Cement je anorganické pojivo, které na sebe váže ostatní látky (plniva) a posléze tuhne. Je to hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních reakcí a procesů. Po zatvrdnutí zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. Cement je základní komponentou nejpoužívanějšího stavebního materiálu na světě: betonu. Při jeho nákupu většinou narazíte na vícero typů, cenových kategorií a složení. Každý druh cementu má totiž jiné vlastnosti a hodí se na jinou příležitost.
Portlandské cementy a jejich složky
Nejčastěji používaným druhem minerálního pojiva je portlandský cement, který hydratační reakcí s vodou tuhne a tvrdne na vodovzdornou hmotu. Portlandský cement se skládá z křemičitého slínku a sádrovce. Díky tomu rychle tuhne už po jedné hodině a konečných hodnot tvrdosti dosahuje během dvanácti hodin. Hodí se proto pro betonování za nízkých teplot (do 5⁰C). Nevýhodou materiálů pojených portlandským cementem je velmi dlouhá dozrávací doba po základním slisování (až 30 dnů). Tvrdnutí cementu výrazně ovlivňuje zejména množství tříslovin, pryskyřic a rozpustných polysacharidů obsažených v používané dřevině. Tyto látky mohou způsobit zpomalení tuhnutí a snížení tvrdosti cementu.
Složky portlandského cementu:
- Portlandský slínek: Vyrábí se 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.
- Granulovaná vysokopecní struska: Vzniká rychlým ochlazením vhodně složené struskové taveniny vznikající při tavení železné rudy ve vysoké peci. Struska musí být nejméně ze dvou třetin hmotnosti sklovitá a při vhodné aktivaci musí vykazovat hydraulické vlastnosti. Granulovaná vysokopecní struska musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z oxidu vápenatého (CaO), oxidu hořečnatého (MgO) a oxidu křemičitého (SiO2). Zbytek obsahuje oxid hlinitý (Al2O3) a malá množství jiných sloučenin.
- Pucolány: Jsou přírodní látky křemičité nebo křemičito-hlinité, popřípadě kombinace obou. Pucolány po smíchání s vodou samy netvrdnou, avšak jsou-li jemně semlety, reagují v přítomnosti vody za normální teploty s rozpuštěným hydroxidem vápenatým (Ca(OH)2) a tvoří sloučeniny křemičitanů vápenatých a hlinitanů vápenatých, které jsou nositeli narůstající pevnosti. Tyto sloučeniny jsou podobné těm, které vznikají při tvrdnutí hydraulických látek.
- Popílek: Získává se elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z kouřových plynů topenišť otápěných práškovým uhlím. Popílek může být svou podstatou křemičitý nebo vápenatý. Křemičitý popílek je jemný prášek převážně sestávající z kulových částic s pucolánovými vlastnostmi. Sestává zejména z aktivního oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu hlinitého (Al203). Ve zbytku je pak obsažen oxid železitý (Fe203) a jiné sloučeniny. Vápenatý popílek je jemný prášek, který má hydraulické a/nebo pucolánové vlastnosti. Sestává zejména z aktivního oxidu vápenatého (CaO), aktivního oxidu křemičitého (SiO2) a oxidu hlinitého (Al203). Ve zbytku je pak obsažen oxid železitý (Fe2O3) a jiné sloučeniny.
- Kalcinovaná břidlice: Zejména kalcinovaná olejnatá břidlice, se vyrábí ve speciální peci při teplotě přibližně 800 °C. Podle složení přírodního materiálu a výrobního postupu obsahuje kalcinovaná břidlice slínkové fáze, zvláště dikalciumsilikát a monokalciumaluminát. Obsahuje rovněž malá množství volného oxidu vápenatého a síranu vápenatého i značný podíl pucolanicky reagujících oxidů, zejména oxidu křemičitého.
- Křemičitý úlet: Vzniká při redukci křemene vysoké čistoty uhlím v elektrické obloukové peci při výrobě křemičitých nebo ferrokřemičitých slitin a sestává z velmi jemných, kulovitých částic obsahujících nejméně 85 % hmotnosti amorfního oxidu křemičitého.
- Doplňující složky: Jsou zvlášť vybrané anorganické přírodní látky, anorganické látky pocházející z procesu výroby slínku nebo složky uvedené výše, pokud nejsou v cementu použity jako složky hlavní. Doplňující složky po vhodné úpravě nebo v důsledku jejich zrnitosti zlepšují fyzikální vlastnosti cementu (jako je zpracovatelnost nebo retence vody). Mohou být inertní nebo mohou mít slabě hydraulické, latentně hydraulické nebo pucolánové vlastnosti.
