cap.2.cimenturi.doc

7/28/2019 Cap.2.Cimenturi.doc

1/11

COMPONENETII BETONULUI CIMENTURI PENTRU BETOANE

Cimentul este un material pulverulent, de natur bazic, hidrofil, instabil din

punct de vedere chimic. Amestecat cu apa formeaz paste tixotrope, care facpriz i se ntresc n timp, formnd piatra de ciment.

Cimentul portland (silicios), reprezint un amestec de silicai i aluminai de calciu

i este obinut prin mcinarea fin a clincherului de ciment portland cu un adaos de 27

% ghips pentru reglarea timpului de priz.

Clincherul de ciment portland este obinut prin arderea unui amestec de materii

prime n cuptoare rotative.

Materiile prime utilizate la fabricarea clincherului de ciment portland sunt: calcare,

marne, argile, leossuri, subproduse industriale (zguri, cenui, isturi), adaosuri de

corecie (silicioase, aluminoase, ferugionase etc.), gipsuri.

Compoziia mineralogic a cimentului

n procesele de ardere a materiilor prime, oxizii existeni n compoziia acestora,

reacioneaz ntre ei formnd compui mineralogici. Cei mai importani ca pondere sunt

urmtorii:

Silicatul tricalcic (alitul) - 3CaOSiO2 - C3S;

Silicatul bicalcic (belitul) - 2CaOSiO2 - C2S;

Feroaluminatul tetracalcic (celitul I sau brownmilleritul) - 4CaOAl2O3F2O3 - C4AF;

Aluminatul tricalcic (celitul II) - 3CaOAl2O3 - C3A.

Compoziia mineralogic a clincherului de ciment portland poate s varieze, n

funcie de compoziia chimic a materiilor prime utilizate i a tehnologiilor de fabricaie.

Norma european SREN 197/1,2-2002 impune pentru clincherul portland

urmtoarele cerine:

- minimum 2/3 din masa total s fie constituit de silicai (alit + belit) cimenturi

silicatice;


2/11

- relaia procentual dintre oxidul de calciu i trioxidul de siliciu din compoziie s fie

mai mare ca 2;

- coninutul procentual n masa de oxid de magneziu s fie mai mic de 5%.

n cazul clincherului de ciment portland, compusii mineralogici se pot regasi, de

regula, in limitele urmatoarelor procente:

- C3S 4073%;

- C2S 235%;

- C3A 118%;

- C4AF 220%;

Principalele proprietati ale cimentului, legate de influenta componentilor

mineralogici sunt: viteza de hidratare, cldura de hidratare, rezistenele mecanice ievoluia lor, rezistena la agresiviti chimice, cantitatea de apa legata chimic, etc.

Variaia compoziiei mineralogice a clincherului de ciment portland, permite

obinerea unei game foarte largi de cimenturi cu proprieti diferite conferite betonului,

att n stare proaspt ct i n stare ntrit.

Pentru cimenturi sunt definite urmatoarele clase de rezisten: 32,5 , 32,5 , 42,5 ,

42,5 , 52,5 , 52,5 (N sau R), unde partea cifric (32,5, 42,5 i 52,5) reprezint clasa de

rezisten la compresiune exprimat n N/mm

2

, N este simbolul pentru rezisten iniialnormala i litera R este simbolul pentru rezisten iniial ridicata.

Clasificri

Dintre principalele clasificari ale cimenturilor se pot mentiona:

a. n funcie de prezena adaosurilor n compoziia cimenturilor:

cimenturi portland unitare (fr adaosuri); cimenturi portland cu adaosuri;

b. n funcie de compozitia lor, conform Normei Europene EN 197-1:

cimenturi Portland ;

cimenturi Portland cu zgura;


3/11

cimenturi Portland cu microsilice;

cimenturi Portland cu puzzolana;

cimenturi Portland cu cenusa zburatoare;

cimenturi Portland cu sist calcinat; cimenturi Portland cu calcar;

cimenturi Portland compozite;

cimenturi de furnal;

cimenturi puzzolanice;

cimenturi compozite;

c. Conform SR 388 /1995, cimenturile se mpart astfel: cimenturi Portland fara adaos (tip I);

cimenturi Portland compozite (tip II);

cimenturi de furnal (tip III);

cimenturi puzzolanice (tip IV);

cimenturi compozite (tip V).

d. Conform SR 1500/96, armonizat cu Norma Europeana ENV 197-1, cimenturile

se impart astfel: cimenturi Portland cu zgura (tip II);

cimenturi Portland cu cenusa(tip II);

cimenturi Portland cu puzzolana naturala(tip II);

cimenturi Portland cu calcar(tip II);

cimenturi Portland compozite(tip II);

cimenturi de furnal(tip III);

cimenturi puzzolanice(tip IV); cimenturi compozite(tip V).

