Cemento Portland: varietà, proprietà e applicazioni

I leganti inorganici vengono utilizzati per la produzione di calcestruzzo che, una volta mescolato con acqua, forma una soluzione pastosa, che sta diventando più resistente quando si indurisce. Una varietà di tale composizione legante è il cemento Portland.

Il cemento Portland è spesso parlato quando si tratta della necessità di una duratura e resistente agli effetti negativi della soluzione ambientale. Il cemento Portland è un tipo di legante per soluzioni concrete.

Il cemento Portland ha un clinker finemente macinato, oltre al gesso, che accelera l'impostazione dell'impasto. A seconda del tipo e della marca del prodotto, la sua formula può includere determinati additivi e impurità.

La miscela fu inventata nel 1824 da un muratore americano e deve il suo nome alla somiglianza esterna con il calcare di Portland, che era estratto in una delle contee inglesi.

Per ottenere questa composizione, vengono utilizzate rocce carbonatiche (calcare, gesso, allumina e silice) e marne (una miscela di rocce carbonatiche e argilla, una roccia di transizione da calcare a argilla). Il processo di produzione inizia con l'attenta macinazione delle materie prime e la miscelazione in alcune proporzioni. La fase successiva è la cottura delle materie prime in forni a una temperatura di 1300-1400 ° С. Il risultato del reflow è un materiale chiamato clinker.

Il clinker viene nuovamente macinato e mescolato con gesso. Se necessario, aggiungere altri elementi che aumentano le prestazioni del prodotto finito. Questa miscela passa il controllo di qualità e, se soddisfa gli standard accettati, riceve un certificato di conformità.

Ci sono diverse opzioni per sparare materie prime:

• bagnato. All'inizio, i componenti vengono schiacciati, quindi l'argilla viene bagnata finché l'indice di umidità non raggiunge il 70%. Dopo di ciò, è mescolato con calcare nei mulini.

• asciutto. Il processo di macinazione e asciugatura della miscela avviene simultaneamente, il che consente di ridurre i costi di manodopera e i costi di produzione. Come risultato della trasformazione in mulini ricevono materie prime in polvere.

• combinato. Questa tecnologia combina 2 tipi di produzione: asciutta e bagnata. Il contenuto di umidità della materia prima sale al 14%, dopo di che i prodotti vengono frantumati e asciugati in appositi mulini.

Come già accennato, il cemento Portland è costituito da clinker. In natura, i granuli già pronti sono piuttosto rari, quindi i chip di clinker sono ottenuti artificialmente mescolando e cuocendo miscele di carbonio e argilla.

Il clinker finito viene mescolato con gesso, il cui contenuto nella composizione non supera il 5%. Viene introdotto per garantire la mobilità della soluzione per 45 minuti, necessaria quando si formano prodotti o si eseguono determinati tipi di lavoro.

La composizione e la percentuale dei componenti della miscela è regolata da GOST 10178 85 "cemento Portland e scorie cemento Portland". Il rispetto dei requisiti della produzione garantisce elevate caratteristiche tecniche e operative del prodotto.

Per conferire al cemento Portland determinate caratteristiche tecniche, nella composizione vengono introdotti additivi minerali il cui contenuto non supera il 20-25%.

I più popolari sono i seguenti:

• alluminato aumenta i tempi di presa del cemento, ma ha bassi indicatori di resistenza (il contenuto possibile nel cemento Portland non supera il 15%).
• ferrite allumina ha le stesse proprietà dell'additivo precedente, ma il suo contenuto nel prodotto finito è ridotto al 10-18%.
• imbianca ha un effetto a maglia, aumenta il tempo di polimerizzazione, ma un contenuto eccessivo può influenzare negativamente le caratteristiche di resistenza della composizione (contenuto ammissibile - non più del 15-37%).
• alite È ampiamente utilizzato (la percentuale può raggiungere il 60%) nelle composizioni di alta qualità, poiché garantisce il rapido indurimento.

