Společnost SMARTEST CZ s.r.o. se specializuje na výrobu a nabídku laboratorních pomůcek, přístrojů a vybavení pro zkoušky stavebních materiálů. V rámci jejich sortimentu jsou dostupné i formy na zkušební trámečky.
Formy na zkušební trámečky
Formu dodáváme se 2 ks ucpávek. Je možné zakoupit náhradní ucpávky. Víko se po zahlazení povrchu betonu osadí na horní líc formy, nedotýká se přímo povrchu betonu, ale je 3 mm nad ním. V prostoru mezi víkem a povrchem betonu se relativní vlhkost blíží 100%. Použité materiály zahrnují lakovaný rám (možno v barvě dle požadavku zákazníka), pozink a nerez.
Zkušební zařízení pro hydraulická pojiva
U zkušebního zařízení lze libovolně nastavit čas a zkušební tlak vody (až 1,5MPa) dle požadavku uživatele. Na zkušebním zařízení lze testovat 1ks - 6ks těles v jeden okamžik. Zařízení automaticky reguluje tlak dle nastavení uživatele a zkoušku automaticky ukončí po uplynutí požadovaného času. Součástí vodotlačné stolice je vzdušník, záložní zdroj pro případ výpadku el. proudu a kvalitní kompresor s velkoobjemovým zásobníkem stlačeného vzduchu.
Historie hydraulických pojivových systémů
Proces tvrdnutí a tuhnutí hydraulických pojiv je znám už od starověku. Féničané používali pojivo připravené z vápna a antuky (moučky z pálených cihel). Nejširší využití však hydraulická pojiva našla v Římské říši. Římané byli schopni stavět velkolepá architektonická díla, například akvadukt Pont du Gard u Nimes v jižní Francii (viz Obrázek 2) nebo přístav v Ostii. Používali i techniku zalévání drobných kusů kameniva zmíněnou pojivovou směsí do bednění. Jako přísady byly používány sopečné popely nejčastěji z okolí Puzzuoli - odtud název pro současné pucolány. Termín „opus caementitium“ označoval zdivo vystavěné z lomového kamene a pojiva.
Románský cement
K obrození hydraulických pojiv došlo až v průběhu 18. století. Bylo zjištěno, že hydraulické vlastnosti vykazují nejen pojiva z čistých vápenců, ale z vápenců s obsahem jíloviny. Tyto produkty lze nazvat románským cementem. Románský cement se zásadním podílem jílovité složky je pálen pod teplotou slinutí. Louis Vicat (viz Obrázek 3) byl významnou osobností výzkumu hydraulických pojiv v 19. století, který jako první provedl systematický chemický rozbor používaných vápenců, u nichž byla jílovitá složka přítomna přirozeně. V českých zemích vznikaly cementárny ve druhé polovině 19. století, například Bohosudov (1865), Bráník (1870), Tlumačov (1873) a Králův Dvůr (1889). Tyto cementárny ve svém počátku produkovaly právě cementy románské popř. vápna. K nejznámějším přitom patřila tzv. románská vápna z Kurovic na Kroměřížsku (viz Obrázek 4).
Čtěte také: Použití bílého cementu v praxi
Vlastnosti románského cementu
Románské cementy vykazují mnoho vynikajících vlastností. Mezi tyto patří mj. doba tuhnutí, která nepřekračuje 20 minut, což lze s výhodou využít například při opravách komunikací. Už 30 minut po opravě lze silnici zatížit plným provozem. Dalšími vlastnostmi jsou velmi dobrá odolnost vůči působení vody a mrazu (mrazuvzdornost) a minimální smrštění během tuhnutí. Vápenné omítky modifikované románským cementem jsou rovněž vysoce prodyšné (difúzní odpor µ=3-5) v porovnání s omítkami založenými na cementu portlandském. Naprosto neocenitelnou vlastností románského cementu je jeho vzhled. Románský cement vykazuje značné estetické kvality dlouho po vzniku konečného produktu. Jeho barva je na suchých místech světlounce krémová, zatímco barva na vlhkých místech zůstává sytá. Vytvrzené těleso značně připomíná jemnozrnný pískovec (mj. využíváno k jeho imitaci (viz Obrázek 1)). Tyto cementy dávají žádoucí kamenný vzhled. Románský cement je i přes své značné letitosti opět perspektivním materiálem, který je hoden vědeckého výzkumu.
