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Cimento Portland: variedades, propriedades e aplicação

Para o fabrico de betão, utilizam-se ligantes inorgânicos que, quando misturados com água, formam uma solução pastosa, que ganha força à medida que endurece. Uma variação de tal composição aglutinante é o cimento Portland.


Recursos e fabricação

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.

É uma mistura seca, que é diluída com água. Depois de um certo tempo, o produto entra em contato com o ar.

O cimento Portland tem clínquer finamente moído, assim como o gesso, que acelera a fixação da mistura. Dependendo do tipo e da 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.

Calcário Portland

Para obter essa composição são utilizadas rochas carbonáticas (calcário, giz, alumina e sílica), além de margas (uma mistura de rochas carbonatadas e argila, a rocha de transição do calcário ao barro). O processo de produção começa com a trituração 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 ° C. 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. Esta mistura passa pelo controle de qualidade e em conformidade com as normas aceitas recebe o certificado de conformidade.



Existem várias opções para queima de matérias-primas:

  • Molhado. Primeiro, os componentes são esmagados, depois 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 reduz os custos de mão-de-obra e os custos de produção. Como resultado do processamento em usinas receber matérias-primas em pó.
  • Combinado. Essa tecnologia combina dois tipos de produção - seca e úmida. A saturação da umidade da matéria-prima sobe para 14%, após o que os produtos são esmagados e secos em usinas especiais.
Molhado
Seco
Combinado

Composição e propriedades

Como já mencionado, o cimento Portland é constituído por clínquer. Na natureza, grânulos prontos são muito raros, então 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 de componentes da mistura é regulada por GOST 10178 85 "cimento Portland e cimento Portland escória". É o cumprimento dos requisitos da produção garante alta características técnicas e operacionais do produto.

Em sua embalagem deve ser uma indicação da produção de acordo com GOST. Na ausência deste último, entende-se que o cimento Portland é feito de acordo com as especificações (condições técnicas), e isso significa que suas propriedades diferem daquelas adotadas.


Para dar ao cimento Portland certas características técnicas, adicionam-se aditivos minerais à composição, cujo conteúdo não excede 20-25%.

Os mais populares são os seguintes:

  • Aluminar aumenta o tempo de endurecimento do cimento, mas possui indicadores de baixa resistência (o conteúdo possível no 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, já que proporciona cura rápida.


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 é realizado - esses fatores afetam principalmente a velocidade de ajuste do produto.
  • Demanda de água. Segundo este termo entende-se a quantidade de água necessária para obter uma espessura adequada para o trabalho de pasta de cimento. Normalmente, a umidade não deve exceder 25% da composição da mistura. A fim de reduzir a quantidade necessária de água, utiliza-se uma pasta 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 transportar um certo número de ciclos de congelamento e descongelamento sem perder suas características de desempenho.

Para aumentar a resistência ao congelamento, adiciona-se à composição uma abietat de sódio ou um resíduo de madeira lavada.

  • 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. A composição de aquecimento rápido é otimizada pela adição de componentes minerais ativos a ela.

Características

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 relacionados à sua estabilidade mecânica e capacidade operacional.

Não podemos dizer que uma das características técnicas é de maior prioridade. 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 como cimento portland pozolânico, que possui máxima resistência à corrosão e resistência à umidade, mas sim indicadores de baixa resistência nas fases iniciais de trabalho (nos primeiros dias de instalação).



Técnico

Entre as características técnicas devem ser destacadas:

  • Gravidade específica 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, e também afeta seu desempenho.
  • Consumo de água, o teor ótimo de líquido na composição não deve exceder 25-28%, já que este indicador afeta a força da composição (com excesso, ocorre a divisão do concreto, com uma falta, aparecem 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 (o processo diminui no inverno), mas não excede 10-12 horas (medido usando 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.

Físico

  • 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.

Mecânico

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 com o 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).

Quanto maior essa proporção, maiores os indicadores de força da composição. As características de resistência dependem do grau de moagem (quanto menor, mais ativa a solução), a presença de aditivos e aditivos.

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


Diferenças do cimento simples

O cimento Portland é um tipo de cimento que é mais usado para despejar concreto. 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 tem uma grande margem de segurança, tem taxas mais elevadas de resistência ao gelo, resistência a meios agressivos. É faz do cimento Portland um material popular na construção de indústrias de petróleo e gás.


É adequado para a construção de fundações em solos complexos e instáveis, caso em que é recomendado o uso de uma mistura resistente ao sulfato. Tal composição quase não encolhe edifícios, não se formam fissuras na sua superfície.

