Cement portlandzki

All the clinker compounds form solid solutions with small amounts of every element that is in a clinker., Oprócz czterech głównych tlenków, MgO, K2O i Na2O są wszechobecnymi zanieczyszczeniami w większości surowców. Nieczyste C3S nazywa się alite: reaguje szybciej z wodą niż czyste C2S. C2S istnieje jako cztery główne polimorfy: γ, β, α' i α. W temperaturze otoczenia niehydrauliczny polimorf γ jest termodynamicznie stabilny, ale w cemencie zanieczyszczenia stabilizują hydrauliczny polimorf β. Nieczyste C3A zawiera znaczne ilości (∼10 mol.% ) żelaza, co może uczynić go mniej reaktywnym niż czysty związek., Wysoki poziom substytucji sodu modyfikuje jego strukturę krystaliczną z rombowego do sześciennego z odpowiednim spadkiem reaktywności.

C4AF nie ma dokładnej stechiometrii; ciągły roztwór stały między A I F pozwala na zmianę jego składu od około C6A2F do C6AF2. Z tego powodu c4af jest zwykle nazywany fazą ferrytową. Chociaż w wielu cementach skład fazy ferrytowej jest zbliżony do C4AF, w tych, które mają bardzo niską zawartość C3A, skład jest bliższy C6AF2. Wraz ze wzrostem zawartości żelaza zmniejsza się reaktywność fazy ferrytowej., To właśnie Faza ferrytowa nadaje cementowi swój kolor: gdy MgO jest obecny w fazie ferrytowej, staje się czarny, a cement szary.

Jeśli zawartość MgO jest niska, lub jeśli Faza ferrytowa zawiera znaczne żelazo (ze względu na atmosferę redukującą w piecu), cement jest brązowawy. Ponadto krystaliczny MgO (periklaza) jest obecny w większości klinkierów, zwykle w zakresie 2-4 wt.%. Istnieją ograniczenia dotyczące ilości MgO, ponieważ jego powolne nawodnienie może powodować destrukcyjne ekspansje w utwardzonej pasty., W klinkieru, które są produkowane przy użyciu węgla wysokiej siarki jako paliwa, siarczany alkaliczne, takie jak KS lub C2KS3 czasami występują; związki te mogą wpływać na zachowanie ustawienia i mogą obniżyć wytrzymałość 28-dniową.

cementy można klasyfikować zgodnie z typami ASTM podanymi w tabeli 2. Klasyfikacje te opierają się głównie na występie, a nie kompozycji, choć generalnie cementy tego samego typu mają zasadniczo podobne kompozycje. Ponad 90% cementu portlandzkiego produkowanego w USA to typ I. gdy wymagana jest większa wytrzymałość we wczesnym wieku (1-3 dni), można zastosować typ III., Jest to bardziej drobno zmielone, dzięki czemu jego ogólne nawodnienie jest szybsze. Cement typu IV może być stosowany w celu uniknięcia pękania termicznego w betonie masowym, poprzez obniżenie ciepła uwodnienia, a tym samym temperatury wewnętrznej masy, ale nie są już produkowane w USA. W obecności wysokich stężeń siarczanów w wodach gruntowych lub glebach produkty uwodnienia C3A mogą ulegać dalszym reakcjom, które prowadzą do destrukcyjnej ekspansji. Odporność betonu na atak siarczanów można poprawić poprzez obniżenie zawartości C3A w cemencie typu V., Cement typu II ma właściwości pośrednie między właściwościami typu I i typu V.

oprócz pięciu rodzajów cementu portlandzkiego ASTM dostępne są inne specjalne cementy. Cementy mieszane, zawierające reaktywne materiały krzemionkowe (pozzolany) lub żużle hydrauliczne zmieszane z typem i, są stosowane w większości krajów jako alternatywy dla typów IV i V. podczas uwodnienia tworzą więcej C–S-H i mniej wodorotlenku wapnia. Cementy ekspansywne to zmodyfikowane cementy Portlandzkie, które przeciwdziałają skutkom skurczu suszenia, tworząc duże ilości ettringitu, aby wygenerować powściągliwą ekspansję., Niektóre specjalne cementy wykorzystują ettringite, aby zapewnić wysoką wczesną wytrzymałość. Cementy murarskie i cementy olejowe to cementy Portlandzkie, modyfikowane w celu optymalizacji specjalnych wymagań tych zastosowań. Glinki wapnia (cementy o wysokiej zawartości tlenku glinu) są stosowane głównie do betonów ogniotrwałych. Nie mogą być używane do celów konstrukcyjnych ze względu na potencjalną utratę wytrzymałości podczas użytkowania. Cementy tlenochlorku magnezu (Sorel) mogą być stosowane tylko do zastosowań wewnętrznych, ponieważ nie są odporne na wilgoć.