Cimento Portland: variedades, propriedades e aplicações

Os ligantes inorgânicos são utilizados para a fabricação de concreto, que, quando misturados à água, formam uma solução pastosa, que ganha força à medida que endurece. Uma variedade de tal composição ligante é o cimento Portland.

O cimento Portland é frequentemente falado quando se trata da necessidade de um efeito duradouro e resistente aos efeitos negativos da solução do meio ambiente. O cimento Portland é um tipo de aglutinante para soluções concretas.

O cimento Portland tem um clínquer finamente moído, assim como o gesso, acelerando a fixação da mistura. Dependendo do tipo e marca do produto, sua fórmula pode incluir certos aditivos e impurezas.

A mistura foi inventada em 1824 por um pedreiro americano, e deve seu nome à semelhança externa com o calcário de Portland, que foi extraído em um dos condados ingleses.

Para obter essa composição, são usadas rochas carbonáticas (calcário, giz, alumina e sílica), além de margas (uma mistura de rochas carbonatadas e argila, uma rocha de transição de calcário a argila). O processo de produção começa com a moagem cuidadosa das matérias-primas e a mistura em certas proporções. A próxima etapa é a queima de matérias-primas em fornos a uma temperatura de 1300-1400 ° С. O resultado do refluxo é um material chamado clínquer.

O clínquer é novamente moído e misturado com gesso. Se necessário, adicione outros elementos que aumentem o desempenho do produto acabado. Essa mistura passa pelo controle de qualidade e, se atende aos padrões aceitos, recebe um certificado de conformidade.

Existem várias opções para queima de matérias-primas:

• Molhado. Em primeiro lugar, os componentes são esmagados, em seguida, a argila é encharcada até o índice de umidade atingir 70%. Depois disso, é misturado com calcário nas fábricas.

• Seco. O processo de moagem e secagem da mistura ocorre simultaneamente, o que permite reduzir custos de mão de obra e custos de produção. Como resultado do processamento em usinas receber matérias-primas em pó.

• Combinado. Esta tecnologia combina dois tipos de produção - seca e úmida. O teor de umidade da matéria-prima sobe para 14%, após o qual os produtos são esmagados e secos em usinas especiais.

Como já mencionado, o cimento Portland é constituído por clínquer. Na natureza, grânulos prontos são muito raros, de modo que os chips de clínquer são obtidos artificialmente pela mistura e queima de misturas de carbono e argila.

O clínquer acabado é misturado com gesso, cujo conteúdo na composição não excede 5%. Ele é introduzido para garantir a mobilidade da solução por 45 minutos, o que é necessário ao formar produtos ou realizar certos tipos de trabalho.

A composição e percentagem dos componentes da mistura são regidos pelo cimento GOST 10178 85 "cimento Portland e escória portland". É o cumprimento dos requisitos da produção garante alta características técnicas e operacionais do produto.

Para dar ao cimento Portland certas características técnicas, os aditivos minerais são introduzidos na composição, cujo conteúdo não excede 20-25%.

Os mais populares são os seguintes:

• Aluminar aumenta o tempo de endurecimento do cimento, mas apresenta baixos indicadores de resistência (o teor possível de cimento Portland não é superior a 15%).
• Alumoferrite tem as mesmas propriedades do aditivo anterior, mas seu conteúdo no produto acabado é reduzido para 10-18%.
• Belit tem um efeito de tricô, aumenta o tempo de cura, mas o conteúdo excessivo pode afetar negativamente as características de resistência da composição (conteúdo admissível - não mais do que 15-37%).
• Alit É amplamente utilizado (o percentual pode chegar a 60%) nas composições de altos teores, pois garante seu rápido endurecimento.

As propriedades do cimento Portland são determinadas pela sua composição. Os principais critérios pelos quais a qualidade do produto é avaliada são os seguintes:

• Período de ajuste. A apreensão da mistura em conformidade com os requisitos técnicos do seu cultivo deve ocorrer após 40 a 45 minutos. A composição mineralógica, a finura da moagem e a temperatura na qual o trabalho está sendo feito são precisamente esses fatores que afetam principalmente a velocidade de ajuste do produto.

• Demanda de água. Segundo este termo entende-se a quantidade de água necessária para obter uma espessa, adequada para o trabalho de pasta de cimento. Normalmente, a umidade não deve exceder 25% da mistura. A fim de reduzir a quantidade necessária de água, utiliza-se uma mistura de fermento sulfito ou plastificantes.

