Portlandzement
Portlandzement ist das wichtigste anorganische Bindemittel in Trockenmörtelprodukten. Nach Zugabe von Wasser zur Herstellung von Schlämmen ist er ein zementartiges Material, das an der Luft und in Wasser aushärten kann. Portlandzement kann nach Leistung und Verwendungszweck unterschieden werden und lässt sich in Allzweckzement, wie gewöhnlichen Portlandzement und Hüttenzement, Spezialzement, wie Schnellzement, Dammzement, Expansionszement und Ölbohrlochzement unterteilen. Außerdem kann er je nach Zusammensetzung in Portlandzement, Zement mit hohem Tonerdegehalt (Calciumaluminatzement) und Sulfoaluminatzement unterteilt werden.
Portlandzement ist ein hydraulischer Zement, der aus Portlandzementklinker, 0-5 % Kalkstein oder Hüttensand und einer angemessenen Menge Gips hergestellt wird und in zwei Typen unterteilt werden kann: Portlandzement ohne Zusatzstoffe wird als Portlandzement Typ I bezeichnet und hat den Code P-I; wird Portlandzementklinker gemahlen und Kalkstein oder Hüttensand mit nicht mehr als 5 % der Zementmasse gemischt, spricht man von Portlandzement Typ II und sein Code lautet P-II.
Hydratationsreaktion und Eigenschaften
Portlandzement wird mit geeignetem Wasser gemischt, um einen plastischen Zementleim zu bilden, der mit Zuschlagstoffen wie Sand und Stein zusammengefügt werden kann. Nach einer Erhaltungsphase wird daraus allmählich ein Zementstein mit einer bestimmten mechanischen Festigkeit. Da die Hydratation und Erhärtung von Zement ein komplizierter physikalischer, chemischer und physikochemischer Veränderungsprozess ist, entstehen ständig neue Hydratationsprodukte, und es kommt zu exothermen Reaktionen, die zu Volumenänderungen und Festigkeitssteigerungen führen.
Die Hydratationsgeschwindigkeit von Tricalciumsilicat im Zementhydratationsprozess ist relativ schnell, wodurch der Zement schnell erhärten und Hydratationsprodukte mit beträchtlicher Festigkeit entstehen können. Tricalciumsilikatpartikel mit einer Partikelgröße von 40-50 g können nach 28 Tagen Wasserzugabe um etwa 75 % hydratisiert werden, so dass sich die Festigkeit relativ schnell entwickelt, die Frühfestigkeit hoch ist, die starke Wachstumsrate ziemlich groß ist und die Festigkeit nach 28 Tagen ihr Niveau – 70 % bis 80 % der Jahresfestigkeit erreichen kann. Was die 28-Tage- und Ein-Jahres-Festigkeit betrifft, so ist Tricalciumsilicat unter den vier Hauptmineralien das höchste.
Physikalische und mechanische Eigenschaften von Portlandzement
(1) Feinheit
Die Mahlfeinheit von Zement steht in engem Zusammenhang mit einer Reihe von Eigenschaften wie Abbindezeit, Festigkeit, Trocknungsschwindung und Hydratationswärmefreisetzungsrate und muss daher innerhalb eines geeigneten Bereichs kontrolliert werden. Verschiedene Indikatoren wie der Siebanteil, die spezifische Oberfläche, der durchschnittliche Partikeldurchmesser und die Partikelabstufung können die Feinheit des Zements beschreiben.
(2) Konsistenz
Die Konsistenz ist der Wasserbedarf, der entsteht, wenn der Zementschlamm einen bestimmten Grad an Fließfähigkeit erreicht, und sie ist eine der wesentlichen Eigenschaften von Zement. Um die Bestimmung der Abbindezeit und der Stabilität des Zements genau und vergleichbar zu machen, sollte der Zementstein nach einem bestimmten Prüfverfahren eine einheitliche Konsistenz erreichen, die als Standardkonsistenz bezeichnet wird, und die Menge an Mischwasser, die erforderlich ist, damit der Zementstein die formale Konsistenz erreicht (ausgedrückt als Prozentsatz der Zementmasse), wird als Wasserverbrauch für die Standardkonsistenz bezeichnet.
Die Faktoren, die die Konsistenz des Zements beeinflussen, sind die mineralische Zusammensetzung des Zementklinkers, die Leistung und Dosierung der gemischten Materialien, die Zusatzstoffe und die Mahlfeinheit des Zements.
(3) Gerinnungszeit
Der Vorgang, bei dem Zement von der Vermischung mit Wasser bis zum Verlust seiner Fließfähigkeit, d. h. von einem flüssigen Zustand in eine festere Form übergeht, wird als Abbindevorgang von Zement bezeichnet, und die dafür erforderliche Zeit wird als Abbindezeit bezeichnet. Um die Abbindezeit von Zement besser wiederzugeben und die Bauausführung zu erleichtern, wird sie in Anfangs- und Endabbindezeit unterteilt. Die Anfangshärtezeit bezieht sich auf den Zeitpunkt, zu dem der Zement mit Wasser gemischt wird, bis der Zementschlamm seine Plastizität zu verlieren beginnt; die Endhärtezeit bezieht sich auf den Zeitpunkt, zu dem der Zement mit Wasser gemischt wird, bis der Zementschlamm seine Plastizität vollständig verliert und beginnt, Festigkeit zu entwickeln.
Viele Faktoren beeinflussen die Abbindezeit von Zement. Bei der Herstellung wird das Koagulationsmittel (in der Regel Gips) verwendet, um die Abbindezeit des Zements einzustellen.
