Λύσεις — Κεφάλαιο 7 · Συνδετικές ύλες – Κονίες (σελ. 97) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β ΕΠΑΛ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β’ ΕΠΑΛ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 7 · Συνδετικές ύλες – Κονίες (σελ. 97) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 7 · Συνδετικές ύλες – Κονίες (σελ. 97)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις του βιβλίου.

Μηχανισμός κονιών

Ερώτηση: 1. Περιγράψτε τον μηχανισμό που μετατρέπει τις κονίες σε συγκολλητικές ύλες.

Απάντηση:

Οι κονίες, συνήθως σε μορφή σκόνης, όταν αναμιχθούν σε ορισμένες αναλογίες με ένα ρευστό μέσο (συνήθως νερό) μεταβάλλονται σε εύπλαστο πολτό με συγκολλητικές ιδιότητες, που επιτρέπει τη μορφοποίηση και την πρόσφυση πάνω στα αδρανή.
Ο πολτός πήζει: κατά την αρχική πήξη χάνει το μεγαλύτερο μέρος της πλαστικότητάς του, λόγω φυσικών και χημικών μεταβολών, ενώ κατά την τελική πήξη αρχίζει να εμφανίζει μηχανική αντοχή.
Ακολουθεί η σκλήρυνση, κατά την οποία ο πολτός μεταβάλλεται σε στερεό σώμα και αποκτά την τελική του αντοχή. Οι αερικές κονίες πήζουν και σκληραίνονται στον αέρα, ενώ οι υδραυλικές συντηρούνται σε νερό ή υγρό περιβάλλον.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κονία + νερό → εύπλαστος συγκολλητικός πολτός → αρχική και τελική πήξη → σκλήρυνση σε στερεό με μηχανική αντοχή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: πολτός, πήξη (αρχική/τελική) και σκλήρυνση με τη σωστή σειρά.

Σβέση ΚΑΙ πήξη ασβέστου

Ερώτηση: 2. Περιγράψτε τη σβέση της ασβέστου (χημική αντίδραση). Σε τι μετατρέπεται αυτή μετά τη σβέση της και με ποιο τρόπο αυτή στερεοποιείται;

Απάντηση:

Η άσβεστος (CaO) προέρχεται από τη διάσπαση του ανθρακικού ασβεστίου με θέρμανση: \( CaCO_3+\text{θερμότης}\rightarrow CaO+CO_2 \).
Σβέση ονομάζεται η αντίδραση ενυδάτωσης: \( CaO+H_2O\rightarrow Ca(OH)_2+\text{θερμότης} \). Μπορεί να είναι υγρή ή ξερή.
Μετά τη σβέση μετατρέπεται σε υδροξείδιο του ασβεστίου, την υδράσβεστο, σε μορφή πολτού (υγρή σβέση) ή ξηρής σκόνης (ξερή σβέση).
Στερεοποίηση: η υδράσβεστος απορροφά το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα και μετατρέπεται σε ανθρακικό ασβέστιο: \( Ca(OH)_2+CO_2\rightarrow CaCO_3+H_2O \). Έτσι η κονία πήζει και συγκρατεί τους κόκκους της άμμου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + θερμότητα· γίνεται υδράσβεστος (πολτός ή σκόνη)· στερεοποιείται απορροφώντας CO₂ και γίνεται CaCO₃.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: αντίδραση σβέσης + υδράσβεστος + στερεοποίηση με CO₂ του αέρα.

Γύψος vs άσβεστος

Ερώτηση: 3. Ποιες οι διαφορές της γύψου από την άσβεστο (χημική σύσταση, ιδιότητες).

