Spoiwa budowlane

Spoiwa budowlane są to materiały wiążące stosowane do przygotowania betonów, zapraw oraz produkcji materiałów ściennych i wykończeniowych. Do najczęściej używanych spoiw budowlanych należą różne odmiany cementu, wapna, gipsu oraz rzadko – glina.

• hydrauliczne – twardniejące w wyniku reakcji chemicznej z wodą zarobową i wiążące również w środowisku mokrym: cement portlandzki, cementy hutnicze, gips, wapno hydrauliczne;

• powietrzne – twardniejące w wyniku reakcji chemicznej z dwutlenkiem węgla zawartym w powietrzu lub odparowania wody: wapno lasowane i hydratyzowane, glina. 

Cement

Cement – spoiwo hydrauliczne otrzymywane ze zmielenia klinkieru cementowego z dodatkiem kamienia gipsowego (ok. 5%) i innych surowców, których wielkości wagowe wynoszą od 3 do 55% (żużel, pył krzemionkowy, pucolany, popiół lotny, wapień). Kamień gipsowy pełni rolę regulatora warunków wiązania cementu. Klinkier cementowy (główny składnik cementu) – powstaje przez wypalenie w temperaturze około 1450°C mieszaniny wapieni (margli) i glinokrzemianów (gliny) a następnie zmielenie.

Podstawową cechą cementu jest jego klasa, określająca wytrzymałość znormalizowanej próbki zaprawy na ściskanie oznaczonej po 28 dniach twardnienia, podaną w MPa. Zależnie od klasy cementu, jego zawartości oraz rodzaju i konsystencji uzyskuje się beton o różnych klasach wytrzymałości na ściskanie.

W budownictwie mieszkaniowym wykorzystuje się głównie cementy klasy 32,5 i 42,5, co pozwala na przygotowanie betonów klasy B10-B25 nie wymagających mechanicznego zagęszczania. Oznaczenia gatunków cementu – zgodnie z obowiązującymi normami – składają się z następujących elementów: rodzaj cementu z oznaczeniem CEM I – CEM IV, zawartość dodatków i ich rodzaj – litery A lub B oraz symbol określonego dodatku, klasa wytrzymałości oraz litera R („szybkowiążący”) lub N (niskoalkaliczny) oznaczająca inne własności cementu. Przykładowo cement o oznaczeniu CEM II/A – SV 32,5 R wskazuje na cement portlandzki z dodatkami pyłu żużlowo-popiołowego o jego zawartości 6-21%, klasy 32,5 o wysokiej wytrzymałości wczesnej (popularnie zwany szybkowiążącym).

 

Choć w budownictwie jednorodzinnym można w zasadzie używać dowolnych rodzajów cementu pod warunkiem, że przygotowany z nich beton lub zaprawa będą miały wymaganą wytrzymałość, to jednak warto przy określonych zastosowaniach dobierać optymalne dla nich gatunki cementów. Można wtedy uzyskać zwiększoną odporność na agresywne oddziaływanie środowiska, wygodniejsze użycie, skrócenie czasu wiązania.

Jakie są zastosowania poszczególnych odmian cementu?

• CEM I – cement portlandzki czysty (bez dodatków), zwłaszcza odmiany szybkowiążącej używany jest przede wszystkim do przygotowania betonów wykorzystywanych przy konstrukcjach zbrojonych stropów, nadproży, słupów. Wykazuje wysokie ciepło hydratyzacji, dzięki czemu może być wykorzystywany w niskich temperaturach otoczenia. Wymaga jednak starannej pielęgnacji zapewniającej utrzymanie właściwej wilgotności w okresie dojrzewania.

• CEM II – cementy portlandzkie z dodatkami: żużlowy (S), krzemionkowy (D), pucolanowy (P – naturalny lub Q – przemysłowy), popiołowy (V – popiół lotny krzemionkowy, W - popiół lotny wapienny), wapienny (L), żużlowo-popiołowy (SV) – główne zastosowanie tych cementów to przygotowanie zapraw murarskich i tynkarskich, betonów podkładowych. Cement z dodatkami wapiennymi (L) o jasnej barwie nadaje się do sporządzania zapraw i betonów barwionych.

• CEM III – cement hutniczy – wysoka odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych pozwala na stosowanie w środowiskach o podwyższonej agresywności, dlatego najczęściej wykorzystywany jest do prac fundamentowych. Nie powinien być jednak używany, gdy temperatura otoczenia spada poniżej +5°C

• CEM IV – cement pucolanowy – również wysoka odporność na negatywny wpływ środowisk o agresji kwaśnej (np. wody siarczanowe). Stosowany podobnie jak cement hutniczy oraz do zapraw i tynków w dolnych partiach domu.

Oprócz gatunków cementu powszechnego użytku produkowane są również cementy specjalne o szczególnych zastosowaniach: cement portlandzki biały, cement hydrotechniczny, cement portlandzki siarczanoodporny, cement glinowy.

