Portland cement: sorter, egenskaber og anvendelse

Uorganiske bindemidler anvendes til fremstilling af beton, der, når de blandes med vand, danner en dejagtig opløsning, som får styrke, når den hærder. En række sådanne bindemiddelsammensætninger er Portlandcement.

Portlandcement er ofte talt om, når det kommer til behovet for en holdbar og modstandsdygtig over for de negative virkninger af miljøløsningen. Portlandcement er en type cementcementbindemiddel.

Portlandcement har en fintmalet klinker, såvel som gips, som fremskynder blandingens indstilling. Afhængigt af produktets type og mærke kan dets formel omfatte visse additiver og urenheder.

Blandingen blev opfundet i 1824 af en amerikansk murer, og skylder sit navn på den ydre lighed med kalksten i Portland, som blev udvundet i et af de engelske amter.

For at opnå denne sammensætning anvendes carbonat klipper (kalksten, kridt, aluminiumoxid og silica) såvel som marls (en blanding af carbonat klipper og ler, en overgangsrock fra kalksten til ler). Produktionsprocessen begynder med forsigtig slibning af råmaterialer og blandes i visse proportioner. Næste trin er fyringen af ​​råmaterialer i ovne ved en temperatur på 1300-1400 ° С. Resultatet af reflow er et materiale kaldet klinker.

Klinkeren males igen og blandes med gips. Tilføj eventuelt andre elementer, der øger præstationen af ​​det færdige produkt. Denne blanding passerer kvalitetskontrollen, og hvis den opfylder de accepterede standarder, modtager et overensstemmelsescertifikat.

Der er flere muligheder for rostning af råmaterialer:

• våd. For det første foregår slibningen af ​​komponenterne, så leret bliver gennemblødt, indtil fugtighedsindekset når 70%. Derefter blandes hun møller med kalksten.

• tør. Processen med formaling og tørring af blandingen sker samtidigt, hvilket reducerer arbejdskraftomkostninger og produktionsomkostninger. Som følge af forarbejdning i møller modtager pulveriserede råmaterialer.

• kombineret. Denne teknologi kombinerer to typer af produktion - tør og våd. Fugtindholdet i råmaterialet stiger til 14%, hvorefter produkterne er jorden og tørret i særlige møller.

Som allerede nævnt består Portland cement af klinker. I naturen er færdige granulater ret sjældne, så klinkerchipsne opnås kunstigt ved at blande og affyre kulstof og lerblandinger.

Den færdige klinker blandes med gips, hvis indhold i sammensætningen ikke overstiger 5%. Det introduceres for at sikre løsningen af ​​løsningen i 45 minutter, hvilket er nødvendigt ved dannelse af produkter eller udførelse af visse typer arbejde.

Sammensætningen og procentdelen af ​​bestanddelene af blandingen er reguleret af GOST 10178 85 "Portlandcement og slaggportlandcement". Det er i overensstemmelse med kravene i produktionsgarantierne høje tekniske og operationelle egenskaber ved produktet.

For at give Portland cement visse tekniske egenskaber, indføres mineralske additiver i sammensætningen, hvis indhold ikke overstiger 20-25%.

De mest populære er følgende:

• aluminat øger sættetid for cement, men har lave styrkeindikatorer (mulig indhold i Portlandcement er ikke mere end 15%).
• aluminiumoxid ferrit har samme egenskaber som det tidligere additiv, men indholdet i det færdige produkt reduceres til 10-18%.
• Whitens har en strikningseffekt, øger hærdningstiden, men overdreven indhold kan negativt påvirke sammensætningens styrkeegenskaber (tilladt indhold - højst 15-37%).
• alite Det er meget udbredt (procentdelen kan nå 60%) i sammensætningerne af høje kvaliteter, da det giver hurtig hærdning.

