Portlandský cement: odrůdy, vlastnosti a použití

Anorganická pojiva se používají pro výrobu betonu, který při smíchání s vodou tvoří roztok, který při vytvrzování získává pevnost. Různé takové pojivové kompozice jsou portlandský cement.

O portlandském cementu se často hovoří, pokud jde o potřebu trvanlivého a odolného vůči negativním vlivům prostředí. Portlandský cement je druh cementového cementového pojiva.

Portlandský cement má jemně mletý slinek, stejně jako sádrovec, který urychluje tuhnutí směsi. V závislosti na typu a značce výrobku může jeho složení zahrnovat určité přísady a nečistoty.

Směs byla vynalezena v roce 1824 americkým zedníkem a vděčí za svůj název vnější podobnosti s vápencem Portlandu, který se těžil v jednom z anglických okresů.

Pro získání tohoto složení se používají uhličitanové horniny (vápenec, křída, oxid hlinitý a oxid křemičitý), stejně jako mramory (směs uhličitanových hornin a jílu, přechodná hornina z vápence k jílu). Výrobní proces začíná pečlivým broušením surovin a mícháním v určitých poměrech. Další etapou je vypalování surovin v pecích při teplotě 1300-1400 ° C. Výsledkem reflow je materiál zvaný slínek.

Slinek se znovu rozemele a smísí se sádrou. V případě potřeby přidejte další prvky, které zvyšují výkonnost hotového výrobku. Tato směs prochází kontrolou kvality a pokud splňuje přijaté normy, obdrží certifikát shody.

Existuje několik možností pro opékání surovin:

• Mokrý. Nejprve se provede mletí složek, pak se hlína namočí, dokud index vlhkosti nedosáhne 70%. Poté mlýny smísila s vápencem.

• Suché. Proces mletí a sušení směsi probíhá současně, což snižuje náklady na pracovní sílu a výrobní náklady. V důsledku zpracování v lisovnách dostávají práškové suroviny.

• Kombinované. Tato technologie kombinuje dva typy výroby - suché a mokré. Obsah vlhkosti surového materiálu se zvýší na 14%, poté se produkty rozemele a suší ve speciálních mlýnech.

Jak již bylo zmíněno, portlandský cement se skládá ze slinku. V přírodě jsou hotové granule poměrně vzácné, takže slinky se získávají umělým smícháním a vypalováním uhlíkových a jílových směsí.

Hotový slínek se smísí se sádrovcem, jehož obsah ve složení nepřesahuje 5%. Zavádí se tak, aby byla zajištěna mobilita roztoku po dobu 45 minut, což je nezbytné při tvorbě produktů nebo při provádění určitých typů prací.

Složení a procento složek směsi se řídí normou GOST 10178 85 "Portlandský cement a struskový portlandský cement". To je v souladu s požadavky výroby zaručuje vysoké technické a provozní vlastnosti výrobku.

Pro poskytnutí určitých technických vlastností Portlandskému cementu se do kompozice zavádějí minerální přísady, jejichž obsah nepřesahuje 20-25%.

Nejoblíbenější jsou následující:

• Hlinitan zvyšuje dobu tuhnutí cementu, ale má nízké ukazatele pevnosti (možný obsah v portlandském cementu není větší než 15%).
• Alumoferrit má stejné vlastnosti jako předchozí přísada, ale její obsah v hotovém produktu je snížen na 10-18%.
• Belite má pletací efekt, zvyšuje dobu vytvrzování, ale nadměrný obsah může negativně ovlivnit pevnostní charakteristiky kompozice (přípustný obsah - ne více než 15-37%).
• Alit To je široce používané (procento může dosáhnout 60%) ve směsích vysokých jakostí, protože to poskytuje rychlé vytvrzování.

Vlastnosti portlandského cementu jsou určeny jeho složením. Hlavní kritéria, podle kterých se posuzuje kvalita produktu, jsou následující: \ t

• Doba nastavení. K zachycení směsi v souladu s technickými požadavky její kultivace by mělo dojít po 40-45 minutách. Mineralogické složení, jemnost mletí a teplota, při které se pracuje, jsou právě tyto faktory, které ovlivňují především rychlost tuhnutí produktu.

• Poptávka po vodě. Pod tímto termínem se rozumí množství vody potřebné k získání silné, vhodné pro práci cementové pasty. Vlhkost by typicky neměla překročit 25% složení směsi. Aby se snížilo potřebné množství vody, použije se sulfitové kvasničné pivo nebo změkčovadlo.

• Separace vody. Tento termín označuje extrakci vody v hotovém roztoku, jejíž výskyt je způsoben sedimentací těžších částic cementu. Pro snížení této hodnoty povolit minerální doplňky.

• Odolnost proti mrazu - schopnost výrobku nést určitý počet cyklů zmrazení a rozmrazení, aniž by ztratily své funkční vlastnosti.

