Politechnika Warszawska Wydział Inżynierii Lądowej Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych
Przedmiot: Materiały budowlane
Temat: Badanie spoiw wapiennych oraz gipsowych				Zespół: 1.Paweł Ogonowski 2.Bartłomiej Sztaba 3.Krzysztof Malewski 4.Maciej Tybora
Rok akademicki 2006/07	Grupa 6/IV	Semestr: III	Ocena:	Prowadzący: Mgr. Inż. Elżbieta Gantner
					Rodzaje studiów: dzienne

Spis treści:

Spoiwa wapienne

1. Przedmiot badań

2. Charakterystyczne właściwości wapna budowlanego

3. Charakterystyka metod badawczych

4. Wyniki badań

5. Wnioski

Gips budowlany

1. Przedmiot badań

2. właściwości

3. Charakterystyka metod badawczych

4. Wyniki badań

5. Wnioski

Spoiwa wapienne

1. Przedmiot badań

Przedmiotem badania są spoiwa wapienne. Otrzymuje się je przez prażenie wapieni w temperaturze 800-1200 °C(temperatura wypalania czystych wapieni wynosi: 1000-1200°C). W zależności od temperatury rozróżnia się cztery gatunki wapna: tzw. wapno lekko palone, średnio palone, ostro palone i martwo palone. Ze względu na reaktywność rozróżnia się: wapno bardzo reaktywne( gaszone do 6min), wapno średnio reaktywne(gaszone 6-9min), wapno słabo reaktywne(gaszone 9-12min, zanieczyszczone lub zawierające większą ilość MgO). Wapno palone dzieli się na wapno mielone i wapno w kawałkach. Wapno mielone jest najczęściej stosowane do produkcji cegieł wapienno-piaskowych lub betonów komórkowych. Wapno w bryłach przeznaczone jest bądź do przemiału, bądź do otrzymywania wapna gaszonego. Ogólnie spoiwa wapienne stosuje się do:

• zapraw wapiennych,

• farb budowlanych,

• wypraw zewnętrznych i wewnętrznych budynków mieszkalnych
  i przemysłowych,

• produkcji betonów komórkowych,

• produkcji pustaków i bloków ściennych a także stropowych jako dodatek do cementu,

• produkcji cegły wapienno-piaskowej,

• produkcji spoiw mieszanych,

• jako dodatek poprawiający urabialność zapraw cementowych.

2. Charakterystyczne właściwości wapna budowlanego

Do charakterystycznych właściwości wapna palonego należą:

• biała barwa

• bardzo duże rozdrobnienie

• egzotermiczna reakcja z wodą

• silna zasadowość

• zdolność absorbowania znacznej ilości wody(40-50%)

• rysoodporność

• zdolność do reakcji chemicznych z materiałami pucolanowymi i hydraulicznymi

• niewielka wytrzymałość

• zdolność do tworzenia z piaskiem(krzemionką) mocnych krzemianów wapniowych

3. Charakterystyka metod badawczych

1. Oznaczenie stopnia zmielenia wapna budowlanego

Stopień zmielenia wapna oznacza się zgodnie z EN 196-6 rozdział 3 - metodą sitową.

Zasada metody polega na przesianiu próbki wapna przez znormalizowane sita o boku oczka kwadratowego: 0.09 i 0/2mm, a następnie zważeniu pozostałości i obliczeniu procentowej zawartości frakcji.

W tym celu należy odważyć ok. 10g wapna z dokładnością do 0.01g i przenieść na sito o boku oczka 0.09mm. Następnie sito należy poruszać poziomym ruchem kołowym, tak długo, dopóki cząstki nie przestaną przez niż przechodzić. Pozostałość na sicie należy zważyć a następnie przesiać przez sito 0,2mm.

Pozostałość (R₁) na poszczególnych sitach należy odnieść do badanej próbki wapna, a wyniki wyrazić w procentach z dokładnością do 0,1%. Cale badanie należy powtórzyć z nową odważka 10g wapna w celu oznaczenia R₂.