Egenskaber for portlandcement bestemmes af dets sammensætning. De vigtigste kriterier, hvormed produktets kvalitet vurderes, er følgende:

• Indstillingsperiode. Beslaglæggelse af blandingen i overensstemmelse med de tekniske krav til dyrkningen skal ske efter 40-45 minutter. Den mineralogiske sammensætning, slibens finhed og den temperatur, hvor arbejdet udføres, er netop disse faktorer, der primært påvirker produktets indstillingshastighed.

• Vand efterspørgsel. Under dette udtryk forstås den mængde vand, der kræves for at opnå en tyk, der er egnet til cementpastaens arbejde. Fugtigheden bør typisk ikke overstige 25% af sammensætningen af ​​blandingen. For at reducere den nødvendige mængde vand anvendes en sulfitgærbrygger eller blødgøringsmidler.

• Vandseparation. Dette udtryk refererer til udvinding af vand i den færdige opløsning, hvis forekomst skyldes sedimenteringen af ​​tungere cementpartikler. For at reducere dette tal tillade mineral kosttilskud.

• Frostresistens - Produktets evne til at bære et vist antal cykler med frysning og optøning uden at miste dets præstationsegenskaber.

• Korrosionsbestandighed. Denne egenskab er forbundet med blandingens finhed og graden af ​​porøsitet af den færdige beton.

• Varmeafledning. Dette refererer til betonens evne til at frigive varme i processen med hærdning. Den hurtigt opvarmende sammensætning optimeres ved at tilsætte aktive mineralkomponenter til den.

Portlandcement har højere styrkeegenskaber sammenlignet med andre typer cement, på grund af sammensætningen. Nogle tilsætningsstoffer kan reagere, ændre materialets tekniske egenskaber. Sidstnævnte er forbundet med dets mekaniske stabilitet og driftsevne.

Vi kan ikke sige, at en af ​​de tekniske egenskaber er af højere prioritet. For eksempel kan holdbar, men for langsomt størknet portlandcement øge byggetiden. En koldt-bestandig, men ætsende sammensætning kan kun bruges til at løse et smalt udvalg af opgaver.

I dag stræber fabrikanterne om at skabe universelle formuleringer, hvor de egenskaber, der er mest vigtige for cement, er lige så udtalte.

Samtidig er der specialiserede formuleringer, der har et specielt formål. Sådanne kan betragtes som pozzolanic portlandcement, som har maksimal korrosionsbestandighed og fugtighedsbestandighed, men ret lav styrkeværdier i de indledende faser af arbejdet (i de første indstillingsdage).

Blandt de tekniske egenskaber bør fremhæves:

• Specifik vægt produkt - 1100 kg / m³ for bulkblandinger, 1600 kg / m³ for komprimeret.
• Slibfinhed i gennemsnit er det 40 mikron (bestemt ved blandingens evne til at passere gennem sil nr. 008), som giver cementens nødvendige styrke og den tid, det hærder, og påvirker også dens ydeevne.
• Vandforbrug, bør det optimale indhold af væske i sammensætningen ikke overstige 25-28%, da denne indikator påvirker sammensætningens styrke (hvis der er et overskud, forekommer betondelingen med mangel på revner på færdigvaren).

• tæthed afhænger af mærket og tilstedeværelsen af ​​visse additiver i sammensætningen. I løs tilstand har blandingen en tæthed på 1,1 t / m³, i komprimeret tilstand - 1,5-1,7 t / m³.

• Indstillingens varighed efter blanding med vand overstiger det ikke 40-45 minutter, yderligere hærdning afhænger af sammensætningen og miljøforholdene (om vinteren går processen langsomt), men overstiger ikke 10-12 timer (målt ved hjælp af Vicat-enheden).
• Volumenændring Når det er frosset, betyder det at reducere cementlegemet i et volumen på 0,5-1 mm / m i fri luft og svulme det til 0,5 mm / m i vand. Et vigtigt punkt er ensartetheden af ​​ændringer i hele opløsningens volumen.

