Τσιμέντο

Το τσιμέντο, είναι υδραυλικό συνδετικό υλικό. Δηλαδή είναι λεπτά διαμερισμένο ανόργανο υλικό (σκόνη) που σε ανάμειξη με νερό σχηματίζει παχύρρευστο μείγμα, το οποίο σταδιακά στερεοποιείται μέσω αντιδράσεων και διεργασιών ενυδάτωσης.

Σύγχρονο εργοστάσιο παρασκευής τσιμέντου, Σιάτλ, ΗΠΑ

Ορισμός

Ο όρος τσιμέντο αναφέρεται στη συνδετική σκόνη, συνήθως προ της ανάμιξης με νερό, χωρίς άλλα αδρανή πρόσθετα όπως άμμος και χαλίκι. Ενώ το σκυρόδεμα αναφέρεται στο μείγμα τσιμέντου με ποσότητα από άλλα αδρανή υλικά.

Η χημική αντίδραση του τσιμέντου με το νερό (ενυδάτωση τσιμέντου) παράγει προϊόντα που έχουν χαρακτηριστικά πήξης και σκλήρυνσης. Η κύρια χρήση του τσιμέντου είναι στην αντίδραση μεταξύ αυτού και του νερού. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι όσο περισσότερο τσιμέντο (μέχρις ενός ορισμένου ορίου βέβαια) περιέχεται στη μονάδα όγκου του σκυροδέματος, εφόσον και οι λοιποί παράγοντες (ποιότητα και κοκκομετρική σύνθεση των αδρανών, ποσότητα νερού, μέθοδος διάστρωσης και συμπύκνωσης, κλπ.) παραμένουν σταθεροί, τόσο μεγαλύτερη αντοχή εμφανίζει το σκυρόδεμα. Φυσικά η αύξηση αυτής της αντοχής δεν είναι απεριόριστη, αλλά σταματά στην αντοχή του λιγότερο ανθεκτικού υλικού του σκυροδέματος.

Κατηγορίες από χημική άποψη

Ανάλογα με τη σύνθεση τους, τον βαθμό άλεσης και τα πρόσθετα υλικά, τα τσιμέντα κατατάσσονται σε διάφορους τύπους και κατηγορίες αντοχών. Σύμφωνα με τον ελληνικό κανονισμό τσιμέντων (ΕΝ 196-1) τα τσιμέντα χωρίζονται στους εξής τύπους: Από άποψη σύνθεσης σε:

• Τύπος Ι (Τσιμέντο Portland) Χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα που προέρχονται από την άλεση του κλίνκερ με προσθήκη γύψου 2-3% και filler<3% κ.β.
• Τύπος ΙΙ (Τσιμέντο Portland με ποζολάνες) Χαρακτηρίζονται τα τσιμέντα που περιέχουν ποζολάνες. Το αδιάλυτο υπόλειμμα ανέρχεται σε ποσοστό 20% κ.β.
• Τύπος ΙΙΙ (Ποζολανικά τσιμέντα Portland) Περιέχουν ποζολάνη σε ποσοστό μεγαλύτερο από εκείνα του τύπου ΙΙ. Το αδιάλυτο υπόλειμμα ανέρχεται σε ποσοστό 20-40%. Παρουσιάζουν χαμηλότερη θερμότητα ενυδάτωσης, και ενδείκνυνται σε ογκώδη έργα(π.χ. υπερχειλιστές ΔΕΗ, φράγματα κλπ)
• Τύπος ΙV (SR) (Τσιμέντο Portland ανθεκτικό στα θειικά άλατα) Δεν περιέχουν ποζολάνες αλλά το αργιλικό τριασβέστιο (Ca₃A) πρέπει να είναι μικρότερο του 3,5% και η περιεκτικότητα σε τριοξείδιο του θείου (SO₃) να μην υπερβαίνει το 2,5%. Χρησιμοποιείται στην παρασκευή σκυροδέματος για κατασκευές που βρίσκονται σε πολύ διαβρωτικό περιβάλλον (π.χ. Μονάδες βιολογικού καθαρισμού, σωλήνες αποχέτευσης).

