Portlandský cement je hydraulické pojivo tvrdnoucí ve vodě a na vzduchu, získané společným jemným mletím slínku a potřebného množství sádry. Portlandský cementový slínek je produktem slinování surovinové směsi požadovaného chemického složení, zajišťující po výpalu převahu křemičitanů vápenatých.
Hlavními surovinami pro výrobu portlandského cementu jsou vápence a jílovité horniny nebo jejich přírodní směsi – opuky. Používají se také různé průmyslové odpady: popel, struska, nefelinový kal atd.
Výroba portlandského cementu se skládá ze dvou etap: výroby slínku a jeho mletí s přísadami. Hlavní technologické operace výroby cementového slínku jsou: vývoj a příprava surovin včetně těžby, mletí a v případě potřeby sušení; získání homogenní směsi surovin mletím a smícháním složek dohromady; vypalování surovinové směsi spékáním PP, které zajišťuje průchod fyzikálně-chemických PROCESŮ tvorby slínku, a chlazení.
Složení a vlastnosti portlandského cementu
Vlastnosti portladského cementu závisí na složení a strukturních vlastnostech slínku. Zvýšený obsah oxidu vápenatého vázaného na minerály ve slínku umožňuje získat cement s vysokou aktivitou a rychlostí nárůstu pevnosti v čase. Obsah volného CaO ve slínku se pohybuje od 0 do 2 %, většinou se jej snaží snížit na minimum z důvodu úplného dokončení reakcí tvorby slínku. Volný oxid vápenatý zbývající ve slínku způsobuje nerovnoměrnou změnu objemu a zmenšuje se
pevnost cementového kamene.
Oxid hořečnatý také negativně ovlivňuje vlastnosti cementu. Obsah MgO v portlandském cementu by neměl být vyšší než 5 %. Škodlivé účinky volných oxidů vápníku a hořčíku jsou způsobeny jejich schopností pomalu uhasit a vyvinout vnitřní pnutí ve ztvrdlém betonu a maltách.
Obsahově nejvýznamnější slínkové minerály se nazývají alit a belit. Alit je pevný roztok trikalciumsilikátu C38 a malého množství Al12O3, MgO atd. Pevný roztok je v tomto případě výsledkem zavedení těchto oxidů do krystalové mřížky trikalciumsilikátu. Alite do značné míry určuje vlastnosti portlandského cementu, jeho vysokou pevnost a rychlost růstu v čase.
Belit je obsahově druhý slínkový minerál a je to tuhý roztok beta-dikalciumsilikátu (P-C25) atd. Tvrdne pomalu, ale v průběhu času trvale zvyšuje pevnost.
Při pozorování slínku pod mikroskopem jsou jasně rozlišeny prizmatické krystaly alitu a zaoblené krystaly belitu.
Mezilehlá látka nacházející se mezi nimi zahrnuje aluminátovou a aluminoferitovou fázi. Hlinitany ve slínku jsou reprezentovány trikalidium hlinitanem, rychle tuhnoucím minerálem, který tvrdne v raných fázích s velkým uvolňováním tepla. Aluminoferitová fáze je tuhý roztok různých aluminoferritů a ve většině slínků se svým složením blíží tetrakaldiumaluminoferritu.
U některých speciálních typů portlandského cementu nemusí mineralogické složení spadat do stanovených limitů. Zvýšení obsahu silikátových minerálů (zejména alitu) zlepšuje pevnost a další vlastnosti cementu, ale ztěžuje výpal slínku.
Při výrobě cementu se volí racionální složení slínku, aby byla zajištěna jak vysoká kvalita produktů, tak optimální provozní podmínky pro rotační pece.
Vysoká jemnost mletí cementového slínku je nezbytnou podmínkou pro projevení jeho adstringentních vlastností. Při prosévání cementu by přes síto s oky č. 008 mělo projít více než 85 % hmoty vzorku.
Řada vlastností cementu a především pevnost v raných fázích tvrdnutí je úměrná specifickému povrchu, který se u průmyslových cementů rovná 2500-3500 cm2/g, je-li určen rychlostí průchodu vzduchu vrstvou. cementového prášku.
