Portlandzement: Sorten, Eigenschaften und Anwendungen

Anorganische Bindemittel werden für die Herstellung von Beton verwendet, der, wenn er mit Wasser gemischt wird, eine teigige Lösung bildet, die mit der Härtung an Stärke gewinnt. Eine Vielzahl einer solchen Bindemittelzusammensetzung ist Portland-Zement.

Über Portlandzement wird oft gesprochen, wenn es um die Notwendigkeit einer dauerhaften und gegen die negativen Auswirkungen der Umwelt widerstandsfähigen Lösung geht. Portlandzement ist eine Art Bindemittel für Betonlösungen.

Portlandzement hat einen fein gemahlenen Klinker sowie Gips und beschleunigt das Abbinden der Mischung. Je nach Art und Marke des Produkts kann die Formel bestimmte Zusatzstoffe und Verunreinigungen enthalten.

Die Mischung wurde 1824 von einem amerikanischen Maurer erfunden und verdankt ihren Namen der äußeren Ähnlichkeit mit dem Kalkstein von Portland, der in einer der englischen Grafschaften abgebaut wurde.

Um diese Zusammensetzung zu erhalten, werden Karbonatgesteine ​​(Kalkstein, Kreide, Tonerde und Kieselerde) sowie Mergel (eine Mischung aus Karbonatgestein und Ton, ein Übergangsgestein von Kalkstein zu Ton) verwendet. Der Produktionsprozess beginnt mit dem sorgfältigen Vermahlen der Rohstoffe und Mischen in bestimmten Mengen. Die nächste Stufe ist das Brennen von Rohstoffen in Öfen bei einer Temperatur von 1300-1400 ° C. Das Ergebnis des Reflow ist ein Material, das Klinker genannt wird.

Der Klinker wird erneut gemahlen und mit Gips vermischt. Fügen Sie bei Bedarf weitere Elemente hinzu, die die Leistung des fertigen Produkts erhöhen. Dieses Gemisch besteht die Qualitätskontrolle und wenn es die anerkannten Standards erfüllt, erhält es ein Konformitätszertifikat.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Rohstoffe zu feuern:

• Nass. Zuerst werden die Komponenten zerkleinert, dann wird der Ton eingeweicht, bis der Feuchtigkeitsindex 70% erreicht. Danach wird es in den Mühlen mit Kalkstein gemischt.

• Trocken. Der Prozess des Mahlens und Trocknens der Mischung findet gleichzeitig statt, wodurch die Arbeitskosten und Produktionskosten reduziert werden können. Als Ergebnis der Verarbeitung in Mühlen erhalten pulverisierte Rohstoffe.

• Kombiniert. Diese Technologie kombiniert zwei Arten der Produktion - trocken und nass. Die Feuchtigkeitssättigung des Rohmaterials steigt auf 14%, wonach die Produkte in speziellen Mühlen gemahlen und getrocknet werden.

Wie bereits erwähnt, besteht Portlandzement aus Klinker. In der Natur sind Fertiggranulate sehr selten, so dass die Klinkerspäne künstlich durch Mischen und Brennen von Kohlenstoff- und Tongemischen erhalten werden.

Der fertige Klinker wird mit Gips vermischt, dessen Gehalt in der Zusammensetzung 5% nicht übersteigt. Es wird eingeführt, um die Mobilität der Lösung für 45 Minuten zu gewährleisten, was notwendig ist, um Produkte zu formen oder bestimmte Arbeiten auszuführen.

Die Zusammensetzung und der prozentuale Anteil der Bestandteile des Gemisches wird durch GOST 10178 85 "Portlandzement und Schlackenportlandzement" bestimmt. Die Übereinstimmung mit den Anforderungen der Produktion garantiert hohe technische und betriebliche Eigenschaften des Produktes.

Um Portlandzement bestimmte technische Eigenschaften zu verleihen, werden mineralische Additive in die Zusammensetzung eingebracht, deren Gehalt 20-25% nicht übersteigt.

