Compoziția chimică a betonului

De Isabelle Robinson, M.Sc.Mar 4 2019

/Bannafarsai_Stock

Cetonul este o parte importantă a infrastructurii moderne. Este utilizat în clădiri, drumuri, poduri și baraje. Este cunoscut pentru rezistența sa ridicată la compresiune și pentru versatilitatea sa, ceea ce îl face un material ideal pentru baza majorității structurilor.

Betonul este de fapt un amestec de ciment (liantul), apă și o anumită formă de agregate (umplutura). Acest lucru înseamnă că betonul este un material compozit. În plus, cimentul este, de asemenea, un material compus, deoarece este un amestec de calcar și argilă. Este fabricat prin arderea celor doi compuși împreună la temperaturi extrem de ridicate, variind între 1400 și 1600°C.

Chiar dacă există o gamă de cimenturi disponibile pe piață – pe lângă noile cercetări privind alternativele durabile – cel mai popular tip de ciment este cunoscut sub numele de ciment Portland. Cimentul Portland folosește CaCO3 zdrobit (cunoscut și sub numele de calcar), amestecat cu argilă, nisip și minereu de fier pentru a forma o pulbere omogenă.

Această pulbere este încălzită la temperaturile ridicate discutate anterior. Pentru a atinge aceste temperaturi, amestecul este turnat în cuptoare care constau în cilindri lungi de oțel care se rotesc pe o pantă. În funcție de dimensiunea cuptorului, materialele pot avea nevoie de până la 2 ore pentru a trece încet prin cilindru. Procesul lent permite ca diferitele elemente din material să reacționeze. Reacția acestor materiale implică următoarele procese:

1. Evaporare – prima etapă a procesului este pierderea apei din amestec datorită evaporării.
2. Calcinare – în amestecul uscat are loc descompunerea datorită pierderii de apă și dioxid de carbon.
3. Clătire – amestecul suferă apoi o transformare în care se formează silicați de calciu. Acestea sunt bucăți care au dimensiunea unor bile de marmură.
4. Răcire – odată ce amestecul părăsește cuptorul, este lăsat să se răcească la temperaturi de lucru.

Clinkerul răcit este apoi măcinat încă o dată, iar la amestec se adaugă un compus cunoscut sub numele de gips. Acest lucru are rolul de a regla întărirea amestecului. În cazul cimentului Portland, 5% din compoziția sa chimică este reprezentată de mineralul gips.

Compușii principali care alcătuiesc cimentul Portland sunt silicatul tricalcic, silicatul dicalcic, aluminatul tricalcic, aluminoferita tetracalcică și gipsul. Odată ce acest proces este finalizat, cimentul este ambalat și depozitat pentru a fi utilizat ulterior în beton.

Betonul poate fi creat pe șantier cu ajutorul unui tambur metalic rotativ, cunoscut sub numele potrivit de amestec de ciment. Cimentul este rehidratat cu apă pentru a obține o consistență groasă și se adaugă agregate mari sau fine, în funcție de utilizarea preconizată.

Agregatele sunt o parte importantă a amestecului de beton, deoarece acestea determină caracteristicile dorite ale betonului. Se știe că toate agregatele sunt inerte din punct de vedere chimic, dar variază în funcție de forme, dimensiuni și materiale. Cele mai frecvent utilizate sunt un amestec de nisip fin și piatră grosieră. Aceștia reprezintă, de asemenea, cea mai mare parte din compoziția materială a betonului, în mod ideal între 70-80% din volum. Betonul trebuie apoi să fie vibrat, pentru a elibera orice bule de aer care pot compromite integritatea structurală a materialului. Odată turnat, betonul are nevoie de cel puțin 28 de zile pentru a se întări complet.

• Bye, G. C. Ciment Portland: Compoziție, producție și proprietăți. Pergamon Press, NY, 1983.
• Hewlett, P. C., și Young, J. F. „Physico-Chemical Interactions Between Chemical Admixtures and Portland Cement,” Journal of Materials Education. Vol. 9, nr. 4, 1987.
• Roy, D. Instructional Modules in Cement Science. Pennsylvania State University, PA, 1985.

Disclaimer: Opiniile exprimate aici sunt cele ale autorului exprimate în calitatea lor privată și nu reprezintă neapărat opiniile AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, proprietarul și operatorul acestui site web. Această clauză de renunțare face parte din Termenii și condițiile de utilizare a acestui site.

Citate