Skutečná hustota portlandského cementu se pohybuje v rozmezí 3-3 2 g/cm3. Objemová hmotnost cementu závisí na stupni zhutnění prášku: ve sypkém stavu je 960-1300, ve zhutněném dosahuje 1600-840 kg/m3.
Cement smíchaný s vodou tvoří plastickou cementovou pastu. Potřeba vody u cementů se odhaduje podle množství záměsové vody jako procenta hmotnosti cementu potřebného k vytvoření těsta normální tloušťky. Koncept normální hustoty je podmíněný a je určen ponořením paličky zařízení Vicat do cementové pasty (palička by neměla dosahovat 5-7 mm k desce, na které je nainstalován prstenec naplněný cementovou pastou). Portlandský cement se vyznačuje relativně nízkou spotřebou vody. Jeho normální hustota se pohybuje od 24 do 29 %. Spotřebu vody u cementu zvyšuje zvýšený obsah hlinitanů, minerálních přísad sedimentárního původu (opka, tripolit, diatomit aj.), větší jemnost mletí a snížená přísadami změkčovadel. Zvýšení potřeby vody nepříznivě ovlivňuje vlastnosti cementu: pevnost, smršťovací deformace, mrazuvzdornost atd. To se vysvětluje zvýšením přebytečné vody ve srovnání s tím, co je teoreticky nezbytné pro jeho vytvrzení, a v důsledku toho zvýšením pórovitost cementového kamene.
První fází tuhnutí cementového kamene je tuhnutí. Celá doba tuhnutí je konvenčně rozdělena na začátek a konec. Za počátek tuhnutí cementové pasty se považuje doba, která uplynula od okamžiku promíchání do okamžiku, kdy jehla zařízení Vicat nedosáhne o 1-2 mm na desku, na které je kroužek instalován. Za konec tuhnutí se považuje doba od začátku míchání do okamžiku, kdy jehla zapadne do těsta maximálně 1 mm. Začátek a konec tuhnutí cementů je standardizován v mezích vhodných pro výrobu malt a betonů. Začátek tuhnutí by měl nastat nejdříve po 60 minutách u cementu jakosti 300,400 a 500 a po 45 minutách u jakosti 550 a 600. Obvykle se pozoruje 2-4 hodiny od okamžiku smíchání. Konec tuhnutí cementu by měl nastat nejpozději do 10 hod. Těchto požadavků je dosaženo přidáním sádry do portlandského cementu.
Dihydrát sádry zpomaluje tuhnutí portlandského cementu. Zpomalující účinek sádry je spojen s tvorbou na povrchu zrn C3A (nejrychleji tvrdnoucí fáze cementu) ochranných obalů nové sloučeniny – hydrosulfoaluminátu. Tato sloučenina je produktem interakce sádry, trikalciumhlinitanu a vody.
Aditiva – regulátory doby tuhnutí cementu – se dělí do dvou skupin: zpomalovače a urychlovače. Zpomalovačem doby tuhnutí portlandského cementu jsou kyselina boritá, fosforečnany a dusičnany draslíku, sodíku a amonia, které zvyšují koncentraci vápenatých iontů v systému tuhnutí a zpomalují proces hydrolýzy C35. Tuhnutí cementu zpomalují také organické povrchově aktivní látky, které se adsorbují na částicích cementu a inhibují hydrataci. Tvrdnutí portlandského cementu lze urychlit zavedením přísad – elektrolytů a také látek, které jsou centry krystalizace hydrátových formací.
Urychlení tuhnutí přísadou CaC12 je tedy vysvětlováno jeho interakcí s hlinitanovou a feritovou fází cementu za vzniku hydrochlorohlinitanu vápenatého a také povrchovou adsorpcí iontů, která způsobuje zvýšení rozpustnosti slínkových minerálů.
