Beton a malta jsou stavební materiály, které vidíme doslova na každém kroku. Od základů domů až po obrovské mosty - spoléháme na jejich pevnost a odolnost. Co ale vlastně spojuje písek, štěrk a vodu do tak pevného celku? Je to cement, nenápadný šedý prášek, který funguje jako klíčové pojivo. Cement je 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 jako pojivo součástí nejen betonu, ale i mnoha dalších stavebních materiálů. Je to něco jako lepidlo pro anorganické složky, které jsou součástí betonu, tedy písku, štěrku apod.
Co je to Cement?
Cement je tzv. hydraulické pojivo. To znamená, že je to jemně namletý prášek, který když smícháte s vodou, vytvoří kaši. Ta pak postupně tuhne a tvrdne díky chemickým reakcím s vodou (říká se tomu hydratace). Důležité je, že ztvrdlý cement zůstává pevný i pod vodou. Tím se liší třeba od vápna, které ke ztvrdnutí potřebuje vzduch. Právě schopnost tvrdnout i ve vlhku dělá z cementu ideální materiál pro stavby. Moderní technologie umožňují výrobu mnoha typů cementů s požadovanými vlastnostmi, které se hodí pro různé stavební činnosti.
Výroba Cementu
Proces výroby cementu je složitější, než by se mohlo na první pohled zdát. Skládá se z řady dílčích kroků, během nichž se směs vápence a jílů promění ve slínek, který se namele na jemný prášek. Výroba cementu se provádí v cementárnách v pecích. Rozděluje se na mokrý či suchý postup, kdy vstupní složky jsou buď v suchém stavu, nebo ve vlhké kašovité formě. Základními surovinami pro výrobu cementu jsou vápenec a jíl. Těží se 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. Při tomhle žáru vznikají nové chemické sloučeniny, tzv. slínkové minerály, které pak dávají cementu jeho pevnost. 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. Celý proces výroby slínku je energeticky hodně náročný, hlavně kvůli vysokým teplotám v peci. Taky se při něm uvolňuje dost CO2. To je jeden z hlavních důvodů, proč se dnes stále víc používají tzv. směsné cementy.
Druhy Cementu a Jejich Vlastnosti
Cementu je velké množství druhů. Liší se příměsmi, které upravují jeho vlastnosti a také souběžně i vlastnosti následného výrobku (třeba betonu). Cement lze snadno určit podle norem, které jsou uvedeny u produktu a tím vybrat ten nejvhodnější typ pro danou práci a stavbu. 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. Cementy se liší podle složení na 5 základních typů.
Čtěte také: Vlastnosti asfaltových hydroizolací
Portlandský cement (CEM I)
Tím základním je portlandský cement. Jde o nejpoužívanější cement pro výrobu malty a betonu a jeho výroba probíhá vyloženě v cementárenských pecích. Jeho hlavní a nejdůležitější složkou (minimálně 95 %) je tzv. portlandský slínek. Samotný slínek by ale po smíchání s vodou reagoval moc rychle, skoro okamžitě by ztuhnul. Proto se při finálním mletí slínku na jemný prášek přidává trocha sádrovce (většinou 2 - 6 %). Ten funguje jako brzda - zpomalí počáteční reakce a dá nám tak čas na zpracování betonu nebo malty. Bez sádrovce by byl cement prakticky nepoužitelný.
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). 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.
Portlandský směsný cement (CEM II)
Druhým typem je portlandský směsný cement, do kterého se přidávají různé příměsi, jako například struska, popílek, vápenec. Tento typ najdeme pod označením CEM II. Evropská norma ČSN EN 197-1 ed. 2 specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku. Písmeno A nebo B v označení (třeba CEM II/A‑S vs. CEM II/B‑S) pak říká, jestli je příměsi méně (A) nebo více (B).
- CEM II/S: Se struskou. 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. Často odolnější vůči chemii, méně hřeje.
- CEM II/V nebo W: S elektrárenským popílkem. Může zlepšit zpracovatelnost a dlouhodobou odolnost. Popílek v portlandském popílkovém cementu zajišťuje dobrou zpracovatelnost, plastičnost a hydroizolaci.
- CEM II/L nebo LL: S jemně mletým vápencem. Zlepšuje zpracovatelnost, ale ve větším množství může mírně snížit pevnost. Kvalitní a trvale dostupné vápence s minimálním obsahem jiných doprovodných látek umožňují vyrábět pro zákazníka cementy s trvale stabilními vlastnostmi. 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.