• Antikorrosiv stabilitet opnås på grund af indførelsen af ​​hydroaktive materialer til sammensætningen, som forhindrer saltets kemiske aktivitet, samt tilsætning af urenheder, der reducerer porøsiteten af ​​beton.
• Opbevaringstid er højst 12 måneder, forudsat at den originale emballage er bevaret (3-4 lag, hermetisk lukkede papirsække), fordi efter 3 måneders opbevaring tabes op til 20% af sammensætningen efter et år - op til 40%. Det er muligt kun at returnere de tidligere kvaliteter til sådan cement ved hjælp af sekundærslibning.
• Kompressionsstyrke. I overensstemmelse med denne karakteristik skelnes der 4 klasser af styrke - 22,5; 42,5; 42,5; 52,5. Denne indikator er direkte relateret til opløsningens hastighed.

Indikatorer for Portland cementcementens mekaniske styrke er ikke mindre end 42,5 MPa ved 28 dage efter støbning. Bestemmelsen udføres under laboratoriebetingelser på eksemplet af prøven. I overensstemmelse med de opnåede resultater er sementet mærket (for eksempel M 500). Koefficienten angiver således, hvor meget tryk prøven er i stand til at modstå (målt i kg / cm³).

Indikatorer for styrke påvirker i sin tur opløsningsgraden (bestemt ved anvendelse af en Vicat-nål).

Portlandcement er en bred vifte af cement, som oftest anvendes ved hældning af beton. Sidstnævnte bruges til gengæld i monolitisk og armeret betonkonstruktion, ved konstruktion af genstande, hvor der opnås øgede styrkeegenskaber.

På grund af tilstedeværelsen af ​​klinkergranulater og andre tilsætningsstoffer har Portlandcement en stor sikkerhedsmargen, har højere frostresistens, modstandsdygtighed mod aggressive medier. Det er gør Portland cement til et populært materiale i opførelsen af ​​olie- og gasindustrien.

Spørgsmålet om forskellene mellem cement og portlandcement er noget forkert, da sidstnævnte er en type cement. Cement er med andre ord et fælles navn; Portlandcement er en sort med et bestemt sæt styrke.

Det er mere logisk at gøre forskelle baseret på cementets stærke styrke. Så for eksempel Portland cement M 400 er ringere i sin styrke til at cementere M 600. Portlandcement selv er næppe at skelne fra cement (ifølge installationsmetoden, indstillingsteknologien, egenskaberne ved anvendelse) er forskellen på et eller flere karakteristiske egenskaber på grund af tilstedeværelsen af ​​tilsætningsstoffer.

Alle typer cement er opdelt i ikke-additiv og additiv. Bezobavochny-sammensætning indeholder ikke andre mineralske additiver end gips. det egnet til over jorden, underjordiske og undervandsgenstande af monolitisk natur samt præfabrikerede beton og armeret beton strukturerder drives i mangel af et aggressivt miljø.

Tilstedeværelse af mineraltilskud forbedrer de tekniske egenskaber ved Portland cement, takket være hvilke De kan bruges i aggressive forhold, med langvarig kontakt af strukturen med vand. Blandt de mest almindelige tilsætningsstoffer af mineralsk oprindelse er: højovne slagge, aktive mineralske tilsætningsstoffer og naturlige aktive mineraltilskud.

På grund af indførelsen af ​​et eller andet additiv er der en forbedring i indikatorer som vandmodstand, korrosionsbestandighed, men deres tilstedeværelse hjælper med at reducere frostbestandighed.

Afhængig af sammensætningen karakteriseres følgende typer af Portlandcement:

• Hurtigtørre. Hærdning af blandingen sker allerede i de første 3 dage efter hældning på grund af de slagger og specielle mineraler, der er en del af det. Det er vigtigt, at graden af ​​slibning af blandingen var minimal. Fås i M400 og M500. Brugen af ​​denne sammensætning gør det muligt at reducere eksponeringstiden for blandingen i forskallingen og øge tempoet i byggearbejdet betydeligt.