- Síran vápenatý: Se přidává k ostatním složkám cementu v průběhu jeho výroby za účelem úpravy tuhnutí. Síran vápenatý může být přidáván ve formě sádrovce (dihydrát síranu vápenatého, CaSO4 · 2H2O), hemihydrátu síranu vápenatého (CaSO4 · 1/2H2O) nebo anhydritu (bezvodý síran vápenatý CaSO4) popřípadě jejich směsi. Sádrovec a anhydrit jsou přírodního původu.
- Přísady: Jsou látky, které nejsou uvedeny výše. Jsou přidávány pro usnadnění výroby nebo pro úpravu vlastností cementu. Celkové množství přísad nesmí překročit 1,0 % hmotnosti cementu (s výjimkou pigmentů). Množství organických přísad v přepočtu na suchý stav nesmí překročit 0,5 % hmotnosti cementu. Přísady nesmějí vyvolávat korozi výztuže nebo zhoršovat vlastnosti cementu či betonu nebo malty z něj vyrobených.
Normy a klasifikace portlandských cementů
Cementy pro obecné použití jsou vyráběny podle přísných norem - ČSN EN 197-1. Evropská norma ČSN EN 197-1 ed. 2 specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku. Portlandské směsné cementy další skupiny obsahují kromě slínku více než jednu hlavní složku. V českých podmínkách jde hlavně o strusku (S), vápenec (L, LL) a popílek (V). Portlandské cementy s vápencem obsahují kromě slínku jako jedinou hlavní složku vápenec (L, LL). Kvalitní a trvale dostupné vápence s minimálním obsahem jiných doprovodných látek umožňují vyrábět pro zákazníka cementy s trvale stabilními vlastnostmi.
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 normy 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.
Každá z hlavních složek má jiný vliv na vlastnosti cementu a jejich optimální kombinace dovoluje vyrobit cement právě požadovaných vlastností. Jemně mletý vápenec má přímý vliv na zlepšení zpracovatelnosti, snížení nebo odstranění odlučivosti vody a stabilizaci barevnosti betonu, na druhé straně může snižovat konečné pevnosti. Struska s popílkem snižují naopak počáteční pevnosti, příznivě však ovlivňují plynulost nárůstu pevností a dosahování vyšších konečných pevností. Dále tyto složky obvykle zvyšují odolnost betonu proti agresivnímu prostředí, zejména proti síranové agresivitě. Popílek zlepšuje vlastnosti čerstvého betonu, zejména čerpatelnost a homogenitu a ve ztvrdlém betonu zlepšuje jeho odolnost vůči působené vody.
Čtěte také: Pochopte roli pojiv v barvách
Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech, která musí odpovídat požadavkům v tabulce. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti: třída 32,5, třída 42,5 a třída 52,5. Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech, která musí vyhovět požadavkům. 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. Počátek tuhnutí a objemová stálost (rozepnutí) musí rovněž odpovídat údajům v tabulkách.
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 požadována dodatková opatření při jejich použití, jako je prodloužení doby bednění a ochrana při škodlivém počasí. Síranovzdorné cementy pro obecné použití musí odpovídat dodatečným požadavkům.
Typy portlandských cementů podle norem:
- CEM I - Portlandský cement: Skládá se z křemičitého slinku a sádrovce. Díky tomu rychle tuhne už po jedné hodině a konečných hodnot tvrdosti dosahuje během dvanácti hodin. Hodí se proto pro betonování za nízkých teplot (do 5⁰C).
- CEM II/B-S - Portlandský struskový cement: V tomto případě půjde o portlandský cement, s obsahem příměsi 21-35 % vysokopecní strusky. Cement po 28 dnech vytvrdne na hodnotu 32,5 MPa. Vysokopecní struska způsobuje, že oproti obyčejnému portlandskému cementu má tento druh nižší počáteční pevnost a množství hydratačního tepla. Kvůli tomu se využívá pro základové konstrukce.
- CEM II/B-V - Portlandský popílkový cement: Popílek v portlandském popílkovém cementu zajišťuje dobrou zpracovatelnost, plastičnost a hydroizolaci.
- CEM II/B-T - Portlandský cement s kalcinovanou břidlicí: Kalcinovaná břidlice zajišťuje tomuto druhu portlandského cementu odolnost proti chemickým vlivům.
- CEM II/A-L - Portlandský vápencový cement: Hlavní složkou je vápenec. Díky němu z něj namíchaný beton neplesniví.
