Cemento Portland: variedades, propiedades y aplicaciones

Los aglutinantes inorgánicos se utilizan para la fabricación de concreto, que, cuando se mezcla con agua, forma una solución pastosa, que está ganando fuerza a medida que se endurece. Una variedad de dicha composición de aglutinante es el cemento Portland.

El cemento Portland a menudo se habla de la necesidad de una solución duradera y resistente a los efectos negativos de la protección del medio ambiente. El cemento Portland es un tipo de aglutinante para soluciones de concreto.

El cemento Portland tiene un clinker finamente molido, así como el yeso, que acelera el fraguado de la mezcla. Dependiendo del tipo y marca del producto, su fórmula puede incluir ciertos aditivos e impurezas.

La mezcla fue inventada en 1824 por un albañil estadounidense y debe su nombre a la similitud externa con la piedra caliza de Portland, que se extrajo en uno de los condados ingleses.

Para obtener esta composición se utilizan rocas de carbonato (caliza, tiza, alúmina y sílice), así como margas (una mezcla de rocas de carbonato y arcilla, la roca de transición de piedra caliza a arcilla). El proceso de producción comienza con la molienda cuidadosa de las materias primas y su mezcla en ciertas proporciones. La siguiente etapa es la cocción de materias primas en hornos a una temperatura de 1300-1400 ° С. El resultado del reflujo es un material llamado clinker.

El clinker se tritura nuevamente y se mezcla con yeso. Si es necesario, agregue otros elementos que aumenten el rendimiento del producto terminado. Esta mezcla pasa el control de calidad y, si cumple con los estándares aceptados, recibe un certificado de conformidad.

Existen varias opciones para la cocción de materias primas:

• Mojado. Al principio, los componentes se trituran, luego la arcilla se empapa hasta que el índice de humedad alcanza el 70%. Después de eso, se mezcla con piedra caliza en los molinos.

• Seco. El proceso de moler y secar la mezcla ocurre simultáneamente, lo que permite reducir los costos de mano de obra y los costos de producción. Como resultado del procesamiento en molinos recibimos materias primas en polvo.

• Combinados. Esta tecnología combina 2 tipos de producción: seca y húmeda. El contenido de humedad de la materia prima aumenta al 14%, después de lo cual los productos se trituran y se secan en molinos especiales.

Como ya se mencionó, el cemento Portland consiste en clinker. En la naturaleza, los gránulos preparados son bastante raros, por lo que los chips de clinker se obtienen artificialmente mezclando y disparando mezclas de carbón y arcilla.

El clinker terminado se mezcla con yeso, cuyo contenido en la composición no supera el 5%. Se introduce para garantizar la movilidad de la solución durante 45 minutos, lo que es necesario cuando se forman productos o se realizan ciertos tipos de trabajo.

La composición y el porcentaje de los componentes de la mezcla se rigen por GOST 10178 85 "Cemento Portland y cemento portland escoria". El cumplimiento de los requisitos de la producción garantiza altas características técnicas y operativas del producto.

Para dar ciertas características técnicas al cemento Portland, se introducen aditivos minerales en la composición, cuyo contenido no supera el 20-25%.

Los más populares son los siguientes:

• Aluminato aumenta el tiempo de fraguado del cemento, pero tiene bajos indicadores de resistencia (el contenido posible en el cemento Portland no supera el 15%).
• Alumoferrita tiene las mismas propiedades que el aditivo anterior, pero su contenido en el producto terminado se reduce a 10-18%.
• Belit tiene un efecto astringente, contribuye a un aumento en el tiempo de endurecimiento, sin embargo, el contenido excesivo puede afectar negativamente las características de resistencia de la composición (el contenido permitido no es más del 15-37%).
• Alit Es ampliamente utilizado (el porcentaje puede alcanzar el 60%) en las composiciones de altos grados, ya que garantiza su rápido endurecimiento.

Las propiedades del cemento Portland están determinadas por su composición. Los principales criterios por los cuales se evalúa la calidad del producto son los siguientes:

• Período de ajuste. La incautación de la mezcla en cumplimiento de los requisitos técnicos de su cultivo debe ocurrir después de 40-45 minutos. La composición mineralógica, la finura del esmerilado y la temperatura a la que se realiza el trabajo son precisamente estos factores que afectan principalmente a la velocidad de fraguado del producto.

• Demanda de agua. Bajo este término se entiende la cantidad de agua requerida para obtener un espeso, adecuado para el trabajo de pasta de cemento. Normalmente la humedad no debe exceder el 25% de la mezcla. Con el fin de reducir la cantidad requerida de agua, se utiliza una mezcla de levadura con sulfito o plastificantes.

• Separación de agua. Este término se refiere a la extracción de agua en la solución terminada, cuya aparición se debe a la sedimentación de partículas de cemento más pesadas. Para reducir esta cifra se permiten suplementos minerales.