Za wynik całego oznaczenia (R) należy przyjąć średnią z R₁ i R₂, z dokładnością do 0,1%.

2. Badanie czasu i temperatury gaszenia wapna niegaszonego metodą zlewkową.

Zasada oznaczenia polega na pomiarze czasu, w którym mieszanina wapna z wodą osiągnie najwyższą temperaturę.

Badanie prowadzi się w zestawie 2 zlewek aluminiowych o pojemności 350 ml i 450 ml włożonych jedna w drugą, zlewki oddziela się warstwą izolacyjną. Przyrząd zaopatrzony jest w pokrywkę, w której znajduje się umocowany odpowiednio termometr.

Przystępując do oznaczenia, odmierzamy 40 ml wody destylowanej wlewamy do mniejszej zlewki, następnie odważamy 20+/- 0,1 g wapna i wsypujemy do zlewki z wodą. Zlewkę zakrywamy uważając by termometr był zanurzony w mieszaninie, a następnie lekko wstrząsamy i odstawiamy. Od tego momentu należy uruchomić sekundomierz i co minutę odczytujemy temperaturę. Pomiar powtarza się do uzyskania maksymalnej temperatury utrzymującej się przez kolejne 3 odczyty. Za wynik przyjmuje się najwyższą temperaturę oraz czas w którym nastąpił pierwszy odczyt najwyższej temperatury.

Inne badania wykonywane dla spoiw wapiennych:

• Oznaczenie reaktywności wapna niegaszonego mielonego metodą wzorcową

• Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie wapna hydraulicznego

• Oznaczenie stałości objętości

• Oznaczenie czasu wiązania wapna hydraulicznego

• Oznaczenie zawartości wolnej wody

• Oznaczenie zawartości dwutlenku węgla

• Oznaczenie zawartości wapna czynnego

• Oznaczenie zawartości siarczanu SO₃

• Oznaczenie zawartości tlenku wapnia i tlenku magnezu

4. Wyniki badań

1. Skład ziarnowy wapna hydratyzowanego:

Masa próbki: 10g,

Pozostałość na sicie(odsiew):

0,09mm: 0,2 g, 2%

0,2mm: 0 g, 0%

Wymagania normowe

dla pojedynczego wyniku:

Pozostałość na sicie:

0,09 mm, 25%

0,2 mm, 5%

2. Czas i temperatura gaszenia wapna palonego wapniowego

Masa próbki: 20g objętość wody destylowanej: 40ml

Czas: mniej niż minuta temp: 83°C

5. Wnioski

Skład ziarnowy wapna hydratyzowanego spełnia wymagania normowe i wapno to może być stosowane w budownictwie. Natomiast wapno palone nie spełnia wymagań normowych i nie może być stosowane do jakichkolwiek celów budowlanych.

Badanie spoiw gipsowych

1. Przedmiot badań

Gips budowlany jest spoiwem powietrznym. Jego głównym składnikiem jest półwodny siarczan wapnia ( CaSO4 * H2O), otrzymywany przez częściowe odwodnienie naturalnego kamienia gipsowego (przez prażenie kamienia gipsowego w prażarkach lub piecach obrotowych a następnie jego zmielenie). Ze względu na uziarnienie gips dzielimy na dwie odmiany:

§ GB-G - gips budowlany grubo mielony

§ GB-D - gips budowlany drobno mielony

Ze względu na wytrzymałość na ściskanie w stanie suchym, gips budowlany dzieli się na dwa gatunki: 6 i 8.

Możemy jeszcze wyróżnić specjalne spoiwa gipsowe. Są to materiały wiążące powietrzne składające się z gipsu półwodnego, wypełniaczy mineralnych, dodatków regulujących właściwości świeżych zapraw i stwardniałego tworzywa.

