Naturligtvis vet du vad cement är. Du ser det varje dag - eller är det konkret? Och vad är Portlandcement ? Vi kommer till dessa distinktioner om ett ögonblick.
Vad du antagligen vet är att det gråa materialets pålitliga bindningsegenskaper gör det till en kostnadseffektiv lösning för att bygga strukturer med anmärkningsvärd styrka och hållbarhet.
Utbredd användning av betong förändrade städernas landskap och möjliggjorde konstruktionen av ikoniska byggnader och strukturer som fortfarande står kvar idag, inklusive byggnader, broar, vägar, rör, block och paneler. Dess mångsidighet och utbredda tillgänglighet gör det till ett viktigt material i den moderna byggbranschen.
InnehållKompositmaterialet, som består av tre viktiga råvaror, är ett hydrauliskt cement. Det fungerar genom en process som kallas hydrering, vilket innebär att man tillsätter vatten till torra cementpartiklar eller pulver.
Detta initierar en kemisk reaktion, vilket gör att cementen härdar och bildar en fast massa. Hydratiseringsprocessen bildar kalciumsilikathydrat (CSH) gel, som fungerar som bindningsmaterialet. Denna gel fyller mellanrummen mellan aggregatpartiklar, såsom sand och grus, och skapar en stark och hållbar betong.
Kalksten, lera och gips är de tre viktigaste råvarorna som utgörs av Portlandcement.
För länge sedan, i en civilisation långt, långt borta ... använde de gamla romarna redan cement. De bildade ett hydrauliskt bindemedel med kalk och vulkanisk aska eller pozzolana , en blandning som de kallade romersk cement. Dess imponerande motståndskraft mot havsvatten gjorde det till ett utmärkt alternativ för att bygga akvedukter och andra marina strukturer. Men byggnadsmaterialet hade sina nackdelar:långa härdningstider bromsade framstegen, och puzzolana var inte lätt tillgänglig överallt där romarna ville bygga.
Ett par årtusenden senare kom Joseph Aspdin, en engelsk murare. År 1824 fick Aspdin ett genombrott med sin innovativa process att värma kalksten tillsammans med lera, vilket resulterade i en ny typ av cement med exceptionella bindningsegenskaper. Han döpte den till "Portlandcement" som en nick till dess likhet med en naturlig kalksten som finns på Isle of Portland i England.
Under den industriella revolutionen fick Portlandcement snabbt erkännande för sin styrka och hållbarhet, och överträffade dåtidens andra byggmaterial. Dess anmärkningsvärda bindningsegenskaper möjliggjorde skapandet av betong, ett mångsidigt material som kan motstå tunga belastningar och ogynnsamma väderförhållanden.
Med portlandcementens tillkomst kunde byggare och ingenjörer konstruera högre, mer motståndskraftiga strukturer och infrastruktur, vilket bidrar till den snabba industrialiseringen och urbaniseringen på 1800-talet.
Efterfrågan på Portland cementanläggningar ökade i höjden och dess produktion spreds globalt. Tillverkare exporterade till olika länder, inklusive USA, där den första Portland cementtillverkningsanläggningen etablerades 1871.
Detta markerade början på en betydande förändring i inte bara cementindustrin, utan den amerikanska byggindustrin som helhet, eftersom modern portlandcement har blivit det föredragna materialet för broar, byggnader och infrastrukturprojekt på grund av dess styrka, hållbarhet och tillgänglighet .
Portlandcementklinker är nyckelkomponenten i Portlandcement och produceras genom en komplex tillverkningsprocess. De typiska sammansättningarna kommer att variera något från en cementproduktionsanläggning till en annan, baserat på faktorer som råvarornas renhet, men alla börjar med att utvinna kalksten och lera från stenbrott, som tillverkarna sedan krossar och homogeniserar för att bilda en konsekvent blandning.
Nästa steg innebär att värma upp råvarorna i en ugn vid höga temperaturer, vanligtvis runt 2 642 grader Fahrenheit (1 450 grader Celsius). Den intensiva värmen omvandlar kalciumkarbonatet i kalkstenen till kalciumoxid och frigör koldioxidgas. Samtidigt reagerar lermineralerna och bildar nya föreningar.
Det resulterande materialet, som kallas klinker, består av små, gråsvarta knölar i storlek från några millimeter till några centimeter. Klinkern kyls sedan och pulveriseras till ett färdigt cementpulver känt som Portlandcement. Detta pulver är grunden för att producera olika typer av cement genom att blanda det med andra material, såsom gips och mineraltillsatser.
Tillverkningen av portlandcementklinker är en kritisk och energikrävande process som kräver exakt kontroll och efterlevnad av specifika kemiska sammansättningar och temperaturförhållanden. Om man till exempel låter för mycket trikalciumaluminat bildas kan det leda till mindre värmebeständig cement.
Vart och ett av dessa Portlandcement kommer med distinkta fysiska egenskaper och specifika tillämpningar inom byggbranschen.
Ofta kallad vanlig Portlandcement (OPC), detta allmänna bindemedel är känt för sin mångsidighet och styrka. Dess applikationer inkluderar bostads- och kommersiella konstruktioner, fundament, trottoarer och prefabricerade produkter. Typ I-cement härdar och härdar långsamt, vilket gör den lämplig för projekt som kräver längre arbetstider.
Designad för att ge ökad hållbarhet och motståndskraft mot sulfatangrepp, är den idealisk för projekt som utsätts för måttliga sulfatkoncentrationer i jord eller grundvatten, såsom fundament, stödmurar och underjordiska strukturer.
Även känd som cement med hög tidig hållfasthet, är detta formulerat för att uppnå snabb hållfasthetsutveckling. Det används ofta i tidskänsliga byggprojekt där tidig hållfasthet är avgörande, såsom höghus, prefabricerade betongelement och kallväderskonstruktion. Cement av typ III möjliggör snabbare byggscheman och tidig belastning av strukturer.
Optimerad för användning i massiva betongkonstruktioner som genererar betydande värme under hydratisering, den låga värmen av hydratiseringsegenskaper gör detta lämpligt för stora dammar, massbetongfundament och andra strukturer där överdriven värme kan orsaka sprickbildning eller strukturella skador. Portlandcement av typ IV ger långsammare hållfasthetsutveckling men ger långtidshållfasthet och hållbarhet.
Detta är speciellt formulerat för att motstå de allvarliga kemiska angreppen från sulfater, vilket säkerställer långvarig hållbarhet hos betong i sådana aggressiva miljöer. Det används ofta i miljöer med höga sulfatkoncentrationer, såsom reningsverk, marina strukturer och områden med höga sulfathalter i marken.
I huvudsak är cement den ingrediens som ger betongen dess styrka och stabilitet. Betong är ett kompositmaterial som består av cement, ballast (som sand och grus), vatten och ibland tillsatser. Cement fungerar som limmet som håller samman aggregaten, vilket möjliggör bildandet av en solid och hållbar struktur.
Den här artikeln skapades i samband med AI-teknik, sedan faktagranskad och redigerad av en HowStuffWorks-redaktör.