Le proprietà del cemento Portland sono determinate dalla sua composizione. I criteri principali con cui viene valutata la qualità del prodotto sono i seguenti:

• Periodo di impostazione. Il sequestro della miscela in conformità con i requisiti tecnici della sua coltivazione dovrebbe avvenire dopo 40-45 minuti. La composizione mineralogica, la finezza della macinatura e la temperatura alla quale il lavoro viene svolto sono proprio questi fattori che influenzano principalmente la velocità di presa del prodotto.

• Domanda d'acqua. Sotto questo termine si intende la quantità di acqua necessaria per ottenere uno spessore, adatto per il lavoro di pasta di cemento. Di solito l'umidità non deve superare il 25% della miscela. Al fine di ridurre la quantità d'acqua richiesta, vengono utilizzati un lievito di lievito o plastificanti.

• Separazione dell'acqua. Questo termine si riferisce all'estrazione di acqua nella soluzione finita, il cui verificarsi è dovuto alla sedimentazione di particelle di cemento più pesanti. Per ridurre questa cifra consentire integratori minerali.

• Resistenza al gelo - la capacità del prodotto di trasportare un certo numero di cicli di congelamento e scongelamento senza perdere le sue caratteristiche prestazionali.

• Resistenza alla corrosione. Questa caratteristica è associata alla finezza della miscela e al grado di porosità del calcestruzzo finito.

• Dissipazione del calore. Questo si riferisce alla capacità del calcestruzzo di rilasciare calore nel processo di indurimento. Una composizione che dà calore rapidamente è ottimizzata aggiungendo componenti minerali attivi ad esso.

Il cemento Portland ha caratteristiche di resistenza più elevate rispetto ad altri tipi di cemento, a causa delle caratteristiche della composizione. Alcuni additivi possono reagire, cambiando le proprietà tecniche del materiale. Questi ultimi sono associati alla sua stabilità meccanica e alle sue capacità operative.

Non possiamo dire che una delle caratteristiche tecniche abbia una priorità più alta. Ad esempio, il cemento Portland durevole, ma troppo lentamente solidificato può aumentare i tempi di costruzione.Una composizione resistente al gelo, ma corrosiva può essere utilizzata solo per risolvere una gamma ristretta di compiti.

Oggi i produttori stanno cercando di creare formulazioni universali in cui le proprietà più importanti per il cemento siano ugualmente pronunciate.

Allo stesso tempo, ci sono formulazioni specializzate che hanno uno scopo speciale. Tale può essere considerato cemento pozzolanico portland, che ha la massima resistenza alla corrosione e resistenza all'umidità, ma piuttosto indicatori di bassa resistenza nelle fasi iniziali del lavoro (nei primi giorni di ambientazione).

Tra le caratteristiche tecniche dovrebbe essere evidenziato:

• Peso specifico prodotto - 1100 kg / m³ per miscele di prodotti sfusi, 1600 kg / m³ per prodotti compatti.
• Finezza macinatura in media, è di 40 micron (determinato dalla capacità della miscela di passare attraverso il setaccio n. 008), che fornisce la forza necessaria del cemento e il tempo che indurisce e influenza anche le sue prestazioni.
• Consumo di acqua, il contenuto ottimale del liquido nella composizione non deve superare il 25-28%, poiché questo indicatore influenza la resistenza della composizione (se c'è un eccesso, la divisione del calcestruzzo si verifica, con una carenza, appaiono crepe sul prodotto finito).

• densità dipende dalla marca e dalla presenza di determinati additivi nella composizione.Allo stato libero, la miscela ha una densità di 1,1 t / m³, nello stato compatto - 1,5-1,7 t / m³.

• Durata dell'impostazione dopo la miscelazione con acqua, non supera i 40-45 minuti, l'ulteriore indurimento dipende dalla composizione e dalle condizioni ambientali (rallenta in inverno), ma non supera le 10-12 ore (misurate con il dispositivo Vicat).
• Cambio di volume una volta indurito significa ridurre il corpo di cemento in un volume di 0,5-1 mm / m all'aria aperta e gonfiarlo a 0,5 mm / m in acqua. Un punto importante è l'uniformità dei cambiamenti in tutto il volume della soluzione.

