- Funkcje i produkcja
- Skład i właściwości
- Charakterystyka
- Różnice od zwykłego cementu
- Gatunki
- Znaczki
- В каких случаях не подходит?
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Spoiwa nieorganiczne są stosowane do produkcji betonu, który po zmieszaniu z wodą tworzy gęsty roztwór, który zyskuje na twardości. Różnorodność takiej kompozycji wiążącej stanowi cement portlandzki.
Funkcje i produkcja
Cement portlandzki często mówi się o potrzebie trwałego i odpornego na negatywne skutki rozwiązania środowiskowego. Cement portlandzki jest rodzajem cementowego spoiwa cementowego.
Jest to sucha mieszanka, którą rozcieńcza się wodą. Po pewnym czasie produkt styka się z powietrzem.
Cement portlandzki ma drobno zmielony klinkier, a także gips, który przyspiesza wiązanie mieszaniny. W zależności od rodzaju i marki produktu, jego formuła może zawierać pewne dodatki i zanieczyszczenia.
Mieszanka została wynaleziona w 1824 r. Przez amerykańskiego murarza i zawdzięcza swoją nazwę zewnętrznemu podobieństwu do wapienia Portland, który wydobywano w jednym z angielskich hrabstw.
Aby uzyskać tę kompozycję, stosuje się skały węglanowe (wapień, kreda, tlenek glinu i krzemionka), a także margle (mieszanina skał węglanowych i gliny, skała przejściowa z wapienia na glinę). Proces produkcji rozpoczyna się od starannego mielenia surowców i mieszania ich w określonych proporcjach. Następnym etapem jest wypalanie surowców w piecach w temperaturze 1300-1400 ° C. Wynikiem przepływu jest materiał zwany klinkierem.
Klinkier jest ponownie mielony i mieszany z gipsem. Jeśli to konieczne, dodaj inne elementy, które zwiększają wydajność gotowego produktu. Ta mieszanina przechodzi kontrolę jakości i, jeśli spełnia przyjęte normy, otrzymuje certyfikat zgodności.
Istnieje kilka opcji prażenia surowców:
- Mokro Najpierw następuje mielenie składników, a następnie glina jest moczona, aż wskaźnik wilgotności osiągnie 70%. Po tym, ona miesza się z wapieniem.
- Suche Proces mielenia i suszenia mieszanki zachodzi jednocześnie, co zmniejsza koszty pracy i koszty produkcji. W wyniku przetwarzania w młynach otrzymuje się sproszkowane surowce.
- Połączone . Ta technologia łączy dwa rodzaje produkcji - suchą i mokrą. Wilgotność surowca wzrasta do 14%, po czym produkty są mielone i suszone w specjalnych młynach.
Skład i właściwości
Jak już wspomniano, cement portlandzki składa się z klinkieru. W naturze gotowe granulki są dość rzadkie, więc wióry klinkieru uzyskuje się sztucznie przez mieszanie i wypalanie mieszanin węgla i gliny.
Gotowy klinkier miesza się z gipsem, którego zawartość w kompozycji nie przekracza 5%. Jest on wprowadzany w celu zapewnienia mobilności rozwiązania przez 45 minut, co jest konieczne przy formowaniu produktów lub wykonywaniu określonych rodzajów prac.
Skład i procent składników mieszanki reguluje GOST 10178 85 „Cement portlandzki i cement portlandzki żużlowy”. To zgodność z wymaganiami produkcji gwarantuje wysokie właściwości techniczne i operacyjne produktu.
Na opakowaniu musi wskazywać produkcję zgodnie z GOST. W przypadku braku tego ostatniego rozumie się, że cement portlandzki jest wytwarzany zgodnie ze specyfikacjami (warunkami technicznymi), a to oznacza, że jego właściwości są inne niż przyjęte.
Aby nadać cementowi portlandzkiemu pewne właściwości techniczne, do kompozycji wprowadza się dodatki mineralne, których zawartość nie przekracza 20-25%.
