Portland-sementti: lajikkeet, ominaisuudet ja käyttö

Epäorgaanisia sideaineita käytetään betonin valmistukseen, joka veden kanssa sekoitettuna muodostaa taikinaisen liuoksen, joka on vahvistumassa kovetettaessa. Erilaisia ​​tällaisia ​​sideainekoostumuksia on Portland-sementti.

Portland-sementistä puhutaan usein, kun on kyse kestävän ja kestävän ympäristön ratkaisun kielteisistä vaikutuksista. Portland-sementti on sementti- sementtipohjainen sideaine.

Portland-sementissä on hienoksi jauhettu klinkkeri sekä kipsi, joka nopeuttaa seoksen asettumista. Tuotteen tyypistä ja tuotemerkistä riippuen sen kaava voi sisältää tiettyjä lisäaineita ja epäpuhtauksia.

Amerikkalaisen kivimiehen keksimä seos keksittiin vuonna 1824, ja sen nimi on nimeltään ulkoinen samankaltaisuus Portlandin kalkkikiven kanssa, joka louhittiin yhdessä englantilaisesta maakunnasta.

Tämän koostumuksen aikaansaamiseksi käytetään karbonaattikiviä (kalkkikivi, liitu, alumiinioksidi ja piidioksidi) sekä marleja (karbonaattikivien ja saven seosta, kalkkikivestä savea). Tuotantoprosessi alkaa raaka-aineiden huolellisesta jauhamisesta ja sekoittamisesta tietyissä suhteissa. Seuraava vaihe on raaka-aineiden polttaminen uuneissa 1300-1400 ° C: n lämpötilassa. Palautuksen tulos on materiaali, jota kutsutaan klinkkiksi.

Klinkkeri jauhetaan uudelleen ja sekoitetaan kipsin kanssa. Lisää tarvittaessa muita elementtejä, jotka lisäävät lopputuotteen suorituskykyä. Tämä seos läpäisee laadunvalvonnan ja, jos se täyttää hyväksytyt standardit, saa vaatimustenmukaisuustodistuksen.

Raaka-aineiden paahtamiseen on useita vaihtoehtoja:

• märkä. Ensinnäkin komponenttien jauhaminen tapahtuu, sitten savea liotetaan, kunnes kosteusindeksi saavuttaa 70%. Sen jälkeen hän murskaa kalkkikiveä.

• kuiva. Seoksen jauhamis- ja kuivausprosessi tapahtuu samanaikaisesti, mikä vähentää työvoimakustannuksia ja tuotantokustannuksia. Tehtaiden käsittelyn tuloksena saadaan jauhemaisia ​​raaka-aineita.

• Yhdistetty. Tämä tekniikka yhdistää kaksi tuotantotyyppiä - kuiva ja märkä. Raaka-aineen kosteuspitoisuus nousee 14%: iin, minkä jälkeen tuotteet jauhetaan ja kuivataan erikoislaitoksissa.

Kuten jo mainittiin, Portland-sementti koostuu klinkkeristä. Luonnossa valmiit rakeet ovat melko harvinaisia, joten klinkkilastuja saadaan keinotekoisesti sekoittamalla ja polttamalla hiili- ja savisekoituksia.

Valmis klinkkeri sekoitetaan kipsiin, jonka pitoisuus koostumuksessa ei ylitä 5%. Se otetaan käyttöön ratkaisun liikkuvuuden varmistamiseksi 45 minuutin ajan, mikä on välttämätöntä tuotteiden muodostamisessa tai tietyntyyppisten töiden suorittamisessa.

Seoksen komponenttien koostumusta ja prosenttiosuutta säätelevät GOST 10178 85 "Portland-sementti ja kuonan portlandsementti". Tuotannon vaatimusten noudattaminen takaa tuotteen korkeat tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet.

Portland-sementin antamiseksi tietyt tekniset ominaisuudet, koostumukseen lisätään mineraalilisäaineita, joiden pitoisuus ei ylitä 20-25%.

Suosituimmat ovat seuraavat:

• aluminaatit lisää sementin asettumisaikaa, mutta sillä on alhaiset voimakkuuden indikaattorit (mahdollinen Portland-sementin pitoisuus on enintään 15%).
• alumiinioksidia ferriittiä sillä on samat ominaisuudet kuin edellisellä lisäaineella, mutta sen lopputuotteen pitoisuus laskee 10-18 prosenttiin.
• Valkaisee sillä on neulonta, lisää kovettumisaikaa, mutta liiallinen pitoisuus voi vaikuttaa haitallisesti koostumuksen lujuusominaisuuksiin (sallittu pitoisuus - enintään 15-37%).
• alite Sitä käytetään laajalti (prosenttiosuus voi nousta 60%: iin) korkealuokkaisissa koostumuksissa, koska se varmistaa niiden nopean kovettumisen.

