Ciment Portland

All the clinker compounds form solid solutions with small amounts of every element that is in a clinker., În plus față de cei patru oxizi majori, MgO, K2O și Na2O sunt impurități omniprezente în majoritatea materiilor prime. C3S impur se numește ALIT: reacționează mai rapid cu apa decât C2S pur. C2S există ca patru polimorfe majore: γ, β, α’ și α. La temperaturi ambientale, polimorful γ nehidraulic este stabil termodinamic, dar, în ciment, impuritățile stabilizează polimorful β hidraulic. C3A impur conține cantități considerabile (∼10 mol.% ) de fier, ceea ce îl poate face mai puțin reactiv decât compusul pur., Nivelurile ridicate de substituție de sodiu modifică structura cristalină de la ortorombic la cubic, cu o scădere corespunzătoare a reactivității.

C4AF nu au exact stoichiometria; continuă soluție solidă între a și F permite compoziția sa variază de la aproximativ C6A2F să C6AF2. Din acest motiv, c4af se numește de obicei faza de ferită. Deși în multe cimenturi compoziția fazei de ferită este aproape de C4AF, în cele care au un conținut foarte scăzut de C3A, compoziția este mai aproape de C6AF2. Pe măsură ce conținutul de fier crește, reactivitatea fazei de ferită scade., Este faza de ferită care conferă cimentului culoarea sa: când MgO este prezent în faza de ferită, devine negru și cimentul gri.dacă conținutul de MgO este scăzut sau dacă faza de ferită conține fier feros apreciabil (datorită unei atmosfere reducătoare în cuptor), cimentul este mai brun. În plus, MgO cristalin (periclază) este prezent în majoritatea clincherilor, de obicei în intervalul 2-4 wt.%. Există limite plasate pe cantitatea de MgO, deoarece hidratarea lentă poate provoca expansiuni perturbatoare în pasta întărită., În clinker, care sunt produse folosind ridicat de sulf, cărbune drept combustibil, sulfați alcalini, cum ar fi KS sau C2KS3 apar uneori; acești compuși pot afecta comportamentul de setare și poate reduce de 28 de zile de rezistență.cimenturile pot fi clasificate în funcție de tipurile ASTM prezentate în tabelul 2. Aceste clasificări se bazează mai ales pe performanță, nu pe compoziție, deși în general cimenturile de același tip au compoziții în linii mari similare. Peste 90% din totalul cimentului Portland fabricat în SUA este de tip I. Când este necesară o rezistență mai mare la vârste fragede (1-3 zile), se poate utiliza un tip III., Aceasta este măcinată mai fin, astfel încât hidratarea sa generală să fie mai rapidă. Cimentul de tip IV poate fi utilizat pentru a evita fisurarea termică în betonul de masă, prin scăderea căldurii de hidratare și, prin urmare, a temperaturii interne a masei, dar nu mai sunt fabricate în SUA. În prezența unor concentrații mari de sulfați în apele subterane sau în soluri, produsele de hidratare ale C3A pot suferi reacții suplimentare care au ca rezultat o expansiune perturbatoare. Rezistența betonului la atacul sulfatului poate fi îmbunătățită prin scăderea conținutului de C3A într-un ciment de tip V., Cimentul de tip II are proprietăți intermediare între cele de tip I și de tip V.

În afară de cele cinci tipuri ASTM de ciment Portland, sunt disponibile și alte cimenturi speciale. Cimenturile amestecate, care conțin materiale silicioase reactive (pozzolani) sau zguri hidraulice amestecate cu tipul I, sunt utilizate în majoritatea țărilor ca alternative la tipurile IV și V. la hidratare, ele formează mai mult C–S–H și mai puțin hidroxid de calciu. Cimenturile Expansive sunt cimenturi Portland modificate care contracarează efectele contracției de uscare prin formarea unor cantități mari de ettringit pentru a genera o expansiune restrânsă., Unele cimenturi speciale folosesc ettringita pentru a oferi o rezistență timpurie ridicată. Cimenturile de zidărie și cimenturile pentru puțuri de ulei sunt cimenturi Portland, modificate pentru a optimiza cerințele speciale ale acestor aplicații. Aluminați de calciu (cimenturi de înaltă alumină) sunt utilizate în principal pentru betoane refractare. Ele nu pot fi utilizate în scopuri structurale din cauza pierderii potențiale de rezistență în timpul serviciului. Cimenturile de oxiclorură de magneziu (Sorel) pot fi utilizate numai pentru aplicații interioare, deoarece nu rezistă la umiditate.