• Separação de água. Este termo refere-se à extração de água na solução final, cuja ocorrência é devida à sedimentação de partículas de cimento mais pesadas. Para reduzir este valor, permita suplementos minerais.

• Resistência ao gelo - a capacidade do produto de realizar um certo número de ciclos de congelamento e descongelamento sem perder suas características de desempenho.

• Resistência à corrosão. Esta característica está associada à finura da mistura e ao grau de porosidade do concreto acabado.

• Dissipação de calor. Isso se refere à capacidade do concreto de liberar calor no processo de endurecimento. Uma composição que fornece calor rapidamente é otimizada pela adição de componentes minerais ativos a ela.

O cimento Portland apresenta características de maior resistência em comparação a outros tipos de cimento, devido às características da composição. Alguns aditivos podem reagir, alterando as propriedades técnicas do material. Os últimos estão associados à sua estabilidade mecânica e capacidade operacional.

Não podemos dizer que uma das características técnicas é de maior prioridade. Assim, por exemplo, o cimento portland solidificado, mas muito demorado, pode aumentar o tempo de construção.Uma composição resistente a geada, mas corrosiva, pode ser usada apenas para resolver uma faixa estreita de tarefas.

Hoje, os fabricantes estão se esforçando para criar formulações universais nas quais as propriedades mais importantes para o cimento são igualmente pronunciadas.

Ao mesmo tempo, existem formulações especializadas que têm um propósito especial. Tal pode ser considerado cimento portland pozolânico, que possui a máxima resistência à corrosão e resistência à umidade, mas sim indicadores de baixa resistência nas fases iniciais de trabalho (nos primeiros dias de assentamento).

Entre as características técnicas devem ser destacadas:

• Peso específico produto - 1100 kg / m³ para misturas a granel, 1600 kg / m³ para compactado.
• Finura moagem em média, são 40 mícrons (determinados pela capacidade da mistura de passar pela peneira No. 008), que fornece a resistência necessária do cimento e o tempo de endurecimento, além de afetar seu desempenho.
• Consumo de água, o teor ótimo do líquido na composição não deve exceder de 25 a 28%, pois esse indicador afeta a resistência da composição (se houver um excesso, ocorre a divisão do concreto, com falta de rachaduras no produto acabado).

• Densidade depende da marca e da presença de certos aditivos na composição.No estado solto, a mistura tem uma densidade de 1,1 t / m³, no estado compactado - 1,5-1,7 t / m³.

• Duração da configuração após a mistura com água, não excede 40-45 minutos, o endurecimento adicional depende da composição e das condições ambientais (diminui no inverno), mas não excede 10-12 horas (medido com o dispositivo Vicat).
• Mudança de volume quando solidificado, significa reduzir o corpo de cimento em um volume de 0,5-1 mm / m ao ar livre e inchar até 0,5 mm / m em água. Um ponto importante é a uniformidade das mudanças em todo o volume da solução.

• A estabilidade anticorrosão é alcançada devido à introdução de materiais hidroativos na composição, que impedem a atividade química dos sais, bem como a adição de impurezas que reduzem a porosidade do concreto.
• O tempo de estocagem é de no máximo 12 meses, desde que a embalagem original seja conservada (sacos de papel hermeticamente fechados, 3-4 dobras), pois após 3 meses de armazenamento, até 20% da composição é perdida, após um ano - até 40%. É possível devolver as qualidades anteriores a esse cimento apenas por moagem secundária.
• Resistência à compressão. De acordo com esta característica, são distinguidas 4 classes de força - 22,5; 42,5; 42,5; 52,5.Este indicador está diretamente relacionado à velocidade de configuração da solução.

Os indicadores de resistência mecânica do cimento Portland não são inferiores a 42,5 MPa aos 28 dias após a fundição. A determinação é realizada em condições de laboratório no exemplo da amostra. De acordo com os resultados obtidos, o cimento é rotulado (por exemplo, M 500). O coeficiente indica, portanto, quanta pressão a amostra é capaz de suportar (medida em kg / cm³).

Indicadores de força, por sua vez, afetam o grau de fixação da solução (determinada usando uma agulha Vicat).

O cimento Portland é um tipo de cimento que é usado com mais frequência quando o concreto é despejado. Este último, por sua vez, é utilizado em construções monolíticas e de concreto armado, na construção de objetos aos quais são apresentadas características de resistência aumentada.

Devido à presença de grânulos de clínquer e outros aditivos,O cimento Portland possui uma grande margem de segurança, possui maiores taxas de resistência ao gelo, resistência a meios agressivos. É faz do cimento Portland um material popular na construção de indústrias de petróleo e gás.

