Cement portlandzki

Cement portlandzki CEM I 42,5 N w worku

Cement portlandzki – rodzaj cementu. Jest to szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru cementowego z gipsem w ilości do 5%.

Wynalezienie cementu portlandzkiego przypisywane jest Anglikowi Josephowi Aspdinowi, który w 1824 uzyskał patent na jego wyrób. Nazwa pochodzi od koloru otrzymanego cementu, który przypominał wynalazcy kolor wapienia portlandzkiego – wówczas jednego z najlepszych i najdroższych materiałów budowlanych w Wielkiej Brytanii.

Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze 1450 °C mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany. Podstawowe składniki klinkieru to:

• alit, krzemian trójwapniowy (50–65% masy klinkieru) – 3CaO·SiO₂
• belit, krzemian dwuwapniowy (ok. 20% masy klinkieru) – 2CaO·SiO₂
• brownmilleryt, związek tlenku wapnia, tlenku glinu i tlenku żelaza(III) (ok. 10% masy klinkieru) – 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃
• glinian trójwapniowy (ok. 10% masy klinkieru) – 3CaO·Al₂O₃
• inne związki glinu, wapnia, magnezu

Do wypalonego klinkieru dodaje się gips lub mieszaninę gipsu i anhydrytu jako regulatora czasu wiązania oraz do 5% innych składników (wapień, żużel, pył pucolanowy), a następnie całość miele się w młynie do cementu.

W procesie wiązania powstają związki, które – ulegając krystalizacji – tworzą zwartą, twardą masę. Sam proces wiązania to reakcje chemiczne, z których dwie najważniejsze to:

6 CaO·SiO₂ + 9 H₂O → 6 CaO·SiO₂·9 H₂O

3 CaO·Al₂O₃ + 12 H₂O → 3 CaO·Al₂O₃·12 H₂O

Produkowane cementy różnią się między sobą wytrzymałością mechaniczną oraz tempem jej przyrastania. Na tej podstawie wyróżnia się trzy klasy wytrzymałościowe cementu portlandzkiego:

• 32,5 (wytrzymałość próbek po 28 dniach: 32,5–52,5 MPa)
• 42,5 (wytrzymałość próbek po 28 dniach: 42,5–62,5 MPa)
• 52,5 (wytrzymałość próbek po 28 dniach: >52,5 MPa)

Liczba określająca klasę cementu informuje o minimalnej wytrzymałości normowej zaprawy na ściskanie, wyrażonej w MPa po 28 dniach twardnienia. Ze względu na tempo przyrastania wytrzymałości cementy dzieli się następująco:

• z normalną wytrzymałością wczesną – oznaczenie N
• z wysoką wytrzymałością wczesną – oznaczenie R

Do grupy cementów portlandzkich należy także cement portlandzki biały, nie zawierający domieszek związków żelaza, oraz cement murarski i cement portlandzki szybkotwardniejący.

Zobacz też

• Cement portlandzki wieloskładnikowy
• cement hutniczy
• spoiwo mineralne
• podstawowe materiały budowlane