- CEM III - Vysokopecní cement: Obsahuje významný podíl vysokopecní strusky. Ta zajišťuje odolnost proti agresivnímu prostředí. Vysokopecní cement se proto využívá při betonáži základů, agresivně namáhaných konstrukcí, konstrukcí proti žáru, nebo při práci v parných létech. Není vhodný na konstrukce, kde je požadovaný rychlý nárůst pevnosti a nutná odolnost proti mrazu.
- CEM IV - Pucolánový cement: Pucolán je jemný popel, který u pucolánového cementu zajišťuje odolnost vůči agresivním odpadním, uhličitanovým a slaným vodám. Podporuje i jeho vodotěsnost. Tento druh cementu se využívá především pro nouzové stavby a konstrukce.
- CEM V - Směsný cement: Směsný cement je základní složkou betonu pro běžné použití. Jeho složení je vhodné pro betonování podlah, potěrů, dlažby a celkově pro všechny minimálně namáhavé konstrukce.
Obecně platí, že čím je vyšší pevnostní třída cementu a čím méně obsahuje příměsí, tím rychleji probíhá jeho tvrdnutí a tuhnutí a cement je vhodný např. do konstrukcí s požadavky na krátké odbedňovací lhůty nebo pro zimní betonáže. Naopak cementy nižších tříd s vysokým obsahem příměsí tuhnou a tvrdnou pomaleji a jsou vhodné např. pro masivní konstrukce nebo do chemicky agresivního prostředí. Dále se cementy dělí dle obsahu hlavních a doplňujících složek a podle nárůstu počátečních pevností. Normalizované značení obsahuje dále informace o množství a druhu příměsí, pevnosti cementu v MPa, rychlosti nástupu počáteční pevnosti. Cement lze snadno určit podle norem, které jsou uvedeny u produktu a tím vybrat ten nejvhodnější typ pro danou práci a stavbu. Například dříve označený CEM II/B-S 32,5 je dle současné normy CEM II/B-S 32,5 N. Značení cementů s vysokými počátečními pevnostmi je stejné (např. CEM I 42,5 R).
Tabulka pevnostních tříd cementů
| Třída normalizované pevnosti | Označení | Pevnost v tlaku po 28 dnech (MPa) | Počáteční pevnost (MPa) |
|---|---|---|---|
| 32,5 | 32,5 N | ≥ 32,5 až ≤ 52,5 | Po 2 dnech: ≥ 16,0 (R) nebo Po 7 dnech: ≥ 10,0 (N), ≥ 6,0 (L) |
| 42,5 | 42,5 N | ≥ 42,5 až ≤ 62,5 | Po 2 dnech: ≥ 20,0 (R) nebo Po 7 dnech: ≥ 10,0 (N), ≥ 6,0 (L) |
| 52,5 | 52,5 N | ≥ 52,5 | Po 2 dnech: ≥ 30,0 (R) nebo Po 7 dnech: ≥ 10,0 (N), ≥ 6,0 (L) |
Pozice 32,5 označuje tvrdost v MPa, na kterou cement vytuhne po 28 dnech.
Ostatní minerální pojiva
Hořečnatý (Sorelův) cement
Pro vytvrzování desek vyrobených z ostatních dřevin je vhodné používat spíše hořečnatý (Sorelův) cement. K vytvrzení hořečnatého cementu dojde během krátké doby, ale jeho velkým nedostatkem je nízká odolnost proti vlhkosti a povětrnostním vlivům.
Čtěte také: Vlastnictví plotu mezi sousedy
Sádra
Dalším často používaným druhem minerálního pojiva je sádra. Pro výrobu desek může být využita přírodní sádra (mletý sádrovec), případně ekosádra (odpad z odsiřování spalin v uhelných elektrárnách) nebo fosfosádra (odpadní produkt vznikající při výrobě kyseliny fosforečné).
Desky na bázi minerálních pojiv
Desky z dřevité vlny pojené cementem
Dřevitá vlna (jemné podélné pásky dřeva) se vyrábí na speciálních strojích (kráječkách dřevité vlny). Surovinou pro výrobu jsou obvykle smrkové 50 cm dlouhé kuláče nebo půlkuláče. Dřevitá vlna se pro lepší spojení dřeva s cementem a rychlejší tvrdnutí mineralizuje v roztoku chloridu vápenatého. Dále se ve směšovači míchá s cementem a mechanicky nanáší do dřevěných rámových forem. Po lisování souboru rámů následuje obvykle jednodenní vytvrzení slisovaného souboru. Desky se vyrábějí většinou v rozměrech 2000 x 500 mm, v tloušťkách 15 až 100 mm. Tento druh desek patří mezi lehké stavební desky. Hustota tohoto materiálu (350 až 550 kg/m3) je oproti ostatním typům desek pojených cementem velmi nízká a je způsobena zejména velkým podílem vzduchových dutin v hotové desce. Díky velkému podílu dutin mají tyto desky dobré tepelně i zvukově izolační vlastnosti. Hrubý povrch zajišťuje dobrou přídržnost malty a omítky. Nejčastěji se používají jako součást stavebních bednících systémů, u kterých je kovovými distančními sponami vymezena vzdálenost desek a je vytvořen systém ztraceného bednění. Rychlá výstavba stěn a příček je umožněna pomocí armovací výztuže a betonu litého do vytvořených dutin. U obvodových stěn mohou být dutiny z části vyplněny pěnovým polystyrénem. Systémy pro výstavbu z těchto desek jsou známé řadu let.