Rovnoměrnost objemových změn při standardních cementových zkouškách se posuzuje vizuálně deformací vzorků – koláčů (průměr 70-80 mm a tloušťky 10 mm) z cementové pasty normální tloušťky, podrobených varu po 24 hodinách tuhnutí za normálních vlhkostních podmínek. . Hlavním důvodem nerovnoměrné změny objemu cementového kamene je potlačení volného CaO a MdO (periklasu) v něm. V některých případech je takováto nerovnost spojena s tvorbou hydrosulfoaluminátu vápenatého v již vytvrzené struktuře se zvýšenou dávkou sádrové přísady. Hlavním ukazatelem kvality cementu je pevnost, nejdůležitější je pevnost v tlaku a ohybu. V závislosti na hodnotě těchto ukazatelů se stanoví stupně M300, M400, M500, M550, M600.
Cementárna musí určit aktivitu cementu při napařování ve stáří 1 dne. a uveďte jej v pasu zaslaného cementu.
Pro hrubé stanovení pevnosti cementů se používají různé urychlené metody.
Pevnost cementů je komplexně závislá na velkém komplexu faktorů. Jedním z hlavních je složení cementu. Pevnostní vlastnosti cementu jsou ovlivněny nejen obsahem jednotlivých minerálů, ale také jejich mikrostrukturou. V posledních letech byla věnována velká pozornost studiu legovacích přísad, které zvyšují pevnost cementu.
Pevnost cementu, zejména v raném věku, roste se zvětšováním měrného povrchu a zmenšováním maximální zrnitosti. U vysokopevnostních rychle tvrdnoucích cementů je až 95 % (hmotnostních) zastoupeno částicemi do 30 mikronů s obsahem zrn menším než 5 mikronů až do 30 %. Spolu s potenciální aktivitou cementu, vzhledem k jeho složení, struktuře a disperzi, je pevnost, kterou vykazuje v maltách a betonech, významně ovlivněna podmínkami skladování, použití a tvrdnutí.
Druhy portlandských cementů
Různé provozní podmínky betonu a malt v různých prostředích a konstrukcích si vyžádaly výrobu široké škály různých typů cementu na bázi portlandského cementového slínku. Většinu z celkového objemu vyrobeného cementu tvoří portlandský cement s minerálními přísadami. Použití různých minerálních přísad vede k úsporám nejdražšího a energeticky nejnáročnějšího polotovaru – portlandského cementového slínku – a likvidaci různých průmyslových odpadů. Tento cement je vodotěsnější a odolnější vůči korozi než cement bez přísad a má menší vývin tepla. Pro výrobu vysokopevnostního mrazuvzdorného betonu a v řadě dalších případů se používá portlandský cement bez přísad nebo portlandský cement s obsahem až 5 % minerálních přísad.
Všechny průmyslově vyráběné cementy lze rozdělit na cementy pro všeobecné stavební účely a speciální cementy.
Cementy pro všeobecné stavební účely se vyrábějí v pěti typech:
- typ I – portlandský cement (od 0 do 5 % minerálních přísad) třídy 300, 400, 500, 550, 600;
- typ II_ portlandský cement s přísadami (od 6 do 35 % minerálních přísad) třídy 300, 400, 500;
- typ III _ Portlandský struskový cement (od 36 do 80 % granulované vysokopecní strusky) jakosti 300, 400, 500;
- typ IV _ pucolánový cement (od 21 do 55 % minerálních přísad) jakosti 300,400,500 XNUMX XNUMX;
- typ V – kompozitní cement (od 36 do 80 % minerálních přísad) třídy 300, 400, 500.
Při normalizaci pevnosti ve 2 dnech stáří se cementy klasifikují jako rychle tvrdnoucí.
Při označování uveďte typ cementu a jeho třídu. Zavádí se další označení pro rychle tvrdnoucí (R), plastifikovaný (Pl), hydrofobizovaný cement (Gf) a také cement získaný ze slínku s normalizovaným mineralogickým složením (H).
Portlandský cement typu I obsahuje 95–100 % slínku, kromě přidání sádry za účelem regulace doby tuhnutí. Do cementu typu I lze stejně jako ostatní typy přidat až 5 % přídavných přísad (pro zintenzivnění mletí, urychlovače tuhnutí, změkčovadla a další regulátory vlastností cementu). Cement I. typu se používá především pro beton s vysokou mrazuvzdorností (při výstavbě cementobetonových vozovek, výrobě železobetonových trub, pražců, podpěr, elektrického vedení atd.).