Clasificarea convenional are un caracter orientativ, uneori putnd exista deosebiri

semnificative ntre cimenturile de acelai tip. Din aceste motive, parametrii tehnici,


4/11

tehnologici i economici ai lucrrilor, stabilesc pe baz de analiza, ncercri i condiii

concrete, tipul recomandat i utilizabil de ciment.

Ponderea componentilor mineralogici, imparte cimenturile dupa denumirea si

proprietatile lor astfel:

Cimenturi alitice au degajare mare de caldura, priza normala si intarire rapida

(rezistente initiale mari, timp friguros, prefabricare, etc. fara agresivitati

chimice);

Cimenturi belitice au degajare mica de caldura, priza normala si viteza mica de

intarire (constructii masive, zone calde agresivitati chimice coroziune tip I);

Cimenturi brownmilleritice priza normala, intarire normala (inghet dezghetrepetat agresivitate chimica sulfatica);

Cimenturi feritice - priza normala, intarire normala (agresivitate chimica sulfatica

ridicata);

Cimenturi normale - priza normala, intarire normala (lucrari curente de beton si

beton armat - fara agresivitati chimice).

CATEGORII UZUALE DE CIMENTURI

Cimenturi portland unitare (fr adaosuri active)

Aceste cimenturi se pot utiliza la majoritatea lucrrilor de construcii din beton,

beton armat i beton precomprimat, de aceea constituie un volum important n producia

de ciment. Se noteaz cu clasa I i au rezistene la compresiune dup 28 zile pe mortar

standard, cu valori 32,5, 42,5 i 52,5 N/mm2. De asemenea, aceste cimenturi sunt

caracterizate printr-o finee la mcinare normal (min. 2500 cm2/g), constan bun de

volum i o priz normal.

Cimenturi portland cu adaosuri

Aceste cimenturi se pot clasifica astfel:


5/11

Cimenturi cu adaosuri de zgur de furnal.

Aceste cimenturi se fabric prin introducerea la mcinare a clincherului de ciment

portland, a zgurii granulate de furnal nalt i a gipsului necesar reglrii timpului de

priz.

Utilizarea zgurilor de furnal nalt mpreun, eventual cu alte adaosuri conduce la

economisirea clincherului portland i se reduc preurile de cost ale cimenturilor.

n funcie de combinaia de adaosuri i cantitatea de zgur coninute n masa

cimenturilor, acestea pot cpta una din urmtoarele proprieti:

o rezistene mecanice iniiale mai mici i rezistene finale identice cu

cimenturile portland unitare;

o rezistene mecanice iniiale i finale mai sczute, n raport cu cimenturile

portland cu adaosuri (foarte economice pentru clase inferioare de beton);

o cldur de hidratare a acestor cimenturi, scade odat cu creterea

proporiilor de zgur (obligatoriu pentru construcii masive din beton);

o au tendina de a scdea lucrabilitatea mortarelor i betoanelor, dezavantaj

eliminat prin adugarea n amestec a aditivilor plastifiani sau a silicei

ultrafine (SUF).

Cimenturi cu adaosuri de cenu

Aceste cimenturi se obin prin introducerea la mcinare a clincherului de ciment

portland, a cenuilor volante de termocentral (puzzolane artificiale). La fel ca i

zgurile de furnal, cenuiile zburtoare de termocentral, au drept rezultat, economia

de clincher portland i obinerea unor proprieti pentru betoanele (netratate termic)preparate cu acestea:

o mbuntirea lucrabilitii betoanelor proaspete (scderea cantitii de ap

la amestecare);

o creterea omogenitii betonului proaspt;


6/11

o reducerea cldurii de hidratare a cimentului;

o scderea rezistenelor mecanice a betonului n primele dou sptmni de

la turnare;

o creterea rezistenelor mecanice a betonului dup 14 zile de le turnare;

o scderea uoar a gelivitii betonului (se impune utilizarea mpreun cu

un aditiv antrenor de aer);

o rezistene superioare la oc termic i la foc;

o creterea rezistenelor la anumite agresiviti chimice.

Cimenturi portland cu rezistene iniiale mari

Aceste cimenturi sunt fabricate cu o finee de mcinare superioar (min. 3500cm2/g).

Clasele de rezisten dup 28 de zile variaz la aceste cimenturi ntre 32,5 i

62,5 N/mm2, iar rezistenele iniiale ale acestora au valori ridicate la 1,2,3 i 7 zile,

comparativ cu cimenturile normale. Sunt utilizate la lucrri de beton pe timp friguros,

industria prefabricatelor de beton etc.

