Ciment portland: varietats, propietats i aplicacions

Per a la fabricació del formigó s’utilitzen aglomerants inorgànics que, quan es barregen amb aigua, formen una solució pastosa, que està guanyant força a mesura que s’endureix. Una varietat de tal composició aglutinant és el ciment Portland.

Sovint es parla del ciment portland quan es tracta d’una necessitat d’un efecte durador i resistent als efectes negatius de l’entorn. El ciment portland és un tipus de lligant cimentós cementós.

El ciment portland té un clínquer finament triturat, així com un guix, que accelera la fixació de la barreja. Segons el tipus i la marca del producte, la seva fórmula pot incloure determinats additius i impureses.

La barreja va ser inventada el 1824 per un paleta nord-americà i deu el seu nom a la similitud externa amb la pedra calcària de Portland, que va ser extreta en un dels comtats anglesos.

Per obtenir aquesta composició, s’utilitzen roques carbonàtiques (calcàries, guix, alúmina i sílice), així com margues (una barreja de roques carbonatades i argila, una roca de transició de calcària a argila). El procés de producció comença amb un trencament acurat de matèries primeres i barrejant-lo en determinades proporcions. La següent etapa és el tret de matèries primeres en forns a una temperatura de 1300-1400 ° C. El resultat del reflow és un material anomenat clinker.

El clinker es torna a triturar i es barreja amb guix. Si cal, afegiu altres elements que augmentin el rendiment del producte acabat. Aquesta barreja supera el control de qualitat i, si compleix els estàndards acceptats, rep un certificat de conformitat.

Hi ha diverses opcions per torrar matèries primeres:

• Humit. En primer lloc, es produeix la mòlta dels components, llavors l’argila s’embota fins que l’índex d’humitat arribi al 70%. Després d'això, molins barrejats amb pedra calcària.

• Sec. El procés de trituració i assecat de la barreja es produeix simultàniament, la qual cosa redueix els costos laborals i els costos de producció. Com a resultat del processament en molins reben matèries primeres en pols.

• Combinat. Aquesta tecnologia combina dos tipus de producció: seca i humida. El contingut d’humitat de la matèria primera puja al 14%, després dels quals els productes es molen i s’assequen en molins especials.

Com ja s'ha esmentat, el ciment Portland està format per clinker. A la natura, els grànuls ja preparats són bastant rars, de manera que els xips de clinker s'obtenen artificialment barrejant i disparant barreges de carboni i argila.

El clinker acabat es barreja amb guix, el contingut del qual en la composició no excedeix el 5%. S'introdueix per tal de garantir la mobilitat de la solució durant 45 minuts, que és necessari quan es fabriquen productes o realitzen determinats tipus de treballs.

La composició i el percentatge de components de la barreja es regeixen per GOST 10178 85 "Ciment Portland i ciment portland de l'escòria". És el compliment de les exigències de la producció que garanteixen altes característiques tècniques i operatives del producte.

Per donar ciment a Portland determinades característiques tècniques, s'introdueixen additius minerals a la composició, el contingut no excedeix del 20-25%.

Els més populars són els següents:

• Aluminat augmenta el temps de fixació del ciment, però té indicadors de força baixos (el possible contingut en el ciment Portland no és superior al 15%).
• Alumoferrite té les mateixes propietats que l’additiu anterior, però el seu contingut en el producte acabat es redueix a un 10-18%.
• Belit té un efecte de teixir, augmenta el temps de curació, però el contingut excessiu pot afectar negativament les característiques de resistència de la composició (contingut admissible - no més del 15-37%).
• Alit S'utilitza àmpliament (el percentatge pot arribar al 60%) en les composicions de graus elevats, ja que assegura el seu ràpid enduriment.

La seva composició determina les propietats del ciment portland. Els criteris principals pels quals es valora la qualitat del producte són els següents:

• Període de configuració. La confiscació de la mescla en compliment dels requisits tècnics del seu cultiu ha de passar després de 40-45 minuts. La composició mineralògica, la finor de la mòlta i la temperatura a la qual es fa el treball són precisament aquests factors que afecten principalment a la velocitat de fixació del producte.

• La demanda d’aigua. Sota aquest terme s'entén la quantitat d’aigua necessària per obtenir una pasta gruixuda, adequada per al treball de ciment. Normalment, la humitat no ha de superar el 25% de la composició de la barreja. Per tal de reduir la quantitat d’aigua necessària, s’utilitzen una infusió de llevat de sulfit o plastificants.

• Separació d’aigua. Aquest terme es refereix a l’extracció d’aigua en la solució acabada, la incidència de la qual es deu a la sedimentació de partícules de ciment més pesades. Per reduir aquesta xifra es permeten suplements minerals.