Portlandské cementy typu II jsou nejběžnější ve stavebnictví. Vyznačují se typem přísady uvedeným v symbolu cementu: s přísadou strusky (S), pucolánu (P), popílku (3), vápence (I) a složení přísad (K). Přídavek vápence na rozdíl od aktivních minerálních přísad neinteraguje s Ca(OH)2, ale vytváří komplexní sloučeniny hydrokarboaluminátů a podporuje krystalizaci hydrátových formací. Přísady pucolánu, včetně popílku, jakož i vápence se do portlandského cementu přidávají v množství nejvýše 0%. V tomto případě nesmí obsah pucolánových přísad sedimentárního původu překročit 10 %.
Cementy typu II se struskovou nebo kompozitní přísadou jsou navíc rozděleny do skupin A a B. Portlandský cement skupiny A obsahuje 6-20 % přísad, skupina B – 21-35 %. Při zavádění pucolánových nebo vápencových přísad do kompozice nesmí jejich množství přesáhnout 20 %.
Ve dvou skupinách se vyrábí také struskové portlandské cementy (SPC) a pucolánové cementy (PPC). Struskové mlýny skupiny A obsahují 35-65 % granulované vysokopecní strusky, skupina B – 65-80 %. Pucolánové cementy skupiny A obsahují 21-35 % pucolánové přísady včetně popílku, skupina B – 35-55 %.
Do kompozitních cementů (typ V) se spolu s dalšími možnými minerálními přísadami nutně přidává granulovaná vysokopecní struska. Cementy tohoto typu skupiny A obsahují 36-60% složení přísad, skupina B – 61-80%.
Přídavek strusky v cementech skupiny A je 18-40 %, skupiny B – 41-60 %.
V případě potřeby lze do cementů všech typů přidávat plastifikační a vodoodpudivé tenzidy (tenzidy) v množství nejvýše 0,3 % hmotnosti cementu, vztaženo na sušinu přísady.
Pro zintenzivnění mletí cementu je povoleno zavádět technologické přísady (uhlí, povrchově aktivní látky), které nezhoršují kvalitu cementu, v množství nejvýše 1%, včetně organických přísad – nejvýše 0,15%. Omezení maximálního obsahu těchto přísad v cementu je způsobeno zpravidla jejich negativním vlivem na pevnost při zvýšeném dávkování. Účinek uhlí jako zesilovače mletí je založen na jeho schopnosti čistit mlecí tělesa mlýnů a bránit shlukování cementových zrn a přísad povrchově aktivních látek -tzv. „Účinek P.A. Rebinder“ schopnost adsorbovat se na mikrotrhliny v materiálu během broušení a snižovat jeho pevnost.
Jemnost mletí všech druhů cementů musí být taková, aby při jejich prosévání přes síto č. 008 prošlo minimálně 85 % hmoty. U portlandského cementu s přídavkem strusky, používaného v betonu pro vozovky letišť a silnic, je normována měrná plocha, která musí být minimálně 280 m2/kg. Obsah MgO ve slínku pro všechny druhy cementu by neměl být vyšší než 5 %. Na základě zvláštního povolení, za předpokladu, že jsou zajištěny rovnoměrné změny objemu vzorků při jejich testování v autoklávu, lze obsah MgO zvýšit na 5–6 %. Standardizován je i obsah SO3 v cementech, zaváděný převážně přídavkem sádry. Pro všechny druhy portlandského cementu musí být minimální obsah SO3 alespoň 1 %, maximum pro cementy typů I, II, IV a V tříd 300,400,400Р a 500 není více než 3,5 %, třídy 500Р, 550 a 600 , stejně jako všechny druhy cementu III jako 4 %.
Spolu se surovinami se do cementu mohou dostat chloridové soli. Mají korozivní účinek na výztuž v betonu a kovových zařízeních. Obsah chloridů v cementech není povolen více než 0,5-1% hmotnosti a v cementu používaném pro výrobu předpjatých železobetonových konstrukcí není povolen vůbec. Obsah oxidů alkalických kovů v přepočtu na Na0,6O v cementu určeném pro výrobu masivních konstrukcí za použití reaktivního kameniva je rovněž omezen na maximálně 2 %.