Portland-sementin ominaisuudet määritetään sen koostumuksen perusteella. Tärkeimmät kriteerit tuotteen laadun arvioimiseksi ovat seuraavat:

• Asetusaika. Seoksen takavarikointi sen viljelyn teknisten vaatimusten mukaisesti tulisi tapahtua 40-45 minuutin kuluttua. Mineraloginen koostumus, jauhamisen hienous ja lämpötila, jolla työ tehdään, ovat juuri näitä tekijöitä, jotka vaikuttavat ensisijaisesti tuotteen asetusnopeuteen.

• Veden kysyntä. Tässä termissä ymmärretään vesimäärä, joka tarvitaan sementtipastan työhön soveltuvan paksuisen saamiseksi. Tyypillisesti kosteuden ei tulisi ylittää 25% seoksen koostumuksesta. Tarvittavan vesimäärän vähentämiseksi käytetään sulfiittihiivan hautua tai pehmittimiä.

• Vesierotus. Tämä termi viittaa veden uuttoon lopullisessa liuoksessa, jonka esiintyminen johtuu raskaampien sementtihiukkasten sedimentoitumisesta. Tämän määrän vähentämiseksi sallitaan mineraalilisäaineet.

• Pakkasenkestävyys - tuotteen kyky kuljettaa tietty määrä pakastus- ja sulatusjaksoja menettämättä suorituskykyominaisuuksiaan.

• Korroosionkestävyys. Tämä ominaisuus liittyy seoksen hienouteen ja valmisbetonin huokoisuuteen.

• Lämmöntuotto. Tämä viittaa betonin kykyyn vapauttaa lämpöä kovettumisprosessissa. Nopeasti lämpöä antava koostumus optimoidaan lisäämällä siihen aktiivisia mineraalikomponentteja.

Portland-sementillä on koostumuksen ominaisuuksien vuoksi korkeampia lujuusominaisuuksia verrattuna muihin sementtityyppeihin. Jotkut lisäaineet voivat reagoida muuttamalla materiaalin teknisiä ominaisuuksia. Jälkimmäiset liittyvät sen mekaaniseen vakauteen ja toimintakykyyn.

Emme voi sanoa, että yksi teknisistä ominaisuuksista on korkeampi. Esimerkiksi kestävä, mutta liian hitaasti kiinteytetty portlandsementti voi lisätä rakennusaikaa. Kylmäkestävää, mutta syövyttävää koostumusta voidaan käyttää vain kapean valikoiman tehtävien ratkaisemiseen.

Nykyään valmistajat pyrkivät luomaan yleismaailmallisia formulaatioita, joissa sementille tärkeimmät ominaisuudet ovat yhtä suuret.

Samaan aikaan on erityisiä muotoiluja, joilla on erityinen tarkoitus. Tällaisia ​​voidaan pitää putsolaanisena portlandsementtinä, jolla on suurin korroosionkestävyys ja kosteudenkestävyys, mutta melko pienet lujuusarvot työn alkuvaiheissa (asetusten ensimmäisinä päivinä).

Teknisten ominaisuuksien joukossa olisi korostettava:

• Ominaispaino tuote - 1100 kg / m³ irtotavarana, 1600 kg / m³ tiivistettynä.
• Hiontatarkkuus keskimäärin se on 40 mikronia (se määräytyy seoksen kyvyn läpi kulkea seulan nro 008 kautta), joka antaa tarvittavan sementin lujuuden ja sen keston ja vaikuttaa myös sen suorituskykyyn.
• Vedenkulutus, koostumuksessa olevan nesteen optimaalinen pitoisuus ei saisi ylittää 25 - 28%, koska tämä indikaattori vaikuttaa koostumuksen lujuuteen (jos ylimäärä on, betonin jakautuminen tapahtuu, ja lopputuotteessa esiintyy halkeamia).

• tiheys riippuu brändistä ja tiettyjen lisäaineiden läsnäolosta koostumuksessa. Löysässä tilassa seoksen tiheys on 1,1 t / m, tiivistetyssä tilassa - 1,5-1,7 t / m³.

• Asetuksen kesto veden kanssa sekoittamisen jälkeen se ei ylitä 40-45 minuuttia, edelleen kovettuminen riippuu koostumuksesta ja ympäristöolosuhteista (talvella prosessi hidastuu), mutta ei ylitä 10-12 tuntia (mitattuna Vicat-laitteella).
• Äänenvoimakkuuden muutos jäädytettynä se tarkoittaa, että sementtirunko pienenee 0,5-1 mm / m: n tilavuudessa ulkona ja paisuttamalla se 0,5 mm / m vedessä. Tärkeä asia on muutosten yhdenmukaisuus koko liuoksen tilavuudessa.