• Odolnost proti korozi. Tato charakteristika je spojena s jemností směsi a stupněm pórovitosti hotového betonu.

• Odvod tepla. To se týká schopnosti betonu uvolňovat teplo v procesu vytvrzování. Rychle se uvolňující kompozice je optimalizována přidáním aktivních minerálních složek k ní.

Portlandský cement má ve srovnání s jinými typy cementu vyšší pevnostní vlastnosti, a to díky vlastnostem kompozice. Některé přísady mohou reagovat a měnit technické vlastnosti materiálu. Ty jsou spojeny s mechanickou stabilitou a provozními schopnostmi.

Nemůžeme říci, že jedna z technických charakteristik má vyšší prioritu. Například trvanlivý, ale příliš pomalu zpevněný portlandský cement může zvýšit dobu výstavby. Žáruvzdorné, ale korozivní složení lze použít pouze k řešení úzkého rozsahu úkolů.

Dnes se výrobci snaží vytvářet univerzální formulace, ve kterých jsou vlastnosti, které jsou pro cement nejdůležitější, stejně výrazné.

Současně existují specializované formulace, které mají zvláštní účel. Takový může být považován za pucolánový portlandský cement, který má maximální odolnost proti korozi a vlhkosti, ale spíše nízké hodnoty pevnosti v počátečních fázích práce (v prvních dnech tuhnutí).

Mezi technické charakteristiky by mělo být zdůrazněno:

• Specifická hmotnost produkt - 1100 kg / m³ pro sypké směsi, 1600 kg / m³ pro zhutněné.
• Jemnost broušení v průměru je to 40 mikronů (určeno schopností směsi projít sítem č. 008), které poskytuje potřebnou pevnost cementu a dobu, kterou ztvrdne, a také ovlivňuje jeho výkon.
• Spotřeba vody, optimální obsah kapaliny v kompozici by neměl překročit 25-28%, protože tento indikátor ovlivňuje pevnost kompozice (v případě přebytku dochází k dělení betonu, s nedostatkem, na hotovém výrobku se objevují praskliny).

• Hustota závisí na značce a přítomnosti některých přísad v kompozici. V sypkém stavu má směs hustotu 1,1 t / m³, v zhutněném stavu - 1,5-1,7 t / m³.

• Trvání nastavení po smíchání s vodou nepřekročí 40-45 minut, další vytvrzení závisí na složení a podmínkách prostředí (v zimním období proces zpomaluje), ale nepřesahuje 10-12 hodin (měřeno přístrojem Vicat).
• Změna hlasitosti když se zmrazí, znamená to, že se cementové těleso redukuje v objemu 0,5-1 mm / mv otevřeném vzduchu a nabobtná na 0,5 mm / m ve vodě. Důležitým bodem je jednotnost změn v celém objemu roztoku.

• Antikorozní stability se dosahuje zavedením hydroaktivních materiálů do kompozice, které zabraňují chemické aktivitě solí, jakož i přidávání nečistot, které snižují pórovitost betonu.
• Doba skladování je nejvýše 12 měsíců za předpokladu, že původní obal je uchován (3-4 vrstvové, hermeticky uzavřené papírové sáčky), protože po 3 měsících skladování se po roce ztrácí až 20% kompozice až do 40%. Původní vlastnosti je možné vrátit k tomuto cementu pouze pomocí sekundárního broušení.
• Pevnost v tlaku. V souladu s touto charakteristikou se rozlišují 4 třídy pevnosti - 22,5; 42,5; 42,5; 52,5. Tento ukazatel přímo souvisí s rychlostí nastavení roztoku.

Indikátory mechanické pevnosti portlandského cementu nejsou nižší než 42,5 MPa po 28 dnech odlévání. Stanovení se provádí v laboratorních podmínkách na příkladu vzorku. Podle získaných výsledků je cement označen (například M 500). Koeficient tedy udává, kolik tlaku je vzorek schopen odolat (měřeno v kg / cm3).

Indikátory síly zase ovlivňují stupeň nastavení roztoku (stanoveno pomocí Vicatovy jehly).

Portlandský cement je nejrůznější cement, který se nejčastěji používá při lití betonu. Ten se zase používá v monolitické a železobetonové konstrukci, při stavbě objektů, na které jsou prezentovány zvýšené pevnostní charakteristiky.

Vzhledem k přítomnosti slinkových granulí a dalších přísad má portlandský cement velkou míru bezpečnosti, má vyšší míru mrazuvzdornosti, odolnost vůči agresivním médiím. To je vyrábí portlandský cement oblíbeným materiálem ve stavebnictví ropného a plynárenského průmyslu.