Cementy používané v betonu při stavbě vozovek silnic a letišť, výrobě železobetonových trub, pražců, mostních konstrukcí a stoupaček vedení vysokého napětí podléhají řadě dalších požadavků daných technologickými požadavky a potřebou. pro zajištění návrhových vlastností betonu. K tomuto účelu se používá typ nebo II se standardizovaným mineralogickým složením jakostí 400 a 500. Z minerálních přísad lze přidávat pouze vysokopecní strusku v množství nejvýše 15 %. Začátek tuhnutí cementu pro betonové vozovky a přistávací plochy je stanoven nejdříve za 2 hodiny, pro potrubí – nejdříve za 2 hodiny 15 minut. Po dohodě mezi spotřebitelem a výrobcem cementu jsou možné i jiné doby tuhnutí.
Pro výrobu betonu a zejména prefabrikátů a betonových prvků je racionální používat rychle tvrdnoucí a vysokopevnostní cementy, které zajistí urychlené zvýšení pevnosti výrobků a snížení spotřeby pojiva na 1 m3 beton.
Nejdůležitějším důsledkem použití rychlotvrdnoucích cementů (RHC) a vysokopevnostních cementů (HSC) je snížení cyklu tepelného zpracování a teploty napařování a v některých případech přechod na technologii výroby produktů bez napařování. Na bázi vysokopevnostních cementů je možné vyrábět vysokopevnostní betony, které umožňují snížení hmotnosti konstrukcí a spotřeby výztuže a přechod na tenkostěnné konstrukce s dlouhým rozpětím.
K dnešnímu dni byly vyvinuty čtyři hlavní směry pro získávání BTC a HCV.
1. Důsledná optimalizace všech stupňů výroby cementu s přísnou regulací technologií
parametry.
2. Úprava složení slínkových minerálů, jejich legování zaváděním speciálních přísad do surovinové směsi.
3. Zavedení speciálních krystalizačních zárodků do cementu.
4. Syntéza směsných cementů, z nichž každá ze složek posiluje prvky hydratační tuhnoucí struktury
zbývající komponenty.
První experimentální šarže BTC byly vyrobeny ve 30. letech XNUMX. století pod vedením V.N. Jung a SM. Royaka.
Pro získání vysokopevnostních a rychle tvrdnoucích cementů se používají surové směsi s maximální reaktivitou v závislosti na fyzikálně-chemické povaze surovin, jejich chemickém složení a disperzi. „Mladé“ sedimentární horniny, materiály se sklovitou strukturou, popely, strusky atd. mají zvýšenou reaktivitu.
Surovinová směs musí mít minimální obsah škodlivých nečistot. Křemenná zrna by měla být koncentrována do frakcí o velikosti menší než 15 mikronů. Při prosévání vsázkového vzorku na sítu č. 02 by měl být zbytek prakticky nulový, na sítu č. 008 – 2-3 %. Tahové cementy jsou druhem expanzivních cementů.
Mají expanzní energii dostatečnou k napnutí výztuže v železobetonových konstrukcích. Dělí se na cementy s nízkou, střední a vysokou expanzní energií. Napínací cementy jsou vyráběny jak pro podmínky tepelného zpracování (NTC), tak pro podmínky abnormálního kalení (NTC).
Předpínací portlandský cement se vyrábí jemným mletím 65-70 % portlandského cementového slínku, 16-20 % strusky s vysokým obsahem oxidu hlinitého a 14-16 % sádry.
Začátek tuhnutí je pozorován po 2-8 minutách, konec – 6-15 minut po smíchání. Pevnost vzorků tvrdnoucích ve vodě ve stáří 1 dne dosahuje 20-30 MPa a při 28denním tvrzení – ne méně než 85 MPa. Vytvrzené vzorky jsou zcela vodotěsné při tlaku vody do 2,1 MPa.