• La stabilità anticorrosiva si ottiene grazie all'introduzione di materiali idroattivi nella composizione, che impediscono l'attività chimica dei sali, nonché l'aggiunta di impurità che riducono la porosità del calcestruzzo.
• Il tempo di conservazione è di 12 mesi, a condizione che l'imballaggio originale sia conservato (3-4 strati, sacchetti di carta sigillati ermeticamente), perché dopo 3 mesi di conservazione si perde fino al 20% della composizione, dopo un anno - fino al 40%. È possibile restituire le qualità precedenti a tale cemento solo mediante macinazione secondaria.
• Resistenza alla compressione. In base a questa caratteristica, si distinguono 4 classi di forza - 22,5; 42,5; 42,5; 52.5.Questo indicatore è direttamente correlato alla velocità di impostazione della soluzione.

Gli indicatori di resistenza meccanica del cemento Portland non sono inferiori a 42,5 MPa a 28 giorni dalla fusione. La determinazione viene eseguita in condizioni di laboratorio sull'esempio del campione. In base ai risultati ottenuti, il cemento è etichettato (ad esempio, M 500). Il coefficiente indica quindi quanta pressione il campione è in grado di sopportare (misurato in kg / cm³).

Gli indicatori di forza, a loro volta, influenzano il grado di impostazione della soluzione (determinato utilizzando un ago Vicat).

Il cemento Portland è un tipo di cemento che viene utilizzato più spesso quando si versa calcestruzzo. Quest'ultimo, a sua volta, viene utilizzato nella costruzione monolitica e in cemento armato, nella costruzione di oggetti a cui vengono presentate caratteristiche di resistenza aumentate.

A causa della presenza di granuli di clinker e altri additivi,Il cemento Portland ha un ampio margine di sicurezza, ha tassi più elevati di resistenza al gelo, resistenza ai terreni aggressivi. Lo è rende il cemento Portland un materiale popolare nella costruzione di industrie petrolifere e del gas.

La questione delle differenze tra cemento e cemento Portland è alquanto errata, poiché quest'ultimo è un tipo di cemento. In altre parole, il cemento è un nome generico: il cemento Portland è una varietà con una certa resistenza.

È più logico fare differenze in base alla forza del marchio del cemento. Quindi per esempio Il cemento Portland M 400 ha una resistenza inferiore al cemento M 600. Il cemento Portland è un po 'diverso dal cemento (secondo il metodo di installazione, la tecnologia di regolazione, le caratteristiche di utilizzo), la differenza di alcune caratteristiche distintive è dovuta alla presenza di additivi.

Tutti i tipi di cemento sono suddivisi in non additivi e additivi. Composizione Bezobavochny non contiene additivi minerali diversi dal gesso. esso adatto per oggetti fuori terra, sotterranei e subacquei di natura monolitica, nonché strutture in calcestruzzo prefabbricato e cemento armatoche funzionano in assenza di un ambiente aggressivo.

Presenza di supplementi minerali migliora le proprietà tecniche del cemento Portland, grazie al quale Possono essere utilizzati in condizioni aggressive, con il contatto prolungato della struttura con l'acqua. Tra gli additivi più comuni di origine minerale vi sono: scorie d'altoforno, additivi minerali attivi e additivi minerali attivi naturali.

A causa dell'introduzione di uno o di un altro additivo, vi è un miglioramento in indicatori quali resistenza all'acqua, resistenza alla corrosione, ma la loro presenza contribuisce a ridurre la resistenza al gelo.

A seconda delle caratteristiche della composizione, si distinguono i seguenti tipi di cemento Portland:

• Asciugatura rapida. L'indurimento della miscela avviene già nei primi 3 giorni di versamento a causa delle scorie e dei minerali speciali che ne fanno parte.È importante che il grado di macinazione della miscela fosse minimo. Disponibile in M400 e M500. L'uso di questa composizione consente di ridurre il tempo di esposizione della miscela nella cassaforma e aumentare significativamente il ritmo dei lavori di costruzione.