Κατηγορίες από άποψη αντοχής

Από άποψη αντοχής στις εξής κατηγορίες:

• Κατηγορία 35 (με αντοχή σε θλίψη 28ημερών από 25-45 MPa)
• Κατηγορία 45 (με αντοχή σε θλίψη 28ημερών από 35-55 MPa)
• Κατηγορία 55 (με αντοχή σε θλίψη 28ημερών άνω των 45 MPa)

Θεωρητικά οι τύποι των τσιμέντων θα ήταν 27. Οι παραγόμενοι όμως τύποι στην Ελλάδα είναι λιγότεροι γιατί είτε δεν είναι όλοι οι συνδυασμοί πρακτικά εφικτοί, είτε δεν είναι απαραίτητοι στην πράξη. Έτσι π.χ. ένα ποζολανικό τσιμέντο (τύπος III), για να επιτύχει αντοχή 55 ή και 45 ΜΡα θα χρειαζόταν υπερβολική λεπτότητα.

Ιδιότητες τσιμεντοπολτού

Μια πρώτη ιδιότητα του τσιμεντοπολτού που βρίσκεται σε πλαστική μορφή, η μείωση της ρευστότητας, σχετίζεται με το φαινόμενο μείωσης της κάθισης. Σημειώνεται ότι η πλαστικότητα του τσιμεντοπολτού οφείλεται σε ελεύθερο νερό, η σταδιακή απώλεια του οποίου,λόγω των αρχικών αντιδράσεων ενυδάτωσης, της προσρόφησης του στις επιφάνειες των ελάχιστα κρυσταλλικών προϊόντων ενυδάτωσης (όπως ο ετρινγκίτης και το C-H-S) και της εξάτμισης, προκαλεί μείωση της ρευστότητας, και,τελικά πήξη και σκλήρυνση. Μία δεύτερη ιδιότητα είναι η πήξη,που σημαίνει στερεοποίηση του πλαστικού τσιμεντοπολτού. Η αρχική στερεοποίηση ονομάζεται αρχική πήξη (ή αρχή πήξης) και συμπίπτει χρονικά με το σημείο που ο τσιμεντοπολτός παύει να είναι επεξεργάσιμος. Το τελευταίο στάδιο της στερεοποίησης ονομάζεται τελική πήξη.Οι χρόνοι αρχικής και τελικής πήξης είναι περίπου 2-4 ώρες και 5-8 ώρες,αντίστοιχα και προσδιορίζονται με τη συσκευή Vicat, σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 196-3.Η συσκευή αυτή μετράει την αντίσταση τσιμεντοπολτού ορισμένης ρευστότητας στη διείσδυση τυποποιημένης βελόνας που φέρει βάρος 300 g. Η αρχική πήξη θεωρείται (αυθαίρετα) ότι έχει επέλθει όταν η διείσδυση σε στρώση τσιμεντοπολτού πάχους 40 mm φθάσει τα 35 mm. Η τελική πήξη ταυτίζεται με τη χρονική στιγμή κατά την οποία η βελόνα σημαδεύει την άνω επιφάνεια της στρώσης χωρίς όμως να διεισδύει. Μια τρίτη ιδιότητα είναι η σκλήρυνση,που σχετίζεται με το φαινόμενο της αύξησης της αντοχής με τον χρόνο λόγω της σταδιακής πλήρωσης των πόρων του τσιμεντοπολτού με προϊόντα ενυδάτωσης.

Πηγές

• Δημοκρίτειο Παν/μιο Θράκης Αρχειοθετήθηκε 2008-10-28 στο Wayback Machine.
• ΥΠΕΧΩΔΕ, Τεχνικές παραγωγής
• ΥΠΕΧΩΔΕ Νέες τεχνικές
• The Portland Cement Association
• N. Koukouzas, Ch.Vasilatos and I. Glarakis "Mixture of Lignite Fly Ash in Concrete: Physical and Mineralogical Characterization – Case Study from Ptolemais, Northern Greece". Ιn World of Coal Ash (WOCA) Conference, Lexington, Kentucky, USA, April 11-15, 2005 Αρχειοθετήθηκε 2010-05-25 στο Wayback Machine.
• Vasilatos Ch., Barlas K., Stamatakis M.G. and Tsivilis S. "Wolframite-Stibnite mineral assemblages from Rizana Lachanas, Macedonia, Greece and their possible use as flux agent in the manufacturing of clinker" in the Bulletin of the Geological Society of Greece, Vol. XXXIV/3, pp. 827-834 (in greek with english abstract)

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Προδιαγραφές τσιμέντου και σκυροδέματος
• Κανονισμός Τσιμέντων για Έργα από Σκυρόδεμα
• Τσιμέντο & σκυρόδεμα - Καθ. Α. Μοροπούλου, ΕΔΙΠ Κ. Λαμπρόπουλος - ntua ACADEMIC OPEN COURSES Αρχειοθετήθηκε 2022-01-20 στο Wayback Machine.