2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

1

Cement portlandzki i 
wiązanie betonu

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

2

Informacje podstawowe



Podstawowe surowce do otrzymywania:



wapienie



gliny



margle



Ww. składniki wypalone razem dają klinkier 
portlandzki.



Cement portlandzki = klinkier + 3-5% gipsu 
(wypalane razem)

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

3

Skład mineralogiczny



3CaO 

•

 SiO

2

 – alit (C

3

S), krzemian trójwapniowy, 30-

65% wagi całk.



2CaO 

•

 SiO

2

 – belit (C

2

S), krzemian dwuwapniowy, 15-

45% wagi całk.



3CaO 

•

 Al

2

O

3

 – glinian trójwapniowy (C

3

A), 5-15% 

wagi całk.



4CaO 

•

 Al

2

O

3

 

•

 Fe

2

O

3

 – braunmileryt (C

4

AF), 

glinożelazian czterowapniowy, 5-15% wagi całk.



CaSO

4

 

•

 2H

2

O – gips surowy (CSH

2

), siarczan 

wapniowy dwuwodny, 2-5% wagi całk.

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

4

Wiązanie I



Zaczyn cementowy = cement + H

2

O



W fazie początkowej jest to zawiesina 
ziaren cementu w wodzie, w której nic 
się nie dzieje.



Po kilku godzinach rozpoczynają się 
reakcje składników cementu z wodą.



Zbiór tych reakcji nazywamy 
hydratacją cementu.

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

5

Wiązanie II – hydroliza 
krzemianów



Zachodzi w temp. poniżej 100°C

C

3

S:

2C

3

S + 6H → C

3

S

2

H

3

 + 3CH

C

2

S: 

2C

2

S + 4H → C

3

S

2

H

3

 + CH

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

6

Wiązanie III – hydratacja 
krzemianów



W temp. poniżej 100°C

C

3

A + 6H → C

3

AH

6

 (hydrogarnet)

C

3

A + 3CSH

2

 + 26H → C

6

AS

3

H

32

 (etryngit)

2C

3

A + C

6

AS

3

H

32

 + 4H → 4C

4

ASH

12

 

(monosiarczan)

C

4

AF + 3CSH

2

 + 30H → C

6

AS

3

H

32

 + CH + FH

3

2C

4

AF + C

6

AS

3

H

32

 + 12H → 3C

4

ASH

12

 + 2CH + 

2FH

3

C

4

AF + 10H → C

3

AH

6

 + CH + FH

3

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

7

Wiązanie IV – wyższe 
temperatury



W temp. wyższej od 100°C, w wyniku 
reakcji hydrotermalnych, powstają 
szkodliwe związki:



hydrokrzemiany (α-C

2

SH)



tobermoryt (C

5

S

6

H

5

)



inne związki (C

6

S

6

H, C

2

S

3

H

2

, C

6

S

2

H

3)

)



Obniżają one wytrzymałość na 
ściskanie, podwyższają 
przepuszczalność betonu

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

8

Wiązanie V – szybkość 
przemian



Poszczególne składniki 

reagują z różną prędkością. 

Efekt: szybkość hydratacji 

jednych faz zależy od 

szybkości innych faz.



Najszybciej reagują C

3

A i C

3

S 

– przyspieszacze



Opóźniacze: CSH

2

, 

półhydraty (tworzą tzw. 

fałszywe wiązania) – wiążą 

najwolniej.



Wykres obok – schemat 

ilościowych zmian fazowego 

składu zaczynu 

cementowego wg W. 

Kudrowskiego.

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

9

Wiązanie VI – przyspieszanie 
wiązania 



Przyspieszanie wiązania 
cementu:



Naparzanie - obróbka cieplna 
do 100°C w parze wodnej pod 
ciśnieniem atmosferycznym.



Autoklawizacja - obróbka 
cieplna w temp. 150-200°C. Dla 
przeciwdziałania 
niekorzystnych reakcji dodaje 
się pył krzemionkowy.



Modyfikacje składu cementu.



Wykres obok – wpływ 
zawartości gipsu i półhydratu 
na czas wiązania wg W. 
Kurdowskiego.

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

10

Charakterystyka 
stwardniałego betonu



Podstawowe wielkości:



Stosunek wodno – cementowy (w/c)



Stosunek zawartości spoiwa do kruszywa (s/k)



Stosunek wody do spoiwa (w/s)



Umożliwiają one:



określenie właściwości użytkowych badanego 
betonu.



ustalenie optymalnego składu zaczynu dla 
osiągnięcia pożądanych właściwości.

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

11

Modyfikacja betonu



W zależności od 

warunków, stosuje się 

dodatki wpływające na 

właściwości betonu:



Zwiększające wytrzymałość: 

żywice epoksydowe



Przeciwmrozowe: rodanek 

sodowy



Uszczelniające: pył 

krzemionkowy



Upłynniające: lignosulfonian 

wapniowy, żywica 

melaminowo – 

formaldehydowa



Napowietrzające: abietynian 

sodowy



…

2005-12-31

Jacek Kamiński, IL PW, sem.1., 

gr.1., R.A. 2005/06

12

Spis treści



Informacje podstawowe



Skład mineralogiczny



Wiązanie



Podstawowe wiadomości



Hydroliza krzemianów



Hydratacja krzemianów



Wyższe temperatury



Szybkość przemian



Przyspieszanie wiązania



Charakterystyka stwardniałego betonu



Modyfikacja betonu