Die beliebtesten sind die folgenden:

• Aluminat erhöht die Abbindezeit von Zement, hat aber geringe Festigkeitsindikatoren (der mögliche Gehalt an Portlandzement beträgt nicht mehr als 15%).
• Alumoferrit hat die gleichen Eigenschaften wie das vorherige Additiv, aber sein Gehalt im fertigen Produkt ist auf 10-18% reduziert.
• Belit wirkt adstringierend, trägt zu einer Erhöhung der Aushärtezeit bei, jedoch kann ein zu hoher Gehalt die Festigkeitseigenschaften der Zusammensetzung negativ beeinflussen (zulässiger Gehalt nicht mehr als 15-37%).
• Alit Es ist weit verbreitet (der Prozentsatz kann 60% erreichen) in den Zusammensetzungen der hohen Grade, da es ihre schnelle Härtung sicherstellt.

Die Eigenschaften von Portlandzement werden durch seine Zusammensetzung bestimmt. Die Hauptkriterien für die Bewertung der Qualität des Produkts sind folgende:

• Einstellzeitraum. Nach 40-45 Minuten sollte das Gemisch in Übereinstimmung mit den technischen Anforderungen seines Anbaus beschlagnahmt werden. Die mineralogische Zusammensetzung, die Feinheit des Mahlens und die Temperatur, bei der die Arbeit ausgeführt wird, sind genau diese Faktoren, die in erster Linie die Einstellgeschwindigkeit des Produkts beeinflussen.

• Wasserbedarf. Unter diesem Begriff versteht man die Menge an Wasser, die erforderlich ist, um eine dicke, für die Arbeit geeignete Zementpaste zu erhalten. Normalerweise sollte die Feuchtigkeit 25% der Mischung nicht überschreiten. Um die erforderliche Wassermenge zu reduzieren, werden ein Sulfit-Hefebrüher oder Weichmacher verwendet.

• Wassertrennung. Dieser Begriff bezieht sich auf die Extraktion von Wasser in der fertigen Lösung, deren Auftreten auf die Sedimentation von schwereren Zementpartikeln zurückzuführen ist. Um diese Zahl zu reduzieren, können Mineralpräparate verwendet werden.

• Frostbeständigkeit - die Fähigkeit des Produkts, eine bestimmte Anzahl von Gefrier- und Auftauzyklen zu durchlaufen, ohne seine Leistungsmerkmale zu verlieren.

• Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaft ist mit der Feinheit der Mischung und dem Porositätsgrad des fertigen Betons verbunden.

• Wärmeableitung. Dies bezieht sich auf die Fähigkeit von Beton, beim Härtungsprozess Wärme freizusetzen. Eine schnell wärmegebende Zusammensetzung wird durch Zugabe von aktiven mineralischen Komponenten optimiert.

Portlandzement weist aufgrund der Eigenschaften der Zusammensetzung im Vergleich zu anderen Zementarten höhere Festigkeitseigenschaften auf. Einige Additive können reagieren und die technischen Eigenschaften des Materials verändern. Letztere sind mit ihrer mechanischen Stabilität und Betriebsfähigkeit verbunden.

Wir können nicht sagen, dass eines der technischen Merkmale eine höhere Priorität hat. So kann beispielsweise dauerhafter, aber zu langsam erstarrter Portlandzement die Bauzeit verlängern.Eine frostbeständige, aber korrosive Zusammensetzung kann nur zur Lösung eines engen Aufgabenbereichs verwendet werden.

Hersteller streben heute nach universellen Rezepturen, in denen die für Zement wichtigsten Eigenschaften gleichermaßen ausgeprägt sind.

Gleichzeitig gibt es spezielle Formulierungen, die einen speziellen Zweck haben. Dies kann als puzzolanischer Portlandzement angesehen werden, der eine maximale Korrosionsbeständigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist, aber eher niedrige Festigkeitsindikatoren in den Anfangsphasen der Arbeit (in den ersten Tagen des Abbindens).

