Sestava cementa. Kaj je cement?

Glede na obseg uporabe pri izdelavi malt in betonov na osnovi mineralnih veziv se zdi, da zgodovina umetnih kamnov, ki temeljijo na cementih, traja že več stoletij. Toda resnično dokazana proizvodna tehnologija in optimalna sestava cementa sta postali znani pred manj kot dvema stoletjema.

Izum kamna

Kamni hiš iz prazgodovinskega časa so bili pritrjeni v steno z glino, vendar brez praženja niso mogli preživeti, najstarejše zgradbe, ki so prišli do nas, pa so bile postavljene z apneno malto. Zgoreli in mleti apnenec (kalcijev oksid - Ca (OH)) se po mešanju z vodo strdi, absorbira ogljikov dioksid iz zraka in se nato ponovno pretvori v kamen. Glavna pomanjkljivost apnenca je njegova nizka odpornost proti vlagi, zato se danes bolj uporablja pri izdelavi silikatnih opek.

Druga vrsta zraka vezivo (to je pridobivanje moči v zraku) - sadra. Dobimo ga s toplotno obdelavo in naknadnim mletjem naravnega mavčnega kamna (CaSO ₄ -2H ₂ O) ali naravnega anhidrida (CaSCu). Mavčno vezivo ima dolgo zgodovino uporabe od antičnih časov do danes. Najbolj živahni primeri so razkošni štukaturni in kiparski okraski, listni materiali (GVL, GKL) za suho gradnjo in končne metode.

Hidravlična veziva

Obseg zračnih veziv je omejen na tiste prostore, kjer končne strukture niso izpostavljene vlagi, sicer je treba uporabiti vodoodbojne (vodoodbojne) dodatke ali izvesti hidroizolacijske ukrepe, zato je uporaba hidravličnih veziv bolj primerna in bolj razširjena.

Sem spadajo snovi, ki tvorijo hidrate (v katero vstopi vodna molekula kristalne rešetke kot sestavni del spojine, kadar se v vlažnem okolju lahko pojavi transformacija v kamenasto telo in nadaljnji razvoj trdnosti, izpostavljenost vodi med delovanjem struktur pa ne povzroči njihovega uničenja.

Malte in betoni za izdelavo vodotesnih konstrukcij se pripravljajo na osnovi hidravličnega apna (iz sedimentnih apnenčastih kamnin posebne sestave - laporjev) in portlandskega cementa, pri čemer dajejo monolitnim in montažnim elementom stavbe potrebno trdnost, apnene malte pa se uporabljajo pri minimalnih obremenitvah.

Zgodovina cementa

Poskusi premagovanja nizke odpornosti apnenčastih in mavčnih spojin so se izvajali že od antičnih časov. Cement (caementum, preveden iz latinščine - zdrobljen, lomljen kamen) se je pojavil z dodajanjem lipa mineralnih snovi ki imajo hidrofobne lastnosti. V ta namen so bili uporabljeni zdrobljeni ostanki pečene glinene opeke, različne vulkanske kamnine. Tako je sestava cementa, ki so ga uporabljali graditelji iz starega Rima, vključevala pucolane - depozite pepela znanega vulkana Vesuviusa.

Poskusi so trajali več stoletij, dokler ni bila potrebna velika količina trajnega in poceni veziva, ki bi graditelje prisilila v razvoj optimalne tehnologije za njeno proizvodnjo. Za te študije je odločilen ruski vojaški tehnik Yegor Cheliyev, ki je izdal knjigo o cementu za podvodna dela (1825) in zidarja iz angleščine Leeds, John Aspdin, ki je prejel patent za portlandski cement (1824). To ime izvira iz angleškega otoka Portland, ki se nahaja v angleškem kanalu in sestoji iz apnenčastih kamnin. Kamni iz kamnoloma na tem otoku so veljali za najbolj prestižni gradbeni material v Angliji. Aspdinov umetni kamen je bil zelo podoben barvi in ​​moči.

Zanimivo je, da je Chelijeva tehnologija bolj usklajena s tem, kar zdaj imenujemo portlandski cement, Aspdina cement pa je bil izdelan brez sintranja surovin, ki so zdaj sprejete.

Tehnologija proizvodnje

Cementno vezivo različnih proizvajalcev se lahko razlikuje v surovinah, vendar so glavne tehnološke operacije enake. Prva faza je priprava prvotnih mineralnih surovin, to je več stopenj mletja apnenca in gline, mešanje teh komponent v pravilnih razmerjih. Kaj je cement? To je ponavadi 3 masne dele apnenca in 1 del gline. Včasih se uporablja sedimentne kamnine - lapor, kjer so te komponente v pravem razmerju.

Suha in mokra metoda

Obstajata dva načina za doseganje želenega stanja mešanice: "suho" in "mokro". Če je vsebnost vlage v komponentah visoka, se glina in mehki apnenec (kreda) raztopita v vodi, nato pa iz te suspenzije, imenovane surovo blato, odstranimo vodo z močnim segrevanjem (izhlapevanje). Izkazalo se je, da je mešanica enotna. Ekonomičnejši način je "suh", kjer ni nobene stopnje, da bi blato zavre, in zmes mehansko zdrobimo.

