Sement Er den viktigste ingrediensen i sementpasta-bindemidlet i portland sementbetong (PCC). Det er en hydraulisk sement som, når den kombineres med vann, herdes til en solid masse. Ispedd i en aggregatmatrise danner DEN PCC. Som et materiale har portland sement blitt brukt i godt over 175 år, og fra et empirisk perspektiv er dets oppførsel godt forstått. Kjemisk er portland sement imidlertid et komplekst stoff hvis mekanismer og interaksjoner ennå ikke er fullt definert. ASTM C 125 og Portland Cement Association (PCA) gir følgende presise definisjoner: Hydraulisk sement: et uorganisk materiale eller en blanding av uorganiske materialer som setter og utvikler styrke ved kjemisk reaksjon med vann ved dannelse av hydrater og er i stand til å gjøre det under vann.Portland sement: en hydraulisk sement består hovedsakelig av hydrauliske kalsiumsilikater.

Background

selv om bruken av sement (både hydraulisk og ikke-hydraulisk) går tilbake mange tusen år (til gamle Egyptiske tider minst), den første forekomsten Av «portland Sement» kom i det 19.århundre. I 1824 Tok Joseph Aspdin, En Leeds mason, ut et patent på en hydraulisk sement som han laget» Portland » sement (Mindess And Young, 1981). Han kalte sementen fordi den produserte en betong som lignet fargen på den naturlige kalksteinen som ble brutt på Isle Of Portland, en halvøy i den engelske Kanal (Se Figur 1 og 2). Siden da har navnet «portland sement» fast og er skrevet i alle små bokstaver fordi det nå er anerkjent som et handelsnavn for en type materiale og ikke en spesifikk referanse Til Portland, England.i Dag er portland sement det mest brukte byggematerialet i verden med ca 1,56 milliarder tonn (1,72 milliarder tonn) produsert hvert år. Årlig global produksjon av portland sementbetong svinger rundt 3,8 millioner kubikkmeter (5 milliarder kubikkmeter) per år (Cement Association Of Canada, 2002). I USA er stive fortau den største enkeltbruken av portland sement og portland sement betong (ACPA, 2002).

Manufacturing

Selv om det finnes flere varianter av kommersielt produsert portland sement, de hver dele mange av de samme grunnleggende råvarer og kjemiske komponenter. De viktigste kjemiske komponentene i portland sement er kalsium, silika, alumina og jern. Kalsium er avledet fra kalkstein, marl eller kritt, mens silika, alumina og jern kommer fra sanden, leire og jernmalm kilder. Andre råvarer kan omfatte skifer, skjell og industrielle biprodukter som mill skala (Ash Grove Cement Company, 2000).

den grunnleggende produksjonsprosessen oppvarmer disse materialene i en ovn til ca. 1400 til 1600°C (2600-3000°F) – temperaturområdet der de to materialene samhandler kjemisk for å danne kalsiumsilikater (Mindess and Young, 1981). Dette oppvarmede stoffet, kalt «klinker», er vanligvis i form av små grå-svarte pellets om 12.5 mm (0,5 tommer) i diameter. Klinker blir deretter avkjølt og pulverisert til et fint pulver som nesten helt passerer gjennom en 0,075 mm (no. 200) sil og forsterket med en liten mengde gips. Resultatet er portland sement. Portland Cement Association (PCA) har en utmerket interaktiv illustrasjon av denne prosessen på deres hjemmeside.

Kjemiske Egenskaper

Portland sement kan være preget av deres kjemiske sammensetning selv om de sjelden er for fortau applikasjoner. Det er imidlertid en portland sement kjemiske egenskaper som bestemmer dens fysiske egenskaper og hvordan det kurerer. Derfor kan en grunnleggende forståelse av portland sement kjemi hjelpe en å forstå hvordan og hvorfor den oppfører seg som den gjør. Denne delen beskriver kort den grunnleggende kjemiske sammensetningen av en typisk portland sement og hvordan den hydrerer.

Grunnleggende Sammensetning

Tabell 1 Og Figur 3 viser de viktigste kjemiske sammensatte bestanddelene av portland sement.