Απάντηση:

Χημική σύσταση: η γύψος βρίσκεται στη φύση ως ένυδρο θειικό ασβέστιο· με όπτηση στους 125 - 180 °C δίνει την πλαστική γύψο \( CaSO_4\cdot\tfrac{1}{2}H_2O \). Η άσβεστος είναι οξείδιο του ασβεστίου (CaO) από τη διάσπαση του CaCO₃· μετά τη σβέση γίνεται υδράσβεστος Ca(OH)₂.
Πήξη: ο πολτός γύψου (νερό 60 - 80% του βάρους της) πήζει και σκληραίνεται σε μερικά λεπτά, με αύξηση θερμοκρασίας και όγκου κατά 1%. Η υδράσβεστος πήζει με την απορρόφηση του CO₂ της ατμόσφαιρας.
Χρήσεις/ιδιότητες: η γύψος χρησιμοποιείται μόνο σε εσωτερικούς χώρους λόγω της διαλυτότητάς της στο νερό (γυψοσανίδες, διακοσμητικά, γυψοκονιάματα). Η υδράσβεστος χρησιμοποιείται σε ασβεστοκονιάματα και βελτιώνει τα τσιμεντοκονιάματα (εργάσιμο, διατήρηση υγρασίας, πρόσφυση).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Γύψος: θειικό ασβέστιο, πήζει σε λίγα λεπτά με διόγκωση, διαλυτή στο νερό (μόνο εσωτερικά)· άσβεστος: CaO / Ca(OH)₂, πήζει με απορρόφηση CO₂, για ασβεστοκονιάματα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: διαφορά χημικής σύστασης + ταχύτητα πήξης + χρήση της γύψου μόνο σε εσωτερικούς χώρους.

Τσιμέντα ΚΑΙ Portland

Ερώτηση: 4. Τι ονομάζουμε τσιμέντα; Πώς αυτά δρουν ως συγκολλητικές κονίες; Τι ονομάζουμε τσιμέντα Portland και ποια είναι Ελληνικού Τύπου; 8. Τι γνωρίζετε: α) για τα αργιλικά τσιμέντα και β) για τα σκωριοτσιμέντα; Πού αυτά χρησιμοποιούνται; 9. Χαρακτηριστικά του τσιμέντου Portland Ελληνικού Τύπου.

Απάντηση:

Τσιμέντα: μεγάλη κατηγορία υδραυλικών κονιών που παρασκευάζονται με λειοτρίβηση πετρωμάτων κατάλληλης σύνθεσης, όπτηση του μίγματος και επαναλειοτρίβηση του προϊόντος. Δράση: η σκόνη με το νερό δίνει πλαστικό και συγκολλητικό πολτό, που μετατρέπεται σε στερεή μάζα με μεγάλη μηχανική αντοχή και διάρκεια.
Portland: το προϊόν της κονιορτοποίησης Clinker (ψήσιμο μίγματος αργιλούχων και ασβεστούχων πετρωμάτων), στο οποίο δεν επιτρέπεται προσθήκη άλλης ουσίας πλην της γύψου και του νερού (άλλα υλικά ≤ 3%).
Ελληνικού Τύπου: ανήκει στα ποζολανικά τσιμέντα· περιέχει θηραϊκή γη σε ποσοστό μέχρι 10%.
α) Αργιλικά: λιγότερο CaO και περισσότερο οξείδιο του αργίλου, από άλεση βωξίτη και ασβεστόλιθου· φτάνουν το 90% της αντοχής σε 24 ώρες· λόγω υψηλής θερμότητας πήξης κατάλληλα για σκυροδέτηση κοντά στους 0 °C, όχι για ογκώδεις κατασκευές και θερμά κλίματα. Χρήση: έμφραξη ρηγμάτων, επισκευή γεφυρών, πυρίμαχα σκυροδέματα (αντοχή έως 1400 °C).
β) Σκωριοτσιμέντα (σκωριοκονίες): συνάλεση Portland με σκουριές καμίνων σιδήρου 30 - 60%· αναπτύσσουν αντοχή βραδύτερα με παραπλήσια τελική αντοχή και έχουν υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση από το νερό και στη χημική προσβολή. Χρήση: υδραυλικά και υποθαλάσσια έργα.
Χαρακτηριστικά Portland Ελληνικού Τύπου (κατά τον Κανονισμό): MgO < 6%, SO₃ < 3,5 - 4%· αδιάλυτο υπόλειμμα < 20%· προσμίξεις άλλων τύπων < 1% (ειδική παραγγελία < 3%)· υπόλειμμα στο κόσκινο 4900 βροχίδων/cm² < 10%· πήξη (συσκευή Vicat) που αρχίζει τουλάχιστον μετά 1 ώρα και λήγει το πολύ σε 8 ώρες· σταθερότητα όγκου με τη μέθοδο του βρασμού (διαστολή < 10 mm)· αντοχές κατά τον πίνακα 7.1· απώλεια πύρωσης < 5%.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τσιμέντα = υδραυλικές κονίες που με νερό δίνουν συγκολλητικό πολτό· Portland = Clinker + γύψος· Ελληνικού τύπου = ποζολανικό με θηραϊκή γη ≤ 10%· αργιλικά: ταχεία αντοχή, επισκευές/πυρίμαχα· σκωριοτσιμέντα: χημική αντοχή, υδραυλικά/υποθαλάσσια έργα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κριτήριο: ορισμοί (τσιμέντο, Portland, Ελληνικού τύπου) + χρήσεις αργιλικών/σκωριοτσιμέντων + προδιαγραφές του Ελληνικού τύπου.

