Vlastnosti cementu sú vlastnosti a prísady, ktoré z neho robia jeden z najuniverzálnejších a najcennejších stavebných materiálov, aké existujú. Vlastnosti zahŕňajú fyzikálne vlastnosti, ako aj chemické vlastnosti cementu.
Fyzikálne vlastnosti zahŕňajú prvky, ako je pevnosť cementu v tlaku a väzbová schopnosť, ktoré umožňujú staviteľom vytvárať silné a odolné štruktúry. Chemické vlastnosti súvisia s tým, ako zložky v cemente prispievajú k jeho pôsobivým fyzikálnym vlastnostiam.
Fyzikálne vlastnosti cementu
Chemické zložky cementu sa významne podieľajú na jeho fyzikálnych vlastnostiach. Cementárske spoločnosti robia určité úpravy zložiek cementu, keď chcú vytvoriť špecializované typy cementu, ktoré majú jedinečné vlastnosti.
Jemnosť
Jemnosť cementovej zmesi sa vzťahuje na distribúciu veľkosti častíc cementového prášku. Táto vlastnosť ovplyvňuje výkon a spracovateľnosť cementu. Jemnosť sa meria v štvorcových metroch na kilogram (m2/kg) alebo štvorcových centimetroch na gram (cm2/g). Vyšší špecifický povrch označuje jemnejšie častice a nižší špecifický povrch označuje hrubšie častice.
Čím jemnejšie sú častice cementu, tým väčšia je interakcia medzi vodou a časticami cementu. To zvyšuje chemickú reaktivitu a následnú produkciu gélu hydrátu kremičitanu vápenatého (CSH). CSH gél tvorí matricu, ktorá vytvára tvrdnutie a pevnosť cementu.
Zdravie
Pevnosť cementu sa vzťahuje na jeho schopnosť zachovať si svoju štruktúru po stuhnutí a vytvrdnutí. Meria odolnosť cementu voči objemovým zmenám, ako je zmršťovanie a rozťahovanie, ku ktorým môže dôjsť v dôsledku oneskorenej hydratácie alebo nestabilných chemických zlúčenín. Niektoré nestabilné chemické zlúčeniny zahŕňajú prebytok vápna alebo horčíka, ktoré môžu časom reagovať s vodou a spôsobiť expanziu.
Výrobcovia zabezpečujú nezávadnosť cementu výberom správnej zmesi surovín, aby sa zachovalo vyvážené chemické zloženie. To im umožňuje zabezpečiť správnu teplotu pece vo fáze výroby slinku a rozdrviť častice na prijateľnú úroveň bez nadmerného vytvárania tepla.
Dôslednosť
Konzistencia cementu sa vzťahuje na jeho schopnosť tiecť a udržiavať spracovateľnosť po zmiešaní s vodou. Táto vlastnosť súvisí s plasticitou a tekutosťou cementovej pasty. Rôzne chemické zlúčeniny v cementovej zmesi ovplyvňujú konzistenciu cementu z dôvodu ich rýchlosti hydratácie a reologických vlastností. Napríklad trikalciumsilikát je celkom reaktívny a vyžaduje veľké množstvo vody pre dobrú konzistenciu. Dikalciumsilikát má nižší reakčný čas a na dosiahnutie optimálnej konzistencie nepotrebuje veľa vody.
Pevnosť
Pevnosť určitého typu cementu sa vzťahuje na jeho schopnosť odolávať tlaku vonkajších síl pri zachovaní jeho štrukturálnej integrity. Táto kritická vlastnosť podrobne opisuje nosnosť a trvanlivosť cementu. Odborníci stanovujú pevnosť cementu tak, že valcové vzorky cementu alebo betónu podrobia zaťaženiu tlakom, kým nedôjde k poruche. Trikalciumsilikát poskytuje cementu skoré zvýšenie pevnosti a dikalciumsilikát podporuje dlhodobú pevnosť.
Nastavovať čas
Čas tuhnutia cementu popisuje, ako dlho cementu trvá, kým čerstvo namiešaná cementová pasta dosiahne pevný, pevný stav. Cementári merajú čas tuhnutia v dvoch kategóriách: počiatočný čas tuhnutia a konečný čas tuhnutia. Počiatočný čas tuhnutia by nemal byť príliš rýchly, pretože to bráni dobrej spracovateľnosti. Konečný nastavený čas by nemal byť príliš dlhý, pretože to môže spomaliť postup na projektoch.
Počiatočné priemerné časy nastavenia sú medzi 30-45 minútami. Priemerný konečný čas tuhnutia sa pohybuje medzi 7-10 hodinami. Tieto časy sa budú líšiť pre špecializovaný cement, ako je rýchlo tvrdnúci cement alebo nízkoteplotný cement. Prítomnosť trikalciumsilikátu vedie k rýchlejšej dobe tuhnutia. Pridanie dikalciumsilikátu môže predĺžiť dobu tuhnutia.