• Korroosionkestävyys saavutetaan johtuen hydroaktiivisten materiaalien tuomisesta koostumukseen, joka estää suolojen kemiallisen aktiivisuuden sekä lisättynä epäpuhtauksia, jotka vähentävät betonin huokoisuutta.
• Varastointiaika on enintään 12 kuukautta edellyttäen, että alkuperäispakkaus säilyy (3-4 kerrosta, hermeettisesti suljettuja paperipusseja), koska 3 kuukauden säilytyksen jälkeen jopa 20% koostumuksesta häviää vuoden kuluttua - jopa 40%. Aiemmat ominaisuudet voidaan palauttaa tällaiselle sementille vain toissijaisen jauhamisen avulla.
• Puristuslujuus. Tämän ominaisuuden mukaisesti on 4 lujuusluokkaa - 22,5; 42,5; 42,5; 52.5. Tämä indikaattori liittyy suoraan ratkaisun asettamisen nopeuteen.

Portland-sementin mekaanisen lujuuden indikaattorit eivät ole vähintään 42,5 MPa 28 vuorokautta valun jälkeen. Määritys suoritetaan laboratorio-olosuhteissa näytteen esimerkissä. Saatujen tulosten mukaisesti sementti on merkitty (esimerkiksi M 500). Kerroin osoittaa siten, kuinka paljon painetta näyte kykenee kestämään (mitattuna kg / cm3).

Lujuusindikaattorit puolestaan ​​vaikuttavat liuoksen asettumisasteeseen (määritetään Vicat-neulalla).

Portland-sementti on erilainen sementti, jota käytetään useimmiten betonia kaatamalla. Jälkimmäistä käytetään puolestaan ​​monoliittisessa ja raudoitetussa betonirakenteessa, esineiden rakentamisessa, joihin on lisätty lujuusominaisuuksia.

Klinkkerirakeiden ja muiden lisäaineiden läsnäolosta johtuen Portland-sementillä on suuri turvamarginaali, sillä on korkeampi pakkasenkestävyys, kestävyys aggressiivisille väliaineille. Se on tekee Portland-sementistä suositun materiaalin öljy- ja kaasuteollisuuden rakentamisessa.

Kysymys sementin ja portlandsementin eroista on hieman virheellinen, koska jälkimmäinen on eräänlainen sementti. Toisin sanoen sementti on yleinen nimi, Portland-sementti on lajike, jolla on tietty vahvuus.

On loogisempaa tehdä eroja sementin brändin lujuuden perusteella. Joten esimerkiksi Portland-sementti M 400 on huonompi kuin sementti M 600. Itse Portland-sementti on tuskin erottuva sementistä (asennusmenetelmän, asettamismenetelmän, käyttöominaisuuksien mukaan), eroa tavalla tai toisella erottuvuuksien takia on lisäaineiden läsnäolo.

Kaikki sementtityypit jaetaan ei-lisäaineiksi ja lisäaineiksi. Bezobavochny-koostumus ei sisällä muita mineraalilisäaineita kuin kipsiä. se soveltuu maanpäällisille, maanalaisille ja vedenalaisille monoliittisille esineille sekä betonirakenteille ja betonirakenteillejotka toimivat aggressiivisen ympäristön puuttuessa.

Mineraalilisien läsnäolo parantaa portland-sementin teknisiä ominaisuuksia Niitä voidaan käyttää aggressiivisissa olosuhteissa, jolloin rakenne on pitkäaikaisessa kosketuksessa veden kanssa. Yleisimpiä mineraaliperäisiä lisäaineita ovat masuunikuonat, aktiiviset mineraalilisäaineet ja luonnolliset aktiiviset mineraalilisäaineet.

Yhden tai toisen lisäaineen käyttöönoton myötä indikaattorit, kuten vedenpitävyys, korroosionkestävyys, paranevat, mutta niiden läsnäolo auttaa vähentämään pakkasenkestävyyttä.

Koostumuksen ominaisuuksista riippuen erotetaan seuraavat Portland-sementtityypit:

• Nopea kuivuminen. Seoksen kovettuminen tapahtuu jo ensimmäisten kolmen vuorokauden aikana, koska se on osa kuonaa ja erityisiä mineraaleja. On tärkeää, että seoksen jauhamisaste oli minimaalinen. Saatavana M400 ja M500. Tämän koostumuksen käyttö sallii seoksen altistumisajan vähentämisen muottipinnassa ja lisää merkittävästi rakennustöiden nopeutta.