Pro předpínací cement byla vyvinuta technologie na bázi sulfoaluminátového slínku obsahujícího jako hlavní minerál sulfoaluminát vápenatý (4CaO-Za12O3-Ca5O4). Tento slínek se vyrábí spalováním kaolinu nebo popela z tepelných elektráren ve směsi s vápencem a sádrovcem.
Kromě výše uvedených cementů se na bázi portlandského cementového slínku vyrábí řada dalších odrůd – injektáž, pro azbestocementové výrobky atd.
Anorganická pojiva se nejvíce používají k přípravě betonu ve stavebních konstrukcích. Tyto anorganické látky jsou po smíchání s vodou vlivem vnitřních fyzikálních a chemických procesů schopny tuhnout (přecházet z tekutého nebo těstovitého stavu do stavu podobného kameni) a tvrdnout a postupně zvyšovat svoji pevnost. Portlandský cement se nejvíce používá při výrobě betonu. portlandský cement – hydraulické pojivo, které tvrdne ve vodě nebo na vzduchu, je šedý prášek získaný jemným mletím slínku s přídavkem sádry. Slínek je směs vypálená před slinováním, ve které převládají křemičitany vápenaté. Pro získání vysoce kvalitního cementu je nutné, aby jeho chemické složení a následně i složení surovinové směsi bylo stabilní. Při mletí lze do cementového slínku přidat až 20 % granulované vysokopecní strusky nebo aktivních minerálních přísad.
Alite, trikalciumsilikát – složení 3CaO*SiO2 nebo C3S. Hlavní minerál, který ovlivňuje kvalitu cementu. Alit má vlastnosti rychle tvrdnoucí hydraulické hmoty vysoké pevnosti. Cementy vysoce kvalitní a rychle tvrdnoucí cementy jsou vyráběny s vysokým obsahem trikalciumsilikátu. Obsah v cementu je 37-60%.
Belit, dvoukalciumsilikát – složení 2CaO*SiO2 nebo C2S – hydraulické pojivo, pomalu tvrdnoucí, střední pevnost. Cementy s vysokým obsahem belitu tvrdnou pomalu, ale jejich pevnost se dlouhodobě zvyšuje a po stáří několika let může být značně vysoká. Obsah v cementu je 15-37%.
Trikalciumhlinitan – složení 3CaO*Al2O3 nebo C3A. Tavený minerál, jehož hlavním úkolem je snížit teplotu spékání surovinové směsi. Rychle tvrdne, ale má nízkou pevnost. Obsah v cementu je 5-15%.
Quad vápník aluminoferrit – složení 4CaO*Al2O3*Fe2O3 nebo C4AF. Minerální tavidlo. Vytvrzuje rychleji než silikáty, ale pomaleji než hlinitany. Obsah v cementu je 10-18%.
Hlavní vlastností charakterizující kvalitu jakéhokoli cementu je jeho pevnost (třída). Třída cementu se určuje testováním standardních vzorků – tyčinek o rozměrech 4 * 4 * 16 cm, připravených z roztoku cementu a standardního Volského písku, s následným vytvrzením po dobu 28 dnů ve vlhkých podmínkách. Zkoušky se provádějí v ohybu a tlaku. Pevnost v tlaku kontrolních vzorků, vyjádřená v kgf/cm2, je jakost cementu. Ve stavebnictví se používají cementy třídy 400, 500, 600. Vlastní pevnost cementu se nazývá jeho aktivita. Tito. pokud kontrolní vzorky vykazovaly pevnost v tlaku 44 MPa, pak aktivita tohoto cementu bude 44 MPa (? 440 kgf/cm2), a jakost bude 400. Při návrhu složení betonu je lepší použít aktivitu cementu, protože to poskytuje přesnější výsledky a úspory cementu. Kromě pevnosti jsou na cementy kladeny další požadavky, z nichž nejdůležitější jsou normální hustota a doba tuhnutí.