• Resistencia a las heladas - la capacidad del producto para llevar un cierto número de ciclos de congelación y descongelación sin perder sus características de rendimiento.

• Resistencia a la corrosión. Esta característica está asociada con la finura de la mezcla y el grado de porosidad del hormigón terminado.

• Disipacion de calor. Esto se refiere a la capacidad del concreto para liberar calor en el proceso de endurecimiento. Una composición que proporciona calor rápidamente se optimiza agregándole componentes minerales activos.

El cemento Portland tiene características de mayor resistencia en comparación con otros tipos de cemento, debido a las características de la composición. Algunos aditivos pueden reaccionar, cambiando las propiedades técnicas del material. Estos últimos están asociados a su estabilidad mecánica y capacidades operativas.

No podemos decir que una de las características técnicas sea de mayor prioridad. Así, por ejemplo, el cemento portland duradero, pero solidificado demasiado lentamente, puede aumentar el tiempo de construcción.Una composición resistente al frío, pero corrosiva, solo se puede utilizar para resolver un rango limitado de tareas.

Hoy en día, los fabricantes se esfuerzan por crear formulaciones universales en las que las propiedades más importantes para el cemento sean igualmente pronunciadas.

Al mismo tiempo, hay formulaciones especializadas que tienen un propósito especial. Estos pueden considerarse como el cemento portland pozzolanic, que tiene la máxima resistencia a la corrosión y la humedad, pero es un indicador de baja resistencia en las etapas iniciales del trabajo (en los primeros días de fraguado).

Entre las características técnicas cabe destacar:

• Peso especifico Producto: 1100 kg / m³ para mezclas a granel, 1600 kg / m³ para compactado.
• Finura de molienda en promedio, son 40 micras (determinadas por la capacidad de la mezcla para pasar a través del tamiz No. 008), lo que proporciona la resistencia necesaria del cemento y el tiempo en que se endurece, y también afecta su rendimiento.
• Consumo de agua, el contenido óptimo del líquido en la composición no debe exceder del 25-28%, ya que este indicador afecta la resistencia de la composición (si hay un exceso, se produce la división del concreto, con una falta de fisuras en el producto terminado).

• Densidad Depende de la marca y de la presencia de ciertos aditivos en la composición.En estado suelto, la mezcla tiene una densidad de 1.1 t / m³, en estado compactado: 1.5-1.7 t / m³.

• Duración del montaje después de mezclar con agua, no supera los 40-45 minutos, el endurecimiento adicional depende de la composición y las condiciones ambientales (disminuye la velocidad en invierno), pero no excede de 10-12 horas (medido con el dispositivo Vicat).
• Cambio de volumen cuando está curado, significa reducir el cuerpo de cemento en un volumen de 0.5-1 mm / m al aire libre e hincharlo a 0.5 mm / m en agua. Un punto importante es la uniformidad de los cambios en todo el volumen de la solución.

• La estabilidad anticorrosiva se logra debido a la introducción de materiales hidroactivos en la composición, que impiden la actividad química de las sales, así como la adición de impurezas que reducen la porosidad del concreto.
• El tiempo de almacenamiento no es más de 12 meses siempre que se conserve el embalaje original (3 a 4 capas, bolsas de papel herméticamente selladas), ya que después de 3 meses de almacenamiento se pierde hasta el 20% de la composición, después de un año, hasta el 40%. Es posible devolver las cualidades anteriores a dicho cemento solo mediante molienda secundaria.
• Resistencia a la compresión. De acuerdo con esta característica, se distinguen 4 clases de fuerza - 22.5; 42.5; 42.5; 52.5.Este indicador está directamente relacionado con la velocidad de configuración de la solución.

Los indicadores de resistencia mecánica del cemento Portland no son inferiores a 42.5 MPa a los 28 días después de la fundición. La determinación se lleva a cabo en condiciones de laboratorio sobre el ejemplo de la muestra. De acuerdo con los resultados obtenidos, el cemento está etiquetado (por ejemplo, M 500). Por lo tanto, el coeficiente indica cuánta presión es capaz de soportar la muestra (medida en kg / cm³).

Los indicadores de fuerza, a su vez, afectan el grado de fraguado de la solución (determinado con una aguja Vicat).

El cemento Portland es un tipo de cemento que se usa con mayor frecuencia cuando se vierte concreto. Este último, a su vez, se utiliza en construcciones monolíticas y de hormigón armado, en la construcción de objetos para los que se presentan características de mayor resistencia.

Debido a la presencia de gránulos de clinker y otros aditivos,El cemento Portland tiene un gran margen de seguridad, tiene tasas más altas de resistencia a las heladas, resistencia a los medios agresivos. Es convierte el cemento Portland en un material popular en la construcción de industrias de petróleo y gas.