• Normale indurimento. Non contiene additivi speciali, non è così schizzinoso circa il grado di macinazione della miscela. Disponibile in conformità con GOST 31108-2003.

• idrofobo la variante è caratterizzata dalla sua capacità di assorbire l'umidità e ridurre i tempi di presa. Proprietà simili sono fornite dai acididi che entrano nella soluzione. È utilizzato nella costruzione di oggetti operati in condizioni di elevata umidità, nonché situati in aree allagate.

• plastificato. Una caratteristica del prodotto è la presenza di plastificanti al suo interno, che forniscono la necessaria mobilità, riducendo l'assorbimento d'acqua, la resistenza al calore. I plastificanti vengono posati durante la macinazione della miscela, in modo che sembrino avvolgere le particelle di cemento, impedendo la loro adesione.Il risultato è una composizione mobile, comoda da applicare, ampiamente utilizzata per la costruzione di strutture architettoniche complesse.

• Oilwell. Ha la capacità di tampone, cioè di proteggere i pozzi dagli effetti delle acque sotterranee. È ampiamente utilizzato nell'industria petrolifera e del gas, poiché non dipende dalla pressione e dalla temperatura e mantiene in modo affidabile le colonne nei pozzetti, anche nelle fasi iniziali di solidificazione. Esiste un altro tipo di questo tipo di cemento: il cemento Portland leggero a iniezione, che ha additivi "leggeri".

• espansione. Tali miscele possono avere una composizione diversa, ma tutte condividono la capacità di aumentare il volume quando si mescola la soluzione. Ciò è dovuto al fatto che inizia una reazione chimica tra il componente principale e quello aggiuntivo, che aumenta il volume.

• Resistente ai solfati. Tale calcestruzzo resiste agli effetti dell'acqua solfata, causando lo sviluppo di corrosione.Di norma, il cemento resistente al gelo del marchio M300.400 è reso resistente ai solfati, a volte M 500.

• Cemento Portland Slac. Il prodotto contiene scorie di altoforno, che rappresentano l'alto contenuto di particelle metalliche in esso contenute. La miscela viene utilizzata per ottenere calcestruzzo resistente al calore, nonché nella costruzione di oggetti sotto terra, acqua, in altezza. Ha bassa resistenza al gelo.

• Scorie alcaline La composizione ha una maggiore, rispetto al cemento Portland, caratteristiche. È resistente agli ambienti aggressivi, alle temperature estreme, ha un'alta resistenza al gelo e un basso assorbimento di umidità. Tali abilità sono ottenute grazie all'inclusione di scorie macinate e alcali nella composizione, a volte - argilla.

• Cemento Portland bianco. L'ambito di applicazione della miscela - finitura e opere architettoniche, funge anche da base per i cementi colorati. Il colore bianco come la neve si ottiene realizzando il prodotto da calcare puro e argilla bianca, nonché mediante un ulteriore raffreddamento del clinker con acqua.

• magnesian - composizione a base di ossidi di magnesio (riscaldata ad una temperatura di 800 ° C) e soluzione acquosa al 30% di cloruro di magnesio. Grazie ai suoi componenti e alle caratteristiche della tecnologia di produzione, è possibile ottenere una massa bianca solida che è facile da lavorare (facilmente lucidabile, non influenzata da muffe, funghi).

• Colore Portland Cemento utilizzato anche per lavori decorativi. Si scopre mescolando modifica bianca e pigmento. Quest'ultimo può essere ferro minium, ocra, ossido di cromo. La cosa principale è che i pigmenti sono leggeri e resistenti agli alcali.