Normální hustota je obsah vody (v %), která se musí přidat do cementu, aby se získala určitá konzistence cementové pasty. Typicky je tato hodnota 22-27% a zvyšuje se, když se do cementu během mletí přidávají jemně mleté přísady, které mají vysokou potřebu vody (tripolis, opoka atd.). Normální hustota do určité míry určuje reologické vlastnosti cementové pasty a tím ovlivňuje pohyblivost betonové směsi. Čím nižší je normální hustota cementu, tím nižší je potřeba vody betonové směsi k dosažení určité pohyblivosti (tuhosti) směsi. Snížení spotřeby vody zase vede ke snížení spotřeby cementu (při dané W/C). V betonu je vhodné použít cementy se sníženou normální hustotou.
Doba tuhnutí cementu, určená na speciálním zařízení hloubkou vniknutí jehly do cementové pasty, charakterizuje začátek a konec procesu přeměny materiálu na pevnou látku. Podle normy se požaduje, aby začátek tuhnutí při teplotě 20C nastal nejdříve po 45 minutách a konec byl dokončen nejpozději do 10 hodin od smíchání cementu s vodou. V praxi nastává začátek tuhnutí po 1-2 hodinách a konec – po 5-8 hodinách. Tyto doby zajišťují výrobu betonových prací, protože umožňují dopravu a pokládku betonových směsí a roztoků před jejich ztuhnutím. Dobu tuhnutí lze upravit přidáním různých chemických přísad do betonové směsi při její přípravě.
Portlandský cement je zpravidla jemně mletý: nejméně 008% celkové hmotnosti cementu musí projít sítem N4900 (asi 1 otvorů na 0.08 cm0.08 se světlou velikostí buněk 85 x 15 mm). Průměrná velikost částic cementu je 20-XNUMX mikronů.
Skutečná hustota portlandského cementu bez přísad je 3,05-3,15 g/cm3. Při výpočtu složení betonu se běžně předpokládá hustota portlandského cementu ve zhutněném stavu 1,3 kg/m3.
Tuhnutí a tvrdnutí cementu jsou exotermické procesy. Téměř 1 kg cementu M400 uvolní v betonu minimálně 7 kJ do 210 dnů od okamžiku smíchání cementu s vodou. Pro cement M500 je toto číslo asi 250 kJ. Vývin tepla závisí na mineralogickém složení cementového slínku, druhu přidávaných přísad a jemnosti mletí. Ze slínkových minerálů mají největší uvolňování tepla trikalciumhlinitan a trikalciumsilikát. Hlavní teplo se uvolňuje během prvních 3-7 dnů tvrdnutí cementu.
Cement se přepravuje a skladuje tak, aby byl chráněn před vlhkostí, postřikem a jinými ztrátami. Obyčejný cement za normálních skladovacích podmínek po 3 měsících. po 20 měsících ztrácí 6 % pevnosti. – 30 %, po roce – 40 %. Při použití starého cementu ve výrobě se doba míchání betonové směsi prodlouží 2-4krát, zavedou se přísady urychlující tuhnutí nebo se použije aktivace cementu.
Základem většiny cementů je portlandský cementový slínek. Normalizací jeho mineralogického složení a zavedením minerálních nebo organických přísad se získávají různé cementy, mírně odlišné ve vlastnostech a používané v různých oblastech stavebnictví.
Bez přísady Portlandský cement (PC) je cement, který neobsahuje jiné minerální přísady než sádru.
Portlandský cement s minerálními přísadami. Obsahuje až 20 % granulované vysokopecní strusky, až 10 % přírodních aktivních minerálních přísad (tripolis, opoka atd.), až 15 % dalších aktivních minerálních přísad.
Označení podle GOST 10178-85 – PC-500-D5 nebo PC-500-D20, kde D5 (D20) je maximální obsah přísad v cementu.
Portlandský struskový cement. Obsahuje od 20 do 80 % granulované vysokopecní strusky. Od PC se liší pomalejším tuhnutím (začátek 4-6 hodin, konec 10-12 hodin) a tuhnutím v prvních 7-10 dnech. Při tepelně-vlhkostním zpracování (HMT) je tvrdnutí struskového portlandského cementu urychleno ve větší míře než u běžného PC, což jej činí vysoce účinným při výrobě železobetonových prefabrikátů.
