Cement je pojivový materiál, který po smíchání s vodou prochází postupným procesem tuhnutí známým jako hydratace. Tento článek se bude zabývat tím, co se stane, když se cement smíchá s vodou, a prozkoumá související procesy, druhy cementu a metody pro práci s betonem.
Co je cement a jeho druhy
Široká škála stavebních materiálů z kameniva a lepidel se ve stavebnictví souhrnně označuje jako cement. Většině lidí se při slově „cement“ okamžitě vybaví portlandský cement díky jeho nízké ceně a široké dostupnosti. Druhy cementu, jako je portlandský cement, popílkový portlandský cement, struskový portlandský cement atd. mají výrazně odlišné chemické složení.
Stavebními kameny cementu jsou hydraulické cementy, které se skládají především z křemičitanů vápenatých. Silikáty vápenaté se skládají z oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu vápenatého (CaO), které reagují za vzniku vazeb Si-O-Ca. Cement je jemně mletý anorganický materiál, který po smíchání s vodou vytváří kaši, která v důsledku chemické hydraulické reakce tuhne a tvrdne. Cement se vyrábí společným vypalováním vápence a jílu při teplotách okolo 1450 °C. Vyrobený slínek se pak rozemílá, někdy i s příměsmi (vysokopecní struskou, trasem, popílkem). Vzniklý šedivý prášek - cement - smíchaný s vodou vytváří pojivovou (hydraulickou) složku betonu, která tvrdne na vzduchu i pod vodou.
Proces hydratace cementu
Při hydrataci portlandského cementu se snižuje pH roztoku, čímž se zvyšuje koncentrace volných vápenatých (Ca) iontů. Součinové konstanty rozpustnosti v rozmezí 10-5 až 10-6 ukazují, že cement je docela dobře rozpustný. Cementy s vyšší koncentrací vápna (CaO) nebo s delší dobou existence se rozpouštějí rychleji než cementy s kratší dobou existence nebo s nižším obsahem vápna, i když tyto rozdíly nemusí být po krátkou dobu patrné.
Reakcí mezi křemičitany vápenatými a vodou vzniká hydroxid vápenatý (Ca(OH)2) a silikagel. Hydratace, často označovaná jako tuhnutí, je proces, při kterém se cementová pasta mění v pevnou a tvrdou látku. Během probíhajících chemických pochodů vznikají různé jemné krystaly, vzájemně prorůstající a mající vliv na pevnost. Vzniklý „cementový kámen” si zachovává pevnost a objemovou stálost.
Čtěte také: Výpočet spotřeby cementu
Při rozpouštění oxidu uhličitého ve vodě dochází k chemickému procesu, který zvyšuje tvorbu hydroxidu vápenatého. Proces výroby cementu začíná reakcí hydroxidu vápenatého a oxidu uhličitého, jejímž výsledkem je vysrážení uhličitanu vápenatého z roztoku.
Izotermní kalorimetrická zkouška cementu se používá ke stanovení vývoje hydratačního tepla cementu a navíc poskytuje i cenné informace o rychlosti a mechanismu hydratace konkrétního cementu.
Beton: Výsledek smíchání cementu, kameniva a vody
Beton je stavivo, které vzniká ztvrdnutím směsi cementu, kameniva (písek, štěrk a drtě) a vody. Smíšením vody a cementu se nastartuje chemická reakce známá jako hydratace. Právě cement zajišťuje betonu jeho trvanlivost a pevnost. Jakým způsobem se beton chová a jaké má stavební vlastnosti, se odvíjí od poměru jednotlivých složek a od místa, kde se tyto složky těží. Beton je pevný a trvanlivý. Tento stavební materiál velice často používáme v kombinaci s výztuží, která zlepšuje jeho vlastnosti při namáhání v tlaku a tahu. Tvarovatelnost betonu je další z jeho výjimečných vlastností. Proto je beton vhodný pro různá použití v pozemním i inženýrském stavitelství.
Zvýšení množství cementu zlepšuje pevnosti, vodotěsnost, přídržnost a zlepšuje odolnost výztuže proti korozi, i modul pružnosti, ovšem za cenu zvýšení smrštění (možnost trhlinek) a vývoje zvýšeného hydratačního tepla. Převýší-li množství cementu potřebu, klesá pevnost („nakypření”), vzniklá napětí způsobují trhlinky.