Unter den technischen Merkmalen sollte hervorgehoben werden:

• Spezifisches Gewicht Produkt - 1100 kg / m³ für Schüttgüter, 1600 kg / m³ für verdichtete.
• Mahlfeinheit im Durchschnitt sind es 40 Mikron (bestimmt durch die Fähigkeit des Gemisches, durch das Nr. 008-Sieb zu passieren), was die notwendige Stärke des Zements und die Zeit, in der es aushärtet, bereitstellt und auch seine Leistung beeinflusst.
• Wasserverbrauchder optimale Gehalt der Flüssigkeit in der Zusammensetzung sollte 25-28% nicht übersteigen, da dieser Indikator die Festigkeit der Zusammensetzung beeinflusst (wenn es einen Überschuss gibt, tritt die Betonteilung auf, bei einem Mangel erscheinen Risse auf dem fertigen Produkt).

• Dichte hängt von der Marke und dem Vorhandensein bestimmter Zusatzstoffe in der Zusammensetzung ab.Im lockeren Zustand hat das Gemisch eine Dichte von 1,1 t / m³, im verdichteten Zustand - 1,5 - 1,7 t / m³.

• Dauer der Einstellung nach dem Mischen mit Wasser beträgt sie nicht länger als 40-45 Minuten, die weitere Härtung hängt von der Zusammensetzung und den Umgebungsbedingungen ab (im Winter verlangsamt sie sich), überschreitet jedoch nicht 10-12 Stunden (gemessen mit dem Vicat-Gerät).
• Volumenänderung wenn es ausgehärtet ist, bedeutet dies, den Zementkörper in einem Volumen von 0,5-1 mm / m an der freien Luft zu reduzieren und auf 0,5 mm / m in Wasser aufzuquellen. Ein wichtiger Punkt ist die Gleichförmigkeit der Änderungen im Volumen der Lösung.

• Die Korrosionsschutzstabilität wird durch die Einführung von hydroaktiven Materialien in der Zusammensetzung erreicht, die die chemische Aktivität von Salzen verhindern, sowie die Zugabe von Verunreinigungen, die die Porosität von Beton verringern.
• Die Lagerzeit beträgt nicht mehr als 12 Monate, sofern die Originalverpackung erhalten bleibt (3-4 Lagen, hermetisch versiegelte Papiertüten), da nach 3 Monaten Lagerung bis zu 20% der Zusammensetzung nach einem Jahr verloren gehen - bis zu 40%. Es ist möglich, die früheren Qualitäten nur durch sekundäres Schleifen zu einem solchen Zement zurückzuführen.
• Druckfestigkeit. In Übereinstimmung mit diesem Merkmal werden 4 Festigkeitsklassen unterschieden - 22,5; 42,5; 42,5; 52.5.Dieser Indikator steht in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit der Einstellung der Lösung.

Indikatoren für die mechanische Festigkeit von Portlandzement betragen 28,5 Tage nach dem Gießen nicht weniger als 42,5 MPa. Die Bestimmung erfolgt am Beispiel der Probe unter Laborbedingungen. In Übereinstimmung mit den erhaltenen Ergebnissen wird der Zement markiert (zum Beispiel M 500). Der Koeffizient gibt somit an, wie viel Druck die Probe aushalten kann (gemessen in kg / cm³).

Indikatoren für die Stärke wiederum beeinflussen den Grad der Einstellung der Lösung (bestimmt mit einer Vicat-Nadel).

Portlandzement ist eine Zementart, die am häufigsten beim Betonieren verwendet wird. Letzteres wird wiederum in monolithischer und verstärkter Betonkonstruktion verwendet, in der Konstruktion von Objekten, denen erhöhte Festigkeitseigenschaften verliehen werden.

Aufgrund der Anwesenheit von Klinkergranulat und anderen Zusätzen,Portlandzement hat eine große Sicherheitsmarge, hat eine höhere Frostbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien. Das macht Portlandzement zu einem beliebten Werkstoff für den Bau von Öl- und Gasindustrien.