Exist i cimenturi portland cu ntrire extrarapid, obinute prin mcinarea la o

finee foarte mare (min. 7000 cm2/g) i adaosuri de 12% clorur de calciu. Cimenturile

cu ntrire extrarapid fac priz n 530 min. de la contactul cu apa i sunt utilizate la

lucrri de betoane n climat rece, zone cu infiltraii puternice de ap, etc.

Cimenturi portland cu cldur de hidratare limitat

Aceste cimenturi au compoziii chimico mineralogice care asigur creteri

reduse de temperaturi, nct cea mai mare parte a cldurii de hidratare s s poat

disipa. Cimenturile de acest tip au viteze de hidratare reduse, astfel nct clasa acestora

este garantat la 28 zile, iar clasa betoanelor fabricate cu astfel de cimenturi este

garantat prin caietele de sarcini la 2890 zile de la preparare.


7/11

Cimenturile portland cu cldur de hidratare limitat sunt folosite la prepararea

betoanelor puse n lucrare n elemente masive (baraje de greutate, blocuri mari de

fundaii), a betoanelor puse n lucrare n zone cu climat cald, etc.

Cimenturile portland rezistente la suflai

Aceste cimenturi constituie unul din remediile mpotriva coroziunii sulfatice. Ele

sunt caracterizate printr-o cldur de hidratare i o vitez de ntrire mai reduse. n ceea

ce privete rezistenele la compresiune dup 28 zile, acestea ating valori minime de la

32,5 N/mm2.

Cimenturi albe sau colorate

Pentru cimentul portland alb se utilizeaz materii prime cu coninut redus de oxizi

de fier (calcar de foarte bun calitate sau cret i caolin). Aceste cimenturi au pre de

cost ridicat i se utilizeaz pentru lucrri monumentale, lucrri decorative, finisaje

deosebite etc.

Pentru cimenturi portland colorate, se utilizeaz materii prime pentru cimenturi

albe, la care se adaug oxizi fondani, mineralizatori, colorani i oxizi necesari.

PROPRIETATI ALE CIMENTURILOR

Cele mai importante proprietati ale cimenturilor care intereseaza pe constructori sunt

priza, finetea de macinare, viteza de hidratare si respectiv cantitatea de apa legata

chimic, caldura de hidratare, etc.

Priza cimenturilor


8/11

Imediat dupa introducerea apei, amestecul devine activ, pasta de ciment avand

unele proprietati reologice (procese evolutive ale vascozitatii, fluiditatii, rgiditatii.

coeziunii si altele). In acest stadiu, asupra pastei de ciment se poate interveni mecanic,

legaturile interne rupte, putandu-se. Inceputul prizei cimentului marcheaza si cresterea

temperaturii amestecului, iar sfarsitul prizei este insotit de un varf de temperatura, dupa

care este interzisa orice actiune mecanica asupra pastei de ciment (pasta se rigidizeaza

si legaturile rupte nu se mai refac).

ntrirea reprezint un fenomen foarte complex, constnd n principal dintr-o suit de

reacii fizico chimice datorate hidratrii cimentului i care conduc la formarea pietrei de

ciment, care nglobeaz i leag ntre ele restul componenilor solizi. Ea parcurge deci

trei etape foarte importante i anume:

-etapa iniial care are durata cuprins ntre momentul 0, reprezentndterminarea amestecrii componenilor i timpul de ncepere a prizei( aceasta se

poatea determina experimental sau se poate aprecia n funcie de mai muli

parametrii care vor fi prezentai ulerior) . n acest interval de timp reaciile de

hidratare sunt foarte lente, practic betonul putnd fi transportat, manipulat,

compactat, nivelat etc. fr ca proprietile lui s fie practic influenate negativ.

Durata acestei etape depinde de compoziia betonului (n special de clasa,

dozajul i tipul cimentului, de cantitatea de ap i de tipul aditivilor folosii) i detemperatura lui;

- priza durata cuprins ntre timpul de nceperea a prizei i timpul de terminare a

prizei (momentul n care betonul trece din faza fluid n cea solid). Ea dureaz

cteva ore i depinde n principal de tipul cimentului i de temperatura

amestecului. In acest interval este interzis orice aciune asupra betonului,

ntruct s-au format legturile ntre microcristale, iar distrugerea acestora

conduce la diminuarea proprietilor betonului ntrit;

-ntrirea propriu-zis se ntinde pe o durat de cteva zeci de ani, ncepnd de

terminarea timpului de priz i prezentnd interes deosebit numai n primele 28

de zile.

Un fenomen ce poate fi intalnit este priza falsa a cimentului,caracterizata prin lipsa

temperaturii ridicate in masa betonului, imediat dupa amestecarea cimentului cu apa.