W zależności od przeznaczenia mamy:

- gips szpachlowy

- gips tynkarski

- klej gipsowy

2. Waściwości

Charakterystyczne właściwości budowlanych materiałów gipsowych:

• Mała energochłonność produkcji spoiwa

• Czystość ekologiczna

• Krótki czas wiązania i twardnienia

• Łatwość formowania elementów

• Uzyskiwanie gładkich powierzchni albo faktur, biała barwa

• Lekkość

• Małą higroskopijność- do 2%

• Przepuszczalność pary wodnej

• Dobra izolacyjność cieplna, dobra akumulacja ciepła

• Dźwiękochłonność

• Niepalność i odporność ogniowa

• Mrozoodporność

• Wystarczająca wytrzymałość mechaniczna

• Wysoka higieniczność-brak radioaktywności, brak emisji związków chemicznych, obojętność elektryczna

• Korzystne oddziaływanie zdrowotne, cieplno-wilgotnościowe, właściwy mikroklimat wnętrz mieszkalnych

• Duża nasiąkliwość

• Znaczny spadek wytrzymałości przy zawilgoceniu

• Pełzanie w stanie zawilgocenia

• Mała odporność na uderzenia

3. Charakterystyka metod badawczych

Oznaczenie składu ziarnowego

Polega ono na przesianiu suchej próbki spoiwa przez sita o wymiarze boku oczka kwadratowego: 1,0 ; 0,75 ; 0,2 mm dla gipsu zwykłego, 3,9; 1,0; 0,2mm dla gipsu specjalnego, a następnie zważeniu pozostałości na sicie (odsiewu) i obliczeniu jego procentowej zawartości w stosunku do masy początkowej.

Po pierwsze należy odważyć 50 g próbki, przenieść na sito o największym wymiarze boku oczka, przykryć sita od góry pokrywką, od dołu naczyniem zbiorczym i przesiewać ręcznie lub mechanicznie. W czasie przesiewania należy co kilka minut podnieść pokrywkę i pędzelkiem rozcierać pozostałe grudki.

Za skończony uważa się przesiew gdy przez sito w ciągu jednej minuty nie przechodzi więcej niż 0,1 g gipsu.

Kolejnym krokiem jest obliczenie masy odsiewu na sitach i korzystając ze wzoru oblicza się procentową zawartość.

X = m₁/m * 100

Gdzie:

m1 - masa odsiewu na poszczególnych sitach [g],

m - masa próbki gipsu przed badaniem [g].

Oznaczenie normalnej konsystencji

Odważamy 300 g gipsu. Do miski z tworzywa sztucznego należy wlać wodę w ilości zależnej od rodzaju badanego spoiwa, przy założonym stosunku w/g. Do pierwszej próby można przyjąć w/g z przedziału 0,6-0,8.

Do wody wsypywać gips w ciągu 2-5 sekund, szybko mieszając mieszadłem przez 30 sekund licząc od momentu wsypania gipsu do wody. Po zakończeniu mieszania zaczyn wlać do cylindra ustawianego na płytce szklanej i wyrównać powierzchnię nożem do równego poziomu z górną krawędzią cylindra. Należy wykonać to w czasie 15 sekund. Następnie należy szybko podnieść cylinder i zmierzyć średnicę rozlewu zaczynu (tzw. „placka”) w dwóch prostopadłych do siebie kierunkach i obliczyć średnią arytmetyczną z otrzymanych odczytów.

Gdy średnica placka wynosi 180 ± 5 mm należy uznać, że uzyskano normalną konsystencję gipsu.

Oznaczenie czasu wiązania

Pomiaru czasu wiązania dokonuje się w aparacie Vicata na zaczynie o normalnej konsystencji.

Jako pierwsze należy sporządzić zaczyn o normalnej konsystencji (zanotować czas wsypania gipsu do wody), wypełnić zaczynem pierścień aparatu Vicata, odpowietrzyć poprzez lekkie potrząsanie próbką, wyrównać powierzchnię zaczynu i ustawić pod igłę przyrządu Vicata.