La cuestión de las diferencias entre el cemento y el cemento portland es algo incorrecta, ya que este último es un tipo de cemento. En otras palabras, el cemento es un nombre genérico, el cemento Portland es una variedad con un cierto conjunto de fuerza.

Es más lógico hacer diferencias basadas en la fuerza de la marca del cemento. Así por ejemplo El cemento Portland M 400 es inferior en su resistencia al cemento M 600. El cemento Portland en sí mismo es un poco diferente del cemento (según el método de instalación, la tecnología de fraguado, las características de uso); la diferencia de una u otra forma de características distintivas se debe a la presencia de aditivos.

Todos los tipos de cemento se dividen en no aditivos y aditivos. La composición bezobavochny No contiene aditivos minerales que no sean yeso. El Adecuado para objetos sobre el suelo, subterráneos y submarinos de naturaleza monolítica, así como para estructuras prefabricadas de hormigón y hormigón armado.Que se operan en ausencia de un ambiente agresivo.

Presencia de suplementos minerales. Mejora las propiedades técnicas del cemento portland, gracias a lo cual Se pueden utilizar en condiciones agresivas, con contacto prolongado de la estructura con agua.. Entre los aditivos de origen mineral más comunes se encuentran: escoria de alto horno, aditivos minerales activos y aditivos minerales naturales activos.

Debido a la introducción de uno u otro aditivo, hay una mejora en los indicadores como la resistencia al agua, la resistencia a la corrosión, pero su presencia ayuda a reducir la resistencia a las heladas.

Según las características de la composición, se distinguen los siguientes tipos de cemento Portland:

• Secado rapido. El endurecimiento de la mezcla ya se produce en los primeros 3 días de vertido debido a las escorias y minerales especiales que forman parte de ella.Es importante que el grado de molienda de la mezcla sea mínimo. Disponible en M400 y M500. El uso de esta composición permite reducir el tiempo de exposición de la mezcla en el encofrado y aumentar significativamente el ritmo de los trabajos de construcción.

• Endurecimiento normal. No contiene aditivos especiales, no tan exigentes con el grado de molienda de la mezcla. Disponible de acuerdo con GOST 31108-2003.

• Hidrofóbico La variante se caracteriza por su capacidad para absorber la humedad y reducir el tiempo de fraguado. Las propiedades similares son proporcionadas por los acidoides que entran en la solución. Se utiliza en la construcción de objetos operados en condiciones de alta humedad, así como en áreas inundadas.

• Plastificado. Un rasgo característico del producto es la presencia de plastificantes en el mismo, proporcionando la movilidad necesaria, reduciendo la absorción de agua y la resistencia al calor. Los plastificantes se colocan al moler la mezcla, de modo que parecen envolver las partículas de cemento, impidiendo su adhesión.El resultado es una composición móvil, conveniente para aplicar, que se usa ampliamente para la construcción de estructuras arquitectónicas de formas complejas.

• Lechada. Tiene la capacidad de tamponar, es decir, de proteger los pozos de los efectos del agua subterránea. Se usa ampliamente en las industrias del petróleo y el gas, ya que no depende de la presión y la temperatura y mantiene de manera confiable las columnas en los pozos, incluso en las etapas iniciales de solidificación. Hay un tipo más de este tipo de cemento: el cemento Portland liviano de lechada, que tiene aditivos “livianos”.

• Expandiendo. Tales mezclas pueden tener una composición diferente, pero todas comparten la capacidad de aumentar el volumen cuando se mezcla la solución. Esto se debe al hecho de que comienza una reacción química entre los componentes principal y adicional, lo que da el incremento de volumen.

• Resistente al sulfato. Tal concreto resiste los efectos del agua de sulfato, causando el desarrollo de corrosión.Como regla general, el cemento resistente a las heladas de la marca M300,400 se hace resistente al sulfato, a veces M 500.

• Cemento Portland Slac. El producto contiene escorias de alto horno, lo que explica el alto contenido de partículas metálicas en el mismo. La mezcla se utiliza para obtener concreto resistente al calor, así como en la construcción de objetos bajo tierra, agua, en altura. Tiene baja resistencia a las heladas.

• Álcali de escoria La composición tiene unas características más altas, en comparación con el cemento portland. Es resistente a ambientes agresivos, temperaturas extremas, tiene una alta resistencia a las heladas y baja absorción de humedad. Tales habilidades se logran debido a la inclusión de escoria molida y álcali en la composición, a veces - arcilla.

• Cemento Portland Blanco. El ámbito de aplicación de la mezcla, el acabado y el trabajo arquitectónico, también actúa como base para los cementos de colores. El tono blanco nieve se obtiene gracias a la fabricación del producto a partir de piedra caliza pura y arcilla blanca, así como también mediante enfriamiento adicional del clinker con agua.