Die Frage der Unterschiede zwischen Zement und Portlandzement ist etwas falsch, da letztere eine Art von Zement ist. Mit anderen Worten, Zement ist ein generischer Name, Portland-Zement ist eine Sorte mit einer bestimmten Stärke.

Es ist logischer, Unterschiede basierend auf der Markenstärke des Zements zu machen. Also zum Beispiel Portlandzement M 400 hat eine geringere Festigkeit als Zement M 600. Portlandzement selbst unterscheidet sich ein wenig von Zement (je nach Art der Verlegung, der Technologie des Abbindens, den Gebrauchseigenschaften), der Unterschied bestimmter Unterscheidungsmerkmale ist auf das Vorhandensein von Zusatzstoffen zurückzuführen.

Alle Arten von Zement sind in nicht-additive und additive unterteilt. Bezobavochny Zusammensetzung enthält keine anderen mineralischen Zusätze als Gips. Er geeignet für oberirdische, unterirdische und Unterwasserobjekte monolithischer Natur sowie für Beton- und Stahlbetonkonstruktionendie in Abwesenheit einer aggressiven Umgebung betrieben werden.

Vorhandensein von Mineralpräparaten verbessert die technischen Eigenschaften von Portlandzement, dank denen Sie können unter aggressiven Bedingungen mit längerem Kontakt der Struktur mit Wasser verwendet werden. Zu den häufigsten Zusätzen mineralischen Ursprungs gehören: Hochofenschlacke, aktive mineralische Zusätze und natürliche aktive mineralische Zusätze.

Durch die Einführung des einen oder anderen Zusatzstoffes verbessern sich die Indikatoren wie Wasserbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, aber ihre Anwesenheit trägt zur Verringerung der Frostbeständigkeit bei.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Zusammensetzung werden die folgenden Arten von Portlandzement unterschieden:

• Schnell trocken. Die Härtung der Mischung erfolgt bereits in den ersten 3 Tagen des Gießens aufgrund der Schlacken und speziellen Mineralien, die ein Teil davon sind.Es ist wichtig, dass der Mahlgrad der Mischung minimal war. Verfügbar in M400 und M500. Die Verwendung dieser Zusammensetzung ermöglicht es, die Einwirkungsdauer der Mischung in der Schalung zu reduzieren und das Tempo der Bauarbeiten signifikant zu erhöhen.

• Normales Härten. Es enthält keine speziellen Zusätze, nicht so wählerisch über den Mahlgrad der Mischung. Verfügbar in Übereinstimmung mit GOST 31108-2003.

• Hydrophob Die Variante zeichnet sich durch ihre Fähigkeit aus, Feuchtigkeit aufzunehmen und die Abbindezeit zu verkürzen. Ähnliche Eigenschaften werden durch die Acidoide, die in die Lösung eintreten, bereitgestellt. Es wird für den Bau von Objekten verwendet, die unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit betrieben werden, sowie an überfluteten Gebieten.

• Plastifiziert. Ein charakteristisches Merkmal des Produkts ist die Anwesenheit von Weichmachern, die die notwendige Mobilität bieten, die Wasseraufnahme verringern und die Hitzebeständigkeit erhöhen. Weichmacher werden beim Mahlen der Mischung gelegt, so dass sie die Zementpartikel zu umhüllen scheinen, wodurch ihre Haftung verhindert wird.Das Ergebnis ist eine mobile, bequem aufzubringende Komposition, die für den Bau komplexer architektonischer Strukturen weit verbreitet ist.

• Verfugen. Es hat die Fähigkeit zu Tampon, das heißt, die Brunnen vor den Auswirkungen des Grundwassers zu schützen. Es ist in der Öl- und Gasindustrie weit verbreitet, da es nicht von Druck und Temperatur abhängt und die Säulen zuverlässig in den Bohrlöchern hält, selbst in den Anfangsstadien der Erstarrung. Es gibt eine weitere Art von dieser Art von Zement - der Verguss leichte Portlandzement, der "leichte" Zusatzstoffe hat.