Portlandský cement
Portlandský cement byl patentován Aspdinem v roce 1824. Název byl zvolen pro podobnost barvy vytvrzeného cementu s barvou vápence z ostrova Portland. Portlandský cement, jak jej známe dnes, se vyrábí výpalem slínku při teplotě 1450 °C. Masová výroba portlandského slínku je spojena s řadou problémů. Výroba portlandského slínku, jehož charakteristika je uvedena v Tabulce 1, je podmíněna výpalem při teplotě 1450 °C, což vyžaduje obrovské množství energie. Současná cementářská výroba je rovněž obrovským zdrojem emisí CO2. Dalšími výzvami jsou omezené zdroje kvalitních surovin (viz Obrázek 6).
Základní slínkové minerály a jejich charakteristika
| Označení | Chemický vzorec | Název minerálu |
|---|---|---|
| C3S | 3CaO · SiO2 | Alit |
| C2S | 2CaO · SiO2 | Belit |
| C3A | 3CaO · Al2O3 | Aluminát |
| C4AF | 4CaO · Al2O3 · Fe2O3 | Ferit |
Výroba portlandského cementu tvoří v budoucnu předpokládaný nedostatek kvalitních surovinových zdrojů. Alternativou je výroba belitických sulfoaluminátových (BSA) cementů nebo alkalická aktivace C2S v belitických slíncích. V návaznosti na to, že suroviny pro výrobu portlandského cementu v budoucnu očekávat nedostatek kvalitních surovinových zdrojů, a současné technologie těžce recyklovatelné odpadní suroviny, stává se téma recyklace odpadních surovin velmi zajímavým. Způsob přípravy románských cementů z odkalu po vypírce vápence, a to především díky svému složení, je pro produkci románského cementu cílem této bakalářské práce.
Cementářské moduly
Základními slínkotvornými oxidy jsou CaO, SiO2, Al2O3 a Fe2O3. Je nezbytné, aby byly ve vhodném poměru. Jejich vzájemný poměr se vyjadřuje na tzv. moduly, jejichž znalost umožňuje základní orientaci ve složení suroviny.
- Hydraulický modul M H: Poměr oxidu vápenatého a ostatních oxidů. U portlandského cementu by se jeho hodnota měla pohybovat v rozmezí 1,7 - 2,4. U románských cementů dosahuje hodnoty 1,22.
- Křemičitanový modul M S: Poměr oxidu křemičitého a oxidů hliníku a železa. U portlandského cementu by měl nabývat hodnot 1,7 - 2,7.
- Hlinitanový modul M A: Poměr oxidu hlinitého a oxidu železitého. Obvykle leží v intervalu 1,5 - 2,5.
Mechanismus hydratace slínkových minerálů
Hydraulická pojiva po smísení s vodou tuhnou a postupně dále nabývají na pevnosti. Konečný produkt je proti vodě také odolný. Toho je docíleno vznikem hydratačních produktů. Důležité je pochopit jejich hydrataci.
Čtěte také: Bílý cement: Přehled
- Hydratace alitu (C3S):
3 CaO ∙ SiO2 + n H2O → 3 Ca(OH)2 + SiO2 ∙ (n-3) H2O
Při nedostatku vody je produktem tzv. C-S-H gel obecné rovnice m CaO ∙ n SiO2 ∙ p H2O.
