodeno staklo

Hidraulična veziva - koja očvršdavaju na zraku i pod vodom, a u očvrslom stanju su netopiva u vodi, npr. hidraulično vapno, razni cementi

Cement - fino mljeveno hidrauličko vezivo koje se proizvodi od portland-cementnog klinkera ili od portland-cementnog klinkera i mineralnih dodataka, uz dodatak gipsa i eventualno aditiva

3

Cement Uvod

www.gfos.hr

Mineralni dodaci

zgura (taljenjem željezne rude)

pucolani (iz stijena vulkanskog ili sedimentnog tipa)

letedi pepeli (iz pedi loženih ugljenom prašinom)

mješavina (Z, P, L.P.)

4

Cement Uvod

www.gfos.hr

Razlikuju se prema mogudim namjenama ovisno o njihovim specifičnim svojstvima

Prema namjeni:

cementi opde namjene,

cementi posebne namjene

5

VRSTE CEMENTA

Cement Vrste cementa

www.gfos.hr

Cementi opde namjene prema normi HRN EN 197-1:

CEM I - čisti portland cement

CEM II - portland cement s miješanim dodatkom

CEM III - portland cement sa zgurom iz visoke pedi (metalurški cement)

CEM IV - pucolanski cement

CEM V - miješani cement

Glavni tipovi - razlikuju se po udjelu pojedinih dodataka

6

CEMENTI OPĆE NAMJENE

Cement Cementi opde namjene

www.gfos.hr

Cementi posebne namjene prema normi HRN B. C1. 011:

Pucolanski cement

Metalurški cement

Cement niske topline hidratacije

Sulfatno otporni cement

Bijeli cement

Aluminatni cement

7

CEMENTI POSEBNE NAMJENE

Cement

Cementi posebne namjene

www.gfos.hr

Oksidi portland cementa

(iz vapnenca i gline):

CaO

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO, SO3, H2O i drugi

8

KEMIJSKI I MINERALNI SASTAV PORTLAND CEMENTA

Cement Kemijski i mineralni sastav PC

Minerali portland-cementnog

klinkera:

C3S - trikalcij-silikat (alit)

C2S - dikalcij-silikat (belit)

C3A - trikalcij-aluminat

C4AF - tetrakalcij-aluminat-ferit (celit)

www.gfos.hr

Proračun mogudeg mineraloškog sastava PC klinkera iz kemijskog sastava PC klinkera prema Bogue-u:

C3S = 4,07CaO - 7,60SiO2 - 6,72Al2O3 - 1,43Fe2O3

C2S = 2,87SiO2 - 0,75C3S

C3A = 2,65Al2O3 - 1,69Fe2O3

C4AF = 3,04Fe2O3

C3S → najbrži prirast rane čvrstode i topline hidratacije

C2S → utječe na kasniji prirast čvrstode

C3A → sulfatno-otporni cement (<3,5%)

9

Cement Kemijski i mineralni sastav PC

www.gfos.hr

Egzotermni proces - oslobađanje topline

Količina oslobođene topline hidratacije ovisi o kemijskom sastavu cementa

Toplina hidratacije minerala cementnog klinkera (Qo), dobivena empirijski, jednaka je:

Qo za C3S = 500 kJ/kg Qo za C2S = 260 kJ/kg Qo za C3A = 865 kJ/kg Qo za C4AF = 420 kJ/kg

10

TOPLINA HIDRATACIJE CEMENTA (Q)

Cement Toplina hidratacije

www.gfos.hr

Ukupna toplina hidratacije (Q) jednaka je: X - učešde pojedinog minerala u sastavu cementnog klinkera u (%)

Cement je niske topline hidratacije ukoliko je ukupna toplina

hidratacije mjerena nakon 7 dana (75% od ukupne topline

hidratacije) :

metodom rastvaranja Q < 270 kJ/kg

metodom termos boce Q < 270 kJ/kg

11

Cement Toplina hidratacije

)/(100

kgkJX

QQ o

www.gfos.hr

Tcp - temperatura cementne paste (°C) Tc - temperatura cementa (°C) Tv - temperatura vode (°C) mc - masa cementa (kg) mv - masa vode (kg) cc - specifični toplinski kapacitet cementa (~0,88 J/g°C) cv - specifični toplinski kapacitet vode (~4,2 J/g°C)

12

TEMPERATURA CEMENTNE PASTE (Tcp)

Cement Tempertaura cementne paste

vvcc

vvvccc

cp

cmcm

cTmcTmT

www.gfos.hr

Vrste ispitivanja: Važno za:

