Cement je nejpoužívanější pojivo dneška, užívané ve všech oblastech stavitelství. Jedná se o práškové hydraulické pojivo, jemně mletou anorganickou látku, která má po smíchání s vodou schopnost tuhnout a následně tvrdnout. Ve stavebnictví má nezastupitelné místo při výrobě betonových a maltových směsí. Sádrové pojivo se smíchá s množstvím vody stanoveným disperzní metodou. Sádru a sádrové maltoviny rozdělujeme podle různých hledisek, např. vlastností.
Cement: Typy a výroba
Cement je hydraulické práškové pojivo, které po smíchání s vodou tuhne a tvrdne. Tuhne a tvrdne i pod vodou, a proto patří mezi hydraulická pojiva, která nepotřebují k tvrdnutí vzduch. Moderní technologie umožňují výrobu mnoha typů cementů s požadovanými vlastnostmi, které se hodí pro různé stavební činnosti. Základními surovinami pro výrobu cementu jsou vápenec a jíl. Tyto materiály se těží v lomech, kde se odstřelují výbušninou. Lomový kámen se dopraví do odrazového kladivového drtiče, ve kterém se drtí na frakce o velikosti kolem 4 cm.
Rozdrcené a smíchané suroviny se společně rozemelou na moučku. Nejdůležitější částí výrobního procesu cementu je výpal na slínek. Surovinová moučka se nejprve předehřívá a poté putuje do obří rotační pece. Ta je uložená ve sklonu a pomalu se otáčí, a tak se moučka postupně posunuje k hořáku a ohřívá se až do teploty cca 1450 °C. Vyrobený slínek vypadává z pece do chladiče se studeným vzduchem. Po ochlazení se materiál rozdrtí na kusy o velikost kolem 4 cm a dávkuje se do cementových mlýnů. Zde se rozemílá (buď samostatně, nebo s dalšími přísadami) pomocí ocelových koulí různých velikostí. Rozemletý prášek ze slínku a dalších přísad je finálním produktem - cementem. Cement jako hlavní složka betonu má rozhodující funkci při stanovování požadovaných vlastností jednotlivých druhů betonu.
Druhy cementu
Základním typem cementů je portlandský, který se skládá především ze slínku. Vyznačuje se rychlým hydratačním procesem a uvolňuje velké množství hydratačního tepla, a tak umožňuje práci i při nižších teplotách (do 5 °C). Vyrábí se buď jako šedý, nebo bílý, který obsahuje příměs sádrovce. Šedý portlandský cement se využívá při stavbách rodinných domů a obytných budov, průmyslové výstavby i oblasti veřejné infrastruktury.
Pokud portlandský cement obsahuje doplňkové materiály se zlepšujícími vlastnostmi, řadí se do kategorie CEM II. Ta je poměrně obsáhlá, protože zahrnuje cementy s různými typy přísad. Nejčastěji na trhu narazíte na portlandský cement s vápencem, existují však i typy s popílkem, kalcinovanou břidlicí či pucolánem. Cementy se liší podle složení na 5 základních typů.
Čtěte také: Použití bílého cementu v praxi
- Vysokopecní cement: Vyznačuje se velkým podílem vysokopecní strusky, která zvyšuje odolnost vůči agresivnímu prostředí. Tento typ cementů se využívá například při betonáži namáhaných konstrukcí, kde dochází ke styku se zeminou. Protože je přírůstek hydratačního tepla malý, využívá se při betonování v parných dnech.
- Pucolánový cement: Díky pucolánu, velmi jemného popílku, je cement vodotěsný a vyznačuje se výraznou odolností vůči agresivním odpadním vodám. Využívá se pro méně namáhané konstrukce.
- Směsný cement: Spadá do nejnižší pevnostní třídy a nemá jasně stanovený poměr jednotlivých surovin.
- Rozpínavý cement: Vyznačuje se hydratací s objemovou kontrakcí.
- Hlinitanový cement: Vyrábí se ze speciálního slínku z vápence a bauxitu. Vyznačuje se rychlým průběhem tuhnutí a tvrdnutí, vysokým hydratačním teplem a především zvýšenou odolností v agresivním prostředí. Používá se do žárobetonů nebo tam, kde se neočekává dlouhodobá stabilní pevnost, není tedy vhodný do konstrukčních betonů.
- Silniční cement: Pro betonové vozovky se používá tzv. silniční cement vyznačující se vysokou pevností v tahu ohybem, malými objemovými změnami, dlouhodobou trvanlivostí v agresivním prostředí a vysokými počátečními pevnostmi.
- Fotokatalytický cement: Nejnovějším přírůstkem do skupiny speciálních cementů je fotokatalytický cement schopný působením světla rozkládat široké spektrum organických i anorganických látek, z nichž většina je považována za přinejmenším zdraví škodlivé. To vše zvládá díky obsahu fotokatalyzátoru - speciálně připravené nanokrystalické látky.
