Cement je důležitou složkou betonů i malt, kde slouží jako pojivo. Řadí se k tradičním materiálům, které se ve stavebnictví začaly využívat už v období starověkého Říma. Moderní technologie umožňují výrobu mnoha typů cementů s požadovanými vlastnostmi, které se hodí pro různé stavební činnosti. Cement je hydraulické pojivo, které po smísení s vodou ztvrdne a vytváří pevnou a trvanlivou strukturu.
Proces výroby 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.
1. Těžba surovin v lomu
- Základními surovinami pro výrobu cementu jsou vápenec a jíl.
- Těží se v lomech, kde se odstřelují výbušninou.
- Společnosti jako Holcim si jsou vědomy zásahu do krajiny, a proto se věnují rekultivaci těžebních oblastí.
2. Primární drcení surovin
- Lomový kámen se dopraví do odrazového kladivového drtiče, ve kterém se drtí na frakce o velikosti kolem 4 cm.
3. Skladování surovin
- Podrcené suroviny jsou dopraveny pásovým dopravníkem do kryté haly, kde se homogenizují a shromažďují.
4. Společné mletí surovin na surovinovou moučku
- Jednotlivé suroviny jsou podle daných poměrů naváženy a následně společně pomlety v kulovém mlýně.
- Tím se také vzájemně promíchají.
5. Homogenizace a skladování surovinové moučky
- Pomletá surovinová moučka se může ještě dle potřeby homogenizovat pro zvýšení rovnoměrnosti jejích vlastností.
- Následně se skladuje v zásobních silech, odkud se pak odebírá pro předehřev.
6. Předehřev surovinové moučky ve výměníku
- Ze spodní části zásobního sila surovinová moučka putuje do horní části výměníku tepla.
- V průběhu její cesty řadou tzv. cyklonů se postupně ohřívá. Při vstupu do rotační pece má již teplotu cca 900 °C.
7. Výpal surovinové moučky v rotační peci na slínek
- Rotační pec je ve sklonu uložený válec, který se pomalu otáčí.
- Moučka se posunuje k hořáku a ohřívá se až do teploty cca 1450 °C, kdy se přemění na slínek.
- Slínek je hlavní složka cementu a získává se vypálením vápencového slínu při teplotách vyšších než 1450 °C.
8. Chlazení a drcení slínku
- Vyrobený slínek vypadává z pece do chladiče se studeným vzduchem.
- Proces rychlého ochlazení slínku je důležitý pro vytvoření požadovaných vlastností.
- Po ochlazení se materiál rozdrtí na kusy o velikost kolem 4-5 cm.
9. Skladování slínku v sile
- Ochlazený a podrcený slínek je dopraven do zásobního slínkového sila.
10. Mletí slínku na cement
- Slínek se společně se sádrovcem a popř. dalšími složkami (vápencem, vysokopecní struskou a podobně) společně pomele v kulovém nebo kolovém mlýně - vzniká cement.
- Rozemletý prášek ze slínku a dalších přísad je finálním produktem - cementem.
Složení cementu a jeho vliv na emise
Složky cementu mohou snižovat emise skleníkových plynů. Například při výrobě cementu s 30procentním podílem jiné složky než je slínek vznikne až o 27 % emisí CO2 méně. Boj za snížení emisí CO2 a snížení tzv. "uhlíkové stopy" vede přes směsné cementy.
- Hlavními složkami mohou být např. přírodní vápenec, vysokopecní struska, nebo popílek, což jsou vedlejší produkty výroby železa a elektrické energie.
- Za určitých podmínek tyto složky mohou mít pozitivní vliv na konečné vlastnosti cementu.
Cementářský průmysl vytváří až 8 % celosvětové produkce CO2. Odborníci z Fakulty chemické a Fakulty strojního inženýrství VUT proto testují způsob, jak snížit emisní zátěž provázející výrobu cementu.
- Jako příměs k portlandskému slínku použili upravený separát diatomitu (křemeliny).
- Laboratorní zkoušky ukázaly, že nový materiál má vlastnosti srovnatelné s tradičními cementy.
- V roce 2021 se v Česku vyrobilo více než 4 700 kilotun cementu, při čemž se vyprodukovalo přibližně 3 100 kilotun oxidu uhličitého.
Výroba cementu je energeticky náročný proces. Výzkumníci proto hledají způsoby, jak jeho produkci udělat efektivnější a ekologičtější. „Při tomto procesu vzniká oxid uhličitý hned dvěma způsoby. Poprvé je to při samotném pálení vápence, kdy se při zpracování 100 kg vápence uvolní až 44 kg CO2. Výsledná emisní zátěž je pak mnohem vyšší - jedna malá cementářská pec vyrobí okolo 1 000-1 200 tun portlandského slínku denně.