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 comum, 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. 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 certas características distintivas é devido à presença de aditivos.

cimento portland M 400
cimento M 600

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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 estruturas de concreto pré-moldado e 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 suplementos 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.

Sobrepressão
Com aditivos

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. O uso desta composição permite reduzir o tempo de exposição da mistura na fôrma e aumentar significativamente o ritmo de trabalho de construção.

É usado principalmente para objetos pré-fabricados e de concreto armado.

  • Endurecimento normal. Não contém aditivos especiais, nem tão exigentes quanto ao grau de moagem da mistura. Disponível de acordo com o GOST 31108-2003.
Secar rapidamente
Endurecimento normal
  • Hidrofóbico A opção é caracterizada pela capacidade de absorver umidade e reduzir o tempo de ajuste. 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 e 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 utilizada para a construção de estruturas arquitetônicas complexas.
Hidrofóbico
Plastificado
  • 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, já 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 e grosso, que possui aditivos “leves”.
  • Expansão. Tais misturas podem ter uma composio diferente, mas todas partilham a capacidade de aumentar em volume quando misturam a soluo. Isso se deve ao fato de que uma reação química começa entre os componentes principais e adicionais, o que dá um incremento ao volume.

Como regra, tais composições são usadas para preencher costuras e rachaduras em superfícies expostas a alta umidade.

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

É usado para criar uma pilha e outros tipos de fundações em solos pantanosos e ácidos.

  • Cimento Portland Slac. Na composição do produto, há escórias de alto forno, e isso se deve ao alto teor 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 congelamento.
Resistente a sulfato
Cimento Portland Slac
  • Escória alcalina A composição tem características mais altas, comparadas às 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, às vezes argila.
  • Cimento Portland Branco. Escopo da mistura - acabamento e obra arquitetônica, também serve como base para cimentos não ferrosos. A sombra branca como a neve é ​​obtida fazendo-se um produto de calcário puro e argila branca, bem como através do arrefecimento adicional do clínquer com água.
Escória alcalina
Branco
  • 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 durável que é fácil de processar (facilmente polida, não afetada por mofo, fungos).

O material é usado como revestimento de acabamento, bem como para criar estruturas complexas em termos de formas. Concreto baseado em cimento magnesiano, na verdade, é um tipo de pedra artificial.

  • Cor Portland Cimento também usado para trabalhos decorativos. Acontece misturando modificação branca e pigmento. Este último pode ser óxido de ferro, ocre, óxido de cromo. O principal é que os pigmentos são leves e resistentes aos álcalis.
Magnésia
Colorido
  • ​​​​​​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 à base de clínquer e calcário fundido. A mistura final contém grandes quantidades de aluminatos com baixo teor de cálcio.

A fim de garantir uma adesão de alta qualidade e um conjunto de resistência necessária, a solidificação deve ser realizada a uma temperatura inferior a 25% C. Caso contrário, até 50% da resistência do concreto é perdida.

Outra característica da alumina é a inadmissibilidade da 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.

Pozolânico
Aluminoso

Selos

Marca é definida como a força da amostra quando testada para flexão e compressão. Utiliza-se cimento Portland e areia, na proporção de 1: 3, para a fabricação da amostra, uma amostra de tamanho 4x4x16 cm é feita desta solução, que solidifica em 28 dias, o endurecimento ocorre em 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 relativamente grande de segurança, que possibilita 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 fibrocimento.
  • 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).

Em quais casos não é adequado?

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 combinados, nivelam as propriedades um do outro. Isso acontece, por exemplo, ao adicionar componentes para melhorar a resistência à umidade e resistência ao gelo. O primeiro (aumentando a resistência à umidade) reduz significativamente a resistência à congelação da composição.

Em outras palavras, o cimento portland com aditivos não é adequado para condições em que há uma diminuição significativa na temperatura de operação. Neste caso, o cimento Portland sem aditivos deve ser usado. Para climas úmidos, uma mistura padrão de cimento Portland não é adequada, é melhor escolher o cimento Portland de escória.


É importante considerar o objetivo do material. Assim, para a construção de objetos monolíticos e estruturas para fins 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.

Nenhum dos tipos de cimento Portland é adequado para uso em águas correntes, corpos salinos de água, canais fluidos de rios, águas com alto conteúdo mineral.

Até 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, represas e outras estruturas de engenharia), use tipos especiais de cimento.

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


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