Aby powstał cement, podstawowe związki chemiczne ulegają różnym reakcjom. Należą do nich dodawanie wody i hydratacja. Każdy z tych procesów przebiega w innym tempie, a ogólny proces jest tym, co nadaje cementowi portlandzkiemu jego wytrzymałość. Krzemian trójwapniowy (C3S) i krzemian dwuwapniowy, czyli C2S, hydratują w różnym tempie. W rezultacie właściwości każdej formy cementu różnią się.
Ten artykuł jest efektem naszych wspólnych wysiłków z wtrakciebudowy.pl
Cement portlandzki
Nazwa tego składnika betonu pochodzi od jego zastosowania w budownictwie. Określa się go również mianem cementu portlandzkiego. W jego składzie znajdują się różne minerały cementowe. Minerały te są wykorzystywane do produkcji cementu. Należy pamiętać, że ten cement nie jest substytutem kamienia naturalnego. Może być dobrym substytutem cegieł i betonu w szerokim zakresie zastosowań. Niektóre z jego zastosowań zostały wymienione poniżej. Jeśli nie jesteś pewien, który typ cementu użyć, oto kilka informacji.
Cement portlandzki ordynarny (OPC) jest powszechnym typem cementu używanego do ogólnej budowy betonu. Ma wysokie ciepło hydracji, co oznacza, że robi mniej solidny beton niż PPC. Może to utrudniać pompowanie, zwłaszcza jeśli składa się z małych kawałków. Dobrą stroną OPC jest jednak to, że okres obróbki jest znacznie krótszy niż w przypadku PPC. Ma też wysoką odporność na skurcz i pękanie. W rezultacie oczekuje się, że cement OPC będzie miał dobrą przyszłość.
Cementy ekspandujące i niekurczliwe
Różnica między niekurczliwym a ekspandującym cementem portlandzkim nie jest tak dramatyczna, jak mogłoby się wydawać. Podczas gdy oba cementy rozszerzają się do pewnego stopnia, ten pierwszy nie zapobiega skurczom suszarniczym, które pojawiają się po zakończeniu utwardzania na mokro. Ponieważ rozszerza się, jest często stosowany w celu zmniejszenia pęknięć i wycieków wody spowodowanych skurczem suszącym. Poniżej przedstawiono niektóre z różnic pomiędzy cementem portlandzkim ekspandującym i niekurczliwym.
Przy porównywaniu cementu portlandzkiego niekurczliwego i ekspandującego należy pamiętać, że cement niekurczliwy jest bardziej porowaty niż cement ekspandujący. Podczas gdy cement ekspandujący jest używany do wykonywania elementów sprężonych, niekurczliwy cement portlandzki jest często używany do wykonywania konwencjonalnego betonu. Oba typy są trwałe i elastyczne, ale jeśli chcesz je wykorzystać w swoim betonie, powinieneś poszukać cementu, który nie kurczy się tak bardzo.
Cementy niskoalkaliczne
Pomimo tego, że większość cementów na świecie jest produkowana w ten sam sposób, ich właściwości są bardzo zróżnicowane. Normy krajowe charakteryzują właściwości cementów używając różnych wartości liczbowych i wytrzymałości. Różnice te doprowadziły do serii testów, które ustaliły najlepsze cementy do użycia w różnych obszarach geograficznych i w różnych zastosowaniach. Aby zniwelować te rozbieżności, sposobem może być zastosowanie metody badawczej 679 Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej. W artykule omówiono właściwości cementu portlandzkiego o wysokiej wczesnej wytrzymałości, niskoalkalicznego cementu portlandzkiego, białego cementu i betonu murarskiego.
Główne różnice pomiędzy cementami wysokoalkalicznymi a niskoalkalicznymi to ich wytrzymałość na ściskanie i ogólna porowatość. Pierwszy z nich ma większą wielkość porów niż drugi, dlatego ten rodzaj cementu jest zazwyczaj bardziej miękki. Ponadto ten pierwszy jest bardziej wytrzymały i mniej podatny na pękanie, co jest korzystne w przypadku dróg. Ma on jednak również swoje wady. Cementy portlandzkie wysokoalkaliczne są preferowane do celów budowlanych, jednak ich koszt jest wyższy.
Odporność na atak siarczanów
Odporność cementu na atak siarczanów jest ważną właściwością dla budownictwa. Jednak odporność betonu na atak siarczanów różni się w zależności od jego składu, geometrii i skali. W związku z tym opracowano różne metody badawcze służące do pomiaru odporności betonu na atak siarczanów. Jedna z tych metod wykorzystuje przekrój poprzeczny o wymiarach dziesięć na dwadzieścia pięć milimetrów.
Odporność betonu na atak siarczanów zależy od zawartości glinianu trójwapniowego (C3A). Im wyższa zawartość C3A, tym bardziej jest on podatny na atak siarczanów. W związku z tym dostępne są cementy o niższej zawartości C3A. Typowy cement typu II zawiera osiem procent C3A. Alternatywnie, cement typu V zawiera pięć procent C3A i jest określony w środowiskach o wysokiej zawartości siarczanów. Inną metodą zmniejszenia potencjału ataku siarczanów w cemencie jest zastąpienie części cementu pucolanem, takim jak nisko wapniowy popiół lotny, mielony granulowany żużel wielkopiecowy lub opary krzemionkowe. W obu przypadkach pucolan zużywa wapń z wody porowej, zmniejszając całkowitą masę C3A.
Ciepło hydratacji
Ciepło hydratacji jest istotną cechą cementu portlandzkiego, materiału budowlanego składającego się z krzemianów wapnia. Podczas procesu wiązania i twardnienia cement i woda ulegają reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje efekt grzewczy. Efekt ten jest szczególnie widoczny, gdy stosunek wody do cementu jest wysoki. Poniżej przedstawiono niektóre z kluczowych cech ciepła hydratacji w cemencie portlandzkim.
Wczesne ciepło hydratacji przypisuje się siarczanom i glinianom, które przyczyniają się do ogólnego ciepła cementu. Ten wzrost temperatury przedłuża się i wzrasta do ponad 50°C wewnątrz masy cementowej. Ciepło hydratacji jest pożądane przy betonowaniu masowym w niskich temperaturach. Ogólnie rzecz biorąc, ciepło hydratacji cementu zależy od rodzaju i ilości siarczanów i glinianów w cemencie. W celu spowolnienia tego procesu można zastosować gips.
Skład chemiczny
W poniższej tabeli przedstawiono skład chemiczny cementu portlandzkiego. W nawiasach wymienione są surowce. Fosforany nie występują w formie tlenkowej, ale są obecne w cemencie. Ich obecność ocenia się za pomocą równań Bogue’a, które wyrażają skład chemiczny cementu pod względem procentowej zawartości różnych minerałów. Typowy klinkier cementu portlandzkiego będzie miał następujący skład chemiczny:
Glinian trójwapniowy jest ważnym składnikiem cementu portlandzkiego, ponieważ szybko hydratyzuje i uwalnia duże ilości ciepła. Cement portlandzki zawierający ten związek zastyga natychmiast. Dodatek gipsu spowalnia proces hydratacji. Przyczynia się do poprawy właściwości hydratacyjnych dojrzałego betonu i pasty cementowej. Kinetyka hydratacji C3S jest podobna do kinetyki cementu portlandzkiego. Im wyższy stosunek wody do cementu, tym pasta cementowa będzie bardziej porowata.
Podobne tematy