Otázka rozdílů mezi cementem a portlandským cementem je poněkud nesprávná, protože ta je typem cementu. Jinými slovy, cement je běžný název, portlandský cement je odrůda s určitým souborem síly.

Je logičtější, aby rozdíly byly založeny na značkové síle cementu. Tak například Portlandský cement M 400 je ve své pevnosti horší než cement M 600. Portlandský cement sám o sobě je sotva odlišitelný od cementu (podle způsobu instalace, technologie tuhnutí, vlastností použití), rozdíl v tom či oním způsobu je odlišný od přítomnosti přísad.

Všechny druhy cementu se dělí na aditiva a aditiva. Bezobavochny složení neobsahuje minerální přísady jiné než sádrovec. On vhodné pro nadzemní, podzemní a podvodní objekty monolitické povahy, jakož i prefabrikované betonové a železobetonové konstrukcekteré jsou provozovány v nepřítomnosti agresivního prostředí.

Přítomnost minerálních doplňků zlepšuje technické vlastnosti portlandského cementu, díky kterému Mohou být použity v agresivních podmínkách, s prodlouženým kontaktem konstrukce s vodou. Mezi nejčastější přísady minerálního původu patří: vysokopecní struska, aktivní minerální přísady a přírodní aktivní minerální doplňky.

Díky zavedení jedné nebo jiné přísady dochází ke zlepšení ukazatelů, jako je odolnost proti vodě, odolnost proti korozi, ale jejich přítomnost pomáhá snížit odolnost proti mrazu.

V závislosti na vlastnostech kompozice se rozlišují následující typy portlandského cementu: \ t

• Rychle schnou. K vytvrzování směsi dochází již v prvních 3 dnech odlévání kvůli struskám a speciálním minerálním látkám, které jsou jeho součástí. Je důležité, aby stupeň mletí směsi byl minimální. K dispozici v modelech M400 a M500. Použití této kompozice umožňuje zkrátit dobu expozice směsi v bednění a výrazně zvýšit rychlost výstavby.

• Normální kalení. Neobsahuje speciální přísady, ne tak vybíravé o stupni mletí směsi. K dispozici v souladu s GOST 31108-2003.

• Hydrofobní varianta je charakterizována schopností absorbovat vlhkost a zkrácením doby tuhnutí. Podobné vlastnosti poskytují acidoidy vstupující do roztoku. Používá se při stavbě objektů provozovaných v podmínkách vysoké vlhkosti, jakož i na zaplavených plochách.

• Plastifikováno. Charakteristickým rysem výrobku je přítomnost změkčovadel, které poskytují nezbytnou mobilitu, snižují absorpci vody a tepelnou odolnost. Plastifikátory se pokládají při mletí směsi, takže se zdá, že obalují částice cementu a zabraňují jejich přilnavosti. Výsledkem je mobilní, vhodně aplikovatelné složení, které je široce využíváno pro stavbu komplexu ve formě architektonických struktur.

• Injektáž. Má schopnost tamponovat, tj. Chránit studny před účinky podzemních vod. To je široce používané v ropném a plynárenském průmyslu, protože to nezávisí na tlaku a teplotě a spolehlivě drží sloupce v studnách, dokonce v počátečních stádiích tuhnutí. Existuje ještě jeden druh tohoto typu cementu - injektážní lehký portlandský cement, který má „lehké“ přísady.

• Rozšiřování. Takové směsi mohou mít odlišné složení, ale všechny mají schopnost zvýšit objem při míchání roztoku. To je způsobeno tím, že mezi hlavní a přídavnou složkou začíná chemická reakce, která dává objemový přírůstek.

• Odolný vůči síranům. Takový beton odolává účinkům síranové vody, což způsobuje vznik koroze. Zpravidla je mrazuvzdorný cement značky M300,400 vyroben z materiálu odolného vůči síranům, někdy M 500.

• Slac Portlandský cement. Ve složení produktu jsou vysokopecní strusky, které představují vysoký obsah kovových částic v něm. Směs se používá k získání žáruvzdorného betonu, stejně jako při stavbě objektů pod zemí, ve vodě, ve výšce. Má nízkou mrazuvzdornost.

• Troska alkalická Složení má vyšší, ve srovnání s portlandským cementem, vlastnosti. Je odolný vůči agresivním médiím, extrémním teplotám, má vysokou mrazuvzdornost a nízkou absorpci vlhkosti. Tyto schopnosti se dosahují díky zahrnutí mleté ​​strusky a alkálie, někdy jílu.

• Bílý Portlandský cement. Rozsah použití směsi - dokončovací a architektonické práce, působí také jako základ pro neželezné cementy. Sněhobílý odstín se získá tak, že se produkt vyrobí z čistého vápence a bílého jílu, jakož i dodatečným ochlazením slínku vodou.