A questão das diferenças entre cimento e cimento portland é um pouco incorreta, já que este último é um tipo de cimento. Em outras palavras, o cimento é um nome genérico, o cimento Portland é uma variedade com um certo conjunto de força.

É mais lógico fazer diferenças com base na força da marca do cimento. Então, por exemplo O cimento Portland M 400 é inferior em sua resistência ao cimento M 600. O cimento Portland em si é um pouco diferente do cimento (de acordo com o método de instalação, a tecnologia de fixação, as características de uso), a diferença de uma forma ou outra de características distintas é devido à presença de aditivos.

Todos os tipos de cimento são divididos em não aditivos e aditivos. Composição de Bezobavochny não contém aditivos minerais que não sejam de gesso. Ele adequado para objetos acima do solo, subterrâneos e submersos de natureza monolítica, bem como concreto pré-moldado e estruturas de concreto armadoque são operados na ausência de um ambiente agressivo.

Presença de suplementos minerais melhora as propriedades técnicas do cimento portland, graças ao qual Eles podem ser usados ​​em condições agressivas, com contato prolongado da estrutura com água. Entre os aditivos mais comuns de origem mineral estão: escória de alto forno, aditivos minerais ativos e aditivos minerais ativos naturais.

Devido à introdução de um ou outro aditivo, há uma melhora em indicadores como resistência à água, resistência à corrosão, mas sua presença ajuda a reduzir a resistência ao congelamento.

Dependendo das características da composição, os seguintes tipos de cimento Portland são distinguidos:

• Secar rapidamente. O endurecimento da mistura ocorre já nos primeiros 3 dias de vazamento devido às escórias e minerais especiais que fazem parte dela.É importante que o grau de moagem da mistura seja mínimo. Disponível em M400 e M500. A utilização desta composição permite reduzir o tempo de exposição da mistura na cofragem e aumentar significativamente o ritmo de trabalho de construção.

• Endurecimento normal. Não contém aditivos especiais, nem tão exigentes quanto ao grau de moagem da mistura. Disponível de acordo com o GOST 31108-2003.

• Hidrofóbico a variante é caracterizada por sua capacidade de absorver umidade e reduzir o tempo de endurecimento. Propriedades semelhantes são fornecidas pelos acidoides que entram na solução. É utilizado na construção de objetos operados em condições de alta umidade, bem como localizados em áreas alagadas.

• Plastificado. Uma característica do produto é a presença de plastificantes nele, proporcionando a mobilidade necessária, reduzindo a absorção de água, a resistência ao calor. Plastificantes são colocados ao moer a mistura, de modo que eles parecem envolver as partículas de cimento, impedindo a sua adesão.O resultado é uma composição móvel, conveniente para aplicar, que é amplamente usada para a construção de estruturas arquitetônicas complexas.

• Reboco. Tem a capacidade de tamponar, isto é, proteger os poços dos efeitos das águas subterrâneas. É amplamente utilizado nas indústrias de petróleo e gás, uma vez que não depende de pressão e temperatura e segura as colunas nos poços, mesmo nos estágios iniciais de solidificação. Há mais um tipo desse tipo de cimento - o cimento Portland leve, que possui aditivos “leves”.

• Expandindo. Essas misturas podem ter uma composição diferente, mas todas compartilham a capacidade de aumentar em volume ao misturar a solução. Isso se deve ao fato de que uma reação química começa entre os componentes principal e adicional, o que dá o incremento de volume.

• Resistente a sulfato. Esse concreto resiste aos efeitos da água sulfatada, causando o desenvolvimento da corrosão.Como regra geral, o cimento resistente à geada da marca M300.400 é resistente ao sulfato, às vezes M 500.

• Cimento Portland Slac. O produto contém escórias de alto forno, o que explica o alto conteúdo de partículas metálicas nele contidas. A mistura é usada para obter concreto resistente ao calor, bem como na construção de objetos sob o solo, água, em altura. Tem baixa resistência ao gelo.

• Álcali de escória A composição tem uma maior, em comparação com as características do cimento Portland. É resistente a ambientes agressivos, temperaturas extremas, alta resistência ao congelamento e baixa absorção de umidade. Tais habilidades são alcançadas devido à inclusão de escória moída e álcali na composição, às vezes - argila.

• Cimento Portland Branco. O escopo de aplicação da mistura - acabamento e obra arquitetônica, também atua como base para cimentos coloridos. A sombra branca como a neve é ​​obtida fabricando-se o produto a partir de calcário puro e argila branca, bem como através do arrefecimento adicional do clínquer com água.