Najbardziej popularne są następujące:
- Aluminat zwiększa czas wiązania cementu, ale ma wskaźniki niskiej wytrzymałości (możliwa zawartość cementu portlandzkiego nie przekracza 15%).
- Alumoferryt ma takie same właściwości jak poprzedni dodatek, ale jego zawartość w gotowym produkcie jest zmniejszona do 10-18%.
- Belit ma efekt dziania, wydłuża czas utwardzania, ale nadmierna zawartość może negatywnie wpływać na właściwości wytrzymałościowe kompozycji (dopuszczalna zawartość - nie więcej niż 15-37%).
- Alit jest szeroko stosowany (procent może osiągnąć 60%) w kompozycjach o wysokiej jakości, ponieważ zapewnia szybkie utwardzanie.
Właściwości cementu portlandzkiego zależą od jego składu. Główne kryteria oceny jakości produktu są następujące:
- Okres ustawienia . Zajęcie mieszaniny zgodnie z wymaganiami technicznymi jej uprawy powinno nastąpić po 40-45 minutach. Skład mineralogiczny, rozdrobnienie i temperatura, w której wykonywana jest praca, są dokładnie tymi czynnikami, które przede wszystkim wpływają na szybkość wiązania produktu.
- Zapotrzebowanie na wodę . Pod tym pojęciem rozumie się ilość wody potrzebną do uzyskania grubości, odpowiedniej do pracy z pastą cementową. Zazwyczaj wilgoć nie powinna przekraczać 25% składu mieszaniny. W celu zmniejszenia wymaganej ilości wody stosuje się siarczynowy napar drożdżowy lub plastyfikatory.
- Separacja wody Termin ten odnosi się do ekstrakcji wody w gotowym roztworze, której wystąpienie jest spowodowane sedymentacją cięższych cząstek cementu. Aby zmniejszyć tę liczbę, zezwalaj na suplementy mineralne.
- Frost - zdolność produktu do przenoszenia pewnej liczby cykli zamrażania i rozmrażania bez utraty właściwości użytkowych.
Aby zwiększyć mrozoodporność, do kompozycji dodaje się abietat sodu lub mytą smołę drzewną.
- Odporność na korozję . Ta cecha jest związana z próbą mieszanki i stopniem porowatości gotowego betonu.
- Rozpraszanie ciepła . Odnosi się to do zdolności betonu do uwalniania ciepła w procesie twardnienia. Szybko nadająca ciepło kompozycja jest zoptymalizowana poprzez dodanie do niej aktywnych składników mineralnych.
Charakterystyka
Cement portlandzki ma wyższą wytrzymałość w porównaniu z innymi rodzajami cementu, ze względu na właściwości kompozycji. Niektóre dodatki mogą reagować, zmieniając właściwości techniczne materiału. Te ostatnie są związane z jego mechaniczną stabilnością i możliwościami operacyjnymi.
Nie możemy powiedzieć, że jedna z cech technicznych ma wyższy priorytet. Na przykład trwały, ale zbyt wolno zestalony cement portlandzki może wydłużyć czas budowy. Odporna na zimno, ale korozyjna kompozycja może być wykorzystana tylko do rozwiązania wąskiego zakresu zadań.
Obecnie producenci dążą do stworzenia uniwersalnych receptur, w których najważniejsze są właściwości cementu.
Jednocześnie istnieją specjalistyczne preparaty, które mają specjalny cel. Można to uznać za pucolanowy cement portlandzki, który ma maksymalną odporność na korozję i odporność na wilgoć, ale raczej niskie wartości wytrzymałości na początkowych etapach pracy (w pierwszych dniach wiązania).
Techniczne
Wśród cech technicznych należy wyróżnić:
- Ciężar właściwy produktu wynosi 1100 kg / m³ dla mieszanek masowych, 1600 kg / m³ dla sprasowanych.