2 (3 CaO ∙ SiO2) + 6 H2O → 3 Ca(OH)2 + 3 CaO ∙ 2 SiO2 ∙ 3 H2O
Vylučovaný Ca(OH)2 (portlandit) způsobuje alkalickou reakci tuhnoucí cementové pasty. Postupem času dochází k přesycování a jeho vylučování ve formě jemných krystalků. - Hydratace aluminátu (C3A): K portlandskému cementu je přidáváno určité množství sádrovce jako regulátoru tuhnutí. Pokud není přítomen sádrovec, C3A rychle hydratuje a snižuje tak dobu zpracovatelnosti cementové pasty (resp. tekutého betonu).
3 CaO ∙ Al2O3 + 6 H2O → 3 CaO ∙ Al2O3 ∙ 6 H2O
Vznikají kalciumhydroalumináty složitější stechiometrie, např. C4AH13. Přítomnost sádrovce C3A hydratuje pomaleji a tím zpomalí jeho hydrataci.
3 CaO ∙ Al2O3 + 3 (CaSO4 ∙ 2 H2O) + 26 H2O → 3 CaO ∙ Al2O3 ∙ 3 CaSO4 ∙ 32 H2O
V případě, že je sádrovce v systému nedostatek, vzniká tzv. monosulfoaluminát (ettringit) 3 CaO ∙ Al2O3 ∙ CaSO4 ∙ 12 H2O, který však může vzniknout také reakcí ettringitu s dalšími podíly C3A.
Experimentální metody pro analýzu cementu
Analýza cementů zahrnuje širokou škálu metod, které lze rozdělit do několika skupin. Patří sem stanovení chemického složení, fázového složení, termické chování a stanovení volného vápna.
Metoda ICP - OES
Metoda ICP - OES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry) slouží k identifikaci a stanovení jednotlivých prvků ve vzorku. Indukčně vázané plazma (viz Obrázek 8) se využívá k excitaci elektronů atomů vzorku do vyšších energetických stavů. Poté, co excitované atomy přechází na nižší energetické hladiny, dochází k emisi záření o specifických vlnových délkách a různé intenzitě. Analýzou tohoto spektra (spektrálních čar) je možné určit prvkové složení vzorku.
Rentgenová fluorescenční spektrometrie (XRF)
Rentgenová fluorescenční spektrometrie je založena na excitaci elektronů z vnitřních obalů atomu a následné emisi rentgenového záření. Jedná se o citlivou prvkovou analýzu (řádově až ppb).
Rentgenová difrakční analýza (XRD)
Rentgenová difrakční analýza je založena na difrakci rentgenového záření na krystalografických rovinách vzorku. Dochází k ní pouze na rovinách, které splňují tzv. Braggovu rovnici (nλ = 2d sinθ). Analýzou závislosti intenzity rentgenového záření na úhlu difrakce se porovnává s databází krystalických minerálů a vyhodnocuje. Touto metodou je možné analyzovat pouze krystalické látky. Pokud jsou ve vzorku přítomny též amorfní fáze, dochází k obtížím.
Diferenční termická analýza (DTA) a termogravimetrická analýza (TG)
DTA analyzuje změny entalpie vzorku při plynulé změně teploty, které se projevují náhlým zvýšením resp. snížením teploty vzorku oproti paralelně zahřívané referenční látce. Informačním výstupem je závislost ΔT = f(T). TG měří úbytek hmotnosti vzorku v závislosti na teplotě. Tyto metody jsou vhodné pro studium kinetiky probíhajících reakcí.
Čtěte také: Portlandský cement – co to je?
Termická analýza s detekcí uvolněných plynů (EGA)
Termická analýza s detekcí uvolněných plynů analyzuje plynné produkty tepelného rozkladu. K detekci plynných směsí se používá TGA + MS (termogravimetrie v kombinaci s hmotnostní spektrometrií) nebo TGA + GC (termogravimetrie v kombinaci s plynovou chromatografií).
tags: #cement #forma #zkušební #trámečky #informace