• Normal hærdning. Det indeholder ikke specielle tilsætningsstoffer, der ikke er så kræsne om graden af ​​slibning af blandingen. Fås i overensstemmelse med GOST 31108-2003.

• hydrofob varianten er karakteriseret ved evnen til at absorbere fugt og reduceret indstillingstid. Lignende egenskaber er tilvejebragt af de syrer, der kommer ind i opløsningen. Det bruges til konstruktion af genstande, der drives under forhold med høj luftfugtighed, såvel som placeret på oversvømmede områder.

• blødgjort. Et karakteristisk træk ved produktet er tilstedeværelsen af ​​blødgørere i den, tilvejebringelse af den nødvendige mobilitet, reducering af vandabsorption og varmebestandighed. Blødgøringsmidler lægges, når der slibes blandingen, så de synes at omslutte cementpartiklerne, forhindrer deres vedhæftning. Resultatet er en mobil, bekvem at anvende sammensætning, som i vid udstrækning anvendes til konstruktion af kompleks i form af arkitektoniske strukturer.

• Oilwell. Det har evnen til at tampon, det vil sige at beskytte brøndene mod grundvandet. Det er almindeligt anvendt i olie- og gasindustrien, da det ikke afhænger af tryk og temperatur og holder pålideligt kolonnerne i brøndene, selv i de første trin af størkning. Der er en anden slags af denne type cement - foderet lette Portland cement, der har "lette" tilsætningsstoffer.

• ekspanderende. Sådanne blandinger kan have en anden sammensætning, men de deler alle evnen til at øge i volumen, når blandingen opløses. Dette skyldes det faktum, at en kemisk reaktion begynder mellem hoved- og yderligere komponenter, hvilket giver volumenforøgelsen.

• Sulfatbestandig. En sådan beton modvirker virkningerne af sulfatvand og forårsager udviklingen af ​​korrosion. Som regel gør frostresistent cement af mærket M300.400 sulfatresistent, nogle gange M 500.

• Slac Portland Cement. I produktets sammensætning er der blastovnsslag, der tegner sig for det høje indhold af metalpartikler i den. Blandingen bruges til at opnå varmebestandig beton, såvel som i opførelsen af ​​genstande under jorden, vand i højden. Den har lav frostbestandighed.

• Slag alkalisk Sammensætningen har højere sammenlignet med Portlandcement, egenskaber. Det er modstandsdygtigt over for aggressive medier, temperatur ekstremer, har en høj frost modstand og lav fugt absorption. Sådanne evner opnås på grund af inklusion af grundslagge og alkali, nogle gange ler.

• Hvid Portland Cement. Anvendelsesområdet for blandingen - efterbehandling og arkitektonisk arbejde fungerer også som grundlag for ikke-jernholdige cementer. Den snehvide nuance opnås ved at gøre produktet fra ren kalksten og hvid ler, samt ved yderligere afkøling af klinkeren med vand.

• magnesian - sammensætning baseret på magnesiumoxid (opvarmet til en temperatur på 800 ° C) og en 30% vandig opløsning af magnesiumchlorid Takket være dets komponenter og egenskaber i produktionsteknologien er det muligt at opnå en fast, hvid masse, der er let at behandle (letpoleret, ikke påvirket af skimmel, svamp).

• Farve Portland Cement også brugt til dekorative værker. Det viser sig ved at blande hvid modifikation og pigment. Sidstnævnte kan være jernminium, oker, kromoxid. Det vigtigste er, at pigmenterne er lette og alkaliske resistente.

