Sementin ominaisuudet ovat ne ominaisuudet ja ainesosat, jotka tekevät siitä yhden monipuolisimmista ja arvokkaimmista rakennusmateriaaleista. Ominaisuuksiin kuuluvat sementin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.
Fysikaalisiin ominaisuuksiin kuuluvat elementit, kuten sementin puristuslujuus ja sitomiskyky, joiden avulla rakentajat voivat luoda vahvoja ja kestäviä rakenteita. Kemialliset ominaisuudet liittyvät siihen, kuinka sementin ainesosat vaikuttavat sen vaikuttaviin fysikaalisiin ominaisuuksiin.
Sementin fyysiset ominaisuudet
Sementin kemiallisilla komponenteilla on merkittävä rooli sen fysikaalisissa ominaisuuksissa. Sementtiyritykset tekevät tiettyjä muutoksia sementin ainesosiin, kun he haluavat luoda erikoistuneita sementtityyppejä, joilla on ainutlaatuiset ominaisuudet.
Hienous
Sementtiseoksen hienous viittaa sementtijauheen hiukkaskokojakaumaan. Tämä ominaisuus vaikuttaa sementin suorituskykyyn ja työstettävyyteen. Hienous mitataan neliömetrinä kilogrammaa kohti (m2/kg) tai neliösenttimetriä grammaa kohti (cm2/g). Suurempi ominaispinta-ala tarkoittaa hienompia hiukkasia ja pienempi ominaispinta-ala osoittaa karkeampia hiukkasia.
Mitä hienompia sementtihiukkaset ovat, sitä suurempi on veden ja sementtihiukkasten välinen vuorovaikutus. Tämä parantaa kemiallista reaktiivisuutta ja sitä seuraavaa kalsiumsilikaattihydraattigeelin (CSH) tuotantoa. CSH-geeli muodostaa matriisin, joka luo sementin kovettumisen ja lujuuden.
Soundness
Sementin lujuus viittaa sen kykyyn säilyttää rakenne, kun se on kovettunut ja kovettunut. Se mittaa sementin kestävyyttä tilavuuden muutoksiin, kuten kutistumiseen ja laajenemiseen, joita voi tapahtua viivästyneen hydraation tai epävakaiden kemiallisten yhdisteiden vuoksi. Jotkut epästabiilit kemialliset yhdisteet sisältävät ylimääräistä kalkkia tai magnesiumoksidia, jotka voivat reagoida veden kanssa ajan myötä aiheuttaen laajenemista.
Valmistajat varmistavat sementin kestävyyden valitsemalla oikean sekoituksen raaka-aineista tasapainoisen kemiallisen koostumuksen ylläpitämiseksi. Näin ne voivat varmistaa oikean uunin lämpötilan klinkkerin tuotantovaiheessa ja jauhaa hiukkaset hyväksyttävälle tasolle ilman liiallista lämmön muodostumista.
Johdonmukaisuus
Sementin sakeus viittaa sen kykyyn valua ja säilyttää työstettävyys veteen sekoitettuna. Tämä ominaisuus liittyy sementtipastan plastisuuteen ja juoksevuuteen. Sementtiseoksen sisällä olevat erilaiset kemialliset yhdisteet vaikuttavat sementin koostumukseen hydratoitumisnopeudensa ja reologisten ominaisuuksiensa vuoksi. Esimerkiksi trikalsiumsilikaatti on melko reaktiivinen ja vaatii suuren määrän vettä hyvän konsistenssin saavuttamiseksi. Dikalsiumsilikaatilla on lyhyempi reaktioaika, eikä se vaadi paljon vettä optimaalisen koostumuksen saavuttamiseksi.
Vahvuus
Sementtityypin lujuus viittaa sen kykyyn kestää ulkoisten voimien aiheuttamaa painetta säilyttäen samalla rakenteellisen eheyden. Tämä kriittinen ominaisuus kertoo sementin kantokyvystä ja kestävyydestä. Asiantuntijat määrittävät sementin lujuuden altistamalla sementin tai betonin lieriömäisiä näytteitä puristuskuormitukselle, kunnes vika ilmenee. Trikalsiumsilikaatti antaa sementille varhaisen lujuudenlisäyksen ja dikalsiumsilikaatti tukee pitkäaikaista lujuutta.
Ajastaa
Sementin kovettumisaika kuvaa, kuinka kauan sementillä kestää, ennen kuin juuri sekoitettu sementtitahna saavuttaa kiinteän, kiinteän tilan. Sementtivalmistajat mittaavat kovettumisaikaa kahdessa kategoriassa: alkuasetusaika ja lopullinen kovettumisaika. Alkuasetusaika ei saa olla liian nopea, koska se estää hyvän työstettävyyden. Lopullinen asetettu aika ei saa olla liian pitkä, koska se voi hidastaa projektin edistymistä.
Alkuperäiset keskimääräiset asettumisajat ovat 30-45 minuuttia. Keskimääräinen lopullinen asettumisaika vaihtelee 7-10 tunnin välillä. Nämä ajat ovat erilaiset erikoissementille, kuten nopeasti kovettuva sementti tai matalalämpöinen sementti. Trikalsiumsilikaatin läsnäolo johtaa nopeampiin kovettumiseen. Dikalsiumsilikaatin lisääminen voi viivyttää kovettumisaikoja.