- CEM II/P nebo Q: S pucolány (přírodními nebo umělými). Pomáhají dlouhodobé pevnosti a odolnosti.
- CEM II/T: S kalcinovanou břidlicí. Kalcinovaná břidlice zajišťuje tomuto druhu portlandského cementu odolnost proti chemickým vlivům.
- CEM II/M: Směs více různých příměsí.
Vysokopecní cement (CEM III)
Následují typy jako vysokopecní cement (CEM III), který má větší podíl vysokopecní strusky, díky čemuž se snižuje hydratační teplo, prodlužuje se doba nárůstu pevnosti a zvyšuje se odolnost vůči agresivním prostředím. Obsahuje významný podíl vysokopecní strusky. Ta zajišťuje odolnost proti agresivnímu prostředí. CEM III není vhodný na konstrukce, kde je požadovaný rychlý nárůst pevnosti a nutná odolnost proti mrazu. 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 (CEM IV)
Pucolánový cement (CEM IV) se u nás nevyrábí. Jde o cement s příměsí pucolánu, což je jemný písečný sopečný popel. Pucolánový cement je vhodný do mokrého prostředí, především pak do agresivní mořské vody. Díky pucolánu, velmi jemného popílku, je cement vodotěsný a vyznačuje se výraznou odolností vůči agresivním odpadním vodám.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Směsný cement (CEM V)
Často si také můžete koupit směsi betonu, které využívají nejlevnější směsný cement (CEM V), využívající velké množství přísad. Tento cement nezaručuje vysokou pevnost, ale je levný, takže se hodí do nezatěžovaných konstrukcí. 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.
Označení Cementu a Jeho Význam
Normalizované značení cementu obsahuje informace o množství a druhu příměsí, pevnosti cementu v MPa a rychlosti nástupu počáteční pevnosti. Takzvanou vaznost cementu po 28 dnech definuje poslední číslo v označení na pytli - může být 32,5 MPa, 42,5 MPa nebo 52,5 MPa.
Pevnostní třídy
Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti:
- třída 32,5
- třída 42,5
- třída 52,5
Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech. Rozeznávají se tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti:
- třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N
- třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R
- třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L
Typy příměsí (poslední písmeno v označení)
- K - slínek
- S - vysokopecní struska
- D - křemičitý úlet
- P - přírodní pucolány
- V - křemičité popílky
- W - vápenaté popílky
- T - kalcinovaná břidlice
- L - vápence (LL je kvalitnější varianta)
Doplňkové Informace o Složkách Cementu
Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní. 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. Portlandský slínek je hydraulická látka, která musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2).
Čtěte také: Rozměry a postup betonáže základu pro tepelné čerpadlo
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.
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.
Popílek se získává 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. Vápenatý popílek je jemný prášek, který má hydraulické a/nebo pucolánové vlastnosti.
Kalcinovaná břidlice, zejména kalcinovaná olejnatá břidlice, se vyrábí ve speciální peci při teplotě přibližně 800 °C. 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.
Síran vápenatý se přidává k ostatním složkám cementu v průběhu jeho výroby za účelem úpravy tuhnutí. Síran vápenatý může být přidáván ve formě sádrovce, hemihydrátu síranu vápenatého nebo anhydritu popřípadě jejich směsi.
Použití Přísad Stavební Chemie
Při výrobě betonu je dnes běžné a neodmyslitelné používání přísad stavební chemie. Super a hyper plastifikátory dokáží upravit reologii a dobu zpracovatelnosti čerstvého betonu na zákazníkem požadovanou hodnotu. Přísady nesmějí vyvolávat korozi výztuže nebo zhoršovat vlastnosti cementu či betonu nebo malty z něj vyrobených.
Kde se Portlandský Cement Používá?
Díky své schopnosti spojit vodu, písek a štěrk v pevný materiál se portlandský cement (jak CEM I, tak CEM II) používá skoro všude:
- Výroba betonu: Z betonu jsou základy, nosné zdi, sloupy, stropy, mosty, výškové budovy, průmyslové podlahy, ale i dlažba nebo střešní tašky. Používá se i pro speciální účely, třeba v železobetonu (kde chrání ocelovou výztuž) nebo pro výrobu prefabrikátů (panelů, schodů).
- Výroba malt: Cement je základem zdicích malt (pro spojování cihel a tvárnic) a omítek (pro úpravu povrchů stěn).
- Potěry a stěrky: Pro vyrovnání podlah před položením finální krytiny.