- Stopień rozdrobnienia średnio wynosi 40 mikronów (określony przez zdolność mieszaniny do przejścia przez sito nr 008), co zapewnia niezbędną wytrzymałość cementu i czas twardnienia, a także wpływa na jego wydajność.
- Zużycie wody, optymalna zawartość cieczy w kompozycji nie powinna przekraczać 25-28%, ponieważ wskaźnik ten wpływa na wytrzymałość kompozycji (z nadmiarem, ciasta betonowe są stratyfikowane, z brakiem pęknięć na gotowym produkcie).
- Gęstość zależy od marki i obecności pewnych dodatków w kompozycji. W stanie luźnym mieszanina ma gęstość 1, 1 t / m³, w stanie zagęszczonym - 1, 5-1, 7 t / m³.
- Czas wiązania po zmieszaniu z wodą nie przekracza 40-45 minut, dalsze utwardzanie zależy od charakterystyki składu i warunków środowiskowych (w okresie zimowym proces zwalnia), ale nie przekracza 10-12 godzin (mierzone za pomocą urządzenia Vicat).
- Zmiana objętości podczas krzepnięcia oznacza spadek bryły cementu w objętości 0, 5-1 mm / mw otwartym powietrzu i jego pęcznienie do 0, 5 mm / mw wodzie. Ważnym punktem jest jednolitość zmian w całej objętości rozwiązania.
Fizyczne
- Stabilność antykorozyjną osiąga się dzięki wprowadzeniu do kompozycji materiałów hydroaktywnych, które zapobiegają chemicznej aktywności soli, a także dodaniu zanieczyszczeń, które zmniejszają porowatość betonu.
- Czas przechowywania nie przekracza 12 miesięcy, pod warunkiem zachowania oryginalnego opakowania (3-4 warstwy, hermetycznie zamknięte torby papierowe), ponieważ po 3 miesiącach przechowywania do 20% kompozycji traci się po roku - do 40%. Możliwe jest przywrócenie poprzednich właściwości do takiego cementu tylko za pomocą szlifowania wtórnego.
- Wytrzymałość na ściskanie. Zgodnie z tą cechą wyróżnia się 4 klasy wytrzymałości - 22, 5; 42, 5; 42, 5; 52, 5. Ten wskaźnik jest bezpośrednio związany z prędkością ustawienia rozwiązania.
Mechaniczne
Wskaźniki wytrzymałości mechanicznej cementu portlandzkiego wynoszą nie mniej niż 42, 5 MPa po 28 dniach od odlewania. Oznaczanie przeprowadza się w warunkach laboratoryjnych na przykładzie próbki. Zgodnie z uzyskanymi wynikami cement jest oznakowany (na przykład M 500). Współczynnik wskazuje w ten sposób, ile ciśnienia próbka jest w stanie wytrzymać (mierzona w kg / cm3).
Im wyższy ten stosunek, tym większe wskaźniki siły kompozycji. Charakterystyka wytrzymałości zależy od stopnia rozdrobnienia (im jest mniejszy, tym bardziej aktywny jest roztwór), obecności dodatków i dodatków.
Wskaźniki siły z kolei wpływają na stopień ustawienia roztworu (określony za pomocą igły Vicata).
Różnice od zwykłego cementu
Cement portlandzki to odmiana cementu, która jest najczęściej stosowana przy wylewaniu betonu. Ta ostatnia z kolei jest wykorzystywana w konstrukcji monolitycznej i żelbetowej w konstrukcji obiektów, dla których prezentowane są podwyższone charakterystyki wytrzymałościowe.
Ze względu na obecność granulek klinkieru i innych dodatków, cement portlandzki ma duży margines bezpieczeństwa, ma wyższe wskaźniki mrozoodporności, odporności na agresywne media. Czyni to cement portlandzki popularnym materiałem w budownictwie przemysłu naftowego i gazowego .