• Normaali kovettuminen. Se ei sisällä erityisiä lisäaineita, jotka eivät ole niin herkkiä seoksen jauhamisasteesta. Saatavana GOST 31108-2003: n mukaisesti.

• hydrofobinen muunnelmalle on tunnusomaista kyky absorboida kosteutta ja vähentää säätöaikaa. Samankaltaisia ​​ominaisuuksia aikaansaavat liuokseen menevät happot. Sitä käytetään sellaisten esineiden rakentamisessa, jotka toimivat korkeassa kosteudessa, sekä tulvilla alueilla.

• pehmitettyä. Tuotteen ominaispiirre on pehmittimien läsnäolo siinä, mikä takaa tarvittavan liikkuvuuden, vähentää veden imeytymistä ja lämmönkestävyyttä. Pehmittimiä asetetaan seoksen hiontaessa niin, että ne näyttävät peittävän sementtihiukkaset ja estävät niiden tarttumisen. Tuloksena on mobiili, kätevä sovelluskoostumus, jota käytetään laajalti arkkitehtuurirakenteiden rakentamisessa.

• Oilwell. Se kykenee tampoon, eli suojelemaan kaivoja pohjaveden vaikutuksista. Sitä käytetään laajalti öljy- ja kaasuteollisuudessa, koska se ei ole riippuvainen paineesta ja lämpötilasta ja säilyttää luotettavasti kolonnit kaivoissa, jopa kiinteytymisen alkuvaiheissa. Tämäntyyppistä sementtiä on vielä eräänlainen - kevyt kevyt Portland-sementti, jossa on ”kevyitä” lisäaineita.

• laajentamalla. Tällaisilla seoksilla voi olla erilainen koostumus, mutta niillä kaikilla on kyky lisätä tilavuutta liuosta sekoitettaessa. Tämä johtuu siitä, että kemiallinen reaktio alkaa pää- ja lisäkomponenttien välillä, mikä antaa tilavuuden lisäyksen.

• Sulfaattiresistentti. Tällainen betoni kestää sulfaatin veden vaikutuksia ja aiheuttaa korroosion kehittymistä. Yleensä M300.400-merkin pakkasenkestävä sementti on sulfaatti- kestävä, joskus M 500.

• Slac Portlandin sementti. Tuotteen koostumuksessa on räjähdysuunin kuonoja, jotka muodostavat siinä suuren metallihiukkaspitoisuuden. Seosta käytetään kuumuutta kestävän betonin saamiseksi sekä esineiden rakentamiseen maan alle, veden korkeuteen. Se on alhainen pakkasenkestävyys.

• Kuonan emäksinen Koostumuksella on korkeampia ominaisuuksia kuin Portland-sementillä. Se kestää aggressiivisia väliaineita, äärimmäisissä lämpötiloissa on korkea pakkasenkestävyys ja alhainen kosteuden imeytyminen. Tällaiset kyvyt saavutetaan maaperän kuonan ja alkalin sisällyttämisen vuoksi, joskus savea.

• Valkoinen Portland-sementti. Seos - viimeistely- ja arkkitehtityötyön soveltamisala, se toimii myös värimetallisten sementtien perustana. Lumivalkoinen sävy saadaan valmistamalla tuote puhtaasta kalkkikivestä ja valkoisesta savesta sekä jäähdyttämällä klinkkeriä lisää vedellä.

• magnesiumliitu - magnesiumoksidiin perustuva koostumus (lämmitetty 800 ° C: n lämpötilaan) ja 30-prosenttinen magnesiumkloridiliuos. Tuotantoteknologian komponenttien ja ominaisuuksien ansiosta on mahdollista saada kiinteä valkoinen massa, jota on helppo käsitellä (helposti kiillotettu, home, sieni).

• Väri Portland-sementti käytetään myös koriste- töihin. Osoitetaan sekoittamalla valkoista modifikaatiota ja pigmenttiä. Jälkimmäinen voi olla rauta-minium, okra, kromioksidi. Tärkeintä on, että pigmentit ovat kevyitä ja alkalisia.