• ​​​​​​pozzolana. La miscela contiene cemento Portland colorato, gesso e additivi di origine vulcanica o sedimentaria. La soluzione risultante ha un'elevata resistenza all'acqua, si congela non solo in condizioni di elevata umidità, ma anche sott'acqua.Ciò consente di utilizzarlo nell'organizzazione di strutture idrauliche, piscine di rivestimento e altri serbatoi per lo stoccaggio di acqua, superfici (anche inclinate) a contatto con il mare o con acqua clorata. La superficie ghiacciata è caratterizzata da durata, inerzia chimica e assenza di efflorescenze.
• alluminoso La composizione è un cemento indurente e duraturo a base di clinker e calcare fuso. La miscela finita contiene grandi quantità di alluminati di calcio a basso tenore di base.

Un'altra caratteristica dell'allumina è l'inammissibilità della sua miscelazione con altri cementi e calce, composizioni, anche in piccole quantità contenenti alcali. Il cemento Portland di allumina è adatto per la produzione di soluzioni di cemento resistenti agli acidi, il riempimento di rocce resistenti agli acidi (granito, beshtaunita). Il tempo di presa è di circa 8 giorni.

Il marchio è definito come la forza del campione quando testato per la piegatura e la compressione.Per la fabbricazione del campione, vengono utilizzati cemento Portland e sabbia, in un rapporto di 1: 3. Un campione di 4x4x16 cm viene ricavato da questa soluzione, che si solidifica entro 28 giorni, l'indurimento avviene in condizioni di elevata umidità. Per accelerare il congelamento permesso di ricorrere alla tecnica di vaporizzare il campione.

Le marche più comuni di cemento Portland oggi sono M 400, 500, 600:

• M 400 - la marca di cemento più richiesta. Le sue caratteristiche tecniche (resistenza, resistenza al gelo) sono adatte per la costruzione della maggior parte degli oggetti.

• M 500 - cemento, che ha un margine di sicurezza piuttosto elevato, che gli consente di essere utilizzato nella ricostruzione o nel ripristino di strutture dopo un incidente, da utilizzare per lavori di riparazione stradale, costruzione di strutture tecnico-militari, strutture in cemento-amianto.

• M 600. La composizione ha una maggiore resistenza, che consente di utilizzarla nella costruzione di strutture in cemento armato critiche, strutture ingegneristiche.

• M 700 - Cemento Portland di massima robustezza, utilizzato per il calcestruzzo per la costruzione di strutture sollecitate.Usarlo nella costruzione ordinaria (ad esempio, in una casa privata) è irrazionale a causa del costo elevato.

• M 900 - cemento pesante, utilizzato solo per installazioni militari, ad esempio, per creare bunker.

Esistono anche marchi "intermedi" di cemento, ad esempio M 550 (le sue caratteristiche tecniche sono vicine a M500, ma sono leggermente più durevoli).

A causa della varietà di composizioni di cemento Portland, è adatto per quasi ogni tipo di edificio. La cosa principale è identificare correttamente la proprietà più importante del cemento e selezionare l'additivo appropriato. Alcuni di essi, se usati insieme, livellano le proprietà l'uno dell'altro. Ciò accade, ad esempio, mentre si aggiungono componenti per migliorare la resistenza all'umidità e la resistenza al gelo. Il primo (aumentando la resistenza all'umidità) riduce significativamente la resistenza al gelo della composizione.

È importante considerare lo scopo del materiale.Quindi, per la costruzione di oggetti monolitici e strutture civili (ad esempio ponti, linee ad alta tensione), il cemento Portland M400 non è adatto. Per risolvere questi problemi, è possibile utilizzare una miscela con una forza del marchio di almeno M 500.

Anche una varietà di cemento Portland resistente al solfato, che ha una maggiore resistenza all'umidità, viene utilizzata solo in acque temperate statiche. In altri casi (ad esempio, per l'organizzazione di dighe, dighe e altre strutture di ingegneria) utilizzare tipi speciali di cemento.

Il prefisso "Portland" indica la presenza nella miscela di una grande quantità di silicati di calcio, quindi non è raccomandato per i blocchi e le strutture per scopi speciali.. Il cemento pozzolanico non è adatto all'uso in condizioni di significativa riduzione della temperatura.

Per informazioni su come ottenere cemento Portland, vedere il seguente video.