Cement je hydraulické práškové pojivo, které po smíchání s vodou tuhne a tvrdne. Cement tuhne a tvrdne i pod vodou, a proto patří mezi hydraulická pojiva, která nepotřebují k tvrdnutí vzduch. Hydraulická pojiva již byla známá před našim letopočtem.
Cement podle EN 197-1, označovaný jako cement CEM, musí při odpovídajícím dávkování a smíchání s kamenivem a vodou umožnit výrobu betonu nebo malty zachovávající po dostatečnou dobu vhodnou zpracovatelnost. Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní.
Účelem pomůcky je stanovit složení, požadavky a kritéria shody cementů pro obecné použití. Zahrnuje všechny cementy pro obecné použití, které byly příslušnými národními normalizačními orgány v rámci CEN označeny jako tradiční a dobře osvědčené. Byly zavedeny druhy, vycházející ze složení a třídění založeného na pevnosti s cílem zařadit různé cementy.
Norma definuje a určuje specifikace pro 27 jmenovitých cementů pro obecné použití, 7 síranovzdorných cementů pro obecné použití, jakož i pro 3 jmenovité vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a 2 síranovzdorné vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a pro jejich složky. Definice každého cementu zahrnuje poměry složek, jejichž kombinací je možno vyrobit určitou skupinu výrobků v rozsahu devíti pevnostních tříd. Definice zahrnuje rovněž požadavky na složky, které musí být splněny, a mechanické, fyzikální a chemické vlastnosti. Norma určuje rovněž kritéria shody a postupy pro jejich stanovení.
Výroba cementu
Hlavním úkolem při výrobě cementu je vytvořit látky, které jsou schopny reagovat s vodou, například křemičitany vápenaté, ale i hlinitany i železitany vápenaté.
Čtěte také: Aplikace chemických kotev Fischer
- Surovinu nejdříve rozdrtíme v drtičích a uložíme na skládku.
- Dále surovinu rozemíláme na surovinovou moučku, kterou shromažďujeme v zásobnících.
- Nejdříve se ze suroviny vypařuje voda. K reakci mezi oxidy vápníků, křemíku a hliníku dochází při teplotě asi 1300 °C. Reakce však probíhají pouze na povrchu. Teprve při teplotě 1400 °C nastává slinování taveniny.
- Slínky odvážíme na skládku, kde je ponecháváme delší dobu odležet. Uvolňuje se oxid vápenatý, který se navázal na jiné oxidy.
Portlandský slínek se vyrábí pálením nejméně do slinutí přesně připravené surovinové směsi (surovinové moučky, těsta nebo kalu) obsahující prvky, obvykle vyjádřené jako oxidy CaO, SiO2, Al2O3, Fe203 a malá množství jiných látek. Surovinová směs, těsto nebo kal musí být v důsledku jemného mletí a dobrého míchání homogenní. Portlandský slínek je hydraulická látka, která musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2). Ve zbytku jsou pak obsaženy slínkové fáze obsahující hliník a železo a jiné sloučeniny. Hmotnostní podíl (CaO) / (SiO2) nesmí být menší než 2,0.
Chemické složení cementu
Cement je směsí sloučenin obsahujících oxid vápenatý, oxid křemičitý, oxid hlinitý, oxid železitý a oxid hořečnatý ve větších množstvích. Mezi hlavní složky patří:
- TRIKALCIUMSILIKÁT (CaO)3 . SiO2 - mezinárodně označovaný C3S, se nazývá alit.
- DIKALCIUMSILIKÁT (CaO)2 . SiO2 - zkráceně označovaný C2S, se nazývá belit. Při hydrataci uvolňuje belit polovinu tepla ve srovnání s alitem.
- TETRAKALCIUMALUMINÁTFERIT (CaO)4 . Al2O3 . Fe2O3 zkráceně C4AF, se nazývá celit. Přispívá ke vzrůstu pevnosti betonu po delší době (jen na suchu).
- TRIKALCIUMALUMINÁT (CaO)3 . Al2O3 - zkráceně C3A.
Druhy cementu
Portlandský cement je vhodný pro běžné nosné konstrukce, jakož i pro betonování v zimě. Jsou vyráběny na bázi portlandského cementu. Vyrábí se pro speciální účely.
Hlinitanový cement se vyrábí z hlinitanového slínku (bauxit + vápenec, popřípadě hutnické struska). Hydratace je větší než u portlandského cementu. Bouřlivě se uvolňuje hydratační teplo.
Expansivní cement (rozpíná se o 5 až 11 mm/m). Oba jsou založeny na vzniku síranu hlinitovápenatého při hydrataci.
