Basic HTML Version
12
Keramický zpravodaj 28 (6) (2012)
cihelného střepu. Při přídavku 5 a 10 % jemně mletého
střepu se zvýšily pevnosti až na téměř dvojnásobek, snížil
se koeficient absorpce stanovený kapilární nasákavostí, ale
u malty s 10 % cihelného střepu se zvýšilo smrštění o 13 %.
Bektas se spolupracovníky [4] nahradili v cementové maltě
písek 0/4 mm v množství 10 a 20 % cihelným střepem
se stejnou granulometrií. Pevnost v tlaku po 7 dnech až
12 měsících byla shodná s pevností referenční malty, pří-
davek 20 % střepu snížil smrštění, přídavek 10 % zvýšil
smrštění v porovnání s referenčním vzorkem, zvýšila se
odolnost proti zmrazovacím cyklům. Byla zjištěna výrazná
alkalicko-silikátová reakce cihelných částic, největší expanze
byla při náhradě 30 % kameniva cihelným střepem. Při
100% náhradě kameniva cihelným střepem se expanze
snížila na úroveň referenčního vzorku. Na druhé straně,
Turanli a kol. [5] zjistili, že přídavek jemně mletého cihelné-
ho střepu, který byl použit jako náhrada cementu, potlačuje
alkalicko silikátovou reakci, a to tím více, čím je vyšší jeho
koncentrace v maltě.
Zpracování stavebního demoličního odpadu (SDO) je z hle-
diska ochrany životního prostředí nanejvýš žádoucí. SDO
s vysokým podílem cihelného střepu byl pomlet na vhodnou
velikost zrn a rozsítován a použit jako náhrada cementu
v cementových maltách [6]. Alternativní kamenivo by-
lo kombinováno s polypropylenovými vlákny; kombinací
vláken s jemným cihelným střepem byly připraveny malty
s velmi dobrými užitnými vlastnostmi.
Pacheco-Torgal a Jalali [7] nahradili 20 % kameniva v be-
tonu cihelným střepem, a to v granulometrii jak jemného,
tak i hrubého kameniva. Pevnosti se sice mírně snížily, ale
po zrychlených zkouškách trvanlivosti byly vyšší u betonu
s náhradou kameniva keramickým střepem.
Komplexní pohled na vlastnosti betonu s náhradou ce-
mentu až do výše 60 % jemně mletým cihelným střepem
popisuje lit. [8]. Již při 20% náhradě cementu cihelným
střepem došlo ke snížení pevnosti v tlaku, ale efektivní
lomová houževnatost a specifická lomová energie byly
mírně vyšší v porovnání s referenčním betonem. Odolnost
všech studovaných betonů proti zmrazovacím cyklům byla
excelentní, stejně jako chemická odolnost ve vybraných
agresivních prostředích. Přítomnost jemně mletého střepu
neovlivnila transport vodní páry ani adsorpční a desorpční
izotermy. Tepelná vodivost betonů ve vysušeném stavu klesá
se stoupající náhradou cementu cihelným střepem, což je
ve shodě s hodnotou otevřené porozity.
Vápenné omítky s cihelným střepem a betony s částečnou
náhradou cementu nebo kameniva mletým nebo drceným
cihelným střepem vykazují u obdobného složení malt či be-
tonů rozdílné vlastnosti. Proto se pozornost obrací ke kvalitě
cihelného střepu a jeho vlivu na vlastnosti následných pro-
duktů. Na výsledné vlastnosti malt a betonů s cihelným stře-
pem má vliv jeho pucolánová aktivita. Ta je ovlivněna mno-
ha faktory, zejména složením původní suroviny, teplotou
a procesem výpalu a jemností mletí. Pucolánovou aktivitou
se zabývali Lavat se spolupracovníky [9] a Baronio a Binda
[2]. Výsledky ukázaly, že studované cihelné střepy vykázaly
pucolánovou aktivitu, tj. vzorek reagoval za běžných teplot
s hydroxidem vápenatým.