Rychle tvrdnoucí portlandský cement. Typ PC s přísadami. Po 3 dnech tvrdnutí je pevnost v tlaku tohoto cementu minimálně 25 MPa, třída 400, 500. Požadavky na mineralogické složení: C3S>50%, (C3S+C3A)>60%. Jemnost mletí (měrný povrch nejméně 3500 cm2/g).
Sulfátově odolný portlandský cement a struskový portlandský cement se vyrábí normalizací mineralogického složení, které omezuje obsah minerálů méně odolných vůči síranové agresi. Tento cement obsahuje až 50 % C3S, 5 % C3A, 10..22 % (C3A+C4AF). Pro získání portlandského cementu odolného vůči síranům s přísadou při mletí se do cementu přidává až 20 % granulované vysokopecní strusky. Aditivum váže hydrát oxidu vápenatého uvolňovaný při hydrataci C3A, což přispívá ke zvýšení síranové odolnosti cementu, v tomto případě je obsah C3A omezen na 8 %. Sulfatodolné cementy jsou určeny pro betonové a železobetonové konstrukce provozované v podmínkách proměnlivé hladiny vody a dále konstrukce, které jsou vystaveny agresivním účinkům síranové vody se současným opakovaným zmrazováním a rozmrazováním nebo opakovaným vlhčením a vysycháním.
Výrobce zaručuje, že cement splňuje požadavky GOST v době přijetí cementu, ale ne více než měsíc po odeslání. Kromě typu a značky cementu a jména výrobce uvádí pas běžnou tloušťku cementové pasty a průměrnou aktivitu cementu při napařování v režimu 2+3+6+4 hodiny při izotermickém ohřevu. teplotě 85°C a testováno jeden den po výrobě.
Bílý portlandský cement se vyrábí mletím nízkoželezitého běleného slínku, připraveného speciální technologií zabraňující jeho kontaminaci, s potřebným množstvím sádry a malým přídavkem křemeliny. Podle stupně bělosti se bílý cement dělí do tří tříd: nejvyšší, BC-1, BC-2. Koeficienty jasu jsou 80, 76, 72 %, resp. Koeficient jasu síranu barnatého se bere jako 100 %.
Barevné portlandské cementy se vyrábějí mletím bílého slínku, sádry a pigmentu. Obsah minerálního syntetického nebo přírodního pigmentu by neměl překročit 15% a organického pigmentu – 0,3% hmotnosti cementu. Bílé a barevné cementy jsou určeny pro výrobu barevných betonů, architektonických detailů, obkladových desek a dokončovací práce.
Napínací cement se vyrábí mletím slínku portlandského cementu a napínací složky, která zahrnuje hlinitou strusku nebo jiné látky obsahující hliník, sádru a vápno. Má schopnost výrazně objemově expandovat (až o 4 %) poté, co cementový kámen dosáhne poměrně vysoké pevnosti 15-20 MPa, což umožňuje použití tohoto cementu pro výrobu samonosného železobetonu, ve kterém výztuž dostává předpětí v důsledku rozpínání betonu. Tahový cement a beton na jeho bázi mají vysokou pevnost, nepropustnost vody a plynu.
Je vhodné jej použít pro výrobu samonosných železobetonových trub, silničních a letištních chodníků, tunelů a jiných podobných konstrukcí. V tomto případě je třeba vzít v úvahu rychlé tuhnutí takového cementu (začátek 2 minuty, konec 6 minut), jakož i nutnost použití speciálních režimů tvrdnutí, které zajistí expanzi cementu až poté, co beton dosáhne pevnosti potřebné pro ukotvení výztuže.
Expanzní nebo nesmršťovací cementy se používají k přípravě vodotěsného betonu. Zvláštností těchto cementů je přítomnost složek, které zvětšují svůj objem v důsledku fyzikálních a chemických procesů probíhajících během tvrdnutí cementu.
Tento cement se skládá z důkladně promíchaného mletého křemičitého písku a fluoridu sodného, je smíchán s tekutým sklem (Na2O(K2O)*nSiO2). Pro získání požadované konzistence se tekuté sklo zředí vodou.