• Resistència a les gelades - La capacitat del producte de portar un cert nombre de cicles de congelació i descongelació sense perdre les seves característiques de rendiment.

• Resistència a la corrosió. Aquesta característica està associada a la finor de la barreja i al grau de porositat del formigó acabat.

• Dissipació de calor. Es refereix a la capacitat del formigó per alliberar calor en el procés de solidificació. S'aconsegueix optimitzar ràpidament la composició que proporciona calor, afegint-hi components minerals actius.

El ciment Portland té unes característiques de resistència més elevades en comparació amb altres tipus de ciment, a causa de les característiques de la composició. Alguns additius poden reaccionar canviant les propietats tècniques del material. Aquests últims estan associats amb la seva estabilitat mecànica i les seves capacitats operatives.

No podem dir que una de les característiques tècniques sigui més prioritària. Per exemple, el ciment portland durador, però massa lent, pot augmentar el temps de construcció. Una composició resistent al fred, però corrosiva, només es pot utilitzar per resoldre una gamma estreta de tasques.

Avui en dia, els fabricants s'esforcen per crear formulacions universals en què les propietats més importants per al ciment es manifesten igual.

Al mateix temps, hi ha formulacions especialitzades que tenen un propòsit especial. Tals es poden considerar com a ciment pòtanès de Portland, que té la màxima resistència a la corrosió i resistència a la humitat, però amb valors de resistència baixos en les etapes inicials de treball (en els primers dies de configuració).

Entre les característiques tècniques cal destacar:

• Gravetat específica producte: 1100 kg / m³ per a mescles a granel, 1600 kg / m³ per compactat.
• Mòlta finor de mitjana, és de 40 micres (determinat per la capacitat de la barreja per passar pel tamís núm. 008), que proporciona la força necessària del ciment i el temps que endurirà i també afecta el seu rendiment.
• Consum d'aigua, el contingut òptim de líquid en la composició no hauria de superar el 25-28%, ja que aquest indicador afecta la força de la composició (si hi ha un excés, es produeix la divisió de formigó, amb escassetat, apareixen esquerdes al producte acabat).

• Densitat depèn de la marca i de la presència de certs additius en la composició. En estat solt, la barreja té una densitat de 1,1 t / m³, en estat de compactació - 1,5-1,7 t / m³.

• Durada del paràmetre després de barrejar-se amb aigua, no excedeix de 40 a 45 minuts, mentre que la durada posterior depèn de la composició i de les condicions ambientals (en l'hivern, el procés es ralentitza), però no excedeix de 10-12 hores (mesurat amb el dispositiu Vicat).
• Canvi de volum quan es congela, significa reduir el cos del ciment en un volum de 0,5-1 mm / m a l'aire lliure i inflar-lo fins a 0,5 mm / m en aigua. Un punt important és la uniformitat dels canvis al llarg del volum de la solució.

• S'aconsegueix una estabilitat anticorrosiva a causa de la introducció de materials hidroactius a la composició, que impedeixen l’activitat química de les sals, així com l’addició d’impureses que redueixen la porositat del formigó.
• El temps d’emmagatzematge no supera els 12 mesos sempre que es conservi l’envàs original (bosses de paper de 3-4 capes, hermèticament tancades), ja que després de 3 mesos d’emmagatzematge es perd fins al 20% de la composició, fins al 40%. És possible retornar les qualitats anteriors a aquest ciment únicament mitjançant un trencat secundari.
• Resistència a la compressió. D'acord amb aquesta característica, es distingeixen 4 classes de força - 22,5; 42,5; 42,5; 52.5. Aquest indicador està directament relacionat amb la velocitat de configuració de la solució.

Els indicadors de resistència mecànica del ciment Portland no són inferiors a 42,5 MPa als 28 dies posteriors a la fosa. La determinació es realitza en condicions de laboratori a l’exemple de la mostra. D'acord amb els resultats obtinguts, el ciment es marca (per exemple, M 500). El coeficient indica, doncs, quanta pressió pot suportar la mostra (mesurada en kg / cm³).

Els indicadors de força, al seu torn, afecten el grau de configuració de la solució (determinat mitjançant una agulla Vicat).

El ciment portland és una varietat de ciment, que s'utilitza amb més freqüència per abocar el formigó. Aquest últim, al seu torn, s’utilitza en la construcció de formigó monolític i de formigó armat, en la construcció d’objectes als quals es presenten més característiques de força.

A causa de la presència de grànuls de clínquer i altres additius, el ciment Portland té un gran marge de seguretat, té taxes de resistència a les gelades més elevades, resistència als mitjans agressius. És fa que Ciment Portland sigui un material popular en la construcció de les indústries del petroli i del gas.