• Magnesia - composición basada en óxidos de magnesio (calentados a una temperatura de 800 ° C) y solución acuosa al 30% de cloruro de magnesio. Gracias a sus componentes y características de la tecnología de producción, es posible obtener una masa blanca sólida que es fácil de procesar (se pule fácilmente, no se ve afectada por moho, hongos).

• Color Portland Cement También se utiliza para trabajos decorativos. Resulta mezclando la modificación blanca y el pigmento. Este último puede ser hierro minio, ocre, óxido de cromo. Lo principal es que los pigmentos son ligeros y resistentes a los álcalis.

• ​​​​​​Puzolánico. La mezcla contiene cemento Portland coloreado, yeso y aditivos de origen volcánico o sedimentario. La solución resultante tiene una alta resistencia al agua, se congela no solo en condiciones de alta humedad, sino también bajo el agua.Esto le permite utilizarlo en la organización de estructuras hidráulicas, piscinas de revestimiento y otros tanques para almacenar agua, superficies (incluso inclinadas) en contacto con el mar o agua clorada. La superficie congelada se caracteriza por la durabilidad, la inercia química y la falta de eflorescencias.
• Aluminoso La composición es un cemento de endurecimiento rápido y duradero a base de clinker y piedra caliza fundida. La mezcla terminada contiene grandes cantidades de aluminatos de calcio básicos.

Otra característica de la alúmina es la inadmisibilidad de su mezcla con otros cementos y cal, composiciones, incluso en pequeñas cantidades que contienen álcali. El cemento portland de alúmina es adecuado para la fabricación de soluciones de concreto resistentes al ácido, que rellenan rocas resistentes al ácido (granito, beshtaunita). El tiempo de fraguado es de unos 8 días.

La marca se define como la resistencia de la muestra cuando se prueba para flexión y compresión.Para la fabricación de la muestra, se utilizan cemento Portland y arena, tomados en una proporción de 1: 3. Se obtiene una muestra de 4x4x16 cm a partir de esta solución, que se solidifica en 28 días; el endurecimiento ocurre en condiciones de alta humedad. Para acelerar la congelación se permitió recurrir a la técnica de vaporización de la muestra.

Las marcas más comunes de cemento Portland hoy en día son M 400, 500, 600:

• M 400 - La marca de cemento más demandada. Sus características técnicas (resistencia, resistencia a las heladas) son adecuadas para la construcción de la mayoría de los objetos.

• M 500 - el cemento, que tiene un margen de seguridad algo grande, que le permite ser utilizado en la reconstrucción o restauración de instalaciones después de un accidente, para trabajos de reparación de carreteras, construcción de instalaciones técnico-militares, estructuras de cemento de asbesto.

• M 600. La composición tiene una mayor resistencia, lo que hace posible su uso en la construcción de estructuras críticas de concreto reforzado, estructuras de ingeniería.

• M 700 - Cemento Portland de máxima resistencia, utilizado para mezcla de concreto para la construcción de estructuras tensadasSu uso en la construcción ordinaria (por ejemplo, en un hogar privado) es irracional debido al alto costo.

• M 900 - cemento para trabajos pesados, utilizado solo para instalaciones militares, por ejemplo, para crear bunkers.

También hay marcas de cemento "intermedias", por ejemplo, M 550 (sus características técnicas son cercanas a M500, pero son un poco más duraderas).

Debido a la variedad de composiciones del cemento Portland, es adecuado para casi cualquier tipo de edificio. Lo principal es identificar correctamente la propiedad más importante del cemento y seleccionar el aditivo apropiado. Algunos de ellos, cuando se usan juntos, nivelan las propiedades de cada uno. Esto sucede, por ejemplo, al agregar componentes para mejorar la resistencia a la humedad y la resistencia a las heladas. El primero (aumentando la resistencia a la humedad) reduce significativamente la resistencia a las heladas de la composición.

Es importante tener en cuenta el propósito del material.Por lo tanto, para la construcción de objetos monolíticos y estructuras civiles (por ejemplo, puentes, líneas de alto voltaje), el cemento Portland M400 no es adecuado. Para resolver estos problemas, está permitido usar una mezcla con una fuerza de marca de al menos M 500.

Incluso una variedad de cemento Portland resistente al sulfato, que tiene una mayor resistencia a la humedad, se usa solo en aguas templadas estáticas. En otros casos (por ejemplo, para la organización de represas, represas y otras estructuras de ingeniería) use tipos especiales de cemento.

El prefijo "Portland" indica la presencia en la mezcla de una gran cantidad de silicatos de calcio, por lo que no se recomienda para bloques y estructuras de uso especial.. El cemento puzolánico no es adecuado para su uso en condiciones de reducción significativa de la temperatura.

Para obtener información sobre cómo obtener cemento Portland, vea el siguiente video.