- Injektážní malty (grout): Pro vyplňování dutin, spár nebo zpevňování podloží.
- Suché směsi: Cement je základem pytlovaných směsí na beton a maltu, které stačí smíchat s vodou.
Ta obrovská všestrannost pramení z toho, že cement umí spolehlivě spojit běžně dostupné materiály a že vlastnosti výsledného produktu můžeme ladit výběrem typu cementu, použitím přísad a úpravou receptury.
Speciální Betony a Cementy pro Náročné Podmínky
Běžné betonové směsi jsou nejčastěji dodávané betony z betonárny, které mohou být jemno až hrubozrnné, sypké, polotekuté až tekuté konzistence.
- Pěnobeton - díky přídavku technické pěny a některých dalších chemikálií je tento typ betonu ideální tam, kde se uplatní jeho nižší hmotnost, např. pro výstavbu rovných střech a pro podlahy s nižší statickou nosností.
- Odolné betony vůči působení agresivních vlivů - odolávají soli a močovině (např. chemický posyp komunikací), tzv. síranové korozi v odpadních železobetonových tratích, mrazu a odmrazovacím chemikáliím a také mechanismu při korozi ocelové výztuže v betonové směsi.
- Vysokopevnostní směsi - jsou vhodné pro stavby zatěžované vyšším statickým či dynamickým namáháním, např. v dopravní infrastruktuře. Vyšší pevnost betonu je dána určitými přidávanými chemickými složkami, např. odpadní mikrosilikou z hutní výroby.
Odolnost betonu vůči agresivnímu prostředí v zemědělství
V současné době je znatelný nárůst staveb v zemědělství. Odolnost betonu vůči agresivnímu prostředí v oblasti výstavby zemědělských staveb je specifikována podle normy ČSN EN 206. Siláž je krmivo pro domácí zvířata vzniklé fermentováním čerstvé nebo zavadlé píce a jiných zemědělských plodin. Díky takto extrémně kyselému prostředí dochází často u těchto staveb k chemické korozi betonu. Chemická koroze může být například louhová, hořčíková, chloridová, sulfátová a hlavně kyselá. Výztuha je sice chráněna díky vysokému pH betonu, ale tato ochrana může být oslabena vnikáním oxidu uhličitého do povrchu betonu. Pronikající plyn způsobuje proces karbonatace, v jehož důsledku klesá pH betonu.
Betonová směs vychází na základě požadavku projektanta z běžných betonů, nejčastěji se jedná o třídu betonu C 30/37, ale můžou být použity betony i vyšších pevnostních tříd (např. C 35/45). Legislativa uvádí pro prostředí typu XA minimální pevnostní třídu betonu C 25/30 a splnění požadavku dodržení maximální hloubky průsaku tlakovou vodou dle normy ČSN EN 12390-8. V dnešní době jistě nechce žádný z investorů podporovat výstavbu, u které bude očekávat v dohledné době nutnou rekonstrukci.
Výběr Vhodného Cementu
Vzhledem k široké variabilitě různých vlivů prostředí lze velmi obtížně obecně definovat vhodnost použití konkrétního druhu portlandského směsného cementu pro konkrétní situaci. Z tohoto důvodu je v normě na beton EN 206+A1 zaveden obecný popis prostředí a jsou klasifikovány různé stupně vlivu prostředí, které jsou informativně doplněny konkrétními příklady. Výběr mezi CEM I a různými typy CEM II tak závisí na tom, co přesně stavíte - jak rychle to potřebujete, jak pevné to má být, v jakém prostředí to bude stát a jak moc myslíte na ekologii. Žádný cement není ideální na všechno. A tlak na snižování CO2 vede k vývoji cementů s ještě menším podílem slínku. Při výběru CEM II je proto klíčové dívat se nejen na číslo (pevnost), ale hlavně na písmenko (typ příměsi), protože právě to určuje jeho specifické vlastnosti.
Ať už si pro výrobu betonu nebo malty pořídíte jakýkoliv typ cementu, zaměřte se na jeho správné skladování. Pytle s cementem chraňte před působením vody a vysoké vlhkosti vzduchu. Různé typy cementů z renomovaných tuzemských i zahraničních cementáren pořídíte ve všech stavebninách Izomat, které jsou vám k dispozici v mnoha koutech Česka.
Pokud jste se dočetli až sem, tak už rozumíte normovaným označením cementů a umíte vybrat ten správný. Rozhodovat by vždy měla povaha stavby a roční období.
tags: #tepelne #odolny #cement #informace