Teplo hydratácie
Vlastnosť hydratačného tepla sa vzťahuje na množstvo tepla, ktoré sa uvoľňuje počas procesu hydratácie. Počas tohto procesu dochádza k exotermickým chemickým reakciám, ktoré môžu ovplyvniť spracovateľnosť cementu. Produkcia tepla v cemente je prospešná v chladnom podnebí, ale nie v teplom podnebí, kde príliš veľa tepla môže spôsobiť praskliny a/alebo zmrštenie, ktoré ovplyvní pevnosť a trvanlivosť konštrukcie.
Je bežné, že výrobcovia cementu uvádzajú potenciálnu tepelnú hydratáciu ich cementu, hoci tieto limity sa budú líšiť v závislosti od podmienok prostredia.
Strata vznietenia
Vlastnosť straty vznietením (LOI) sa týka množstva straty hmotnosti, keď je cement vystavený vysokým teplotám. Táto vlastnosť meria množstvo prchavých zlúčenín a organických látok v cementovej zmesi. Na vykonanie tohto testu výrobcovia vystavia určité množstvo cementu špecifikovanej teplote, zvyčajne okolo 900o-1000oC. Po vyhorení všetkých prchavých zlúčenín ostanú anorganické materiály. Strata hmotnosti sa stanoví ako percento hmotnosti počiatočnej vzorky cementu.
Táto vlastnosť pomáha výrobcom cementu vyhodnotiť čistotu a kvalitu cementového zloženia, ktoré ovplyvňuje vývoj pevnosti, trvanlivosť a odolnosť cementu voči chemickým vplyvom.
Objemová hustota
Vlastnosť objemovej hmotnosti sa vzťahuje na hmotnosť cementu na jednotku objemu. Vyjadruje sa v kilogramoch na meter kubický (kg/m3) alebo v gramoch na centimeter kubický (g/cm3). Toto meria hustotu cementu, keď je voľne zabalený bez zhutnenia. Priemerná objemová hmotnosť bežného cementu je od 1000 do 1600 kg/m3.
Špecifická gravitácia
Táto vlastnosť meria hustotu cementu k hustote vody pri určitej teplote. Merná hmotnosť bežného cementu je v priemere medzi 3,1-3,16. Meranie špecifickej hmotnosti pomáha inžinierom presne merať cement so správnym pomerom kameniva a vody, aby sa dosiahla požadovaná hustota betónu.
Chemické vlastnosti cementu
Chemické vlastnosti cementu sú určené jeho zložením. Štyri hlavné chemické zlúčeniny v cemente sú trikalciumhlinitan, trikalciumsilikát, dikalciumsilikát a ferit. Tieto zlúčeniny podliehajú chemickým zmenám počas hydratácie, ktoré ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti cementu.
Hlinitan vápenatý (C3A) – Táto zlúčenina reaguje s vodou, čím sa spustí proces hydratácie. C3A tiež vedie k rozvoju pevnosti v cemente. Trikalcium silikát (C3S) – C3S je zodpovedný za rýchlu hydratáciu a tvrdnutie. Dikalciumsilikát (C2S) – Táto chemická zlúčenina pomáha cementu získať dlhodobú pevnosť. Ferit (C4AF) – Ferit je tavidlo, ktoré pomáha znižovať teplotu topenia surovín v peci, čo napomáha výrobnému procesu. Magnézia (MgO) – Malé množstvo horčíka pomáha cementu získať pevnosť. Príliš veľa magnézia v zmesi spôsobí, že cement bude expanzívny a nezdravý. Oxidy síry (SO3) – Oxid sírový je v cemente prítomný vo forme sadry. Môže pôsobiť ako urýchľovač času nastavenia. Príliš veľa SO3 môže spôsobiť, že cement bude expanzný a nezdravý. Oxidy železa (Fe203) – Táto zlúčenina dodáva cementu pevnosť a tvrdosť. Dodáva tiež farbu cementu. Zásady – Prítomnosť zásad môže pomôcť zvýšiť rýchlosť hydratácie, ale aj spomaliť čas tuhnutia cementu. Alumina – Cement s vysokým obsahom oxidu hlinitého odolá veľmi nízkym teplotám. Kremičité výpary – Kremičité výpary pomáhajú zlepšovať pevnosť v tlaku, oteruvzdornosť a priľnavosť cementu. Nadmerné množstvo výparov oxidu kremičitého môže oneskoriť čas tuhnutia cementu.
Ak sa vám naša stránka páči, zdieľajte ju so svojimi priateľmi & Facebook
