A cement tulajdonságai azok a tulajdonságok és összetevők, amelyek a létező egyik legsokoldalúbb és legértékesebb építőanyaggá teszik. A tulajdonságok magukban foglalják a cement fizikai és kémiai tulajdonságait is.
A fizikai tulajdonságok közé tartoznak az olyan elemek, mint a cement nyomószilárdsága és kötőképessége, amelyek lehetővé teszik az építők számára, hogy erős és tartós szerkezeteket hozzanak létre. A kémiai tulajdonságok azzal függenek össze, hogy a cement összetevői hogyan járulnak hozzá a cement lenyűgöző fizikai tulajdonságaihoz.
A cement fizikai tulajdonságai
A cement kémiai összetevői jelentős szerepet játszanak fizikai tulajdonságaiban. A cementgyártó cégek bizonyos kiigazításokat végeznek a cement összetevőinél, amikor különleges tulajdonságokkal rendelkező cementtípusokat szeretnének létrehozni.
Finomság
A cementkeverék finomsága a cementpor szemcseméret-eloszlására utal. Ez a tulajdonság befolyásolja a cement teljesítményét és megmunkálhatóságát. A finomságot négyzetméter per kilogrammban (m2/kg) vagy négyzetcentiméter per grammban (cm2/g) mérik. A nagyobb fajlagos felület a finomabb részecskéket, az alacsonyabb fajlagos felület pedig a durvább részecskéket jelzi.
Minél finomabbak a cementrészecskék, annál nagyobb a kölcsönhatás a víz és a cementrészecskék között. Ez fokozza a kémiai reakcióképességet és a kalcium-szilikát-hidrát (CSH) gél későbbi termelését. A CSH gél képezi azt a mátrixot, amely létrehozza a cement keménységét és szilárdságát.
Hangosság
A cement szilárdsága arra utal, hogy megőrzi szerkezetét, miután megkötött és megszilárdult. Méri a cement ellenállását a térfogatváltozásokkal szemben, mint például a zsugorodás és a tágulás, amely a késleltetett hidratáció vagy az instabil kémiai vegyületek miatt fordulhat elő. Egyes instabil kémiai vegyületek közé tartozik a fölösleges mész vagy magnézia, amely idővel reakcióba léphet a vízzel, és expanziót okoz.
A gyártók a kiegyensúlyozott kémiai összetétel fenntartása érdekében a megfelelő alapanyag-keverék kiválasztásával biztosítják a cement szilárdságát. Ez lehetővé teszi számukra, hogy megfelelő kemencehőmérsékletet biztosítsanak a klinkergyártási fázisban, és a részecskéket elfogadható szintre őröljék túlzott hőképződés nélkül.
Következetesség
A cement konzisztenciája arra utal, hogy vízzel keverve képes folyni és fenntartani a bedolgozhatóságát. Ez a tulajdonság a cementpaszta plaszticitására és folyékonyságára vonatkozik. A cementkeverékben lévő különböző kémiai vegyületek hidratációs sebességük és reológiai tulajdonságaik miatt befolyásolják a cement állagát. Például a trikalcium-szilikát meglehetősen reaktív, és nagy mennyiségű vizet igényel a jó konzisztenciához. A dikalcium-szilikát reakcióideje alacsonyabb, és nem igényel sok vizet az optimális állag eléréséhez.
Erő
Egy típusú cement szilárdsága arra utal, hogy képes ellenállni a külső erők nyomásának, miközben megőrzi szerkezeti integritását. Ez a kritikus tulajdonság részletezi a cement teherbíró képességét és tartósságát. A szakértők úgy határozzák meg a cement szilárdságát, hogy hengeres cement- vagy betonmintákat nyomó terhelésnek vetnek alá, amíg meghibásodás nem következik be. A trikalcium-szilikát a cement korai szilárdságát növeli, a dikalcium-szilikát pedig támogatja a hosszú távú szilárdságot.
Idő beállítása
A cement kötési ideje azt írja le, hogy mennyi idő alatt éri el a frissen kevert cementpaszta szilárd, szilárd állapotát. A cementgyártók két kategóriában mérik a kötési időt: a kezdeti kötési idő és a végső kötési idő. A kezdeti beállítási idő ne legyen túl gyors, mert ez gátolja a jó bedolgozhatóságot. A végső beállított idő nem lehet túl hosszú, mert ez lelassíthatja a projektek előrehaladását.
A kezdeti átlagos beállítási idő 30-45 perc. Az átlagos végső beállítási idő 7-10 óra között van. Ezek az idők eltérőek lesznek a speciális cementeknél, mint például a gyorsan keményedő cement vagy az alacsony hőmérsékletű cement. A trikalcium-szilikát jelenléte gyorsabb kötési időt eredményez. A dikalcium-szilikát hozzáadása késleltetheti a kötési időt.