Rozpouštění betonu a cementu
Rozpad cementové pasty má významný vliv na trvanlivost betonu. Procesy, které způsobují rozpouštění částic cementu, jsou předmětem aktivního zkoumání v mnoha betonářských laboratořích. Pro stanovení rychlosti rozpouštění existuje řada technik. Rozpustnost je možné kvantifikovat sledováním změn elektrické vodivosti, pH a koncentrace iontů.
Čtěte také: Metody zkoušení cementu v tlaku
Chemické přípravky pro rozpouštění betonu
Na trhu najdete celou řadu produktů, které rozpouštějí vyschlý beton, přičemž některé z nich jsou lepší než jiné.
- BETOFF (koncentrát): Nejsilnější, rozpouští starý beton během několika minut, obvykle bez drhnutí drátěným kartáčem, a je účinná i na starší beton.
- BETOFF-X (ředěná verze): Pro středně silné skvrny na betonu. Ředění kapaliny vede k pomalejšímu působení a snížené účinnosti na silný a starý beton.
- BETOFF-BIO (na rostlinné bázi): Nejlepších výsledků dosáhnete na nový, tenký beton.
Nejmodernější kyselině na beton BETOFF stačí pouhé tři minuty (koncentrace) k rozpuštění betonu. Schopnost BETOFFu proniknout do betonu je to, co jej odlišuje od ostatních kyselin používaných k jeho rozpouštění. Účinnost a tím i konečná cena ostatních kyselin na beton se snižuje, protože sbírají beton vrstvu po vrstvě. Superkyselina BETOFF má řadu výhod, včetně toho, že je bezpečná, nepálí pokožku a lze ji ředit vodou, pokud máte pocit, že působí příliš rychle. BETOFF je výjimečně silný. Rychlost rozpouštění betonu je při použití kapaliny BETOFF výrazně jiná než u jiných kyselin na beton. Za pouhé tři minuty lze pomocí přípravku BETOFF rozpustit houževnatý, zestárlý beton. Eliminace popálení kůže, udušení při aplikaci a minimalizace žíravosti byly výzvami při výrobě kapaliny BETOFF. Nyní, když je BETOFF dostupný po celé Evropě, můžeme prohlásit, že tato mise byla úspěšná.
Srovnání s kyselinou chlorovodíkovou
Beton lze kyselinou chlorovodíkovou rozpustit, ale pouze pokud je nový a není příliš hustý. Jednou z nevýhod kyseliny chlorovodíkové je, že se při aplikaci dusí a může popálit lidskou kůži. Další nevýhodou kyseliny chlorovodíkové je její žíravost.
Odstraňování betonu z kovových povrchů
Nejčastější důvod ušpinění se při stavebních pracích je špína od betonu, který se přichytil a zaschl na nářadí. Nejběžnějším způsobem, který lidé často používají, je snaha oškrábat zaschlý beton pomocí kovových nástrojů nebo ocelovou drátěnkou.
Před nanesením jakéhokoli druhu kyseliny si zjistěte druh kovu, který chcete vyčistit, protože lehké kovy jako hliník, zinek, měď nebo nikl nesmí přijít do styku se silnými kyselinami, jako je kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová, protože výsledek může uvolňovat do atmosféry vodík. Kyselina fluorovodíková je velmi škodlivá pro lidskou pokožku a může způsobit silnou reakci při vystavení kovu.
Čtěte také: Správný poměr cementu pro beton
Používáte-li kyselinu k odstranění betonu z kovu, dodržujte bezpečnostní opatření. Chraňte si ruce rukavicemi a okamžitě se umyjte, pokud se Vaše pokožka dostane do kontaktu s touto látkou.
Nejprve doporučujeme použít obyčejný rýžový kartáč spolu s obyčejným kuchyňským octem, což je bezpečný čistící prostředek i pro beton (adekvátně nižší účinnosti). Pokud by jeho i opakované použití nebylo ani částečně úspěšné, pak lze použít specializované čističe na betonové povrchy. S těmi je ale potřeba pracovat opatrně a obezřetně, neboť zpravidla fungují na principu rozpouštění povrchové vrstvičky cementového tmele, na kterém je daná nečistota vázána.
