Portlandcement - is het hydraulische bindmiddel, dat ontstaat door kalksteen en leem, binnen bepaalde verhoudingen gemengd, tot beginnende sintering te verhitten en wel onafhankelijk van de herkomst van deze grondstoffen. De aanduiding „Portland” is terug te voeren tot een oppervlakkige gelijkenis op de z.g.n. Portlandstone; zij is reeds afkomstig van den uitvinder Jos. Aspdin (1824), (Eng. Pat. No. 5022).
Vóór dezen waren reeds door Vicat in het begin der 19de eeuw inleidende proeven genomen. Het was echter aan J. C. Johnson voorbehouden de werkwijze tot een commercieel succes op te voeren. Na een oorspronkelijken opbloei der p.-industrie in Engeland, werd ze weldra overgebracht naar Duitschland en N.-Amerika, welke beide . landen thans (althans vóór den oorlog) op dit gebied aan de spits staan met resp. ongeveer 8.000.000 en 20.000.000 ton productie per jaar. — Overeenkomstig de genoemde grondstoffen, bestaat p. in chemischen zin in hoofdzaak uit calciumoxyde (CaO), siliciumdioxyde (Si02) en aluminiumoxyde (Al203), daarnaast als verontreinigingen kleine hoeveelheden magnesia (MgO), ijzeroxyde (Fe203), alkaliën (Na20 en K20) en zwavelzuur (als S03), het een en ander voor goede soorten ongeveer tusschen de volgende grenzen :
CaO 59-65% SiO2 20-26% Al2O3 7-14% MgO 1-3% Fe2O3 tot 5% Na2O en K2O tot 3% SO3 tot 2% Gewoonlijk is men verplicht zijn toevlucht te nemen tot minstens twee grondstoffen, één, welke in hoofdzaak CaO aanbrengt, zooals kalksteen, krijt, en bij voorkeur kalkmergel, en een andere, welke het Si02 en het Al203 aanvoert, gewoonlijk leem, Hei of een leemmergel. Het toevoeren van Si02 als zand is niet aanbevelenswaardig. Bovendien voegt men niet zelden opzettelijk Fe203 toe (b.v. als afgerooste pyriet of als hoogovenslakken), daar dit oxyde tot op zekere hoogte het Al203 kan vervangen. Het is duidelijk, dat noodzakelijkerwijze aan de menging steeds een nauwkeurige kennis van de chemische samenstelling der grondstoffen ten grondslag moet liggen. Typisch voor de samenstelling der p. is het verhoudingsgetal, dat wordt uitgedrukt door de breuk:
CaO + MgO/ Fe203 + Al203 + Si02 welk getal men den naam „hydraulische modulus”, heeft gegeven. Het is voor goede soorten gewoonlijk tusschen 1,8 en 2,2 gelegen. In de p.fabrieken dient men in hoofdzaak drie bewerkingen te onderscheiden, n.l. I. het f ij n m a l e n der grondstoffen. Men onderscheidt hierin twee groepen van procédés, te weten: a. het natte proces, bij voorkeur (althans vroeger) gebezigd bij zeer zachte grondstoffen. Deze worden daartoe gemengd met 100—400 % water, aangemaakt in groote roerkuipen en fijn gemalen in sleepsteenmolens,kollergangen of kogelmolens, hetzij reeds gemengd of elk voor zich. Men vindt ook meermalen het „half-natte” proces toegepast, waarbij eenvoudig minder water wordt gebezigd, doch overigens op gelijke wijze wordt te werk gegaan. Ook beschrijft men als half-nat proces een werkwijze,waarbij alleen leem nat wordt gemalen en deze daarna met de drooggemalen kalk wordt gemengd. — b. het droge proces. De grondstoffen worden daarbij, zoo noodig, allereerst gedroogd, bij voorkeur in moderne, d. w. z. in brandstofverbruik oeconomische, draaiende droogtrommels (b.v. die van Möller & Pfeiffer, Ruggles-Uoles, Cummer e.a.). Daarna worden zij tot nootgrootte voorgebroken in steenbrekers (heen en weer gaande of draaiende als de Hadfield crusher), in dezen vorm afgewogen en bij elkaar gevoegd en daarna gezamenlijk in verschillende stadia fijngemalen en gezeefd.