Cementotřískové desky (cementoštěpkové)
Tyto materiály se vyrábějí z poměrně velkých účelově vyráběných třísek o tloušťce 0,5-5 mm a délce 20-50 mm. Často bývají označovány jako cementoštěpkové. Po mineralizaci smrkových třísek vápenným mlékem se třísky míchají s cementem a lisují ve formách, které jsou vytvrzovány 24 hod v meziskladu. Dále jsou desky formátovány a přesunuty do dozrávacího skladu. Struktura materiálů je pórovitá a povrch je velmi hrubý, což umožňuje omítání maltami. Tento deskový materiál patří k nejčastěji vyráběným druhům. Je tvořen zpravidla z tenkých třísek velikosti 0,2 až 0,3 mm, délky od 10 do 25 mm, které se pro povrchové vrstvy domílají v kladivových mlýnech. Vyrobené třísky jsou tříděny na dvě frakce - hrubou pro střední vrstvu a jemnou pro povrchové vrstvy desky. Podobně jako při výrobě DTD se pomocí tří vrstvících zařízení formuje třískový koberec, který je dále dělen na budoucí formáty a postupně přesouván do forem vrstvených na sebe a lisovaných za studena. Slisovaný soubor desek se stahovacím zařízením zajišťujícím trvalé působení tlaku se z lisu přesouvá asi na 8 hod. do vytvrzovacího tunelu. Částečně vytvrzené desky se oddělují, formátují a nechávají zhruba 3 týdny vytvrdnout a klimatizovat na vlhkost cca 9 %. Hustota cementotřískových desek se pohybuje okolo 1 200 kg/m3. Desky jsou homogenní, tvrdé, odolné proti působení vlhkosti, plísním, dřevokazným houbám, hmyzu včetně termitů a proti působení ohně. Mají také dobré zvukově izolační vlastnosti a jsou mrazuvzdorné. V ČR tyto materiály vyrábí pod názvem CETRIS firma Cidem v Hranicích, která je v současné době největším evropským výrobcem. Desky CETRIS se vyrábějí v rozměrech 1250 x 3350 mm v tloušťkách 8 až 40 mm, jsou dodávány v surovém stavu nebo v barevném provedení podle stupnice RAL.
Cementovláknité desky
U cementovláknitých desek se pro výrobu kromě cementu používají celulózová vlákna (buničina), syntetická vlákna (polypropylen), minerální plniva nebo perlit a vodní sklo. Některé firmy používají také přídavek celulózových vláken z kvalitního sběrného papíru. Díky jemné struktuře, vysokému podílu cementu a velkému lisovacímu tlaku mají tyto materiály hustotu 1 350 až 1 700 kg/m3. Vysoká homogenní hustota dodává deskám vysokou tvrdost, pevnost, trvanlivost a odolnost proti působení povětrnostních vlivů. Desky se vyrábějí v tloušťkách 3 až 20 mm (nejčastěji 6 a 8 mm). Některé typy se mohou používat i jako šablonová nebo vlnitá střešní krytina. Vedle speciálních typů použití je nejčastější upotřebení celých desek pro obklady větraných fasád a vnitřních stěn a stropů.
Sádrovláknité desky
Při výrobě sádrovláknitých desek se používají dřevní vlákna, nebo častěji vlákna získaná rozmělněním starého papíru na vláknitou látku. Ve směšovacím zařízení se vlákna míchají se sádrou a vzniklá směs se lisuje a vysuší. Vlákna jsou v celém průřezu desky rovnoměrně rozvrstvena, což zapříčiňuje homogenní strukturu sádrovláknitých desek (na rozdíl od dříve rozšířenějších sádrokartonových desek, kde je sádrové jádro pouze oplášťováno papírem).
Čtěte také: Historie Praha Mezi Ploty
tags: #typy #pojiv #včetně #portlandských #cementů