Nadaje się do budowy fundamentów na złożonych, niestabilnych glebach, w którym to przypadku zaleca się stosowanie mieszanki odpornej na siarczany. Taka kompozycja prawie nie kurczy budynków, na jej powierzchni nie tworzą się pęknięcia.
Kwestia różnic między cementem a cementem portlandzkim jest nieco niepoprawna, ponieważ ta ostatnia jest rodzajem cementu. Innymi słowy, cement to nazwa zwyczajowa, cement portlandzki to odmiana o pewnym zestawie wytrzymałości.
Bardziej logiczne jest wprowadzanie różnic w oparciu o siłę marki cementu. Na przykład cement portlandzki M 400 ma mniejszą wytrzymałość niż cement M 600 . Sam cement portlandzki trudno odróżnić od cementu (zgodnie z metodą instalacji, technologią ustawienia, charakterystyką użycia), różnica w taki czy inny sposób o charakterystycznych cechach wynika z obecności dodatków.
Gatunki
Wszystkie rodzaje cementu dzielą się na dodatki i dodatki. Kompozycja bez dodatku nie zawiera dodatków mineralnych, oprócz gipsu. Nadaje się do obiektów naziemnych, podziemnych i podwodnych o monolitycznym charakterze, a także do prefabrykowanych konstrukcji betonowych i żelbetowych, które działają bez agresywnego środowiska.
Obecność dodatków mineralnych poprawia właściwości techniczne cementu portlandzkiego, dzięki czemu można je stosować w agresywnych warunkach, przy dłuższym kontakcie struktury z wodą . Do najczęstszych dodatków pochodzenia mineralnego należą: żużel wielkopiecowy, aktywne dodatki mineralne i naturalne aktywne dodatki mineralne.
Ze względu na wprowadzenie jednego lub innego dodatku następuje poprawa wskaźników, takich jak odporność na wodę, odporność na korozję, ale ich obecność pomaga zmniejszyć odporność na mróz.
W zależności od charakterystyki kompozycji wyróżnia się następujące rodzaje cementu portlandzkiego:
- Szybkoschnący . Utwardzanie mieszanki następuje już w pierwszych 3 dniach nalewania z powodu żużli i specjalnych minerałów, które są jej częścią. Ważne jest, aby stopień zmielenia mieszaniny był minimalny. Dostępne w M400 i M500. Zastosowanie tej kompozycji pozwala skrócić czas ekspozycji mieszaniny w szalunku i znacznie zwiększyć tempo prac budowlanych.
Stosowany jest głównie do prefabrykowanych i zbrojonych obiektów betonowych.
- Normalnie ciężko . Nie zawiera specjalnych dodatków, nie tak wybrednych pod względem stopnia zmielenia mieszaniny. Dostępne zgodnie z GOST 31108-2003.
- Wariant hydrofobowy charakteryzuje się tym, że nie absorbuje wilgoci i skraca czas wiązania. Podobne właściwości zapewniają kwasoidy wchodzące do roztworu. Służy do budowy obiektów eksploatowanych w warunkach dużej wilgotności, a także na terenach zalanych.
- Uplastyczniony . Charakterystyczną cechą produktu jest obecność w nim plastyfikatorów, zapewniających niezbędną mobilność, zmniejszających absorpcję wody i odporność na ciepło. Plastyfikatory są układane podczas mielenia mieszaniny, tak że wydają się otaczać cząstki cementu, zapobiegając ich przywieraniu. Efektem jest mobilna, wygodna w stosowaniu kompozycja, która jest szeroko stosowana do budowy kompleksu w postaci struktur architektonicznych.
- Cementowanie . Ma zdolność do tamponu, to znaczy do ochrony studni przed działaniem wód gruntowych. Jest szeroko stosowany w przemyśle naftowym i gazowym, ponieważ nie zależy od ciśnienia i temperatury i niezawodnie utrzymuje kolumny w studniach, nawet w początkowych etapach krzepnięcia. Jest jeszcze jeden rodzaj tego typu cementu - fugujący lekki cement portlandzki, który ma „lekkie” dodatki.
