Portlandcement

Betekenis

Portlandcement is een cementsoort die zijn naam ontleent aan de grijze kleur, gelijkend op de kalksteen van Portland. Het is een sterk hydraulisch bindmiddel dat ook zonder lucht uithardt, met een relatief hoge aanvangssterkte en een hoge eindsterkte na enkele weken.

Toepassing

Portlandcement wordt toegepast in uiteenlopende beton- en morteltoepassingen.

• Gebruik wanneer snelle aanvangssterkte vereist is, bijvoorbeeld bij snel ontkisten of voorspanning.
• Basisproduct voor standaard betonmengsels en mortels (aangeduid als CEM I).
• Als grondstof voor andere cementsoorten; portlandklinker is een halfproduct voor hoogovencement.
• Samenstelling kan worden aangepast door toevoeging van vliegas (portlandvliegascement).

Aandachtspunten

• Bevat meer dan 90% portlandklinker; ongeveer 5% gips en verder anhydriet, ijzeroer en/of andere stoffen.
• Gips en anhydriet regelen de bindtijd; variatie hierin beïnvloedt de zettingstijd.
• Het klinkermineraal C3A reageert onstuimig met water; daarom is toevoeging van gips/anhydriet als bindtijdregelaar noodzakelijk.
• Alkaliën moeten slechts in zeer geringe hoeveelheden aanwezig zijn, omdat ze een belangrijke rol spelen bij het verharden.

Samenstelling

• Belangrijke grondstoffen voor portlandklinker: kalksteen of mergel (CaO), zand (SiO2), klei of vliegas (Al2O3), een ijzerhoudende toeslag (Fe2O3) en gips of anhydriet (CaSO4).
• Portlandcement bestaat hoofdzakelijk uit portlandklinker met toevoeging van gips en eventueel anhydriet en andere bestanddelen.

Klinkermineralen

De belangrijkste klinkermineralen en hun rol:

• Tricalcium-silicaat (3CaO.SiO2, afgekort C3S): draagt sterk bij aan vroege druksterkte.
• Dicalcium-silicaat (2CaO.SiO2, afgekort C2S): draagt bij aan latere sterkteontwikkeling.
• Tricalcium-aluminaat (3CaO.Al2O3, afgekort C3A): reageert snel met water en wordt gecontroleerd door gips/anhydriet.
• Tetracalcium-aluminaatferriet (4CaO.Al2O3.Fe2O3, afgekort C4AF): aanwezig in kleinere hoeveelheden.

Reactie en sterkteontwikkeling

• Hydratatiereacties van met name C3S en C2S vormen de belangrijkste hydraulische verbindingen en bepalen de druksterkte van het cement.
• Voorbeeldreactie: 2(3CaO.SiO2) + 6 H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O (cementhydraat) + 3 Ca(OH)2.
• De gevormde gebluste kalk (Ca(OH)2) kristalliseert in de poriën van het beton maar levert geen bindende bijdrage.

Aanduiding en varianten

• Portlandcement wordt vaak aangeduid als CEM I.
• Afkortingen: PC en ook OPC (Ordinary Portland Cement).
• Toevoeging van vliegas levert portlandvliegascement; portlandklinker dient ook als halfproduct voor hoogovencement (CEM III).