Proprietatile cimentului portland

Proprietatile cimentului portland

Cimentului portland i se impun, in functie de utilizare, anumite cerinte privind proprietatile saJe principale.

Timpul de priza

Timpul de priza reprezinta o proprietate importanta din punctul de vedere al punerii in lucru a cimentului portland. Se deosebesc doua marimi: inceputul si sfasitul prizei. Aceste marimi sunt conventionale. Tinand seama ca depind de foarte multi factori si pentru a putea constitui un criteriu de comparatie a diferitelor cimenturi, ele se definesc si se determina in conditii standard. O utilizare generala, datorita simplitatii sale, o are metoda de masurare a timpului de priza cu aparatul Vicat (temperatura are o influenta mare asupra reproductibilitatii rezultatelor, chiar si la variatii mici ale sale), in prezent sunt preconizate si alte metode, care permit inregistra­rea automata a timpului de priza. Citam in acest sens pe acelea care se bazeaza pe masurarea caldurii de hidratare sau a electroconductivitatii pastei.

Inceputul de priza pentru cimentul portland trebuie sa aiba loc nu mai devreme de o ora, iar sfarsitul de priza nu mai tarziu de 10 ore. La cimentul cu intarire rapida, aceasta incepe nu mai devreme de 45 min. de la ameste­carea cu apa si se termina dupa maximum 10 ore. Pentru scopuri speciale se pot obtine cimenturi la care inceputul de priza sa aiba loc dupa cateva mi­nute si perioada de priza sa se termine dupa o jumatate de ora.

Cimenturile cu priza inceata se caracterizeaza printr-un inceput de priza de 5-7 ore, sfarsitul avand loc dupa aproximativ 10 ore.

O priza prea rapida creeaza greutati de punere in lucru a mortarelor sau betoanelor, in timp ce folosirea cimentului cu priza inceata conduce la mic­sorarea ritmului de lucru.

Asa cum s-a aratat anterior, timpul de priza depinde de foarte multi factori. Un rol esential il are compozitia mineralogica a cimentului; prezenta aluminatului de calciu, in primul rand, mareste viteza de priza; de ase­menea, in acelasi sens influenteaza cantitatea de faza vitroasa. O ardere mai inaintata determina o priza mai inceata, in timp ce o ardere insuficienta conduce la o priza mai rapida decat a cimentului portland normal.

In general, ridicarea temperaturii accelereaza priza ; influenta sa este insa strans legata de natura cimentului. De la o anumita valoare a tem­peraturii, in functie de compozitia mineralogica a cimentului, procesul poate fi influentat in sens invers.

Cresterea finetei de macinare si scaderea raportului A/C (apa/ciment) conduc, de asemenea, la o accelerare a prizei.

Inmagazinarea clincherului si a cimentului determina o micsorare a vitezei de priza, deoarece are loc o hidratare partiala a componentilor cimentului; formatiunile hidratate prin pastrare mai indelungata se pot carbo­nata pe seama CO₂ din aer, formandu-se un invelis din carbonat, care franeaza hidratarea granulelor de ciment.

Priza poate fi reglata, pentru un ciment si conditii de lucru date, cu acceleratori si intarzietori de priza.

Apa de consistenta normala. Apa de segregare

Apa adaugata cimentului in vederea pregatirii mortarelor sau betoanelor trebuie, pe de o parte, sa asigure desfasurarea normala a proceselor de hi­dratare si hidroliza a constituentilor sai, iar pe de alta parte, sa confere amestecului fluiditatea necesara unei bune lucrabilitati, in functie de metoda de punere a sa in lucru, in cazul cimentului portland normal, prima data dupa amestecarea cimentului cu apa, fluiditatea scade brusc ; urmeaza o scurta perioada in care viscozitatea pastei ramane practic neschimbata, dupa care incepe iar sa creasca rapid. In prelucrarea amestecurilor respective tre­buie evident sa se tina seama de aceste schimbari.

Apa folosita pentru obtinerea unei paste de consistenta normala conform standardului, si cu atat mai mult a unui beton usor lucrabil, depaseste sen­sibil apa necesara proceselor chimice. Ea depinde in primul rand de compo­zitia mineralogica a cimentului; cantitatea cea mai mare de apa o solicita C₃A, in timp ce C₂S necesita o cantitate mai mica. Adaugarea unor substante fluidificatoare determina folosirea unei cantitati mai mici de apa. Finetea de macinare mai ridicata a cimentului presupune o cantitate de apa mai mare.