Čtěte také: Beton svépomocí: Recept
Křemelina je sypká přírodní hornina tvořená schránkami rozsivek - jednobuněčných řas. Jedno z nalezišť křemeliny se nachází v Borovanech na jihu Čech. „Odpadní křemelinu je možné upravit výpalem na přibližně 400 až 600 °C v peci. Vznikne kalcinovaný diatomitový separát, který se při mletí přidá k portlandskému slínku. „Zjistili jsme, že cement s kalcinovaným diatomitovým separátem splňuje normami požadované nároky na pevnost materiálu. Otestovali jsme to na větších tělesech a výsledky byly výborné. Materiál je navíc velmi stabilní i chemickým složením.
Typy cementů
Cementy se liší podle složení na 5 základních typů. Kromě zařazení do kategorie je důležitým parametrem také pevnostní třída cementu. Udává se v MPa a označuje pevnost po 28 dnech.
Portlandský cement (CEM I)
- 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.
Portlandský cement se složkami (CEM II)
- Pokud portlandský cement obsahuje doplňkové materiály se zlepšujícími vlastnostmi, řadí se do kategorie CEM II.
- Tato kategorie 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.
Vysokopecní cement (CEM III)
- 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)
- 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 (CEM V)
- Spadá do nejnižší pevnostní třídy a nemá jasně stanovený poměr jednotlivých surovin.
Přehled typů cementu a jejich vlastností
| Typ cementu | Hlavní složky | Charakteristické vlastnosti | Typické využití |
|---|---|---|---|
| Portlandský (CEM I) | Slínek, sádrovec | Rychlý hydratační proces, vysoké hydratační teplo | Rodinné domy, obytné budovy, průmyslová výstavba, veřejná infrastruktura |
| Portlandský se složkami (CEM II) | Slínek, vápenec, popílek, břidlice, pucolán | Zlepšené vlastnosti dle přísady | Široké spektrum použití dle konkrétní přísady |
| Vysokopecní (CEM III) | Slínek, vysokopecní struska | Odolnost vůči agresivnímu prostředí, nízké hydratační teplo | Namáhané konstrukce ve styku se zeminou, betonování v horkých dnech |
| Pucolánový (CEM IV) | Slínek, pucolán | Vodotěsný, odolnost vůči agresivním odpadním vodám | Méně namáhané konstrukce |
| Směsný (CEM V) | Slínek, více doplňkových materiálů | Nejnižší pevnostní třída | Specifické aplikace s nižšími nároky na pevnost |
Skladování cementu
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, které jsou vám k dispozici v mnoha koutech Česka.
Výroba betonu svépomocí
V následujícím návodu popisujeme, jak svépomocí vyrobit beton. Cement - v betonu působí jako pojivo. Použít můžeme také speciální příměsi, které upravují vlastnosti betonové směsi. Beton se snadno tvaruje a lze jej použít pro různé účely, jako jsou chodníky, schodiště, terasy a další.
- Při míchání betonu dávejte do stavební míchačky vždy jako první vodu, následně 3-4 lopaty kameniva a po promísení přidávejte postupně celou vypočítanou dávku cementu.
- Po zamísení cementu postupně přidávejte štěrk, dokud nebude mít beton požadovanou konzistenci.
- Míchejte přibližně 3 - 5 minut.
- Vodu dávkujte přiměřeně; přebytečná voda snižuje pevnost betonu a jeho životnost. Vezměte v úvahu, že v kamenivu je běžně obsaženo asi 5 - 15 % vlhkosti.
- Obzvláště při výrobě vnitřních podkladových betonů a potěrů se vyvarujte předávkování vody.
- Za předpokladu použití míchačky standardního objemu (tj. 120 litrů) budete pro výrobu metru krychlového betonu muset proces míchání zopakovat 8x. V případě potřeby většího množství betonu proto doporučujeme zakoupení již namíchaného betonu.
Při použití cementu je důležité dodržovat správnou tloušťku vrstvy, aby se dosáhlo správné pevnosti a trvanlivosti. Pokud je vrstva příliš tenká, konstrukce bude křehká a pravděpodobně se bude snadno praskat. Při výběru stavebních materiálů je důležité zvážit jejich vlastnosti a vhodnost pro danou aplikaci.
Čtěte také: Výroba jímky z betonu krok za krokem
Čtěte také: Materiály na dřevěný plot
tags: #vyroba #pryze #cement #informace