Tabell 1. Main Constituents in a Typical Portland Cement (Mindess and Young, 1981)

Hydrering

når portland sement blandes med vann, gjennomgår dets kjemiske sammensatte bestanddeler en rekke kjemiske reaksjoner som får det til å herdes (eller sett). Disse kjemiske reaksjonene involverer alle tilsetning av vann til de grunnleggende kjemiske forbindelsene som er oppført i Tabell 1. Denne kjemiske reaksjonen med vann kalles «hydrering». Hver av disse reaksjonene skjer på en annen tid og hastighet. Sammen bestemmer resultatene av disse reaksjonene hvordan portland sement herdes og får styrke.

• Tricalciumsilikat (C3S). Hydrater og herdes raskt og er i stor grad ansvarlig for første sett og tidlig styrke. Portland sement med høyere prosenter AV C3S vil vise høyere tidlig styrke.
• Dikalsiumsilikat (C2S). Hydrater og herdes sakte og er i stor grad ansvarlig for at styrken øker utover en uke.
• Tricalcium aluminat (C3A). Hydrater og herder den raskeste. Frigjør en stor mengde varme nesten umiddelbart og bidrar noe til tidlig styrke. Gips legges til portland sement for å forsinke c3a hydrering. UTEN gips vil c3a hydrering føre til at portland sement settes nesten umiddelbart etter tilsetning av vann.
• tetracalcium aluminoferrite (C4AF). Hydrater raskt, men bidrar svært lite til styrke. Bruken tillater lavere ovn temperaturer i portland sement produksjon. De fleste portland sement fargeeffekter skyldes C4AF.

Figur 4 viser varmeutviklingshastigheter, noe som gir en omtrentlig ide om hydreringstider og når en typisk portland sement i utgangspunktet setter.

Figur 2. Rate av varme evolusjon under hydrering av en typisk portland sement.Resultatet av de to silikathydreringene er dannelsen av et kalsiumsilikathydrat (ofte skrevet C-S-H på grunn av er variabel støkiometri). C-S-H utgjør ca 1/2-2/3 volumet av den hydrerte pastaen (vann + sement) og dominerer derfor sin oppførsel (Mindess And Young, 1981).

Typer Portland Sement

Å Vite de grunnleggende egenskapene til portland sementets bestanddeler kjemiske forbindelser, er det mulig å modifisere egenskapene ved å justere mengdene av hver forbindelse. I USA, Aashto M 85 OG ASTM C 150, Standard Spesifikasjon For Portland Sement, gjenkjenne åtte grunnleggende typer portland sement betong (Tabell 2). Det finnes også mange andre typer blandede og proprietære sement som ikke er nevnt her.

Tabell 2. ASTM Typer Portland Sement

Fysiske Egenskaper

Portland sement er ofte preget av sine fysiske egenskaper for kvalitetskontroll formål. Deres fysiske egenskaper kan brukes til å klassifisere og sammenligne portland sement. Utfordringen i fysisk egenskap karakterisering er å utvikle fysiske tester som kan tilfredsstillende karakterisere viktige parametere. Denne delen, tatt i stor grad FRA PCA (1988), viser de mer vanlige amerikanske portland sement fysiske egenskaper som er testet. Spesifikasjonsverdier, hvor gitt, er hentet FRA ASTM C 150, Standardspesifikasjon For Portland Sement.

Husk at disse egenskapene generelt gjelder for «pene» sementpastaer – det vil si at de bare inkluderer portland sement og vann. Ryddig sement pastaer er vanligvis vanskelig å håndtere og teste, og dermed de innføre mer variasjon i resultatene. Sement kan også utføre forskjellig når den brukes i en «mørtel» (sement + vann + sand). Over tid har mørteltester vist seg å gi en bedre indikasjon på sementkvalitet, og dermed blir tester på pene sementpastaer vanligvis bare brukt til forskningsformål (Mindess And Young, 1981). Men hvis sanden ikke er nøye spesifisert i en mørteltest, kan resultatene ikke overføres.

• Finhet
• Lyd
• Styrke
• Spesifikk Vekt
• Varmehydrering
• Tap På Tenning