• Magnesia - kompozice na bázi oxidu hořečnatého (zahřátá na teplotu 800 ° C) a 30% vodného roztoku chloridu hořečnatého. Díky svým složkám a vlastnostem výrobní technologie je možné získat tuhou bílou hmotu, která se snadno zpracovává (snadno leštěná, neovlivněná plísní, plísněmi).

• Barevný portlandský cement používá se také pro dekorativní práce. Ukázalo se, že mícháním bílé modifikace a pigmentu. To může být železo minium, okr, oxid chromitý. Hlavní je, že pigmenty jsou odolné vůči působení světla a zásady.

• ​​​​​​Pozzolanic. Směs obsahuje barevný portlandský cement, sádrovec a přísady sopečného nebo sedimentárního původu. Výsledný roztok má vysokou odolnost vůči vodě, zamrzne nejen v podmínkách vysoké vlhkosti, ale také pod vodou. To umožňuje jeho použití při organizaci hydraulických konstrukcí, obkladových bazénů a dalších nádrží pro skladování vody, povrchů (včetně nakloněných) v kontaktu s mořem nebo chlorovanou vodou. Zmrzlý povrch se vyznačuje trvanlivostí, chemickou inertností a nedostatkem výkvětů.
• Hliník Kompozice je rychle tuhnoucí a trvanlivý cement na bázi slinku a roztaveného vápence. Hotová směs obsahuje velké množství nízko zásaditých hlinitanů vápenatých.

Dalším znakem oxidu hlinitého je nepřípustnost jeho směšování s jinými cementy a vápnem, kompozice, dokonce i v malých množstvích obsahujících alkálie. Alumina portlandský cement je vhodný pro výrobu kyselinovzdorných betonových roztoků, vyplňujících kyselinovzdorné horniny (žula, beshtaunita). Doba tuhnutí je asi 8 dní.

Značka je definována jako pevnost vzorku při zkoušce na ohyb a kompresi. Pro výrobu vzorku se používá portlandský cement a písek v poměru 1: 3. Vzorek o rozměrech 4x4x16 cm je vyroben z tohoto roztoku, který ztuhne do 28 dnů, za podmínek vysoké vlhkosti. Pro urychlení mražení je dovoleno uchýlit se k metodě napařování vzorku.

Nejběžnější značky portlandského cementu jsou dnes M 400, 500, 600:

• M 400 - nejžádanější značka cementu. Jeho technické vlastnosti (pevnost, mrazuvzdornost) jsou vhodné pro stavbu většiny objektů.

• M 500 - cement, který má poněkud velkou míru bezpečnosti, což umožňuje jeho využití při rekonstrukci nebo restaurování zařízení po nehodě, při opravách silnic, výstavbě vojensko-technických zařízení, azbestocementových konstrukcí.

• M 600. Složení má zvýšenou pevnost, což umožňuje jeho využití při stavbě kritických železobetonových konstrukcí, inženýrských staveb.

• M 700 - Portlandský cement s maximální pevností, použitý pro betonovou směs pro stavbu namáhaných struktur. Použití v běžné výstavbě (například v soukromé domácnosti) je vzhledem k vysokým nákladům iracionální.

• M 900 - těžký cement, používán pouze pro vojenská zařízení, například pro vytváření bunkrů.

Tam jsou také "střední" značky cementu, například M 550 (ve svých technických vlastnostech jsou blízko k M500, ale jsou o něco trvanlivější).

Vzhledem k různorodosti složení portlandského cementu je vhodný pro téměř všechny typy budov. Hlavní je správně identifikovat nejdůležitější vlastnost cementu a vybrat vhodnou přísadu. Některé z nich, když se používají společně, vyrovnávají vlastnosti sebe navzájem. To se děje například při přidávání komponent pro zlepšení odolnosti proti vlhkosti a mrazuvzdornosti. První (zvýšení odolnosti proti vlhkosti) výrazně snižuje odolnost kompozice proti mrazu.

Je důležité vzít v úvahu účel materiálu. Takže pro stavbu monolitických objektů a staveb pro civilní použití (například mosty, vedení vysokého napětí) Portlandský cement M400 není vhodný. Pro řešení těchto problémů je přípustné použít směs s pevností značky nejméně 500 M00.

Dokonce i sulfátově odolná odrůda Portlandského cementu, která má zvýšenou odolnost proti vlhkosti, se používá pouze ve statických vodách s mírným podnebím. V ostatních případech (např. Při organizaci přehrad, přehrad a jiných inženýrských staveb) se používají speciální druhy cementu.

Předpona "Portland" označuje přítomnost velkého množství křemičitanů vápenatých ve směsi, takže se nedoporučuje pro bloky a speciální struktury.. Pozzolanový cement není vhodný pro použití v podmínkách výrazného snížení teploty.

Informace o získávání portlandského cementu naleznete v následujícím videu.