• Magnésia - composição à base de óxidos de magnésio (aquecida a uma temperatura de 800 ° C) e solução aquosa a 30% de cloreto de magnésio. Graças aos seus componentes e características da tecnologia de produção, é possível obter uma massa branca sólida que é fácil de processar (facilmente polida, não afetada por mofo, fungos).

• Cor Portland Cimento também usado para trabalhos decorativos. Acontece misturando modificação branca e pigmento. Este último pode ser óxido de ferro, ocre, óxido de crómio. O principal é que os pigmentos são leves e resistentes aos álcalis.

• ​​​​​​Pozolânico. A mistura contém cimento Portland colorido, gesso e aditivos de origem vulcânica ou sedimentar. A solução resultante tem uma alta resistência à água, congela não apenas em condições de alta umidade, mas também sob a água.Isso permite que você o use na organização de estruturas hidráulicas, piscinas de revestimento e outros tanques para armazenamento de água, superfícies (incluindo inclinados) em contato com o mar ou com água clorada. A superfície congelada é caracterizada pela durabilidade, inércia química e falta de eflorescência.
• Aluminoso A composição é um cimento durável e de endurecimento rápido baseado em clínquer e calcário fundido. A mistura final contém grandes quantidades de aluminatos de cálcio de baixo teor básico.

Outra característica da alumina é a inadmissibilidade de sua mistura com outros cimentos e cal, composições, mesmo em pequenas quantidades contendo álcali. O cimento portland da alumina é apropriado para a manufatura de soluções concretas resistentes ao ácido, enchendo rochas resistentes ao ácido (granito, beshtaunita). O tempo de configuração é de cerca de 8 dias.

Marca é definida como a força da amostra quando testada para flexão e compactação.Para a fabricação da amostra, são utilizados cimento Portland e areia, obtidos na proporção de 1: 3. Uma amostra de 4x4x16 cm é feita a partir desta solução, que solidifica em 28 dias, o endurecimento ocorre sob condições de alta umidade. Para acelerar o congelamento permitiu recorrer à técnica de cozinhar a amostra.

As marcas mais comuns de cimento Portland hoje são M 400, 500, 600:

• M 400 - a marca mais exigida de cimento. Suas características técnicas (resistência, resistência ao congelamento) são adequadas para a construção da maioria dos objetos.

• M 500 - cimento, que tem uma margem de segurança relativamente elevada, que permite a sua utilização na reconstrução ou restauro de instalações após um acidente, para trabalhos de reparação de estradas, construção de instalações técnico-militares, estruturas de cimento amianto.

• M 600. A composição tem resistência aumentada, o que torna possível usá-lo na construção de estruturas críticas de concreto armado, estruturas de engenharia.

• M 700 - Cimento Portland de máxima resistência, utilizado para mistura de concreto para a construção de estruturas estressadas.Usá-lo em construções comuns (por exemplo, em casas particulares) é irracional devido ao alto custo.

• M 900 - cimento pesado, usado apenas para instalações militares, por exemplo, para criar bunkers.

Há também marcas "intermediárias" de cimento, por exemplo, M 550 (suas características técnicas são próximas à M500, mas são um pouco mais duráveis).

Devido à variedade de composições de cimento Portland, é adequado para quase qualquer tipo de construção. O principal é identificar corretamente a propriedade mais importante do cimento e selecionar o aditivo apropriado. Alguns deles, quando usados ​​juntos, nivelam as propriedades um do outro. Isso acontece, por exemplo, ao adicionar componentes para melhorar a resistência à umidade e resistência ao congelamento. O primeiro (aumentando a resistência à umidade) reduz significativamente a resistência à congelação da composição.

É importante considerar o objetivo do material.Assim, para a construção de objetos monolíticos e estruturas civis (por exemplo, pontes, linhas de alta tensão), o cimento Portland M400 não é adequado. Para resolver estes problemas, é permitido usar uma mistura com força de marca de pelo menos M 500.

Mesmo uma variedade resistente ao sulfato de cimento Portland, que tem maior resistência à umidade, é usada apenas em águas temperadas estáticas. Em outros casos (por exemplo, para a organização de represas, barragens e outras estruturas de engenharia), use tipos especiais de cimento.

O prefixo "Portland" denota a presença na mistura de uma grande quantidade de silicatos de cálcio, portanto, não é recomendada para blocos e estruturas para fins especiais.. O cimento pozolânico não é adequado para uso em condições de redução significativa da temperatura.

Para obter informações sobre como obter cimento Portland, veja o vídeo a seguir.