La qüestió de les diferències entre el ciment i el ciment portland és una mica incorrecta, ja que aquest és un tipus de ciment. En altres paraules, el ciment és un nom comú: el ciment Portland és una varietat amb un cert conjunt de forces.

És més lògic fer diferències basades en la força de la marca del ciment. Així, per exemple El ciment Portland M 400 és inferior en la seva força per cimentar M 600. El ciment Portland no es distingeix gaire del ciment (segons el mètode d'instal·lació, la tecnologia de fixació, les característiques d'ús), la diferència d'una manera o altra de característiques distintives es deu a la presència d'additius.

Tots els tipus de ciment es divideixen en additius i no additius. Composició Bezobavochny no conté additius minerals diferents del guix. Ell adequat per a objectes subterranis, subterranis i subaquàtics de naturalesa monolítica, així com estructures prefabricades de formigó i formigó armatque s’exploten en absència d’un ambient agressiu.

Presència de suplements minerals millora les propietats tècniques del ciment portland, gràcies a les quals Es poden utilitzar en condicions agressives, amb un contacte prolongat de l’estructura amb l’aigua. Entre els additius més habituals d’origen mineral es troben: escòries d’alt forn, additius minerals actius i suplements naturals de minerals actius.

A causa de la introducció d’un o d’un additiu, hi ha una millora en indicadors com la resistència a l’aigua, la resistència a la corrosió, però la seva presència ajuda a reduir la resistència a les gelades.

Depenent de les característiques de la composició, es distingeixen els següents tipus de ciment Portland:

• Ràpid sec. L'enduriment de la mescla es produeix ja en els primers 3 dies de vessament a causa de les escòries i minerals especials que en formen part. És important que el grau de trituració de la barreja sigui mínim. Disponible en M400 i M500. L’ús d'aquesta composició permet reduir el temps d’exposició de la barreja en l’encofrat i augmentar significativament el ritme de les obres de construcció.

• Enduriment normal. No conté additius especials, no tan exigents quant al grau de trituració de la barreja. Disponible segons GOST 31108-2003.

• Hidròfob la variant es caracteritza per la capacitat d'absorbir la humitat i reduir el temps de fixació. Propietats similars les proporcionen els acidoides que entren a la solució. S'utilitza en la construcció d'objectes operats en condicions d'alta humitat, així com a zones inundades.

• Plastificat. Una característica del producte és la presència de plastificants en ell, que proporciona la mobilitat necessària, reduint l'absorció d'aigua i la resistència a la calor. Els plastificants es col·loquen en mòlta de la mescla, de manera que sembli que envolten les partícules de ciment, evitant la seva adherència. El resultat és un mòbil, convenient per aplicar la composició, que s’utilitza àmpliament per a la construcció d’estructures complexes en forma d’estructures.

• Injecció. Té la capacitat de taponar, és a dir, protegir els pous dels efectes de les aigües subterrànies. S'utilitza àmpliament a les indústries del petroli i del gas, ja que no depèn de la pressió i la temperatura i manté les columnes dels pous de manera fiable, fins i tot en les etapes inicials de solidificació. Hi ha un tipus més d’aquest tipus de ciment: el ciment lleuger de Porting que conté additius "lleugers".

• Expansió. Aquestes mescles poden tenir una composició diferent, però totes comparteixen la capacitat d’augmentar el volum en barrejar la solució. Això es deu al fet que comença una reacció química entre els components principals i els components addicionals, que donen l’increment de volum.

• Resistent al sulfat. Aquest formigó resisteix als efectes de l’aigua sulfatada, provocant el desenvolupament de la corrosió. Com a regla general, el ciment resistent a les gelades de la marca M300.400 és resistent als sulfats, de vegades M 500.

• Slac Portland Cement. En la composició del producte hi ha escòries de forn de forn, que expliquen l’elevat contingut de partícules metàl·liques que hi ha dins. La barreja s’utilitza per obtenir formigó resistent a la calor, així com per a la construcció d’objectes sota el sòl, aigua, a l’altura. Té una baixa resistència a les gelades.

• Escòria alcalina La composició té unes característiques més elevades, en comparació amb el ciment Portland. Resistent als mitjans agressius, temperatures extremes, té una alta resistència a les gelades i una baixa absorció d'humitat. Aquestes habilitats s’aconsegueixen a causa de la inclusió d’escòria de terra i àlcali, de vegades argila.

• White Portland Cement. L'àmbit d'aplicació de la mescla: acabat i treball arquitectònic, també serveix de base per als ciments no fèrrics. La tonalitat blanca de neu s'obté fent el producte de calcària pura i argila blanca, així com mitjançant un refredament addicional del clinker amb aigua.