• ​​​​​​pozzolan. Blandingen indeholder farvet Portlandcement, gips og additiver af vulkansk eller sedimentær oprindelse. Den resulterende opløsning har en høj modstandsdygtighed mod vand, det fryser ikke kun under betingelser med høj luftfugtighed, men også under vand. Dette gør det muligt at anvende hydrauliske strukturer, foringsbassiner og andre tanke til opbevaring af vand, overflader (herunder tilbøjelige) i kontakt med havet eller chloreret vand. Den frosne overflade er karakteriseret ved holdbarhed, kemisk inertitet og mangel på udblødning.
• aluminatcement Sammensætningen er en hurtighærdende og holdbar cement baseret på klinker og smeltet kalksten. Den færdige blanding indeholder store mængder lavt basiske calciumaluminater.

Et andet træk ved aluminiumoxid er afvisning af blanding med andre cementer og kalk, kompositioner, selv i små mængder, der indeholder alkali. Aluminium portlandcement er egnet til fremstilling af syrebestandige betonløsninger, fylde syrebestandige sten (granit, beshtaunita). Indstillingstiden er omkring 8 dage.

Mærke defineres som styrken af ​​prøven, når den testes for bøjning og kompression. Portland cement og sand, taget i et forhold på 1: 3, anvendes til fremstilling af prøven. En prøve på 4x4x16 cm i størrelse fremstilles af denne opløsning, som størkner inden for 28 dage, og hærdning sker under betingelser med høj luftfugtighed. For at fremskynde den frysning, der er tilladt at udnytte teknikken til dampning af prøven.

De mest almindelige mærker af Portland cement i dag er M 400, 500, 600:

• M 400 - Det mest krævede mærke af cement. Dens tekniske egenskaber (styrke, frostmodstand) er velegnet til konstruktion af de fleste genstande.

• M 500 - cement, der har en noget stor sikkerhedsmargen, som gør det muligt at anvende den i genopbygning eller restaurering af faciliteter efter en ulykke, der skal anvendes til reparation af veje, opførelse af militærtekniske faciliteter, asbestcement-strukturer.

• M 600. Sammensætningen har øget styrke, hvilket gør det muligt at bruge det i opførelsen af ​​kritiske armerede betonstrukturer, ingeniørstrukturer.

• M 700 - Portland cement med maksimal styrke, der anvendes til betonblanding til konstruktion af stressede strukturer. Brug af det i almindelig konstruktion (for eksempel i en privat husstand) er irrationel på grund af de høje omkostninger.

• M 900 - tung cement, der kun anvendes til militære installationer, for eksempel at skabe bunkere.

Der er også "mellemliggende" mærker af cement, for eksempel M 550 (i sine tekniske egenskaber ligger tæt på M500, men de er lidt mere holdbare).

På grund af den mangfoldighed af sammensætninger af Portland cement er den velegnet til næsten enhver form for bygning. Det vigtigste er at korrekt identificere cementets vigtigste egenskab og vælge det passende additiv. Nogle af dem, når de bruges sammen, niveauer hinanden. Dette sker for eksempel under tilsætning af komponenter for at forbedre fugtresistens og frostbestandighed. Den første (stigende fugtmodstand) reducerer sammensætningenes frostbestandighed betydeligt.

Det er vigtigt at overveje formålet med materialet. Så til konstruktion af monolitiske objekter og strukturer til civil brug (for eksempel broer, højspændingsledninger) er Portland cement M400 ikke egnet. For at løse disse problemer er det tilladt at anvende en blanding med mærkestyrke på mindst M 500.

Selv en sulfatresistent sortiment af Portlandcement, som har øget fugtresistens, anvendes kun i statisk tempereret vand. I andre tilfælde (f.eks. Til tilrettelæggelse af dams, damme og andre tekniske konstruktioner) anvendes særlige typer cement.

Prefixet "Portland" angiver tilstedeværelsen i blandingen af ​​en stor mængde calciumsilicater, så det anbefales ikke til blokke og specialkonstruktioner.. Pozzolancement er ikke egnet til brug under forhold med betydelig temperaturreduktion.

For information om hvordan Portlandcement opnås, se følgende video.