• Erweitern. Solche Gemische können eine unterschiedliche Zusammensetzung haben, aber sie alle teilen die Fähigkeit, das Volumen beim Mischen der Lösung zu erhöhen. Dies liegt an der Tatsache, dass eine chemische Reaktion zwischen der Haupt- und der zusätzlichen Komponente beginnt, die den Volumenzuwachs ergibt.

• Sulfatbeständig. Ein solcher Beton widersteht den Auswirkungen von Sulfatwasser und verursacht die Entwicklung von Korrosion.In der Regel wird frostbeständiger Zement der Marke M300.400 sulfatresistent gemacht, manchmal M 500.

• Slac Portlandzement. Das Produkt enthält Hochofenschlacken, die für den hohen Gehalt an Metallpartikeln verantwortlich sind. Die Mischung wird verwendet, um hitzebeständigen Beton, sowie bei der Konstruktion von Objekten unter dem Boden, Wasser, in der Höhe zu erhalten. Es hat eine geringe Frostbeständigkeit.

• Schlacke Alkali Die Zusammensetzung weist im Vergleich zu Portlandzement höhere Eigenschaften auf. Es ist beständig gegen aggressive Umgebungen, extreme Temperaturen, hat eine hohe Frostbeständigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Solche Fähigkeiten werden aufgrund des Einschlusses von gemahlener Schlacke und Alkali in der Zusammensetzung, manchmal Ton, erreicht.

• Weißer Portland-Zement. Der Anwendungsbereich der Mischung - Veredelung und architektonische Arbeit, es dient auch als Grundlage für farbige Zemente. Die schneeweiße Farbe erhält man durch die Herstellung des Produktes aus reinem Kalkstein und weißem Ton sowie durch zusätzliche Abkühlung des Klinkers mit Wasser.

• Magnesia - Zusammensetzung auf der Basis von Magnesiumoxiden (auf eine Temperatur von 800 ° C erhitzt) und einer 30% igen wässrigen Lösung von Magnesiumchlorid. Dank seiner Komponenten und Merkmale der Produktionstechnologie ist es möglich, eine solide weiße Masse zu erhalten, die leicht zu verarbeiten ist (leicht poliert, nicht von Schimmelpilzen, Pilzen).

• Farbe Portland Zement Wird auch für dekorative Arbeiten verwendet. Es stellt sich heraus, indem weiße Modifikation und Pigment gemischt werden. Letzteres kann Eisenminium, Ocker, Chromoxid sein. Hauptsache, die Pigmente sind licht- und laugenbeständig.

• ​​​​​​Puzzolanisch. Die Mischung enthält farbigen Portlandzement, Gips und Zusätze vulkanischen oder sedimentären Ursprungs. Die resultierende Lösung hat eine hohe Beständigkeit gegenüber Wasser, sie gefriert nicht nur unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit, sondern auch unter Wasser.Dies ermöglicht Ihnen, es in der Organisation von hydraulischen Strukturen, Futterbecken und anderen Tanks für die Lagerung von Wasser, Oberflächen (einschließlich geneigt) in Kontakt mit Meer oder Chlorwasser zu verwenden. Die gefrorene Oberfläche zeichnet sich durch Haltbarkeit, chemische Trägheit und Mangel an Ausblühungen aus.
• Aluminum Die Zusammensetzung ist ein schnell aushärtender und dauerhafter Zement auf der Basis von Klinker und geschmolzenem Kalkstein. Die fertige Mischung enthält große Mengen an niedrig basischen Calciumaluminaten.

Ein weiteres Merkmal von Aluminiumoxid ist die Unzulässigkeit seiner Vermischung mit anderen Zementen und Kalk, Zusammensetzungen, selbst in kleinen Mengen, die Alkali enthalten. Portlandzement aus Tonerde eignet sich zur Herstellung von säurebeständigen Betonlösungen, die säurebeständige Gesteine ​​(Granit, Beshtaunita) füllen. Die Abbindezeit beträgt ca. 8 Tage.