Wapno budowlane jest to spoiwo powietrzne (z wyjątkiem wapna hydraulicznego), którego głównymi składnikami są: tlenki (CaO) i wodorotlenki wapnia z niewielkim udziałem tlenku i wodorotlenku magnezu, dwutlenku krzemu, tlenku glinu i tlenku żelaza. W budownictwie mieszkaniowym jako samodzielne spoiwo wykorzystywane jest rzadko, natomiast głównie stanowi dodatek do innych spoiw (cementu lub gipsu) poprawiając ich własności ciepłochronne, urabialność i regulując czas wiązania. Z udziałem wapna sporządzane są zaprawy murarskie i tynkarskie i wtedy pełni ono rolę dodatku poprawiającego nakładanie i wyrównywanie. Zaprawy z jego dodatkiem stają się „tłuste”, nie ulegają rozwarstwieniu i łatwiej można je zatrzeć na gładko.

 

• CL (wapniowe) – wytwarzane z czystych wapieni; odmiany CL 90, CL 80 i CL 70 określają dodatkowo łączną, procentową zawartość tlenków wapnia i magnezu,

• DL (dolomitowe) – wytwarzane z wapieni zdolomityzowanych; odmiany DL 85 i DL 80 określają dodatkowo łączną, procentową zawartość tlenków wapnia i magnezu,

• HL (hydrauliczne) – spoiwo hydrauliczne (klasy HL 2, HL 3,5 i HL 5) wytwarzane z wapieni ilastych (dostarczane w gotowych opakowaniach); stosowane jest do betonów niskich marek, do zapraw zastępujących zaprawy wapienno-cementowe i do murowania ścianek fundamentowych.

Jakie są formy wapna stosowanego na budowie?

• Ciasto wapienne powstaje w wyniku zgaszenia (połączenia z wodą) wapna palonego. Obecnie proces gaszenia przeprowadza się najczęściej w wytwórniach (kiedyś robiono to w dołach wykopanych na budowie), a i tak jego stosowanie ulega zanikowi ze względu na kłopotliwy transport i przechowywanie. Dlatego jego zastosowanie ogranicza się praktycznie do przygotowania zapraw przy renowacyjnych robotach konserwatorskich obiektów zabytkowych. Wapno takie po zgaszeniu przechowywane jest w dołach zabezpieczonych przed zamarznięciem, a im dłuższy jest czas składowania tym lepszą uzyskuje ono jakość.

• Wapno hydratyzowane (suchogaszone) powstaje w wyniku połączenia zmielonego wapna palonego z ograniczoną ilością wody. W wyniku tej reakcji powstaje biały proszek który po zmieszaniu z wodą tworzy zawiesinę gotową do przygotowania zaprawy. Do przygotowania zapraw murarskich wapno hydratyzowane można dodawać bezpośrednio do przygotowywanej zaprawy, ale przy sporządzaniu zapraw tynkarskich należy połączyć je z wodą na 24 h przed użyciem, aby uniknąć odprysków na tynku jakie mogą powstać w przypadku pozostawienia grudek niedopalonego wapna.

• Mleko wapienne – jest to zawiesina wapna gaszonego w wodzie; znajduje zastosowanie jako składnik zapraw murarskich, farb do wymalowań zewnętrznych, odkażania. 

Gips

Gips jest spoiwem twardniejącym na skutek uwodnienia proszku gipsowego (półwodny siarczan wapnia) zmieszanego z wodą. Należy do spoiw szybkotwardniejących, co z jednej strony jest jego zaletą (np. przy drobnych naprawach) ale też i wadą, gdy używany jest na dużych powierzchniach.

Produkowane gatunki gipsu charakteryzują się różnym stopniem rozdrobnienia, barwą, surowcem użytym do jego produkcji i wykorzystywane są do przygotowywania zapraw tynkarskich, szpachlowych, montażowych i klejowych oraz do produkcji elementów ściennych.

Odmianą gipsu jest anhydryt (gips bezwodny) – spoiwo o mniejszej wytrzymałości, ale łatwe do szlifowania, dlatego wykorzystywane przy wykonywaniu gładzi tynkarskich.

Gips, mimo że twardnieje na skutek reakcji chemicznej z wodą, nie jest materiałem wodoodpornym i w stanie wilgotnym traci wytrzymałość. W handlu gips dostępny jest głównie w postaci gotowych mieszanek zawierających, oprócz spoiwa gipsowego, dodatki opóźniające wiązanie, drobne kruszywo, środki poprawiające elastyczność i przyczepność.

 
Jakich reguł należy przestrzegać przy stosowaniu wyrobów gipsowych?

• gipsu nie można mieszać z cementem, gdyż szybko wiąże wodę z zaprawy uniemożliwiając twardnienie cementu,

• gips korodując oddziałuje na metale, dlatego w miejscach styku z tym materiałem powinny one być pokryte powłokami ochronnymi,

• podczas przygotowywania zapraw gipsowych, gips należy wsypywać do wody a nie odwrotnie, co zapobiega powstawaniu twardych bryłek,

• naczynia do przygotowywania zaprawy należy wymyć po każdym opróżnieniu, gdyż resztki starej zaprawy przyspieszają krystalizację nowego zaczynu.