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. Již před naším letopočtem byla hydraulická pojiva známá. Cement je základní stavební materiál používaný pro výrobu betonu, malt a omítek. Při plánování stavebních prací je důležité znát jeho vlastnosti a spotřebu pro správný výpočet množství potřebného materiálu.
Výroba cementu
Hlavním úkolem při výrobě cementu je vytvořit látky, které jsou schopny reagovat s vodou, například křemičitany vápenaté, hlinitany i železitany vápenaté. Výroba cementu doznává změn a společnosti vyrábějící cement hledají co nejekologičtější řešení. Společným znakem výroby cementů v dobách počátku jeho moderní historie i těch dnešních je příprava suroviny požadovaného složení a vypálení suroviny v peci na tzv. portlandský slínek. Dále následuje chlazení slínku a jeho mletí.
Surovinu nejdříve rozdrtíme v drtičích a uložíme na skládku. Následně surovinu rozemíláme na surovinovou moučku, kterou shromažďujeme v zásobnících. Jako surovina pro výpal slínku již neslouží jen čistě přírodní materiály, ale také nejrůznější vedlejší produkty či odpady, jako jsou železité odprašky, elektrárenský popílek nebo energosádrovec. Ty vhodně doplňují těžený vápenec a přispívají k optimální skladbě surovinové moučky. Nejdříve se ze suroviny vypařuje voda. Namletá surovina putuje do pece, kde probíhá samotný výpal na mez slinutí, to je na více než 1 400 °C. Dříve používané šachtové pece vystřídaly moderní rotační pece s výměníky tepla a předkalcinátory. Spotřeba energie na jednotku vyrobeného slínku je tak několikanásobně nižší. K reakci mezi oxidy vápníku, křemíku a hliníku dochází při teplotě asi 1300 °C. 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.
Stále častěji jsou pro výpal používána vedle tradičních paliv také alternativní paliva, která by ještě před několika lety skončila nevyužita jako odpad. Přísná kvalitativní kritéria vymezující podmínky užití alternativních paliv jsou samozřejmostí. Existují i nové účinné systémy chlazení slínku, které jej dokážou téměř ihned po výstupu z pece ochladit přibližně na 200 °C. Vyrobený cement je uskladněný ve skladovacích silech a odtud je hydraulicky i mechanicky odebírán. Poté se přepravuje do dalších zařízení, kde se případně balí do pytlů nebo se volně distribuuje na vyhrazená stanoviště.
Druhy cementu a jejich použití
Portlandský cement je vhodný pro běžné nosné konstrukce, jakož i pro betonování v zimě. Portlandský cement je ale jen jedním z mnoha druhů cementů vyráběných z portlandského slínku. Jako doplněk slínku lze totiž pro výrobu cementu použít i jiné suroviny. Nejznámější je asi vysokopecní granulovaná struska (ve smyslu normy EN 197-1 ji zkráceně značíme S), dále popílek (V, W), vápenec (L, LL), přírodní nebo kalcinované pucolány (P, Q), kalcinovaná břidlice (T) nebo křemičitý úlet (D). Podle množství jednotlivých složek a jejich poměru k portlandskému slínku rozeznává evropská harmonizovaná norma EN 197-1 dokonce 27 druhů cementu pro obecné použití.
Čtěte také: Izolace v Mladé Boleslavi: Vše, co potřebujete vědět
Například vysokopecní granulovaná struska dává cementu, a tím i výslednému betonu, pozvolnější náběh pevnosti v tlaku a vyšší chemickou odolnost například proti agresivním síranům. Použití vápence jako hlavní složky cementu má obvykle zcela opačný vliv na pevnost v tlaku. Její nárůst je zpočátku mnohem rychlejší, konečných pevností pak bývá dosaženo o něco dříve. Větší uplatnění v posledních letech nachází i popílek, například jako součást zmíněných portlandských směsných cementů. Větší zastoupení uvedených materiálů na úkor slínku má jednoznačně pozitivní dopady na množství skleníkových plynů produkovaných přímo při výrobě cementu, což může jeho výrobcům přinést i finanční úspory za nákup emisních povolenek.
Z pohledu estetických kvalit se mezi speciální cementy řadí bílý cement. Rozpínavé cementy obsahují kromě portlandského slínku další složky, které v průběhu hydratace zvětšují svůj objem. Nejnovějším přírůstkem do rodiny speciálních cementů je fotokatalytický cement schopný působením světla rozkládat široké spektrum organických i anorganických látek, z nichž většina je považována za přinejmenším zdraví škodlivé.