Poleg tega se v rotacijskih pečeh - valjih s premerom približno 5 m, dolgih približno 200 m, s naklonom za premik surove mase v procesu žganja - oblikujejo klinker - zaokrožena zrnca, ki se pojavijo med sintranjem mešanice pri temperaturi 1450-50 ° C zaradi fizikalnih in kemičnih interakcij.

Klinker se ohladi in stara do dva tedna pred končno operacijo - sočasno mletje z določeno količino sadre, ki se doda, da se upočasni proces nastavljanja. Tukaj je končno oblikovana sestava cementa, na isti stopnji se vnesejo različni mineralni dodatki, ki dajejo vezivu želene specifične lastnosti.

Kemična baza

Zahtevane lastnosti najbolj priljubljenega veziva določa kemično sestavo cementa. Zaradi tehnološke predelave surovin, klinker postane spojina različnih kemikalij v obliki štirih osnovnih mineralov:

1. Alyt, trikalcijev silikat, predstavlja večino klinkerja - 50-60%. Prisotnost ionov mangana, aluminija in železa v molekularni rešetki določa trdnost končne malte ali betonske mešanice, ki je bila zaposlena v prvih 28 dneh.
2. Belit - dikalcijev silikat - je 15-30% in je osnova moči, ki jo je struktura pozneje pridobila.
3. Aluminatna faza - trikalcijev aluminat - 5-10%. Hitra reakcija aluminata z vodo in morda preveč hitra nastavitev zahtevata vnos mavca, kar upočasni ta proces.
4. Feritna faza - tetracalcijev aluminoferit - 5-15%

Spreminjanje odstotne sestave teh faz, uvedba dodatnih komponent, je možno izdelati cement, katerega sestava in lastnosti bodo najbolj ustrezale specifičnim razmeram med gradnjo.

Vrste cementa

Žlindra Portland cement dobimo z dodajanjem granulirane žlindre v portlandski cementni klinker, stranski produkt taljenja železa v plavži. Uporaba žlindre zmanjšuje stroške, sestava cementa, proizvedenega s to tehnologijo, pa daje strukturam, ki temeljijo na njej, povečano odpornost na vodo z bogato mineralno sestavo, na primer morsko.

Hitro utrjevanje je cement s prevlado alita in aluminatne faze v klinkerju, odlikuje ga izjemno fino brušenje - vse to pospeši nabor moči.

Portland cement, odporen na sulfate, se uporablja za hidravlične konstrukcije, katerih podvodni deli so izpostavljeni stalni izpostavljenosti snovem, ki povzročajo sulfatno korozijo. Kaj je cement, zasnovan za takšne kritične strukture? Pri surovinah klinkerja je prisotnost trikalcijevega aluminata in belita minimalna.

Portland cement z zmanjšano proizvodnjo toplote in močjo je potreben za izdelavo konstrukcij z veliko maso in prostornino, kadar lahko toplota, ki nastane pri eksotermni reakciji strjevanja, povzroči nastanek razpok. Sestava tega cementa je podobna sulfatu.

Beli cement

Izdelki, ki se uporabljajo bel cement imajo povečane estetske lastnosti. Prisotnost v surovini železovega oksida in manganovega oksida daje končnemu prahu značilno sivo-zeleno barvo, oziroma sestava belega cementa nakazuje na minimalno prisotnost takšnih soli in uporabo lahkih, kaolinskih vrst gline za surovino.

Obstaja veliko več vrst cementnih veziv s posebnimi lastnostmi: hidrofobne, aluminijeve, vodoodporne, raztezne, napenjalne, plastificirane, peščene itd.

Sestava in moč

Najpomembnejši kazalnik kakovosti cementa je trdnost izdelkov, ki so iz nje izdelani. GOST je določil potrebne kazalnike, ki so označeni s posebnimi oznakami. Digit pomeni meja trdnosti upogibanje in stiskanje med laboratorijskimi preskusi standardnih vzorcev, na odpornost katerih vpliva tudi sestava cementa. M400 pomeni, da so vzorci prenašali obremenitev 400 kg / cm2 (ali 40 MPa).

Študije kažejo, da je mineralna sestava surovine najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na trdnost cementnih malt in betonov. Pravilna izbira komponent vam omogoča, da najdete pravo razmerje med hitrostjo moči in končno vrednostjo odpornosti na stres, ki se sčasoma povečuje. Sestava cementa M500 vam omogoča, da ustvarite tramove in plošče, ki lahko prenesejo ogromne obremenitve.

Danes se na svetu proizvaja ogromna količina cementa najrazličnejše kakovosti. Izbira surovin za to je pogosto odvisna od ekonomskih dejavnikov, z ustreznim odnosom do procesa gradnje pa je treba vedeti, iz česa je sestavljen cement, ki ga bomo uporabili za pravilno izbiro in zaupanje v moč in trajnost prihodnjega doma.