9/11

Acest fenomen are cauze provenite din macinarea cimenturilor, depozitarea lui precum

si din tehnologia de preparare a betoanelor. Reamestecarea betonului fara adaugare da

apa suplimentara, restabileste calitatile acestuia.

Inceputul si sfarsitul prizei cimenturilor este legat de compoziyiile mineralogice, finetea

de macinare, adaosuri rapoarte A/C, etc.

Finetea de macinare

Se exprima ca fiind raportul intre aria suprafetei specifice totale a granulelor pe

unitatea de masa deoarece hidratarea cimentului incepe la suprafata granulei,gradul de

finite devine principalul factor care influenteaza viteza de hidratare,deci mareste sau

micsoreaza durata intaririi betonului.Din punct de vedere al finetei, cimenturile pot fifine, medii sau grosiere. Un ciment fin are viteza mai mare de hidratare si de intarire,

atingand rapid rezistentele minime pentru decofrare.In acelasi timp un ciment fin este

mult mai usor degradabil in atmosfera si necesita o cantitate mai mare de apa pentru

hidratare si hidroliza, in urma careia va rezulta o contractie si o fisurare mai accentuate,

deci un beton mai putin compact. De aceease prefera si se recomanda cimenturile cu

grad mediu de macinare.

In concluzie alegerea unui ciment din punct de vedere al finetei este stabilita dinrationamente tehnice si economice.

Influenta dozajului de ciment asupra proprietatilor betonului

Pentru un amestec in care se pastreaza constante, cantitatea de apa de

granulozitatea agregatului, dozarea diferita cu ciment a amestecului conduce la

urmatoarele aspecte:

coeziunea si lucrabilitatea se amelioreaza odata cu cresterea dozajului de

ciment;

densitatea amestecului se modifica astfel:

o pana la 300-400kg ciment/mc, se realizeaza o densitate maxima a

betonului;


10/11

o peste 500kg ciment/mc, cimentul devine predominant si prin densitatea sa

mai scazuta ca valoare decat cea agregatului va impune o scadere a

valorii totale a densitatii amestecului.

rezistenta la compresiune creste semnificativ pana la 400kg/mc, moderat pana la

600-700kg/mc si nesemnificativ,peste 800kg/mc.

Concluzie

Tipul si clasa cimentului se aleg si se coreleaza cu clasa betonului si in functie

de caracteristicile tuturor mijloacelor si tehnologiilor ce actioneaza asupra betonului

proaspat precum si in functie de mediul de exploatare al betonului intarit.

TRANSPORTUL SI DEPOZITAREA CIMENTULUI

Deoarece cimenturile sunt materiale hidrofile, trebuie indeplinite urmatoarele aspecte:

o asigurarea protectiei cimentului fata de umiditate;

o aprovizionarea cu cantitati care se vor consuma in cel mult o luna (pentru

cimenturile unitare) si cel mult 3 luni (pentru cimenturile obisnuite);

o mecanizarea completa a tuturor operatiilor de incarcare-descarcare si depozitare;

o evitarea amestecarii sorturilor de ciment;

o reducerea la minimum a manipularii cimentului;

o

Cimentul se poate altera in contact cu umezeala si din acest punct de vedere este

caracterizat astfel:

STADIUL I. de alterare se caracterizeaza printr-o aglomerare a particulelor de

ciment care se pot sfarma intergral la strangerea in palma. Inainte de folosirea

cimentului se va determina domeniul de utilizare si corectia necesara la dozare;

STADIUL II. de alterare se caracterizeaza printr-o sfarmare partiala aglomerarilor

particulelor de ciment. Acest ciment necesita o cernere atenta si nu poate fi

utilizat decat pentru betoane de slaba rezistenta;

STADIUL III. de alterare se caracterizeaza prin pietrificarea cimentului, deci

acesta nu se mai poate utiliza.


11/11

Transportul se poate realiza:

in recipienti metalici acoperiti, in vrac, pentru cantitati mici si distante scurte;

cu mijloace auto sau CF, specifice, dotate cu buncare si sisteme pneumatice de

incarcare descarcare;

in saci multistrat din hartie cerata pe interior, inscriptionati cu toate caracteristicile

cimentului, producatorului si datei de fabricatie;

pneumatic, prin conducte metalice, la distante scurte, in cadrul platformelor

industriale utilizatoare sau in santiere;

mecanic, cu snecuri, jgheaburi vibrante sau benzi transportoare capsulate, in

cadrul platformelor industriale utilizatoare sau in santiere.

Depozitarea se face numai in spatii inchise, aerisite periodic, ferite de umezeala si de

lumina solara directa, pe perioade scurte (max. 3 luni) pentru cantitati mici sau in

buncare speciale, metalice, prevazute cu sisteme pneumatice pentru incarcare

descarcare.

cap.2.cimenturi.doc

Documents