Ciment
De Viquipèdia
El ciment és un conglomerant hidràulic artificial de naturalesa inorgànica (conglomerant hidràulic vol dir que endureix barrejat amb aigua). És un dels materials de construcció més importants que hi ha, si bé gairebé mai s'empra sol. Barrejat amb aigua i àrids forma el formigó. Si els àrids de la barreja són molt fins (sorra), hom anomena la barreja morter. El ferrociment és un material compost de morter i xarxa de filferro.
Per analogia, en geologia s'anomena ciment al material d'unió d'algunes roques sedimentàries, principalment conglomerats. Aquest material sol ser carbonat de calci.
Taula de continguts |
[edita] Història
Des de l'antiguitat, es van emprar pastes i morters elaborats amb argila, guix o calç per a unir els elements de construcció de les edificacions. Va ser a l'Antiga Grècia quan van començar a usar-se tobas volcàniques extretes de la illa de Santorini, els primers ciments naturals. En el segle I a. C. es va començar a utilitzar el ciment natural en l'Antiga Roma, obtingut en Pozzuoli, prop del Vesubio. La volta del Panteó és un exemple d'això. En el segle XVIII John Smeaton construeix la fonamentació d'un far en el penya-segat de Edystone, en la costa Cornwall, emprant un morter de calç calcinada. El segle XIX, Joseph Aspdin i James Parker van patentar en 1824 el Portland Cement, denominat així pel seu color gris verdós fosc. Isaac Johnson, en 1845, obté el prototip del ciment modern, amb una barreja de calcària i argila calcinada a alta temperatura. En el segle XX sorgeix l'auge de la indústria del ciment, a causa de els experiments dels químics francesos Vicat i Li Chatelier i l'alemany Michaélis, que assoleixen ciment de qualitat homogènia; la invenció del forn rotatori per a calcinació i el molí tubular i els mètodes de transportar formigó fresc ideats per Juergen Hinrich Magens que patenta entri 1903 i 1907.
[edita] Tipus de ciment
Hi ha diverses menes de ciment:
- Ciments amb addicions: Ciments pòrtland als quals s'han agregat altres substàncies, en proporció superior al 5%, per tal de millorar-ne les propietats o reduir-ne el cost. Les substàncies afegides al ciment en proporcions menors del 5% s'anomenen additius. Les addicions més habituals són el filler calcari (roca calcària molta) i les addicions formades per sílice en estat amorf (microsílice, escòries d'alt forn i cendres volants).
- Ciment d'aluminat càlcic (també conegut com a "aluminós"): Format per calcàries i bauxites. Adquireix resistència en un termini força més breu que el ciment pòrtland, però aquesta resistència disminueix amb els anys, sobretot si l'elaboració del formigó o les condicions ambientals no han estat les adequades a aquest tipus de ciment. A més, la protecció química que ofereix a les armadures és molt inferior a la que ofereix el ciment pòrtland. Actualment està molt restringit el seu ús en estructures.
- Ciments naturals: Són ciments formats per clinquerització de roques en què de forma natural es troben barrejats el carbonat de calci i els silicats. En distingim els ràpids i els lents:
- Ciment natural ràpid o ciment ràpid: Endureix en qüestió de minuts i pastat només amb aigua (sense àrids) es fa servir com un morter de poca resistència per treballs en què sigui útil aquest enduriment ràpid, com ara les arestes per fer un arrebossat.
- Ciments naturals lents: Tenien propietats semblants al pòrtland però molt menys qualitat (sobretot una resistència inferior). S'havien fet servir com alternativa més econòmica al ciment pòrtland, sobretot en fonaments, però actualment han caigut en desús.
[edita] Ciment Pòrtland
El ciment pòrtland és format per silicats i aluminats càlcics que han fet presa amb aigua. La seva resistència mecànica augmenta amb el pas del temps. S'obté a partir d'una barreja de roca calcària i argiles, moltes finament, que se sotmeten al procés de clinquerització, consistent en la cocció a altes temperatures, amb fusió parcial. El pòrtland i els seus derivats (els ciments amb addicions i el ciment blanc) es molen juntament amb una petita quantitat de guix com a regulador de presa (si no n'hi hagués, el ciment solidificaria ràpidament en contacte amb l'aigua). El ciment pòrtland és habitualment de color gris, degut a la presència en la seva composició de silicats de ferro procedents de les argiles i calcàries emprades en la seva fabricació. S'obté ciment blanc fent servir matèries primeres sense ferro i cuidant el procés de fabricació per tal que no es contamini. Sobretot, cal evitar que els molins de cru (o sigui, els que molen les matèries primeres conjuntament abans de la seva cocció) tinguin elements abrasius d'acer en contacte amb el material, ja que el seu desgast contaminaria el cru amb materials ferrosos. El ciment blanc s'empra per a fabricació de formigons blancs o de colors, ja que admet diversos tints. També es fa servir, normalment tenyit, per a la preparació de beurades (pastes de ciment i aigua) per rejuntar enrajolats.
[edita] Producció del ciment pòrtland
Les matèries primeres del ciment pòrtland són calcària (CaO), sílice (SiO2), alúmina (Al2O3), i òxid de ferro (Fe2O3). Aquests components es combinen apropiadament per produir els diversos tipus de ciment pòrtland. Les matèries primeres seleccionades són moltes, i es barregen en proporcions idònies per aconseguir la composició desitjada. La barreja es manté després en un forn rotatori on es calenta a temperatures entre 1400 i 1650 ºC. En aquest procés la barreja es converteix químicament en un ciment endurit (clínker) que seguidament es fa refredar i es polvoritza. Una petita quantitat de guix es agregada al ciment per tal de controlar el temps de preparació del formigó.
[edita] Tipus de ciments pòrtland
- Tipus I. És el ciment pòrtland normal per ús general. S'utilitza on el formigó no és exposat a un gran atac de sulfats de l'aigua o del sòl, o on no es produirà un increment important de la temperatura degut al calor generat per la hidratació del ciment. Aplicacions típiques del formigó del tipus I són voreres, edificis, ponts, clavegueram i embassaments de formigó reforçat.
- Tipus II s'utilitza en llocs on pugui existir un atac moderat de sulfats, com les estructures de desguàs on les concentracions de sulfat en aigües residuals son més grans del normal.
- Tipus III, aquest ciment es un tipus de ciment de resistència prematura que desenvolupa grans resistències en un període curt de temps. S'utilitza quan el encofrats o motlles del formigó es trauran ràpidament.
- Tipus IV, és un ciment de baix calor de hidratació que s'utilitza quan la quantitat de calor ha de ser mínima. El tipus IV de ciment pòrtland es reserva per estructures massisses de formigó.
- Tipus V, és un ciment que s'utilitza quan el formigó està exposat a elevats atacs de sulfats com el formigó exposat a terres i aigües residuals amb alt contingut en sulfat.
[edita] El consum aparent de ciment com a indicador econòmic
El consum de ciment d'una economia reflecteix l'activitat econòmica del sector de la construcció. Com que el consum de ciment és una dada difícil d'obtenir directament, es fa servir com a indicador el consum aparent de ciment, mesurat en milers de tones i que es calcula a partir de variables més fàcils d'obtenir:
Consum aparent de ciment = Producció de ciment i clínquer+ Importacions de ciment i clínquer - Exportacions de ciment i clínquer