Nesteytymisen lämpö
Hydraatiolämpö-ominaisuus viittaa lämmön määrään, joka vapautuu hydrataatioprosessin aikana. Tämän prosessin aikana tapahtuu eksotermisiä kemiallisia reaktioita, jotka voivat vaikuttaa sementin työstettävyyteen. Lämmöntuotanto sementissä on hyödyllistä kylmissä ilmastoissa, mutta ei lämpimissä ilmastoissa, joissa liiallinen lämmöntuotto voi aiheuttaa halkeamia ja/tai kutistumista, jotka vaikuttavat rakenteen lujuuteen ja kestävyyteen.
On tavallista, että sementin valmistajat ilmoittavat sementtinsä mahdollisen lämpöhydraation, vaikka nämä rajat vaihtelevat ympäristöolosuhteiden mukaan.
Sytytyksen menetys
Sytytyshäviöominaisuus (LOI) viittaa painohäviöön, kun sementti altistuu korkeille lämpötiloille. Tämä ominaisuus mittaa haihtuvien yhdisteiden ja orgaanisten aineiden määrää sementtiseoksessa. Tämän testin suorittamiseksi valmistajat altistavat tietyn määrän sementtiä tietylle lämpötilalle, yleensä noin 900-1000 °C. Kun kaikki haihtuvat yhdisteet ovat palaneet, epäorgaaniset materiaalit jäävät jäljelle. Painohäviö määritetään prosentteina alkuperäisen sementtinäytteen painosta.
Tämä ominaisuus auttaa sementin valmistajia arvioimaan sementtikoostumuksen puhtautta ja laatua, mikä vaikuttaa sementin lujuuden kehittymiseen, kestävyyteen ja kemiallisten iskujen kestävyyteen.
Bulkkitiheys
Bulkkitiheysominaisuus viittaa sementin massaan tilavuusyksikköä kohti. Tämä ilmaistaan kilogrammoina kuutiometriä kohden (kg/m3) tai grammoina kuutiosenttimetriä kohden (g/cm3). Tämä mittaa sementin tiheyttä, kun se on löyhästi pakattu ilman tiivistymistä. Tavallisen sementin keskimääräinen irtotiheysalue on 1000-1600 kg/m3.
Tietty painovoima
Tämä ominaisuus mittaa sementin tiheyden veden tiheyteen tietyssä lämpötilassa. Tavallisen sementin ominaispaino on keskimäärin välillä 3,1-3,16. Ominaispainomittaus auttaa insinöörejä mittaamaan tarkasti sementin kiviaineksen ja veden oikeilla suhteilla saavuttaakseen tarvitsemansa betonin tiheyden.
Sementin kemialliset ominaisuudet
Sementin kemialliset ominaisuudet määräytyvät sen koostumuksen mukaan. Sementin neljä pääasiallista kemiallista yhdistettä ovat trikalsiumaluminaatti, trikalsiumsilikaatti, dikalsiumsilikaatti ja ferriitti. Näissä yhdisteissä tapahtuu kemiallisia muutoksia hydraation aikana, mikä vaikuttaa sementin fysikaalisiin ominaisuuksiin.
Trikalsiumaluminaatti (C3A) – Tämä yhdiste reagoi veden kanssa käynnistäen hydraatioprosessin. C3A johtaa myös sementin lujuuden kehittymiseen. Trikalsiumsilikaatti (C3S) – C3S vastaa nopeasta kosteuttamisesta ja kovettumisesta. Dikalsiumsilikaatti (C2S) – Tämä kemiallinen yhdiste auttaa sementtiä saamaan pitkäaikaista lujuutta. Ferriitti (C4AF) – Ferriitti on sulatusaine, joka auttaa alentamaan raaka-aineiden sulamislämpötilaa uunissa, mikä helpottaa valmistusprosessia. Magnesia (MgO) – Pieni määrä magnesiumoksidia auttaa sementin vahvistamisessa. Liian paljon magnesiumoksidia seoksessa tekee sementistä paisuvaa ja epäterveellistä. Rikkitrioksidit (SO3) – Rikkitrioksidia on sementissä kipsin muodossa. Se voi toimia asettumisajan kiihdyttimenä. Liian paljon SO3:a voi tehdä sementistä laajenevan ja epävakaa. Rautaoksidit (Fe203) – Tämä seos lisää sementin lujuutta ja kovuutta. Se antaa myös sementille värin. Alkalit – alkalien läsnäolo voi auttaa lisäämään hydratoitumisnopeutta, mutta myös hidastaa sementin kovettumisaikaa. Alumiinioksidi – Sementti, jossa on korkea alumiinioksidipitoisuus, kestää hyvin kylmiä lämpötiloja. Piidioksidihöyryt – Piidioksidihöyryt auttavat parantamaan sementin puristuslujuutta, kulutuskestävyyttä ja sidoslujuutta. Liiallinen määrä piidioksidihöyryjä voi hidastaa sementin kovettumisaikaa.