Finoda mliva Ocjenu brzine prirasta čvrstode

Potrebu za vodom

Procjenu skupljanja

Gustoda

Standardna konzistencija Vrijeme vezanja

Izvođenje betonskih radova

Postojanost volumena Postojanost betona

Tlačna čvrstoda Ocjenu klase cementa

13

ISPITIVANJA CEMENTA HRN EN 196-1,…,21

Cement Ispitivanja cementa

www.gfos.hr

LA-CHATELIER-ova tikvica

ispuni se terpentinom do V1 V2

doda se uzorak cementa (65 g)

izmjeri se nivo V2

razlika između volumena V1 i V2 V1

je volumen uzorka cementa Vc

GUSTOĆA CEMENTA ~ 2,9-3,15 g/cm3

14

ODREĐIVANJE GUSTOĆE CEMENTA

Cement Određivanje gustode cementa

0

1

8

24

)/( 3

12

cmgV

m

VV

m

c

ccc

www.gfos.hr

Stanje cementne paste u kojem ona ima minimum pora

Ispitivanje: pomodu Vicat-ovog aparata

Odredi se količina vode koja pomiješana s cementom daje cementnu pastu standardne konzistencije

Faktori koji utječu na standardnu konzistenciju:

brzina mješanja

temperatura

15

STANDARDNA KONZISTENCIJA HRN EN196-3:2005

Cement Standardna konzistencija

www.gfos.hr

VICAT-ov APARAT

Mjeri se položaj valjka (φ10 mm) u cementnoj pasti nakon 30 sec. Prodiranja

Standardna konzistencija: 5 -7 mm; 23 -32 % (v/c×100%)

16

Cement Standardna konzistencija

www.gfos.hr

Označava prijelaz cementne paste iz tekudeg stanja u kruto, ali još bez čvrstode

Ispitivanje: pomodu Vicat-ov aparata na cementnoj pasti standardne konzistencije

Mjeri se položaj igle (1 mm2) u cementnoj pasti

Početak vezanja: 3 -5 mm od dna uzorka (oko 60 min.)

Kraj vezanja: max. 1 mm od površine (oko 10 sati)

17

VRIJEME VEZANJA HRN EN196-3:2005

Cement Vrijeme vezanja

www.gfos.hr 18

Cement Vrijeme vezanja

POČETAK VEZANJA KRAJ VEZANJA

www.gfos.hr

Ispitivanje: LE CHATELIER-ovi prsteni

19

POSTOJANOST VOLUMENA HRN EN196-3:2005

Cement Postojanost volumena

1012 dd

www.gfos.hr

Mehanička karakteristika cementa - očekivana čvrstoda cementa u MPa

Čvrstoda se ispituje na uzorcima izrađenima od cementnog morta (cement+voda+standardni kvarcni pijesak) dimenzija 40×40×160 mm

20

RAZRED ČVRSTOĆE CEMENTA HRN EN 196-1:2005

Cement Razred čvrstode cementa

www.gfos.hr

TLAČNA ČVRSTOĆA

P - sila loma (N)

A - površina uzorka na koju djeluje sila (mm);

A = 40 mm x 40mm

21

Cement Tlačna čvrstoda

)/( 2mmNA

Pt

www.gfos.hr 22

RAZREDI CEMENTA I NORMIRANA ČVRSTOĆA, HRN EN 197-1

Cement Razredi cementa

Razred cementa

Tlačna čvrstoda (N/mm2) Početno

vrijeme

vezanja

(min)

Ispravnost

obujma

(mm)

Rana čvrstoda

Normirana

čvrstoda

2 dana 7 dana 28 dana

60

10

32,5 N - 16 32,5 i

52,5 32,5 R 10 -

42,5 N 10 - 42,5 i

62,5 42,5 R 20 -

52,5 N 20 -

52,5

45 52,5 R 30 -

N-obična rana čvrstoda L-niska rana čvrstoda R-visoka rana čvrstoda

www.gfos.hr

Kriteriji za ocjenu razreda cementa: 1. Kriterij - na skupini rezultata:

xsr - aritmetička sredina svih rezultata mjerenja

kA - konstanta prihvatljivosti

s - standardna devijacija

L - propisana donja granica

U - propisana gornja granica

Lskx Asr

Uskx Asr

23

Cement Razredi cementa

www.gfos.hr

Broj rezultata ispitivanja kA

20-21 2,40

22-23 2,35

24-25 2,31

26-27 2,27

… ...

60-69 2,02

… ...

300-399 1,80

>400 1,78

24

Cement Razredi cementa

www.gfos.hr

2. Kriterij-broj podbačaja:

cD - ukupan broj rezultata

koji su podbacili u odnosu

na propisanu vrijednost

cA - broj dopuštenih podbačaja

AD cc

Broj rezultata ispitivanja

cA

20-39 0

40-54 1

55-69 2

70-84 3

85-99 4

100-109 5

110-123 6

124-136 7

25

Cement Razredi cementa

www.gfos.hr

Čvrstoda

Pojedinačna granična vrijednost

Razred čvrstode

32,5N 32,5R 42,5N 42,5R 52,5N 52,5R

2. dan - 8,0 8,0 18,0 18,0 28,0

7. dan 14,0 - - - - -

28. dan 30,0 30,0 40,0 40,0 50,0 50,0

26

Cement Razredi cementa