Vlastnosti cementu
Základní vlastností cementu je schopnost hydratace. Za hydrataci označujeme chemický a fyzikální proces, při němž kašovitá cementová směs přechází do tuhého a tvrdého stavu. Při chemické reakci cementu s vodou vzniká teplo, které nazýváme hydratační teplo. Závisí na chemickém složení cementu, množství minerálů a na jemnosti mletí. Čím je cement jemněji mletý, tím má větší povrch, který je smáčen vodou, a tím rychleji se vyvíjí hydratační teplo. Hydratace probíhá nerušené při optimální teplotě 15 až 25 °C.
Tuhnutí je další chemický a fyzikální pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. Začátek tuhnutí je pro cementy obecného použití stanoven s ohledem na pevnostní třídu. Počátek tuhnutí běžných cementů je podle pevnostní třídy přibližně 45 minut až 12 hodin po smíchání cementu s vodou. Začátek tuhnutí se oddaluje proto, aby se zajistila doba potřebná pro výrobu betonové směsi, její dopravu, uložení a zpracování.
Tvrdnutí je další krok, při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu, která nabývá pokračující hydratací větší pevnosti. Rychlost tvrdnutí je dána chemickým složením a jemností cementu.
Objemová hmotnost 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). sypného cementu se pohybuje od 900 kg . m-3 až 1100 kg . m-3, v pytlích ρo=1350 až 1500 kg . m-3. s objemovou hmotností cementu ρo=1200 kg . m-3.
Jemnost cementu
Jemnost se vyjadřuje měrným povrchem. Jednotka (m2 . kg-1).
Čtěte také: Bílý cement: 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)
Sádra: Klasifikace a zkoušení
V současnosti platí české normy ČSN 72 2301 - Sádrová pojiva. Klasifikace. Všeobecné technické požadavky. Vyhodnocení zkoušky. Stanovení vodního součinitele disperzní metodou (ČSN EN 13279-2, odst. Princip. Stanovuje se množství sádrového pojiva (v gramech), které je potřebné pro přípravu směsi požadované konzistence. Stanovení vodního součinitele sypnou metodou (ČSN EN 13279-2, odst. Princip. Stanovuje se množství sádrového pojiva (v gramech), které může být nasyceno vodou vsypáním do 100g vody. Sádrové maltoviny a sádra představovaly první pojiva vyráběná tepelným zpracováním.
Příprava záměsi a postup měření
Připravíme si asi 400 g vody (dle normy 500g) a vlijeme do míchací nádoby. Spustíme stopky a do nádoby po dobu 30 sekund sypeme potřebné množství pojiva (poprvé zvolíme množství dle návodu výrobce). Po promíchání necháme záměs stát po dobu 60 s a poté ručně mícháme po dobu 30 s, přičemž se vykoná 30krát pohyb tvaru osmičky. Do skleněné nádoby se vlije 100g vody bez toho aniž by se ovlhčily stěny nádoby. Změří se hmotnost m0, s přesností na 0,5 g. Během dalších 20 - 40 s se nasype další množství sádry tak, až se hladina ztratí. Připravenou směs vlijeme do kónického Vicatova prstence, umístěného na hladké podložce a přebytečnou záměs odstraníme. Změří se průměr koláče ve dvou na sebe kolmých směrech. Je-li průměr v rozmezí 150 až 210 mm, zaznamená se hmotnost vsypaného pojiva v gramech (m2). Je-li průměr mimo rozsah (150 - 210 mm), opakuje se zkouška znova od začátku s použitím většího nebo menšího množství pojiva (při dalším pokusu je doporučená změna hmotnosti o cca 20 g).
Stanovení doby tuhnutí
Stanovení doby tuhnutí nožovou metodou (ČSN EN 13279-2, odst. Princip. Příprava zkušebních koláčů. Sádrové pojivo se smíchá s množstvím vody stanoveným disperzní metodou. Příprava záměsi je stejná jako v bodě 1. Zaznamená se čas, kdy sádrové pojivo přijde poprvé do styku s vodou (t0). Stanovení počátku tuhnutí Ti. Počátek tuhnutí se stanoví prováděním řezů přes koláč kaše až do doby, kdy se řezy přes koláč včetně okrajů přestanou uzavírat (t1). Po každém řezu se nůž otře a osuší. Řezy se musí provádět v intervalech, které nejsou větší než 1/20 očekávané doby tuhnutí. V našem případě je doporučen interval 30 s. Počátek tuhnutí Ti je dosažen v čase t1.
Cementové a sádrové malty
Malta je směs, která by měla mít dobré pojivové vlastnosti, přilnavost k podkladu, pevnost, zpracovatelnost a technické parametry odpovídající aktuálním potřebám, jako je mrazuvzdornost, nasákavost a tepelná ochrana. Podle druhu pojiva přítomného v maltové kompozici se dělí na cement, cementovo-vápenné, sádrové a sádrové-vápenné. Portlandský cement se nejčastěji používá pro cementové malty a jejich použití zahrnuje stěny a základy budov, podklady, podlahové podklady atd. Takové malty tvrdnou ve vodě stejně snadno jako ve volné přírodě.