- Rozszerzanie . Takie mieszaniny mogą mieć inny skład, ale wszystkie mają zdolność zwiększania objętości podczas mieszania roztworu. Wynika to z faktu, że reakcja chemiczna rozpoczyna się pomiędzy głównym i dodatkowym składnikiem, co daje przyrost objętości.
Z reguły takie kompozycje stosuje się do wypełniania szwów i pęknięć na powierzchniach narażonych na wysoką wilgotność.
- Odporny na siarczany . Taki beton jest odporny na działanie wody siarczanowej, powodując rozwój korozji. Z reguły odporny na mróz cement marki M300, 400 jest odporny na siarczany, czasem M 500.
Służy do tworzenia pala i innych rodzajów fundamentów na bagnistych i kwaśnych glebach.
- Cement portlandzki żużlowy . W składzie produktu znajdują się żużle wielkopiecowe, które odpowiadają za wysoką zawartość cząstek metalu w nim. Mieszanka służy do uzyskania betonu żaroodpornego, a także do budowy obiektów pod ziemią, wodą, na wysokości. Ma niską mrozoodporność.
- Skład żużla i zasady ma wyższą, w porównaniu z cementem portlandzkim, charakterystykę. Jest odporny na agresywne media, ekstremalne temperatury, ma wysoką odporność na mróz i niską absorpcję wilgoci. Takie zdolności są osiągane dzięki włączeniu zmielonego żużla i zasad, czasem gliny.
- Biały cement portlandzki . Zakres zastosowania mieszanki - prace wykończeniowe i architektoniczne, stanowi również podstawę cementów nieżelaznych. Śnieżnobiały odcień uzyskuje się przez wytwarzanie produktu z czystego wapienia i białej gliny, a także przez dodatkowe chłodzenie klinkieru wodą.
- Magnezja - kompozycja na bazie tlenków magnezu (podgrzana do temperatury 800 ° C) i 30% wodnego roztworu chlorku magnezu. Dzięki swoim komponentom i funkcjom technologii produkcji możliwe jest uzyskanie solidnej białej masy, która jest łatwa w obróbce (łatwo polerowana, bez wpływu pleśni, grzybów).
Materiał jest używany jako powłoka wykończeniowa, a także do tworzenia złożonych struktur pod względem kształtów. Beton na bazie cementu magnezowego jest w rzeczywistości rodzajem sztucznego kamienia.
- Kolorowy cement portlandzki jest również używany do prac dekoracyjnych. Okazuje się, mieszając białą modyfikację i pigment. Tym ostatnim może być żelazo, ochra, tlenek chromu. Najważniejsze jest to, że pigmenty są odporne na światło i alkalia.
- Pucolanowy Mieszanina zawiera kolorowy cement portlandzki, gips i dodatki pochodzenia wulkanicznego lub osadowego. Powstały roztwór ma wysoką odporność na wodę, zamarza nie tylko w warunkach dużej wilgotności, ale także pod wodą. Umożliwia to jego wykorzystanie w organizacji struktur hydraulicznych, basenów okładzinowych i innych zbiorników do przechowywania wody, powierzchni (w tym nachylonych) w kontakcie z wodą morską lub chlorowaną. Zamrożona powierzchnia charakteryzuje się trwałością, obojętnością chemiczną i brakiem wykwitów.
- Kompozycja glinowa jest szybko twardniejącym i trwałym cementem na bazie klinkieru i stopionego wapienia. Gotowa mieszanina zawiera duże ilości nisk zasadowych glinianów wapnia.
W celu zapewnienia wysokiej jakości przyczepności i zestawu niezbędnej wytrzymałości, zestalanie powinno być przeprowadzane w temperaturach poniżej 25% C. W przeciwnym razie traci się do 50% wytrzymałości betonu.