• Magnesia - Composició a base d’òxid de magnesi (escalfat a una temperatura de 800 ° C) i una solució aquosa del 30% de clorur de magnesi. Gràcies als seus components i característiques de la tecnologia de producció, és possible obtenir una massa blanca sòlida fàcil de processar (fàcil de polir, no afectada per motlles, fongs).

• Color Portland Cement també s'utilitza per a treballs decoratius. Resulta barrejant la modificació blanca i el pigment. Aquest últim pot ser el ferro minium, ocre, òxid de crom. El principal és que els pigments són resistents a la llum i els àlcalis.

• ​​​​​​Pozzolànic. La barreja conté ciment portland de color, guix i additius d'origen volcànic o sedimentari. La solució resultant té una alta resistència a l'aigua, es congela no només en condicions d'alta humitat, sinó també sota l'aigua. Això permet utilitzar-lo en l'organització d'estructures hidràuliques, revestiments de piscines i altres tancs per emmagatzemar aigua, superfícies (incloses inclinades) en contacte amb aigua de mar o clorada. La superfície congelada es caracteritza per la seva durabilitat, inèrcia química i falta de eflorescència.
• Aluminiós La composició és un ciment resistent i durador basat en el clínquer i la calcària fosca. La barreja acabada conté grans quantitats d'aluminats de calci baix bàsics.

Una altra característica de l'alúmina és la inadmissibilitat de la seva barreja amb altres ciments i calç, composicions, fins i tot en petites quantitats que contenen àlcali. El ciment Alumina Portland és adequat per a la fabricació de solucions de formigó resistents als àcids, farciment de roques resistents a àcids (granit, beshtaunita). L'hora de fixació és d'aproximadament 8 dies.

La marca es defineix com la força de la mostra quan es comprova la flexió i la compressió. Per a la fabricació de la mostra s’utilitzen ciment i sorra portland, amb una proporció d’1: 3, amb una mostra de 4x4x16 cm d’aquesta solució que es solidifica en 28 dies i s’aconsegueix enduriment en condicions d’alta humitat. Per accelerar la congelació es va permetre recórrer a la tècnica de vaporitzar la mostra.

Actualment, les marques més comunes de ciment Portland són M 400, 500, 600:

• M 400 - la marca de ciment més demandada. Les seves característiques tècniques (resistència, resistència a les gelades) són adequades per a la construcció de la majoria d'objectes.

• M 500 - Ciment, que té un marge de seguretat una mica ampli, que permet utilitzar-lo en la reconstrucció o restauració d’instal·lacions després d’un accident, que s’utilitzarà per a treballs de reparació de carreteres, construcció d’equipaments tècnics militars, estructures d’amiant-ciment.

• M 600. La composició té una força major, que permet utilitzar-la en la construcció d’estructures de formigó crític, estructures d’enginyeria.

• M 700 - Ciment Portland de màxima resistència, utilitzat per a la barreja de formigó per a la construcció d’estructures estressades. L’ús en construcció normal (per exemple, en una llar privada) és irracional a causa de l’alt cost.

• M 900 - Ciment resistent, utilitzat només per a instal·lacions militars, per exemple, per crear bunkers.

També hi ha marques de ciment "intermèdies", per exemple, M 550 (en les seves característiques tècniques són properes al M500, però són una mica més duradores).

A causa de la varietat de composicions del ciment Portland, és adequat per a gairebé qualsevol tipus d’edifici. El principal és identificar correctament la propietat més important del ciment i seleccionar l’additiu adequat. Alguns d'ells, quan s’utilitzen junts, estableixen les propietats de l’altre. Això passa, per exemple, mentre s'afegeixen components per millorar la resistència a la humitat i la resistència a les gelades. La primera (augment de la resistència a la humitat) redueix significativament la resistència a les gelades de la composició.

És important tenir en compte el propòsit del material. Per tant, per a la construcció d'objectes i estructures monolítiques d'ús civil (per exemple, ponts, línies d'alta tensió), el ciment Portland M400 no és adequat. Per solucionar aquests problemes, es permet utilitzar una barreja amb una intensitat de marca com a mínim de 500.

Fins i tot una varietat de ciment Portland resistent als sulfats, que té una major resistència a la humitat, només s'utilitza en aigües temperades estàtiques. En altres casos (per exemple, per a l’organització de preses, preses i altres estructures d’enginyeria), utilitzeu tipus especials de ciment.

El prefix "Portland" indica la presència en la barreja d'una gran quantitat de silicats de calci, de manera que no és recomanable per a blocs i estructures especials.. El ciment Pozzolànic no és adequat per al seu ús en condicions de reducció significativa de la temperatura.

Per obtenir informació sobre com s'obté el ciment Portland, vegeu el següent vídeo.