Uneori, in functie de o serie de factori, in procesul de pregatire a mor­tarelor se observa separarea unei anumite cantitati de apa. Apa separata (apa de segregare) depinde in primul rand de natura cimentului, de capa­citatea sa de retinere a apei si de cantitatea de apa folosita in amestec; pentru a o defini insa ca o caracteristica a cimentului trebuie pastrate constante conditiile de determinare, inclusiv raportul A/C. Cunoasterea acestei marimi este foarte importanta, pentru ca existenta unui asemenea fenomen influen­teaza negativ asupra structurii pietrei de ciment sau a betonului, si deci asupra rezistentelor sale. Acest fenomen este insotit de o segregare a ele­mentelor betonului. De asemenea, se pot forma straturi de apa chiar in in­teriorul betonului sau la interfata beton-armatura, ceea ce determina o mai usoara deteriorare a betonului.

Separarea apei in cazul mortarelor conduce la pierderea proprietatilor acestora de a se pune usor in lucrare.

Acest fenomen uneori poate fi util. De exemplu, in cazul turnarii dintr-odata a unor elemente subtiri de beton, in cofraje care pot absorbi apa, sau cand se toarna stalpi de beton dupa metoda centrifugarii ; se asigura o tasare inaintata ; elementul de beton va include o cantitate mai redusa de apa in capilare.

Ridicarea finetii de macinare a cimentului mareste capacitatea acestuia de a retine apa. Tendinta de separare a apei este redusa si in cazul in care se introduc in amestec adaosuri hidraulice (tripoli, diatomit), adaosuri plastifiante, substante antrenoare de aer

Rezistenta mecanica

Rezistentele mecanice principalele caracteristici ale cimenturilor portland. Ele dau indicatii asupra capacitatii de intarire a liantilor. Ca urmare a importantei sale, rezistenta la compresiune este folosita, in standarde, ca principal criteriu de clasificare a cimenturilor dupa marci.Astfel se deosebesc cimenturi P300, P400, P500, P600, ( cifra indicand rezistenta minima la compresiune a unui mortar normal, dupa 28 de zile de intarire in conditii standard), in tabelul I.5 sunt prezentate rezistentele la diverse termene de intarire, pentru diferite cimenturi, determinate pe mor­tare vartoase. Rezultatele care se obtin pe mortare plastice sunt inferioare; aceste mortare insa se apropie mai mult de conditiile de santier.

Consistenta mortarelor, modul de preparare, de compactare, de pastrare si incercare sunt fixate prin standarde intrucat toate influenteaza valoarea rezistentelor mecanice.

Pastrarea in apa va determina obtinerea de rezultate superioare, cimentul portland fiind un liant hidraulic

Tabelul I.5. Rezistenta la compresiune a cimentului

Variatia temperaturii de lucru conduce la obtinerea unor rezultate di­ferite. Pana la o anumita temperatura, procesul de intarire este influentat pozitiv ; reactiile de hidratare fiind exoterme, ridicarea in continuare a tem­peraturii determina desfasurarea reactiei in sens invers celui dorit ; in aceste conditii se obtin rezistente mecanice mai slabe. Se dau, spre exemplificare, cateva date, obtinute pentru ciment portland obisnuit, cu privire la influenta temperaturii.

Evident ca dezvoltarea rezistentelor mecanice in timp, ca si rezisten­tele finale ale cimentului sunt determinate in mod esential de compozitia sa mineralogica. Constituentii mineralogici ai cimentului portland prezinta va­lori diferite ale rezistentelor mecanice

Tabeleul I.6. Rezistenta la compresiune a constituentilor mineralogici

Din valorile inscrise in tabelul I.6, coroborate cu valorile gradului de hidratare (tabelul I.7) si cu compozitia cimentului, rezulta importanta for­marii hidrosilicatilor in procesul de intarire (Hidratarea β-2CaO∙SiO₂ in cimentul portland este accelerata in raport cu comportarea compusului pur, contribuind la intarirea cimentului la timpi indelungati in masura importanta

Tebelul I.7. Gradul de hidratare a constituentlior mineralogici