Cementová omítka je často používaným typem povrchové úpravy, může být hrubá a dekorativní. Umí omítky z jakéhokoliv materiálu. Tato práce je jednoduchá, ale má své vlastní jemnosti a tajemství. Cementová omítka je těžký materiál. Může se odtrhnout od stěny, prasknout pod vlivem průvanu nebo vysoké teploty. Materiály pro výrobu omítek jsou rozděleny do dvou kategorií. Hlavním plnivem omítkových směsí na bázi cementu je písek. Před hnětením musí být proséván přes jemnou síťovinu. Pro omítku stěn uvnitř místnosti pomocí cementové malty. Portlandský cement je rozdělen do značek. Čím vyšší je stupeň cementu, tím silnější je řešení.
Čtěte také: Portlandský cement – co to je?
Běžná směs pro vyrovnání stěn, tapet, nátěrů se vyrábí pomocí cementu značky M-300 a M-400. Pro dekorativní dekorace používejte vyšší třídy - M-600 a vyšší, stejně jako barevné cementy. Práce na ulici se provádí pomocí řešení založených na cementech M-500, M-600. Omítkové fasády a suterény domů mohou být cementy odolné vůči síranům (jsou odolnější vůči mrazu). Je třeba mít na paměti, že doba schnutí cementových omítek se liší od doby schnutí sádrových materiálů.
Také sádrové nebo sádrové vápenné malty, které však nejsou příliš odolné proti vlhkosti a obvykle se používají k omítání stěn a stropů v interiéru, provádění povrchových úprav a upevnění koberců.
Vliv směsi na životní prostředí
S enormním objemem spotřeby cementu pro stavební průmysl je vliv jeho výroby na životní prostředí v popředí zájmu celé společnosti. Náklady na energii činí okolo 40 procent výrobních nákladů cementáren. Je sledována řada emisních hodnot z provozu cementáren. Komplexní přístup cementáren však zahrnuje nejen snižování emisí a využití odpadních materiálů pro výrobu nebo jako alternativního paliva pro cementářskou pec, ale i snižování hlukové zátěže okolí.
Směsné cementy představují v České republice perspektivní možnost snížení ekologické stopy cementářského průmyslu a významný přínos k jeho dekarbonizaci. Tyto cementy obsahují nižší podíl energeticky náročného slínku, který je nahrazován dalšími hlavními složkami, jako jsou vysokopecní granulovaná struska, křemičitý popílek, kalcinované jíly, popř. Používání směsných cementů přitom není v ČR zcela novým jevem - byly běžné i v minulosti, než je téměř vytlačil portlandský cement.
Dnes se ale na ně upřela pozornost jak z ekologických důvodů, tak kvůli rostoucím cenám slínku a jeho omezené dostupnosti. Normativní prostředí a implementace nových druhů směsných cementů v ČR se dynamicky vyvíjí. Probíhá aktualizace norem (např. ČSN P 73 2404), která umožní výrobci cementů deklarovat obecnou použitelnost směsných cementů v betonech pro různé stupně vlivu prostředí, čímž se výrazně usnadní jejich praktické uplatnění a stabilizace složení směsí. Výrazně se tak přibližuje propojení cementářských a betonářských norem s výhledem na širší využití těchto materiálů v konstrukční praxi.
Příkladem nového druhu nízkoemisního cementu může být LC³ cement (z anglického Limestone Calcined Clay Cement, tedy „cement z vápence a kalcinovaného jílu“) o složení cca 50 % slínku, cca 30 % kalcinovaného jílu, 15 % vápence a sádrovce. Uvedený cement snižuje emise CO2 až o 40 % oproti CEM I. Kalcinovaný jíl má pucolánové vlastnosti, váže portlandit a společně s vápencem, který může reagovats Al-složkami, zlepšuje jemnou mikrostrukturu. Zkoušení směsných cementů a betonů na jejich bázi musí jít ruku v ruce s jejich širším uplatněním.
Cementová litá pěna PORIMENT®
Cementová litá pěna PORIMENT® se vyrábí na maltárnách a je tekutou alternativou pro stavební materiály typu pěnobeton, polystyrenbeton, deskový polystyren aj. Slouží k vyrovnání nosných konstrukcí, k provádění tepelně izolačních vrstev či k ochraně rozvodů vedených v podlaze. Významné využití nalezne i při provádění spádových vrstev plochých střech a teras. Je to lehký silikátový materiál vyráběný na stavbě pomocí speciálního mobilního zařízení zvaného Aeronicer. Do některých typů PORIMENTU® je na stavbě přidáván kuličkový polystyrén za účelem zlepšení tepelně izolačních vlastností a snížení objemové hmotnost.
PORIMENT® vyrábíme na betonárně na Rohanském ostrově. Jedná se o cementovou suspenzi, kterou následně autodomíchávačem zavezeme k Vám na stavbu, kde jej složíme do speciálního mobilního zařízení - Aeroniceru. Na stavbě je suspenze smíchána s přísadou a podle druhu PORIMENTU® i s polystyrenovými kuličkami. Směs se dále čerpá gumovými hadicemi o průměru 50 mm. Délka hadic může být až 200 m v horizontálním směru nebo až 100 m ve vertikálním směru od místa ukládky.
tags: #smíchání #cementu #a #sádry #vlastnosti