Inną cechą tlenku glinu jest niedopuszczalność jego mieszania z innymi cementami i wapnem, kompozycjami, nawet w małych ilościach zawierających alkalia. Cement portlandzki Alumina nadaje się do produkcji roztworów betonu kwasoodpornego, wypełniając skały kwasoodporne (granit, beshtaunita). Czas wiązania wynosi około 8 dni.
Znaczki
Marka jest definiowana jako siła próbki podczas testowania na zginanie i ściskanie. Do produkcji próbki stosuje się cement portlandzki i piasek w stosunku 1: 3. Z tego roztworu wytwarza się próbkę o wymiarach 4x4 x 16 cm, która zestala się w ciągu 28 dni, twardnienie następuje w warunkach wysokiej wilgotności. Aby przyspieszyć zamrażanie, można zastosować technikę parowania próbki.
Najpopularniejszymi markami cementu portlandzkiego są dziś M 400, 500, 600:
- M 400 - najpopularniejsza marka cementu. Jego właściwości techniczne (wytrzymałość, odporność na mróz) nadają się do budowy większości obiektów.
- M 500 - cement, który ma nieco duży margines bezpieczeństwa, co pozwala na jego wykorzystanie w odbudowie lub renowacji obiektów po wypadku, wykorzystywanych do napraw i robót drogowych, budowy obiektów wojskowo-technicznych, konstrukcji z cementu azbestowego.
- M 600 . Kompozycja ma zwiększoną wytrzymałość, co umożliwia wykorzystanie jej do budowy krytych konstrukcji żelbetowych, konstrukcji inżynierskich.
- M 700 - Cement portlandzki o maksymalnej wytrzymałości, stosowany do mieszanki betonowej do budowy konstrukcji obciążonych. Używanie go w zwykłej konstrukcji (na przykład w prywatnym gospodarstwie domowym) jest nieracjonalne ze względu na wysokie koszty.
- M 900 - cement ciężki, używany tylko do instalacji wojskowych, na przykład do tworzenia bunkrów.
Существуют также «промежуточные» марки цемента, например М 550 (по своим техническим характеристикам близки к М500, но отличаются чуть большей прочностью).
В каких случаях не подходит?
Благодаря многообразию составов портландцемента он подходит практически для любого типа строений. Главное – верно определить наиболее важное свойство цемента и подобрать соответствующую добавку. Некоторые из них при совместном использовании нивелируют свойства друг друга. Так происходит, например, при одновременном добавлении компонентов для улучшения влагостойкости и морозоустойчивости. Первые (повышающие влагостойкость) ощутимо снижают морозостойкость состава.
Иначе говоря, портландцементы с добавками не подходят для условий, в которых происходит значительное снижение температуры эксплуатации. В данном случае должны применяться портландцементы без добавок. Для влажных климатов не подходит стандартная смесь портландцементов, лучше выбрать шлакопортландцемент.
Немаловажно учитывать и назначение материала. Так, для возведения монолитных объектов и конструкций гражданского назначения (например, мостов, высоковольтных линий) не подходит портландцемент М400. Для решения указанных задач допустимо применять смесь с марочной прочностью не менее М 500 .
Ни один из видов портландцемента не подходит для использования в текучих водах, соленых водоемах, проточных руслах рек, водах с высоким содержанием минералов.
Даже сульфатостойкая разновидность портландцемента, обладающая повышенными показателями влагопрочности, применяется только в статичных умеренных водах. В остальных случаях (например, для организации плотин, дамб и прочих инженерных сооружений) применяют особые виды цемента.
Приставка «портланд» обозначает присутствие в смеси большого количества силикатов кальция, поэтому она не рекомендована для блоков и конструкций специального назначения . Пуццолановый цемент не подходит для эксплуатации в условиях значительного снижения температуры.
О том, как происходит получение портландцемента смотрите в следующем видео.