Čtěte také: Chemické kotvy do betonu: Kompletní průvodce
Rychletuhnoucí cement vzniká smíšením hlinitanového cementu, rychletuhnoucí stavební sádry, vápenného hydrátu a max. 1 % přísady zpomalující tuhnutí.
Žáruvzdorný cement odolný vysokým teplotám, při nichž nemá měknout, aby nedošlo k deformaci konstrukce.
Další složky cementu
- Granulovaná struska vysokopecní (S) - je latentní hydraulická látka, jejíž hydraulické vlastnosti jsou vyvolány vhodnou aktivací při hydrataci. Nejméně ze dvou hmotnostních třetin musí obsahovat strusku ve sklovitém stavu.
- Pucolán (P, Q) - jsou přírodní nebo průmyslové látky křemičité, hlinito-křemičité nebo směsi těchto látek. Pucolány po smíchání s vodou samy netvrdnou.
- Křemičitý popílek (V) - je jemně mletý prášek převážně z kulovitých sklovitých částic s pucolánovými vlastnostmi. Musí sestávat hlavně z aktivního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého.
- Vápenatý popílek (W) - je jemně mletý prášek s hydraulickými nebo pucolánovými vlastnostmi či oběma. Musí sestávat hlavně z aktivního oxidu vápenatého, aktivního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého.
- Kalcinovaná břidlice - Podle složení přírodního materiálu a výrobního postupu obsahuje kalcinovaná břidlice slínkové fáze, zvláště dikalciumsilikát a monokalcium aluminát.
Fyzikální vlastnosti cementu
Největší měrnou hmotnost mají čisté portlandské cementy (ρ=3050 až 3150 kg . m-3 , pro výpočty ρ=3100 kg . m-3). U směsných cementů měrná hmotnost klesá (struskoportlandský cement asi ρ=3000 kg . m-3).
Sypná hmotnost se pohybuje od 900 kg . až 1100 kg . m-3, v pytlíchρo=1350 až 1500 kg . m-3, s objemovou hmotností cementu ρo=1200 kg . m-3.
Jemnost cementu se vyjadřuje měrným povrchem. Jednotka (m2 . kg-1):
Čtěte také: Hilti chemické kotvy: přehled
- hrubě mleté (Sc ≈ 180 m2 . kg-1),
- středně mleté Sc ≈ 300m2 . kg-1),
- jemně mleté (Sc ≈ 400m2 . kg-1),
- velmi jemně mleté (Sc ≈ 600m2 . kg-1),
- ultra jemně mleté (Sc ≈ 1000m2 . kg-1).
Tuhnutí a tvrdnutí cementu
Tuhnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. Začátek a konec tuhnutí stanovuje každý druh cementu normou. (Běžné portlandské cementy mají počátek tuhnutí stanoven po 45 min. a nejpozději do 12 hod.
Tvrdnutí je chemický a fyzikální pochod při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu. Tvrdnutí je tím rychlejší, čím je větší jemností cementu. Zkoušení pevnosti v tlaku se provádí na zlomcích trámečků.
Mechanické a fyzikální vlastnosti
Cement podle EN 197 - 1, označovaný jako cement CEM, musí při odpovídajícím dávkování a smíchání s kamenivem a vodou umožnit výrobu betonu nebo malty zachovávající po dostatečnou dobu vhodnou zpracovatelnost.
Tab. 1: Požadavky na mechanické a fyzikální vlastnosti cementu
| Vlastnost | Požadavek |
|---|---|
| Počátek tuhnutí | Min. po 60 min, konec tuhnutí max. |
Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech, která musí odpovídat požadavkům v tab. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti: třída 32,5, třída 42,5 a třída 52,5 (viz tab. Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech, která musí vyhovět požadavkům v tab. Rozeznávají se tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti: třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N a třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R a třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L (viz tab. 1).
Počátek tuhnutí musí odpovídat údajům v tab. Objemová stálost (rozepnutí) musí odpovídat údajům v tab. Poznámka:Cement s vyšší hodnotou hydratačního tepla je pro některá použití vhodný. Vlastnosti cementů podle druhů a pevnostních tříd, uvedené ve sloupci 2, popř. 3 tab.
Cementy pro obecné použití s nízkou počáteční pevností mají nižší počáteční pevnosti ve srovnání s ostatními cementy pro obecné použití stejné třídy normalizované pevnosti a mohou být požadovány dodatková opatření při jejich použití, jako je prodloužení doby bednění a ochrana při škodlivém počasí. Síranovzdorné cementy pro obecné použití musí odpovídat dodatkovým požadavkům uvedeným v tab. 3.
tags: #chemické #složení #cementu