Zvláštní skupinu tvoří cementy, při jejichž výrobě není použit portlandský slínek vůbec či pouze v minimálním množství. Patří sem například hlinitanové cementy, vyráběné z vápence a bauxitu, charakteristické rychlým dosažením konečných pevností, vysokou tepelnou odolností, ale také svou chemickou nestabilitou. Dalším zástupcem jsou nadsíranové (supersulfátové) cementy složené z vysokopecní granulované strusky, síranu vápenatého a malého množství portlandského slínku coby aktivátoru. Ty jsou hlavními produkty po ochlazení roztavené suroviny - portlandského slínku. Místo hlinitanových hydrátů přechodně vzniká etringit působící jako regulátor tuhnutí, který v první fázi hydratace zabraňuje okamžitému tuhnutí, takže se prodlužuje doba zpracování čerstvého betonu až na několik hodin. Hydratace cementu na bázi portlandského slínku je naneštěstí natolik složitou záležitostí, že dodnes v podstatě neexistuje jednotná, komplexní a obecně uznávaná teorie, která by dokázala vysvětlit veškeré pochody probíhající při tuhnutí a tvrdnutí cementu.
Cement 32,5 R je portlandský cement balený po 25 kg. Lze jej použít při výrobě konstrukcí z prostého betonu a železobetonu všech běžně používaných pevnostních tříd, nebo při výrobě zdicích malt a omítek. Je vhodný také pro výrobu podkladových potěrů a betonů.
Vlastnosti a specifikace cementu 32,5 R
- Druh výrobku: Cement
- Varianta: Portlandský cement
- Normy: EN 197-1
- Oblast využití: Vlhké prostředí, mokré prostředí, podlaha
- Vlastnosti: Nevyžaduje rozmíchání
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). Sypná objemová hmotnost 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.
Čtěte také: vlastnosti sypané izolace
Jemnost cementu
Jemnost cementu se vyjadřuje měrným povrchem. Jednotka (m2 . kg-1).
- Hrubě mleté (Sc ≈ 180 m2 . kg-1)
- Středně mleté (Sc ≈ 300 m2 . kg-1)
- Jemně mleté (Sc ≈ 400 m2 . kg-1)
- Velmi jemně mleté (Sc ≈ 600 m2 . kg-1)
- Ultra jemně mleté (Sc ≈ 1000 m2 . kg-1)
Tuhnutí a tvrdnutí cementu
Tuhnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. Každý druh cementu má normou stanovený čas tuhnutí. 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. Rychlost tvrdnutí je ovlivněna jemností cementu. Zkoušení pevnosti v tlaku se provádí na zlomcích trámečků.
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 hmotnosti.
PORIMENT® se vyrábí na betonárně. Jedná se o cementovou suspenzi, kterou následně autodomíchávačem zavezeme 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.
Objemová hmotnost betonu
Hmotnost (objemová) betonu může nabývat hodnot od cca 400 kg/m3 do cca 6000 kg/m3. Betony s objemovou hmotností menší než 1000 kg/m3 plavou na vodě. Většinou se používají na nenosné konstrukce - spádové, vyrovnávací a izolační vrstvy. Betony s objemovou hmotností od 300 kg/m3 do 2 000 kg/m3 se označují jako lehčený nebo lehký beton. Hmotnost od 2 000 kg/m3 do 2 500 kg/m3 mají nejběžnější konstrukční betony. Beton s těžší objemovou hmotností než 2 500 kg/m3 se vyrábí pro speciální účely a použití. Betony s vysokou objemovou hmotností se nejčastěji používají na stínící konstrukce v provozech s některým druhem záření (radiologická oddělení v nemocnicích, výzkumných ústavech apod.). Výroba těžkých betonů vyžaduje speciální postupy při výrobě, dopravě a zpracování. Speciálně musí být připraveno i bednění. Beton je výborným materiálem pro ochranu před účinky ionizujícího záření. Výsledná hmotnost závisí na tom, kde a v jakých podmínkách bude betonová směs použita, volba kameniva a přísady do betonu.
Čtěte také: Hodnoty objemové hustoty betonu a faktory, které ji ovlivňují
Kamenivo i písek jsou lehčí než cement, který je minimálně provzdušněný. Měrná hmotnost betonu se pohybuje od 2 000 kg/m3 do 2 600 kg/m3 podle váhy použitých součástí betonu.
Spotřeba cementu na beton
Spotřeba cementu na 1 m3 betonu se odvíjí především od použitého kameniva. Obecně platí, že na 1 m3 betonu je zapotřebí zhruba 200-450 kg cementu. Přesné číslo se však odvíjí výhradně od druhu připravované směsi. Podle zkušeností řemeslníků se spotřeba cementu pohybuje mezi 40 až 50 pytli (po 25 kg) na 3 kubíky betonu. Je vždy lepší mít cementu raději více a případný zbytek vrátit do stavebnin.