Pucolány
Pucolány lze definovat jako křemičité anebo hlinitokře-
mičité látky, které samy o sobě nemají žádnou vazebnou
schopnost, ale s hydroxidem vápenatým a vodou reagují za
běžných teplot za vzniku sloučenin, které tuhnou, tvrdnou
a jsou stálé na vzduchu i pod vodou [10]. Z chemického
hlediska jsou pucolány materiály, které obsahují amorfní
oxid křemičitý SiO
2
a/nebo reaktivní křemičitany, hlinita-
ny a hlinitokřemičitany. Amorfní oxid křemičitý reaguje
s oxidem vápenatým za vzniku hydratovaných křemičitanů
vápenatých, které jsou stálé na vzduchu i pod vodou. Tyto
sloučeniny jsou odolnější vůči působení kyselého prostředí
než produkt karbonatace vápna ve vápenných omítkách.
Mezi pucolány nacházejícími se v přírodě patří např. tufy,
tufity, diatomitová zemina, některé druhy spongilitů apod.
Jako technogenní pucolány jsou využívány různé druhy
vedlejších produktů, např. popílky z vysokoteplotního
spalování, křemičité úlety a popely ze spalování biomasy.
V minulosti se používala celá řada pucolánů; mimo dříve
jmenované, také popely z rostlinného a živočišného ma-
teriálu – dřeva, výhonků vinné révy, slámy a kostí. Římané
používali přírodní pucolány z oblasti Pozzuoli. Pucolány
byly ve formě prášku nebo ve velkých tuhých porézních
zrnech - pemzy. Podle historiků byly u Féničanů a Římanů
používány pálené jíly ve formě úlomků a drcených cihel
(prachu), nebo jiného keramického zboží. Tyto malty měly
vysokou pevnost a odolnost ve vlhku, proto se používaly na
výstavbu veřejných lázní, akvaduktů a mostů, přístavních
mol, tedy staveb vystavených zvýšené vlhkosti či dokonce
kapalné vodě. Schopnost reakce pucolánů s hydroxidem
vápenatým ve vodném prostředí za studena se nazývá pu-
colánová aktivita, která je rozhodující vlastností pro použití
pucolánů [11].
Pucolánová aktivita
Pucolánová aktivita je schopnost látek reagovat v přítom-
nosti vody za normální teploty s hydroxidem vápenatým za
vzniku vázaných hydratačních produktů. Pucolánová reakce
probíhá ve směsi hydroxid vápenatý, pucolán a dostatečné
množství vody. Hydroxid vápenatý je silný hydroxid, ale je
málo rozpustný ve vodě. Při 20 °C se rozpouští 160 mg
Ca(OH)
2
, při 25 °C má pH nasyceného roztoku hodnotu
12,45. Vysoká koncentrace OH
ˉ
iontů způsobuje rozště-
pení vazeb v SiO
2
, křemičitanech a hlinitokřemičitanech za
vzniku jednoduchých iontů. Princip pucolánové reakce lze
zjednodušeně popsat schématem:
≡
Si-O-Si
≡
+ 8 OH
-
→
2 [SiO(OH)
3
]
-
+ H
2
O
≡
Si-O-Al
≡
+ 7 OH
-
→
[SiO(OH)
3
]- + [Al(OH)
4
]
-
Při kontaktu vzniklých křemičitanových a hlinitanových ion-
tů s Ca
2+
ionty dojde k tvorbě hydratovaných křemičitanů
typu CSH sloučenin, hlinitanů vápenatých (C
4
AH
13
) a hydro-
gehlenitu (C
2
ASH
8
) [12]. Křemičitanové složky se rozpouštějí
rychleji než hlinitanové a pro tvorbu hlinitanů vápenatých je
třeba vyšší koncentrace Ca
2+
iontů. Na částečkách pucolánů
se srážejí nejprve CSH gely a na jejich povrchu hlinitany
vápenaté ve formě hexagonálních lístků.
Stanovení pucolánové aktivity
Existuje řada metod stanovení pucolánové aktivity, které
lze rozdělit na přímé a nepřímé. Přímé metody sledují
úbytek množství Ca(OH)
2
při probíhající pucolánové reakci
za použití analytických metod. Nepřímé metody zahrnují
měření fyzikálních vlastností jako je elektrická vodivost,
mechanické vlastnosti, termický rozklad složek nebo vede-
ní tepla [10].