Hidratáció hője
A hidratációs hő tulajdonsága a hidratációs folyamat során felszabaduló hőmennyiségre utal. A folyamat során exoterm kémiai reakciók lépnek fel, amelyek befolyásolhatják a cement bedolgozhatóságát. A cement hőtermelése előnyös hideg éghajlaton, de nem meleg éghajlaton, ahol a túl sok hőtermelés repedéseket és/vagy zsugorodást okozhat, ami befolyásolja a szerkezet szilárdságát és tartósságát.
Gyakran előfordul, hogy a cementgyártók felsorolják a cementjük lehetséges hőhidratációját, bár ezek a határértékek a környezeti feltételektől függően változnak.
Gyújtás elvesztése
A gyulladási veszteség (LOI) a súlyveszteség mértékére vonatkozik, amikor a cement magas hőmérsékletnek van kitéve. Ez a tulajdonság méri a cementkeverékben lévő illékony vegyületek és szerves anyagok mennyiségét. A teszt elvégzéséhez a gyártók meghatározott mennyiségű cementet tesznek ki meghatározott hőmérsékletnek, általában 900-1000 o C körül. Miután az összes illékony vegyület elégett, a szervetlen anyagok megmaradnak. A tömegveszteséget a kiindulási cementminta tömegének százalékában határozzuk meg.
Ez a tulajdonság segít a cementgyártóknak értékelni a cementösszetétel tisztaságát és minőségét, ami befolyásolja a cement szilárdságát, tartósságát és a kémiai támadásokkal szembeni ellenálló képességét.
Testsűrűség
A térfogatsűrűség tulajdonság a cement térfogategységenkénti tömegére vonatkozik. Ezt kilogramm per köbméterben (kg/m3) vagy gramm per köbcentiméterben (g/cm3) fejezik ki. Ez a cement sűrűségét méri, ha az lazán, tömörítés nélkül van becsomagolva. A normál cement átlagos térfogatsűrűsége 1000-1600 kg/m3.
Fajsúly
Ez a tulajdonság a cement sűrűségét a víz sűrűségéhez viszonyítja egy adott hőmérsékleten. A szabályos cement fajsúlya átlagosan 3,1-3,16 között van. A fajsúlymérés segít a mérnököknek pontosan megmérni a cementet az adalékanyag és a víz megfelelő arányával, hogy elérjék a kívánt betonsűrűséget.
A cement kémiai tulajdonságai
A cement kémiai tulajdonságait összetétele határozza meg. A cement négy fő kémiai vegyülete a trikalcium-aluminát, a trikalcium-szilikát, a dikalcium-szilikát és a ferrit. Ezek a vegyületek a hidratáció során kémiai változásokon mennek keresztül, amelyek befolyásolják a cement fizikai tulajdonságait.
Trikalcium-aluminát (C3A) – Ez a vegyület vízzel reagálva beindítja a hidratációs folyamatot. A C3A a cement szilárdságának növekedéséhez is vezet. Trikalcium-szilikát (C3S) – A C3S felelős a gyors hidratálásért és keményedésért. Dikalcium-szilikát (C2S) – Ez a kémiai vegyület segít a cementnek a hosszú távú szilárdság megszerzésében. Ferrit (C4AF) – A ferrit egy folyósítószer, amely segít csökkenteni a nyersanyagok olvadáspontját a kemencében, ami elősegíti a gyártási folyamatot. Magnézia (MgO) – Kis mennyiségű magnézia elősegíti a cement szilárdságát. Ha túl sok magnézia van a keverékben, akkor a cement kiterjedt és nem szilárd lesz. Kén-trioxidok (SO3) – A kén-trioxid gipsz formájában van jelen a cementben. Beállítási időgyorsítóként működhet. A túl sok SO3 a cementet expanzióssá és nem megbízhatóvá teheti. Vas-oxidok (Fe203) – Ez a vegyület szilárdságot és keménységet ad a cementnek. Ez adja a cement színét is. Lúgok – A lúgok jelenléte segíthet növelni a hidratáció sebességét, de lelassítja a cement kötési idejét is. Alumínium-oxid – A magas timföldtartalmú cement nagyon hideg hőmérsékletnek is ellenáll. Szilícium-dioxid füstök – A szilícium-dioxid gőzök javítják a cement nyomószilárdságát, kopásállóságát és kötési szilárdságát. A túlzott mennyiségű szilícium-dioxid-gőz késleltetheti a cement kötési idejét.
