Portlandsement

Portlandsement is die algemeenste soort sement in gebruik in die meeste wêrelddele en maak 'n basiese bestanddeel uit van beton, dagha (messelklei of breimengsel), pleister en baie gewone bryvulsels. Dit bestaan uit 'n fyn poeier, wat vervaardig word deur portlandsementklinker (meer as 90%), 'n beperkte hoeveelheid kalsiumsulfaat wat die droogtyd bepaal en tot 5% ander bestanddele (soos toegelaat deur verskeie standaarde).

Papiersakke met portlandsement

Die Europese Standaard EN197.1 definieer portlandsement as volg: “portlandsementklinker is 'n hidrouliese materiaal wat moet bestaan uit minstens twee derdes op 'n massabasis kalsiumsilikate (3CaO.SiO₂ en 2CaO.SiO₂), met die oorblywende massa wat uit aluminium- en ysterbevattende klinkerfases en ander verbindings bestaan. Die verhouding CaO tot SiO₂ mag nie minder as 2,0 wees nie. Die magnesiuminhoud (MgO) mag nie 5,0% per massa oorskry nie.” (Die laaste twee vereistes is reeds in 'n Duitse standaard van 1909 uitgestippel.)

Portlandsementklinker word vervaardig deur 'n homogene mengsel van roumateriale in 'n oond te verhit tot by sintertemperature, wat ongeveer 1 450 °C is vir moderne sement. Die aluminium- en ysteroksied dien as 'n vloeimiddel en dra min by tot die sterkte van die sement. Vir spesiale sementsoorte soos laehitte- en sulfaatbestande soorte, is dit nodig om die hoeveelheid trikalsiumaluminaat (3CaO.Al₂O₃) wat gevorm word te beperk. Die hoofbestanddeel vir die maak van klinker is gewoonlik kalksteen (CaCO₃), wat gemeng word met materiale wat klei bevat as bron van die aluminosilikaat. Gewoonlik word 'n onsuiwer kalksteen gebruik wat klei of SiO₂ bevat. Die CaCO₃-inhoud van hierdie kalksteensoorte kan so laag as 80% wees. Die materiale wat met die kalksteen gemeng word, hang gewoonlik af van die suiwerheid van die kalksteen. Materiale wat by kalksteen gemeng word, sluit in: klei, leiaarde, sand, ystererts, bauxiet, vliegas en slak. 'n Sementoond wat steenkool verbrand, sluit ook die as van die steenkool in as 'n roumateriaal.

Geskiedenis

Portland is ontwikkel uit sement (hidrouliese kalk) in Brittanje aan die begin van die negentiende eeu. Die naam is afkomstig van die ooreenkoms daarvan met portlandsteen, 'n soort bousteen wat ontgin is in steengroewe op Portland-eiland in Dorset, Engeland. Joseph Aspdin, 'n Britse messelaar het in 1824 die patent verkry vir 'n sementmaakproses wat hy portlandsement genoem het. Sy sement was 'n kunsmatige hidrouliese kalk wat ooreenkomste getoon het met die materiaal wat as Romeinse sement (in 1796 deur James Parker gepatenteer) bekend gestaan het. Sy proses was ook soortgelyk aan die wat in 1822 gepatenteer is en sedert 1811 gebruik is deur James Frost wat sy sement, Britse sement gedoop het. Die naam ‘’’portlandsement’’’ is ook in 'n gids wat met William Lockwood en ander verband hou gepubliseer. Aspdin se seun, William, het 'n verbeterde weergawe in 1843 vervaardig en dit aanvanklik Patent portlandsement genoem (al het hy geen patent daarop gehad nie). In 1848 het William Aspdin sy sement verder verbeter en in 1853 het hy verhuis na Duitsland waar hy ook betrokke was by sementvervaardiging.

Baie mense het daarop aanspraak gemaak dat hulle die eerstes was om portlandsement in die moderne sin te maak, maar daar word oor die algemeen aanvaar dat William Aspdin te Northfleet, Engeland in 1842 die eerste moderne portlandsement gemaak het. Die Duitse regering het reeds in 1878 'n standaard vir portlandsement uitgereik.

Vervaardig

Die vervaardiging van portlandsement bestaan uit drie fundamentele stappe:

1. Bereiding van die rou mengsel
2. Vervaardiging van die klinker
3. Voorbereiding van die sement

Sementchemie is baie ingewikkeld, dus is 'n spesiale notasie deur sementchemici ontwikkel om die formules vir die algemene oksiede wat in sement voorkom te vereenvoudig. Dit weerspieël die feit dat die meeste elemente in hul hoogste oksidasietoestand teenwoordig is en chemiese analise van sement word uitgedruk as 'n massapersentasie van hierdie denkbeeldige oksiede.