Marke ist definiert als die Stärke der Probe, wenn sie auf Biegung und Kompression getestet wird.Zur Herstellung der Probe werden Portlandzement und Sand im Verhältnis 1: 3 verwendet. Aus dieser Lösung wird eine Probe von 4x4x16 cm hergestellt, die sich innerhalb von 28 Tagen verfestigt und unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit aushärtet. Um das Einfrieren zu beschleunigen, kann man auf die Technik des Dampfens der Probe zurückgreifen.

Die gebräuchlichsten Marken von Portlandzement sind heute M 400, 500, 600:

• M 400 - die am meisten nachgefragte Marke von Zement. Seine technischen Eigenschaften (Festigkeit, Frostbeständigkeit) sind für den Bau der meisten Objekte geeignet.

• M 500 - Zement mit einem etwas größeren Sicherheitsspielraum, der nach einem Unfall für den Wiederaufbau oder die Wiederherstellung von Anlagen verwendet werden kann, der für Straßenreparaturen, den Bau von militärtechnischen Anlagen, Asbestzementstrukturen verwendet werden soll.

• M 600. Die Zusammensetzung hat eine erhöhte Festigkeit, die es ermöglicht, sie bei der Konstruktion von kritischen Stahlbetonkonstruktionen, Ingenieurbauwerken zu verwenden.

• M 700 - Portlandzement von höchster Festigkeit, verwendet für Betonmischung für den Bau von belasteten Strukturen.Die Verwendung in gewöhnlichen Konstruktionen (zum Beispiel in einem privaten Haushalt) ist aufgrund der hohen Kosten irrational.

• M 900 - Hochleistungszement, der nur für militärische Anlagen verwendet wird, um beispielsweise Bunker zu schaffen.

Es gibt auch "intermediate" Marken von Zement, zum Beispiel M 550 (seine technischen Eigenschaften sind in der Nähe von M500, aber sie sind etwas haltbarer).

Aufgrund der Vielfalt der Zusammensetzungen von Portlandzement ist es für fast jede Art von Gebäude geeignet. Die Hauptsache ist, die wichtigste Eigenschaft von Zement richtig zu identifizieren und den geeigneten Zusatzstoff auszuwählen. Einige von ihnen nivellieren, wenn sie zusammen verwendet werden, die Eigenschaften voneinander. Dies geschieht beispielsweise durch Hinzufügen von Komponenten zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit und der Frostbeständigkeit. Die erste (zunehmende Feuchtigkeitsbeständigkeit) verringert signifikant die Frostbeständigkeit der Zusammensetzung.

Es ist wichtig, den Zweck des Materials zu berücksichtigen.Für den Bau monolithischer Objekte und ziviler Bauwerke (zum Beispiel Brücken, Hochspannungsleitungen) ist Portlandzement M400 nicht geeignet. Um diese Probleme zu lösen, ist es zulässig, eine Mischung mit einer Markenstärke von mindestens M 500 zu verwenden.

Selbst eine sulfatbeständige Sorte von Portlandzement, die eine erhöhte Feuchtigkeitsbeständigkeit aufweist, wird nur in statisch temperierten Gewässern verwendet. In anderen Fällen (zum Beispiel für die Organisation von Dämmen, Staudämmen und anderen technischen Bauwerken) verwenden Sie spezielle Arten von Zement.

Die Vorsilbe "Portland" bezeichnet das Vorhandensein einer großen Menge von Calciumsilicaten in der Mischung, daher wird sie nicht für Blöcke und Spezialkonstruktionen empfohlen.. Puzzolanzement ist nicht geeignet für den Einsatz unter Bedingungen mit signifikanter Temperatursenkung.

Informationen über Portlandzement finden Sie im folgenden Video.