Orientační poměry pro přípravu betonu
Pro přípravu betonu se obvykle používá poměr míchání 3:1, což znamená 3 díly písku (a štěrku) a 1 díl cementu. Na jeden kubík zpracované směsi se doporučuje použít cca 1,15 kubíku štěrkopísku, 2,75 metráků cementu a 155 litrů vody. Tím se získá beton na úrovni B 20 (C 16/20), který je vhodný pro základové pásy či desky. Jako minimální dávku cementu na 1 m3 směsi lze doporučit 300 kg, horní mez cca 400 kg. Pro přepočet čistého písku frakce 0/8 mm (max. zrno 8 mm) by hmotnost kameniva na 300 kg cementu měla být orientačně 1850 kg/m3.
Míchání betonu
Hlavními složkami betonu jsou cement, voda a písek nebo štěrk. Stejně snadné jako jeho složení je také míchání betonu. Přitom je rozhodující správný poměr jednotlivých přísad. V následujícím návodu se dozvíte, jak vypočítat spotřebu, jaký je správný poměr mísení cementu, vody a písku nebo štěrku a jaké další kroky jsou zapotřebí. Doporučujeme míchat cement a vodu s pískem nebo štěrkem tak dlouho, dokud směs nedosáhne požadované pevnosti. Doporučená metoda závisí na celkovém množství.
Míchání betonu v míchačce
- Stiskněte tlačítko Start a nechte míchačku rozběhnout.
- Přidejte čtyři jednotky štěrku.
- Přidejte jednu jednotku cementu.
- Přidávejte postupně vodu, dokud hmota nedosáhne lehce lesklé konzistence.
Míchání středního množství betonu pomocí stavebního míchadla
Do stavebního vědra naplňte vhodné množství štěrku nebo písku a cementu a vše kompletně promíchejte stavebním míchadlem. Následně pomalu přidávejte vodu, aby bylo možné množství později ještě zvýšit. Míchadlem vše rozmíchejte, dokud nedosáhnete požadované konzistence.
Míchání malého množství betonu v maltovníku
Do stavebního vědra naplňte vhodné množství štěrku nebo písku a cementu a vše promíchejte zednickou lžící. Následně pomalu přidávejte vodu, aby bylo možné množství později ještě zvýšit. Zednickou lžící směs zpracujte, dokud nedosáhnete požadované konzistence.
Vliv kvality cementu na spotřebu
Je důležité si uvědomit, že na trhu existují různé druhy cementu a jejich kvalita se může lišit. Pokud se u betonu nepožaduje velká pevnost, poté lze použít levnější cement nižší jakosti, například vysokopecní cement. Beton s malým obsahem cementu bude mít malou pevnost. Je to právě kvůli tomu, že nebudou zrna kameniva ve všech místech dostatečně stmelena. Pevnost betonu dosáhne největší možné hodnoty, když se použije tolik cementu, že jsou všechna písková i štěrková zrna zcela obalena.
Bezpečnostní pokyny při práci s cementem
Při práci s cementem je nutné dodržovat bezpečnostní pokyny, protože cement může dráždit kůži a dýchací cesty. Doporučuje se používat ochranné rukavice, brýle a respirátor. Cement také může vyvolat alergickou kožní reakci a způsobuje vážné poškození očí.
- Signální slovo: Nebezpečí
- (H317) Může vyvolat alergickou kožní reakci.
- (H335) Může způsobit podráždění dýchacích cest.
- (H315) Dráždí kůži.
- (H318) Způsobuje vážné poškození očí.
- (P102) Uchovávejte mimo dosah dětí.
- (P103) Před použitím si přečtěte údaje na štítku.
Tabulka vlastností a spotřeby cementu
| Vlastnost | Hodnota |
|---|---|
| Hmotnost pytle | 25 kg |
| Spotřeba cementu na 1 m3 betonu | 200-450 kg |
| Poměr míchání (písek:cement) | 3:1 |
Ošetřování a ochrana betonu
K dosažení požadovaných vlastností je nutné ošetřování a ochrana betonu po určitou dobu po vybetonování. Ošetřování má zabránit předčasnému vysychání, vyplavení při dešti a tekoucí vodě, rychlému ochlazení - vysoký gradient teplot, mrazů apod. Hotový beton je nutno po zatuhnutí v době jeho tvrdnutí ošetřovat (udržovat ve vlhkém stavu) proto, aby bylo dosaženo nerušené hydratace cementového tmelu a tím co nejvyšší výsledné pevnosti i odolnosti proti vlivu prostředí. Přítomnost vlhkosti také omezuje vznik nežádoucích tahových napětí vznikajících vlivem smršťování. Ochrana proti působení nízkých teplot a mrazu je podrobně řešena v ČSN 732400. Podle ENV 206 se za normální podmínky považuje průměrná denní teplota + 5°C. Bezprostředně po betonáži teplota povrchu betonu nesmí klesnout pod + 5°C po dobu nejméně 72 hodin, nebo pokud pevnost betonu nedosáhne 5MPa. Samostatnou kapitolou na prodloužení trvanlivosti betonu je povrchová úprava (impregnace, hydrofolizace, flutování), sanace betonu (disperze, pryskyřice apod.).
tags: #sypana #hustota #cementu #informace