• ​​​​​​pozzolaani. Seos sisältää värillisiä Portland-sementtiä, kipsiä ja tulivuoren tai sedimentin alkuperää olevia lisäaineita. Tuloksena olevalla liuoksella on suuri vedenkestävyys, se jäätyy paitsi korkeassa kosteudessa myös veden alla. Tämä mahdollistaa sen käytön hydraulirakenteiden, vuorausaltaiden ja muiden säiliöiden varastoimiseksi veden, pintojen (myös kaltevien) kanssa kosketuksiin meren tai kloorattuun veteen. Jäädytettyä pintaa leimaa kestävyys, kemiallinen inerttiys ja puuttumisen puute.
• alunapitoinen Koostumus on nopeasti kovettuva ja kestävä sementti, joka perustuu klinkkeriin ja sulaan kalkkikiveeseen. Valmis seos sisältää suuria määriä matala-emäksisiä kalsiumaluminaatteja.

Toinen alumiinioksidin piirre on se, että sen sekoittaminen muihin sementteihin ja kalkkiin, koostumukset, ei ole sallittua, myös pienissä määrissä, jotka sisältävät alkalia. Alumiini-portlandsementti soveltuu haponkestävien betoniliuosten valmistukseen, happoa kestävien kivien täyttämiseen (graniitti, beshtaunita). Asetusaika on noin 8 päivää.

Tuotemerkki määritellään näytteen lujuudeksi taivutusta ja puristusta varten. Portland-sementtiä ja hiekkaa, joka on otettu suhteessa 1: 3, käytetään näytteen valmistukseen, ja tästä liuoksesta valmistetaan 4 x 4 x 16 cm: n kokoinen näyte, joka kiinteytyy 28 päivän kuluessa, jolloin kovettuminen tapahtuu korkeassa kosteudessa. Jotta kiihdytetään jäädyttämistä, sen on voitava käyttää näytteen höyrytystekniikkaa.

Portland-sementin yleisimmät merkit ovat tänään M 400, 500, 600:

• M 400 - vaativin sementtimerkki. Sen tekniset ominaisuudet (lujuus, pakkasenkestävyys) soveltuvat useimpien esineiden rakentamiseen.

• M 500 - sementti, jolla on jonkin verran suuri varmuusmarginaali, joka mahdollistaa sen hyödyntämisen onnettomuuden jälkeisten tilojen jälleenrakentamisessa tai kunnostamisessa, jota käytetään tien korjaustöissä, sotilas-teknisten laitteiden rakentamisessa, asbestisementti- rakenteissa.

• M 600. Koostumuksella on lisääntynyt lujuus, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää kriittisten raudoitettujen betonirakenteiden, teknisten rakenteiden rakentamisessa.

• M 700 - Suurimman lujuuden omaava Portland-sementti, jota käytetään betoniseokseen stressirakenteiden rakentamiseen. Sen käyttäminen tavallisessa rakentamisessa (esimerkiksi yksityisessä kotitaloudessa) on järjetöntä korkeiden kustannusten vuoksi.

• M 900 - raskaan sementin, jota käytetään vain sotilaallisiin laitoksiin, esimerkiksi bunkkereiden luomiseen.

Myös "välituotemerkkejä" ovat sementtiä, esimerkiksi M 550 (sen tekniset ominaisuudet ovat lähellä M500: ta, mutta ne ovat hieman kestävämpiä).

Portland-sementin koostumusten ansiosta se sopii lähes kaikkiin rakennustyyppeihin. Tärkeintä on tunnistaa sementin tärkein ominaisuus oikein ja valita sopiva lisäaine. Jotkut niistä, kun niitä käytetään yhdessä, tasoittavat toistensa ominaisuudet. Tämä tapahtuu esimerkiksi lisäämällä komponentteja kosteuden kestävyyden ja pakkasenkestävyyden parantamiseksi. Ensimmäinen (lisääntyvä kosteuden kestävyys) vähentää merkittävästi koostumuksen pakkakestävyyttä.

On tärkeää ottaa huomioon materiaalin tarkoitus. Niinpä siviilikäyttöön tarkoitettujen monoliittisten esineiden ja rakenteiden (esimerkiksi siltojen, suurjännitelinjojen) rakentamiseksi Portland-sementti M400 ei ole sopiva. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on sallittua käyttää seosta, jonka brändi on vähintään M 500.

Myös sulfaattiresistentteistä Portland-sementin lajiketta, jolla on lisääntynyt kosteudenkestävyys, käytetään vain staattisissa lauhkeissa vesissä. Muissa tapauksissa (esimerkiksi patojen, patojen ja muiden teknisten rakenteiden järjestämiseen) käytetään erityisiä sementtityyppejä.

Etuliite "Portland" osoittaa, että seoksessa on suuri määrä kalsiumsilikaatteja, joten sitä ei suositella lohkoille ja erikoisrakenteille.. Pozzolaanisementti ei ole sopiva käytettäväksi merkittävässä lämpötilan alenemisen olosuhteissa.

Lisätietoja Portland-sementin saamisesta on seuraavassa videossa.