Następnie doprowadzić trzon z igłą do powierzchni zaczynu, swobodnie zarzucać igłę w różnych miejscach zaczynu w odstępnie 30 sekund. Igłę po każdym zanurzeniu należy dokładnie oczyścić. Początkiem wiązania czas mierzony od zamieszania gipsu z wodą do momentu gdy igła zatrzyma się w odległości 2-4 mm od płytki szklanej. Koniec wiązania następuje, gdy igła zanurzy się w próbce na głębokość około 1 mm.

Badania wytrzymalościowe

Przygotowanie beleczek

Próbki powinny mieć wymiary 4x4x16 i być wykonane w formach z zaczynu o normalnej konsystencji. Zaczyn wykonujemy z 1-1,6kg spoiwa i odmierzonej ilości wody potrzebnej do otrzymania zaczynu o normalnej konsystencji. Do miski wlać wodę, wsypać odważone spoiwo (zanotować czas) i mieszać w ciągu jednej minuty. Następnie rozlać zaczyn do przegródek formy , lekko wstrząsnąć aby usunąć pęcherzyki powietrza. Po zakończeniu wiązania beleczki trzeba wyjąć z formy. Badane są one po 2 godzinach.

Oznaczenie wytrzymałości na zginanie

Oznaczenie to (łamanie próbek) przeprowadzane jest w aparacie Michaelisa lub w prasie hydraulicznej a wyniki badania oblicza się ze wzoru Rzg=(3*P*l)/2h^3

gdzie:

P- siła niszcząca

l- rozstaw podpór (100mm)

h- wysokość próbki równa szerokości poprzecznej próbki (40mm)

Po podstawieniu danych, w zależności od rodzaju urządzenia wynik wytrzymałości na zginanie obliczamy:

-aparat Michaelisa

Rzg=0,0234*P*2 (MPa) gdzie P podajemy w kg

-prasa hydrauliczna

Rzg=2,34*P (MPa) gdzie P podajemy w kN

Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie

Przeprowadza się to badanie w prasie hydraulicznej na połówkach beleczek, z zastosowaniem metalowych nakładek o powierzchni 25cm^2.

W obliczeniach wyników korzystamy ze wzoru

Rc=P/F*10 (MPa)

gdzie:

P- siłą łamiąca (kN)

F- powierzchnia ściskana (25cm^2)

4.Wyniki badań

1. Rodzaj badanego gipsu- gips budowlany odmiany 8

2. Skład ziarnowy gipsu

masa próbki 50g

pozostałość na sicie (odsiew)- zostało 3,5g na najmniejszym sicie, co daje 7% czyli według normy jest to gips gruboziarnisty

3. Oznaczenie konsystencji

300g gipsu

171g wody

w/g=0,57

średnica rozlewu (placka) 18,3 cm

4. Oznaczenie czasu wiązania

Początek wiązania nastąpił po 4 minutach od rozrobienia zaczynu. Koniec wiązania nastąpił po 8 minutach, czyli wiązanie trwało 4 minuty.

5. Badanie wytrzymałości na zginanie

liczba próbek: 3

próbka I: 68kg

próbka II: 69kg

próbka III: 68kg

Rzg=3,198 Mpa

6. Badanie wytrzymałości na ściskanie

ilość próbek: 3

próbka I: 13,2kN; 12,4kN

próbka II: 12kN; 10,8kN

próbka III: 11,2kN; 10,8kN

wytrzymałość na ściskanie (Rc)=średnia z 6 pomiarów*10/25=4,693kN

5.Wnioski

Wszystkie wyniki badan mieszczą się w normie i są odpowiednie dla gipsu budowlanego 8, oprócz czasu wiązania który jest znacznie zakrętki w porównaniu z normowym.

---