De cementindustrie der laatste decennia heeft daarvoor een groot aantal zeer geperfectionneerde maalinstallaties doen ontstaan, behoorende tot ongeveer alle types van molens. Wij noemen o. m. de kollergangen van Krupp-Gruson, allerlei desintegratoren, slagkruismolens, kogelmolens, zulke met twee over elkaar wrijvende maalschijven, en tallooze geheel afwijkende uitvoeringen (Roulette, Griffin.enz.). Gewoonlijk kan het nu verkregen uiterst fijne poeder niet zonder meer gebrand worden, doch moet het met een weinig water in schroefmalaxeurs ingevocht, en zelfs daarna veelal tot briketten geperst worden, vóór het geschikt is voor de nu volgende tweede afdeeling der fabriek, II. de Ovens, waarin de nu innig gemengde grondstoffen, dooreen verhitting tot beginnende sintering (± 1500° C.), tot chemische reactie worden gebracht. Men onderscheidt daarbij: a. schachtovens, en wel ouderwetsche discontinu-, en nieuwere continuwerkende. De eerste kwamen in hoofdzaak overeen met de primitieve schachtovens, welke voor het branden van kalk gebezigd worden ; van de laatste komen vooral in aanmerking de étage-oven van Dietzsch, feitelijk een schachtoven, waarbij de schacht door een horizontale tusschenruimte in twee stukken is verdeeld, en de Schneider-oven, een eenvoudige schachtoven, waarbij eveneens een continu vullen en aftrekken mogelijk is. In de schachtovens wordt of brandstof (cokes) en brokken of briketten in afwisselende lagen ingebracht, of ook worden grondstof en brandstof grof vermengd. —b. Ringovens (zie beschrijving bij STEENBAKKERIJ) werken in het algemeen iets meer oeconomisch, doch zijn duurder in den aanleg en vereischen een grootere productie. — c. Draaiovens, de moderne, uit Amerika afkomstige, ovens, welke reeds een groote revolutie in de cementindustrie teweeggebracht hebben, en niet onwaarschijnlijk op den duur, althans in grootere fabrieken, alle andere ovensystemen zullen verdringen. Zij bestaan, zooals de bijgaande schetsteekening aangeeft, in hoofdzaak uit de volgende onderdeelen: een 30—80 M. lange en 2—3 M. wijde om zijn lengteas wentelende (30—50 omw. per uur), van binnen met vuurvasten steen bekleede stalen buis A, eenigszins hellend opgesteld, waarin de grondstoffen bij B worden ingebracht, terwijl bij C een stookinrichting is aangebracht, tegenwoordig meéstal een kolenstofblaasvuur, waardoor uiterst fijn gemalen en gedroogd steenkolenstof met voorgewarmde lucht gemengd wordt ingeblazen. Aan het einde van A wordt de gesinterde cement gevormd, welke, zich van zelf voortbewegende, in de eveneens roteerende koelhuis D valt, waardoor b.v. de lucht, noodig voor de stookinrichting, wordt aangezogen.
De althans eenigszins afgekoelde cement wordt tenslotte bij E verzameld. Een oven van 35 X 2 M. levert dagelijks b.v. 70.000 K.G. cement bij een steenkolenverbruik van omstreeks 25 ton, vermeerderd met ± 80 P.K. krachtverbruik voor de beweging, de ventilatoren en de compressoren. Het eindproduct der cementovens, van welk systeem ook, is de z.g. cementklinker, donkergroene onregelmatige harde brokken cement, welke naar de derde afdeeling verhuizen voor het III. F ij nmalen van den klinker. Ook hiervoor zijn weer tallooze, speciaal voor dit doel geconstrueerde, molens in gebruik; zij zijn dikwijls kogelmolens, slingermolens, walsmolens of weer afwijkende types. Zij moeten met zoo min mogelijk krachtverbruik den harden klinker malen tot een zoodanige fijnheid, dat 80 a 90 % ervan door een zeef met 4900 mazen per c.M.2 (!) passeert. De cement is dan gereed, hetzij voor den opslag in silo’s, of voor de verpakking in vaten (a 170 K.G.) of in zakken (a 50 K.G.). — P. is een fijn groengrijs poeder met een s. g. van 3,12—3,25, welks belangrijkheid voor de techniek gelegen is in het feit, dat het, met water aangemaakt, verhardt tot een zeer hard en sterk materiaal, waardoor het met kalk en zand gemengd als b e t o n tot de allerbelangrijkste bouwmaterialen van den laatsten tijd behoort. In verband met het groote belang, dat het bouwbedrijf en daardoor de publieke veiligheid heeft bij een goede kwaliteit p., zijn de eischen, aan dit product te stellen in de meeste landen, wellicht exacter dan bij eenige andere handelswaar gecodificeerd, aan vaste „normen” gebonden.
Men onderzoekt daarbij o.m. het spec. gewicht van de cement zelve, doch daarnaast verschillende eigenschappen van de volgens vaste voorschriften uit de cement met zand bereide beton, o. a. de druk- en trekvastheid, welke eerst na 24 uur verharden aan de lucht en 27 dagen verharden onder water b.v. 12 K.G. per c.M.2 moet bedragen, de drukvastheid het tienvoudige daarvan. Van de cement zelve is van groot belang de snelheid waarmee ze vast wordt met water (het werkelijke verharden treedt pas op den langen duur in). Men bepaalt deze meestal door de naaldproef volgens Vicat, waarbij de indringing van een naald onder constante belasting van 300 Gr. wordt beoordeeld. Langzaam bindende cement verhardt in 1 a 2 uur, snelbindende soms reeds na 5 of 10 minuten. De snelheid van verharden kan worden vertraagd door toevoeging van een weinig gips, dat tot 2 of 3 % toegelaten wordt, soms ook door langdurigen opslag. In het algemeen kan men aannemen, dat p. , rijk aan Al203, snel bindt (gietcement), en ook, dat langzaam bindende cement op den duur grootere mechanische vastheid verkrijgt dan snel bindende. — Ons land bezit op het oogenblik (1920), één Portlandcementfabriek, met een schachtoven werkende, te Rotterdam; één, met een draaioven, te Vylen bij Vaals, is kort geleden geliquideerd. — Litt.: Carl Naske, die Portlandzementfabrikation.