Můžete předejít velkému úsilí tím, že vyzkoušíte pro preventivní údržbu olej na uvolňování betonu. Je známo, že olej na uvolňování betonu kombinuje minerální oleje, takže beton nezbarví. Toto je nejběžnější strategie, čím odstranit beton z kovových povrchů. Jakmile se roztoky na čištění betonu aplikují na znečištěné povrchy, začnou tvořit hustou pěnu, která rozkládá vazby malty a betonu. Po vytvrzení mají malta a beton sklon k vyblednutí a přichycení se na kovové povrchy. Odstranění těchto zbarvených útvarů je úkolem pro chemické přípravky, jako je WD-40. Pokud však používáte silnější chemikálie, důrazně doporučujeme nosit brýle a ochranný oděv.
Alternativní metody čištění betonu
Nedoporučujeme používat surovou kyselinu na mytí nebo moření betonu, protože pro tento účel se vyrábí nové produkty. Bohužel používání kyselin k čištění betonu, cihel a dlažebních kostek je stále rozšířenou praxí. Jedním z nejstarších a nejběžnějších způsobů čištění betonu je použití kyselin, proto je využívají mechanizované čisticí stroje a firmy provádějící pokládku nátěrů. Aby leptání kyselinou fungovalo, musí být z povrchu odstraněna velmi tenká vrstva betonu. Pokud je skvrna usazena hlouběji než na povrchu betonu, leptání kyselinou ji nedokáže odstranit. Kromě toho není účinné při odstraňování hydrofobních materiálů, jako je mastnota nebo staré nátěry.
Při aplikaci na beton nebo cihly může žíravost kyseliny mravenčí způsobit popálení pokožky. Kyselina mořská je extrémně toxická a může zničit veškerou vegetaci, se kterou přijde do styku. Po vyluhování do půdy má potenciál proniknout do vodních zdrojů, kde může ohrozit vodní organismy a další rostlinné a živočišné druhy. Kromě toho kyselina postupně rozpouští beton a cihly, což je jeden z nejhorších důsledků jejího využití.
Hlavním problémem je, že kyselina důkladně leptá beton, což znemožňuje její úplnou neutralizaci. Například při aplikaci kyseliny na standardní betonovou podlahu o tloušťce 4 cm bude schopna proniknout do betonu nejméně 2 cm. Bez správné neutralizace se beton začne okamžitě drolit. Ve většině případů je poškození trvalé, ale může chvíli trvat, než se projeví. Důrazně nedoporučujeme leptat beton kyselinou před jeho utěsněním a leštěním.
Ve skutečnosti existují pouze dvě metody čištění betonu, které jsou bezpečné a účinné. Jednou z možností je použití nekyselé chemické látky, která je pro beton bezpečná. Obě metody dobře připraví beton na nový tmel. Jakýkoli druh skvrny lze z betonu rychle a bezpečně odstranit pomocí jednoho z mnoha našich čisticích prostředků. Doporučujeme univerzální čisticí prostředek BETOFF-U pro všechny betonové povrchy se skvrnami od oleje, mastnoty nebo tuku.
Dále lze tedy odstranění nečistot z povrchu dlažby provést pomocí vysokotlakého čističe, nejlépe s rotační tryskou nebo kartáčovým nadstavcem. Nejlepších výsledků je dosaženo za současného použití dodatečného ohřevu vody 60-80 °C. Toto čištění je třeba provádět s určitou pravidelností, aby se předcházelo tvorbě špatně odstranitelného filmu. Tento film tvořen usazeninami lze do jisté míry odstranit pomocí chemického čističe. Jedná se o vysoce koncentrovaný čisticí prostředek na bázi roztoku kyseliny s aktivními mycími substancemi.
S tímto přípravkem je třeba pracovat ovšem pouze v gumových rukavicích a s ochrannými brýlemi. Zabraňte styku s pokožkou. Pro čištění betonových ploch výrobce tohoto přípravku doporučuje ředění s vodou v poměru 1:3 - 1:10. Před samotným čištěním je třeba povrch plochy ovlhčit vodou. Po nanesení se roztok nechá dostatečně působit a pak se špína okartáčuje a celý povrch se důkladně opláchne vodou. Pro zlepšení čisticího účinku lze použít teplou vodu. Účinek je okamžitě pozorovatelný, neboť se tvoří pěnivý oxid uhličitý. Pokud jsou usazeniny zvláště neústupné, měl by se čisticí proces opakovat.