Συστατικά, πήξη ΚΑΙ αντοχή τσιμέντου

Ερώτηση: 5. Ποια είναι τα βασικά συστατικά του τσιμέντου και ποιο είναι το φαινόμενο ειδικό βάρος του; 6. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την αρχική πήξη του τσιμέντου, την ταχύτητά της και το συνολικό χρόνο πήξης; 7. Ποια είναι η σημαντικότερη ιδιότητα του τσιμέντου; Πώς προσδιορίζεται η αντοχή του και ποιες οι συνθήκες αποθήκευσής του;

Απάντηση:

Βασικά συστατικά (Portland): SiO₂ 20 - 24%, CaO 60 - 65%, Al₂O₃ 5 - 10%, Fe₂O₃ 2 - 5%, MgO 1 - 4%, SO₃ 0,50 - 1,75%. Το ειδικό βάρος είναι περίπου 3 - 3,15 g/cm³, ενώ το φαινόμενο βάρος λαμβάνεται 1,20 - 1,30 g/cm³.
Αρχική πήξη: εξαρτάται από τη λεπτότητα της άλεσης, την παλαίωση του τσιμέντου, τη χημική σύσταση (υδραυλικότητα) και τις ξένες προσμίξεις.
Έναρξη και ταχύτητα πήξης: από την ποσότητα νερού ανάμιξης, τη θερμοκρασία του μίγματος, την υγρομετρική κατάσταση της ατμόσφαιρας και την ένταση της ανάμιξης.
Συνολικός χρόνος πήξης: περισσότερο νερό, μεγαλύτερος χρόνος ανάμιξης και αδρανείς προσμίξεις την επιβραδύνουν· υψηλές θερμοκρασίες και υψηλή υγρασία την επιταχύνουν. Οι κανονισμοί ορίζουν αρχική πήξη > 45 min και τελική < 10 ώρες.
Σημαντικότερη ιδιότητα: η μηχανική αντοχή, που εκφράζεται με την αντοχή σε θλίψη. Προσδιορίζεται με πρισματικά δοκίμια από τσιμέντο, άμμο και καθορισμένο νερό, που διατηρούνται σε νερό ή σχετική υγρασία > 90% και ελέγχονται την 28η ημέρα.
Αποθήκευση: προστασία από την υγρασία, που προκαλεί σταδιακή ενυδάτωση (τσιμέντο με σβώλους απορρίπτεται ως ακατάλληλο), και από υπερβολική θερμοκρασία, που το κάνει ταχύπηκτο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οξείδια CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ (MgO, SO₃)· φαινόμενο βάρος 1,20 - 1,30 g/cm³· πήξη από λεπτότητα, παλαίωση, σύσταση, νερό, θερμοκρασία, υγρασία· σημαντικότερη η αντοχή σε θλίψη (δοκίμια 28 ημερών)· αποθήκευση χωρίς υγρασία και υπερβολική θερμοκρασία.

Κριτήρια αξιολόγησης: