Portland ciment: soiuri, proprietăți și aplicații

Lianții anorganici sunt utilizați pentru fabricarea betonului, care, amestecat cu apă, formează o soluție dublă, care câștigă rezistență pe măsură ce se întărește. O varietate de astfel de compoziție de liant este cimentul Portland.

Cimentul Portland este adesea vorbit atunci când vine vorba de o nevoie durabilă și rezistentă la efectele negative ale soluției de mediu. Cimentul Portland este un tip de liant pentru soluții de beton.

Cimentul Portland are un clincher fin măcinat, precum și gipsul, accelerând fixarea amestecului. În funcție de tipul și marca produsului, formula sa poate include anumiți aditivi și impurități.

Amestecul a fost inventat în 1824 de către un zidar american și își datorează numele asemănării externe cu calcarul din Portland, care a fost exploatat într-unul din județele engleze.

Pentru a obține această compoziție, se utilizează roci de carbonat (calcar, cretă, alumină și silice), precum și marle (un amestec de roci carbonatate și argilă, o piatră de tranziție de la calcar la lut). Procesul de producție începe cu măcinarea atentă a materiilor prime și amestecarea în anumite proporții. Următoarea etapă este arderea materiilor prime în cuptoare la o temperatură de 1300-1400 ° С. Rezultatul reflow este un material numit clincher.

Clinkerul este din nou măcinat și amestecat cu gips. Dacă este necesar, adăugați alte elemente care măresc performanța produsului finit. Acest amestec trece controlul calității și, dacă respectă standardele acceptate, primește un certificat de conformitate.

Există mai multe opțiuni pentru arderea materiilor prime:

• umed. La început, componentele sunt zdrobite, apoi lutul este înmuiat până când indicele de umiditate atinge 70%. După aceea, este amestecat cu calcar în morile.

• uscat. Procesul de măcinare și uscare a amestecului are loc simultan, ceea ce permite reducerea costurilor forței de muncă și a costurilor de producție. Ca urmare a prelucrării în mori primi materii prime pudră.

• combinate. Această tehnologie combină 2 tipuri de producție - uscate și umede. Saturația la umiditate a materiei prime crește la 14%, după care produsele sunt măcinate și uscate în mori speciale.

După cum sa menționat deja, cimentul Portland constă din clincher. În natură, granulele gata preparate sunt destul de rare, astfel că așchii de clincher sunt obținuți artificial prin amestecarea și arderea amestecurilor de carbon și argilă.

Clinkerul finit este amestecat cu gips, al cărui conținut în compoziție nu depășește 5%. Este introdus pentru a asigura mobilitatea soluției timp de 45 de minute, ceea ce este necesar atunci când se formează produse sau se realizează anumite tipuri de lucru.

Compoziția și procentul componentelor amestecului este guvernată de GOST 10178 85 "Ciment Portland și zgură Portland ciment". Conformitatea cu cerințele garanțiilor de producție are caracteristici tehnice și operaționale ridicate ale produsului.

Pentru a conferi cimentului Portland anumite caracteristici tehnice, aditivii minerali sunt introduși în compoziție, al căror conținut nu depășește 20-25%.

Cele mai populare sunt următoarele:

• aluminat mărește timpul de fixare a cimentului, dar are indicatori slabi de rezistență (conținutul posibil în cimentul Portland nu este mai mare de 15%).
• ferita de alumină are aceleași proprietăți ca aditivul anterior, dar conținutul acestuia în produsul finit este redus la 10-18%.
• albește are un efect astringent, contribuie la creșterea timpului de întărire, totuși conținutul excesiv poate afecta negativ caracteristicile de rezistență ale compoziției (conținutul permis nu este mai mare de 15-37%).
• ALITE Este utilizat pe scară largă (procentul poate ajunge la 60%) în compozițiile de înaltă calitate, deoarece asigură întărirea rapidă a acestora.

Proprietățile cimentului portland sunt determinate de compoziția sa. Principalele criterii prin care se evaluează calitatea produsului sunt următoarele:

• Perioada de setare. Sechestrarea amestecului în conformitate cu cerințele tehnice ale cultivării acestuia ar trebui să aibă loc după 40-45 de minute. Compoziția mineralogică, finețea măcinării și temperatura la care se lucrează sunt tocmai acești factori care afectează în principal viteza de reglare a produsului.

• Cererea de apă. Sub acest termen se înțelege cantitatea de apă necesară pentru a obține o grosime, potrivită pentru activitatea de pastă de ciment. De obicei, umiditatea nu trebuie să depășească 25% din amestec. Pentru a reduce cantitatea necesară de apă, se utilizează o drojdie de drojdii de sulfit sau plastifianți.

• Separarea apei. Acest termen se referă la extracția apei în soluția finită, a cărei apariție se datorează sedimentării unor particule mai grele de ciment. Pentru a reduce această valoare, permiteți suplimente minerale.

• Rezistența la îngheț - capacitatea produsului de a efectua un anumit număr de cicluri de congelare și dezghețare fără a-și pierde caracteristicile de performanță.

• Rezistența la coroziune. Această caracteristică este asociată cu finețea amestecului și cu gradul de porozitate al betonului finit.

• Disiparea căldurii. Aceasta se referă la capacitatea betonului de a elibera căldură în procesul de întărire. O compoziție rapidă de căldură este optimizată prin adăugarea de componente minerale active.

Cimentul Portland are caracteristici de rezistență mai mari comparativ cu alte tipuri de ciment, datorită caracteristicilor compoziției. Unii aditivi pot reacționa, schimbând proprietățile tehnice ale materialului. Acestea din urmă sunt asociate cu stabilitatea mecanică și capacitățile sale de operare.

Nu putem spune că una dintre caracteristicile tehnice este de o prioritate mai mare. De exemplu, cimentul portland durabil, dar prea lent, poate crește timpul de construcție.O compoziție rezistentă la îngheț, dar corozivă poate fi utilizată numai pentru a rezolva o gamă restrânsă de sarcini.

Astăzi, producătorii se străduiesc să creeze formulări universale în care proprietățile cele mai importante pentru ciment sunt la fel de pronunțate.

În același timp, există formulări specializate care au un scop special. Acestea pot fi considerate ciment portland puzolanic, care are rezistenta maxima la coroziune si rezistenta la umiditate, dar mai degraba indicatori de tensiune redusa in fazele initiale de lucru (in primele zile de setare).

Printre caracteristicile tehnice ar trebui evidențiate:

• Greutate specifică produs - 1100 kg / m³ pentru amestecuri în vrac, 1600 kg / m³ pentru compactat.
• Frecventa de slefuire în medie, este de 40 microni (determinată de capacitatea amestecului de a trece prin sita nr. 008), care asigură rezistența necesară a cimentului și timpul în care se întărește și, de asemenea, afectează performanțele acestuia.
• Consumul de apă, conținutul optim al lichidului din compoziție nu trebuie să depășească 25-28%, deoarece acest indicator afectează rezistența compoziției (dacă există un exces, se produce împărțirea betonului, cu lipsa de fisuri asupra produsului finit).

• densitate depinde de marca și de prezența anumitor aditivi în compoziție.În stare liberă, amestecul are o densitate de 1,1 t / m³, în stare compactată - 1,5-1,7 t / m³.

• Durata setării după ce se amestecă cu apă, nu depășește 40-45 de minute; înălțarea suplimentară depinde de compoziție și de condițiile de mediu (se încetinește iarna), dar nu depășește 10-12 ore (măsurată cu dispozitivul Vicat).
• Schimbarea volumului când se solidifică, înseamnă reducerea corpului de ciment într-un volum de 0,5-1 mm / m în aer liber și umflarea acestuia la 0,5 mm / m în apă. Un punct important îl reprezintă uniformitatea modificărilor pe întregul volum al soluției.

• Stabilitatea anticorozivă se realizează datorită introducerii în compoziție a materialelor hidroactive, care împiedică activitatea chimică a sărurilor, precum și adăugarea de impurități care reduc porozitatea betonului.
• Timpul de depozitare nu este mai mare de 12 luni, cu condiția conservării ambalajului original (3-4 strat, pungi de hârtie sigilate ermetic), deoarece după 3 luni de depozitare se pierde până la 20% din compoziție, după un an - până la 40%. Este posibil să se întoarcă calitățile anterioare în astfel de ciment numai prin măcinare secundară.
• Rezistență la compresiune. În conformitate cu această caracteristică, se disting 4 clase de rezistență - 22,5; 42,5; 42,5; 52.5.Acest indicator este direct legat de viteza de setare a soluției.

Indicatorii de rezistență mecanică a cimentului Portland nu sunt mai mici de 42,5 MPa la 28 de zile după turnare. Determinarea se efectuează în condiții de laborator pe exemplul mostrei. În concordanță cu rezultatele obținute, cimentul este etichetat (de exemplu, M 500). Coeficientul indică astfel câtă presiune eșantionul este capabil să reziste (măsurat în kg / cm3).

Indicatorii de rezistență, la rândul lor, afectează gradul de stabilire a soluției (determinat cu ajutorul unui ac Vicat).

Cimentul Portland este un tip de ciment utilizat cel mai frecvent la turnarea betonului. Acesta din urmă, la rândul său, este utilizat în construcția de monolit și beton armat, în construcția de obiecte la care sunt prezentate caracteristici de rezistență ridicate.

Datorită prezenței granulelor clincher și a altor aditivi,Cimentul Portland are o mare marjă de siguranță, are rate mai ridicate de rezistență la îngheț, rezistență la medii agresive. Este face din cimentul Portland un material popular în construcția de industrii de petrol și gaze.

Problema diferențelor dintre ciment și ciment portland este oarecum incorectă, deoarece acesta din urmă este un tip de ciment. Cu alte cuvinte, cimentul este un nume comun; cimentul Portland este o varietate cu un anumit set de putere.

Este mai logic să se facă diferențe pe baza puterii brandului cimentului. Deci, de exemplu Cimentul Portland M 400 este inferior în ceea ce privește rezistența la ciment M 600. Portland ciment în sine este puțin diferit de ciment (în conformitate cu metoda de instalare, tehnologia de stabilire, caracteristicile de utilizare), diferența de anumite caracteristici distinctive se datorează prezenței de aditivi.

Toate tipurile de ciment sunt împărțite în non-aditivi și aditivi. Compoziția Bezobavochny nu conține alți aditivi minerali decât gipsul. ea potrivite pentru obiecte de suprafață, subterane și subacvatice de natură monolitică, precum și structuri prefabricate din beton armat și beton armatcare funcționează în absența unui mediu agresiv.

Prezența suplimentelor minerale îmbunătățește proprietățile tehnice ale cimentului portland, datorită căruia Ele pot fi folosite în condiții agresive, cu contactul prelungit al structurii cu apă. Printre aditivii cei mai obișnuiți de origine minerală sunt: ​​zgura de furnal, aditivi minerali activi și aditivi minerali activi naturali.

Datorită introducerii unuia sau a altui aditiv, există o îmbunătățire a indicatorilor, cum ar fi rezistența la apă, rezistența la coroziune, dar prezența lor contribuie la reducerea rezistenței la îngheț.

În funcție de caracteristicile compoziției, se disting următoarele tipuri de ciment Portland:

• Uscate rapid. Încălzirea amestecului are loc deja în primele 3 zile de turnare din cauza zgurilor și a mineralelor speciale care fac parte din acesta.Este important ca gradul de măcinare a amestecului să fie minim. Disponibil în M400 și M500. Utilizarea acestei compoziții permite reducerea timpului de expunere a amestecului în cofraje și creșterea semnificativă a ritmului lucrărilor de construcție.

• Încălzire normală. Nu conține aditivi speciali, care nu sunt atât de pretențioși în ceea ce privește gradul de măcinare a amestecului. Disponibil în conformitate cu GOST 31108-2003.

• hidrofob varianta se caracterizează prin capacitatea sa de a absorbi umezeala și reduce timpul de umplere. Proprietăți similare sunt furnizate de acidoizii care intră în soluție. Se utilizează în construcția obiectelor exploatate în condiții de umiditate ridicată, precum și în zonele inundate.

• plastifiat. O caracteristică caracteristică a produsului este prezența plastifianților în acesta, care asigură mobilitatea necesară, reducând absorbția de apă, rezistența la căldură. Sunt aplicați plastifianți atunci când se mănâncă amestecul, astfel încât acestea par să înveli particulele de ciment, împiedicând aderarea acestora.Rezultatul este o compoziție mobilă, convenabilă de aplicat, care este folosită pe scară largă pentru construirea de structuri arhitecturale complexe în formă.

• Oilwell. Are capacitatea de a tampona, adică de a proteja fântânile de efectele apelor subterane. Este utilizat pe scară largă în industria de petrol și gaze, deoarece nu depinde de presiune și temperatură și deține în mod fiabil coloanele în puțuri, chiar și în stadiile inițiale de solidificare. Există încă un fel de acest tip de ciment - cimentul portland usor de turnat, care are aditivi "ușori".

• extinderea. Astfel de amestecuri pot avea o compoziție diferită, dar toți împărtășesc capacitatea de a crește în volum atunci când se amestecă soluția. Acest lucru se datorează faptului că începe o reacție chimică între componentele principale și cele adiționale, ceea ce dă creșterea volumului.

• Rezistenta la sulfat. Un astfel de beton rezistă efectelor apei sulfatice, provocând dezvoltarea coroziunii.De regulă, ciment rezistent la îngheț al mărcii M300,400 este rezistent la sulfat, uneori M 500.

• Slac Portland ciment. Produsul conține zguri de furnal, ceea ce explică conținutul ridicat de particule de metal din acesta. Amestecul este utilizat pentru a obține beton rezistente la căldură, precum și în construcția de obiecte sub pământ, apă, la înălțime. Are rezistență scăzută la îngheț.

• Zgură alcalină Compoziția are o caracteristică mai mare, comparativ cu cimentul Portland. Este rezistent la medii agresive, extreme de temperatură, are o rezistență ridicată la îngheț și o absorbție scăzută a umidității. Asemenea abilități sunt obținute datorită includerii zgurii topite și alcaline în compoziție, uneori - argila.

• Portland White Ciment. Domeniul de aplicare al amestecului - lucrări de finisare și arhitectură, acționează și ca bază pentru cimenturile colorate. Umbra de culoare albă de zăpadă se obține datorită fabricării produsului din calcar pur și lut alb, precum și prin răcirea suplimentară a clincherului cu apă.

• magneziene - compoziție pe bază de oxizi de magneziu (încălzită la o temperatură de 800 ° C) și soluție apoasă 30% de clorură de magneziu. Datorită componentelor și caracteristicilor tehnologiei de producție, este posibil să se obțină o masă albă solidă, ușor de procesat (ușor lustruită, neafectată de mucegai, ciuperci).

• Portland Ciment color utilizat de asemenea pentru lucrări decorative. Se dovedește prin amestecarea modificărilor albe și a pigmentului. Acestea din urmă pot fi minium de fier, ocru, oxid de crom. Principalul lucru este că pigmenții sunt rezistenți la lumină și alcalini.

• ​​​​​​pozzolan. Amestecul conține ciment Portland colorat, gips și aditivi de origine vulcanică sau sedimentară. Soluția rezultată are o rezistență ridicată la apă, îngheață nu numai în condiții de umiditate ridicată, dar și sub apă.Acest lucru vă permite să o utilizați în organizarea de structuri hidraulice, bazine de căptușeală și alte rezervoare pentru stocarea apei, a suprafețelor (inclusiv înclinate) în contact cu apa de mare sau clor. Suprafața înghețată se caracterizează prin durabilitate, inerție chimică și lipsă de eflorescență.
• aluminos Compoziția este o cimentare durabilă și durabilă pe bază de clincher și calcar topit. Amestecul finit conține cantități mari de aluminați de calciu slab bazici.

O altă caracteristică a aluminei este inacceptabilitatea amestecării cu alte cimenturi și var, compoziții, chiar și în cantități mici care conțin alcalii. Alumina ciment portland este adecvată pentru fabricarea soluțiilor de beton rezistent la acizi, umplând roci rezistente la acid (granit, beshtaunita). Timpul de setare este de aproximativ 8 zile.

Marca este definită ca rezistența probei când este testată pentru îndoire și comprimare.Pentru fabricarea eșantionului, se utilizează ciment Portland și nisip, luate într-un raport de 1: 3. O probă de 4x4x16 cm este realizată din această soluție, care se solidifică în 28 de zile, întărirea are loc în condiții de umiditate ridicată. Pentru a accelera înghețarea, este permisă recurgerea la metoda de aburire a probei.

Cele mai comune branduri de ciment Portland sunt astăzi M 400, 500, 600:

• M 400 - cea mai solicitată marcă de ciment. Caracteristicile sale tehnice (rezistenta, rezistenta la inghet) sunt potrivite pentru constructia celor mai multe obiecte.

• M 500 - ciment, care are o marjă de siguranță oarecum mare, care îi permite să fie utilizată în reconstrucția sau refacerea instalațiilor după un accident, pentru a fi utilizate pentru lucrările de reparații rutiere, construcția de unități militaro-tehnice, structuri de azbociment.

• M 600. Compoziția a sporit rezistența, ceea ce face posibilă utilizarea acesteia în construcția structurilor critice din beton armat, structuri inginerești.

• M 700 - ciment Portland de rezistență maximă, utilizat pentru amestecarea betonului pentru construcția structurilor stresate.Utilizarea acestuia în construcții obișnuite (de exemplu, într-o gospodărie particulară) este irațională datorită costului ridicat.

• M 900 - ciment greu, folosit numai pentru instalații militare, de exemplu, pentru a crea buncăre.

Există, de asemenea, branduri "intermediare" de ciment, de exemplu, M 550 (caracteristicile sale tehnice sunt apropiate de M500, dar ele sunt ușor mai durabile).

Datorită varietății compozițiilor cimentului Portland, este potrivit pentru aproape orice tip de clădire. Principalul lucru este să identificați corect cea mai importantă proprietate a cimentului și să selectați aditivul corespunzător. Unele dintre ele, atunci când sunt utilizate împreună, nivel de proprietăți unul de celălalt. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, în timp ce adăugați componente pentru a îmbunătăți rezistența la umiditate și rezistența la îngheț. Prima (creșterea rezistenței la umiditate) reduce semnificativ rezistența la îngheț a compoziției.

Este important să se ia în considerare scopul materialului.Deci, pentru construirea de obiecte monolitice și structuri civile (de exemplu, poduri, linii de înaltă tensiune) Portland ciment M400 nu este potrivit. Pentru a rezolva aceste probleme, este permisă utilizarea unui amestec cu o marcă de cel puțin M 500.

Chiar și o varietate rezistentă la sulfat de ciment Portland, care are o rezistență sporită la umiditate, este utilizată numai în apele temperate statice. În alte cazuri (de exemplu, pentru organizarea digurilor, barajelor și altor structuri inginerești) se utilizează tipuri speciale de ciment.

Prefixul "Portland" indică prezența în amestec a unei cantități mari de silicați de calciu, deci nu este recomandată pentru blocuri și structuri cu destinație specială.. Cimentul pozzolanic nu este potrivit pentru utilizare în condiții de reducere semnificativă a temperaturii.

Pentru informații despre cum să obțineți ciment Portland, consultați următorul videoclip.