Zásadně ovšem doporučujeme předběžné odzkoušení čistícího procesu a optimálního poměru ředění na jednom kusu dlažby nejlépe na okraji plochy. Tato impregnace prohlubuje barevný tón výrobku a tvoří ochrannou vrstvu proti opětovnému usazování nečistot. Nanášení provádějte pomocí válečku, štětce nebo vhodného stříkacího zařízení. Impregnaci je třeba dostatečně rozetřít, aby se netvořily místa s příliš silnou vrstvou, která by mohla vytvořit flek.
Vápenocementový výkvět
Vápenocementový výkvět je bohužel nedílnou součástí betonu a sem tam se s ním musíme vypořádat. Vznik a zrání betonu je poměrně složitou chemickou reakcí, kterou ovlivňuje celá řada faktorů - teplota, vlhkost, aktuální složení cementu, kameniva, písku. Tyto materiály mezi sebou po smíchání neustále reagují. Občas se tak na povrchu betonu či betonových výrobků začnou vytvářet bílé mapky, které tvoří vápenná emulze, která se kapilárními cestami vyplavuje zevnitř kamene na povrch, kde reaguje se vzdušným CO2 a mění se na nerozpustnou vápennou usazeninu. Tento jev vzniká nejčastěji v době vysoké proměnlivé vlhkosti. Tyto bílé šmouhy neovlivňují vlastnosti výrobků a často zmizí samy od sebe například působením kyselých dešťů.
Před zahájením čištění celé plochy vyzkoušejte prostředek na zkušební ploše, abyste věděli, jak výrobek reaguje a jak je roztok účinný. Výrobek používejte při zředění 1:10 s čistou vodou. Plochu před aplikací namočte. V případě čištění dlažby přípravek nanášejte na celou plochu. Přípravek očistí z dlažby veškerý zašlapaný prach a nečistoty a proto i barva čištěné plochy bude výraznější a živější. V některých případech může výkvět být masivnější a tvořit vrstvu, kterou je vhodné po aplikaci přípravku mechanicky narušit např. kartáčem, nechat ještě chvíli působit a poté důkladně opláchnout nejlépe tlakovou vodou. Při neuspokojivém výsledku lze postup opakovat. Nedoporučujeme zvyšovat doporučenou koncentraci více než 1:10 i přesto, že výrobce chemie to dovoluje. Pro barvené betony to vhodné není. Protože přípravek má mírně abrazivní účinek, narušuje drobné částečky na povrchu, jako jsou prachové usazeniny a podobně.
Cement s vodou jako nízkonákladový potěr?
Řešíte, jak s nízkými náklady sjednotit betonový povrch (např. v bývalé trafostanici), kde budete mít sklad a dílnu? Současný povrch může být mírně zvlněný, takže není možné použít lité potěry. Je složen ze dvou typů povrchu - prašný otevřený beton a hladký, pevný betonový povrch. Je možné použít starší techniku: smíchat cement s vodou a beton tím uzavřít a sjednotit. Ručně +- kopírovat i zvlnění. Případně je vhodné použít perlinku na zpevnění. Otázky zní: je třeba předtím beton penetrovat? Do jaké tlouštky by takováto cementová vrstva měla optimálně být, aby už byla pevná (pochozí) a nevypraskávala? Je vhodné do cementu s vodou přidat třeba vodní sklo, nebo jinou příměs, která zlepší vlastnost povrchu?
Historie cementu
Název cement má historický původ ve starém Římě, kde se budovala zdiva z lomového kamene a páleného vápna vyrobeného z vápenců, obsahujících jílové proplástky. Význam obsahu jílu na hydraulické vlastnosti byl objeven v 18. a 19. století (J. Smeaton, L. J. Vicat, J. F. Zásadní postup zavedl J. Aspdin 1824 vypalováním umělé směsi vápence a jílu, ne však až do slinutí. Šlo tedy vlastně o pojivo podobné románským cementům.
tags: #co #vznikne #smichanim #cementu #s #vodou