CEMENT Cement je hydraulick pojivo k vrob malty

CEMENT Cement je hydraulické pojivo k výrobě malty a betonu. Obsahuje jemně mletý slínek a další přísady. Po rozdělání s vodou tuhne a tvrdne ve velmi pevnou látku a to i pod vodou.

VÝROBA Suroviny • Vápenec • Vápenné slíny a křídy • Hlinité břidlice • Hlína • Slíny ( směs vápence a hlíny ) • Křemičitý písek Vápenec je hlavní součástí cementu, slíny obsahují hydraulické látky - oxid křemičitý Si. O 2 , oxid hlinitý Al 2 O 3 a oxid železitý Fe 2 O 3

Postup výroby 1. 2. Těžba surovin Příprava surovinové směsi drcení suroviny v drtičích uložení na skládky mletí v mlýnech na surovinovou moučku nebo surovinový kal (mletí s vodou) skladování v zásobnicích ( kontrola chemického složení ) homogenizace stlačeným vzduchem v homogenizačních silech 3. Vypalování v rotačních pecích ( při 11000 C se uvolňuje CO 2 z vápence a vzniká pálené vápno (Ca. O), při 14500 C se zrna spékají a vzniká cementový slínek ( Ca. O se slučuje s hydraulickými oxidy ) 4. 5. 6. 7. Rychlé zchlazení ( v chladičích ) a odležení na skládce Mletí slínků se sádrovcem ( regulátor tuhnutí max 5%) a dalšími přísadami ( max 1%) v kulových mlýnech na cement Provzdušňování ( uvolnění volného Ca. O ) a uložení v zásobnících Expedice ( plnění do pytlů nebo přepravníků )

Chemické složení • • • Ca. O 56 -68% Si. O 2 16 -26% Al 2 O 3 4 -8% Fe 2 O 3 1 -8% Mg. O 0 -5% max 5% ( hořečnaté rozpínání) SO 3 0, 5 -4, 5% max 3, 5 -4, 5% ( síranové rozpínání ) a další Nejdůležitější je Ca. O, ( vázaný do minerálních složek a volný ) : • Málo Ca. O …klesá pevnost • Moc Ca. O …. cement se rozpíná Podle množství oxidů rozlišujeme cementy : • Křemičitanové ( silikátové ) • Hlinitanové ( aluminátové )

Chemické složení se pro běžnou praxi vyjadřuje moduly : Hydraulický modul • kvalitní běžné cementy ……. . MH = 1, 9 – 2, 1 • cementy vyšších tříd… …………. . MH = 2, 1 – 2, 4 (větší počáteční pevnost, větší vývin hydratač. tepla) • cementy s malým hydratač. teplem …. . MH = 1, 1 – 1, 3 • MH pod 1, 7 cement nemá dobrou vaznost • MH nad 2, 4 cement je objemově nestálý

Silikátový modul Aluminátový modul

MINERALOGICKÉ SLOŽENÍ SLÍNKU Pálením a chlazením slínku vzniknou umělé minerály tzv. mineralogické (petrografické ) složky cementu. Jejich vzorce se popisují zkrácenými symboly ( Ca. O. . C, Si. O 2. . S, Al 2 O 3. . A FE 2 O 3. . . F ) V cementu je jich více jak 20. Hlavní jsou 4 Jsou to : C 3 S Alit. . . . (3 Ca. O. Si. O 2). . . křemičitan trojvápenatý ( tricalciumsilikát ) C 2 S Belit. . . (2 Ca. O. Si. O 2). . . křemičitan dvjvápenatý (dicalciumsilikát ) C 3 A. . . (3 Ca. O. Al 2 O 3). . hlinitan trojvápenatý(tricalciumaluminát) C 4 AF Celit. . . (4 Ca. O. Al 2 O 3. Fe 2 O 3) železohlinitan čtyřvápenatý (tetrakalciumaluminátferrit) Vzájemný poměr těchto složek ve slínku ovlivňuje požadované vlastnosti cementu • Rychlovazné cementy s velkou počáteční pevností mají vyšší obsah Alitu oproti Belitu a současně vyšší C 3 A tzv. alitový cement • Cementy s malým hydratačním teplem pro masivní konstrukce mají vyšší obsah belitu, nazývají se belitové • C 3 A se omezuje u silničních cementů do 8%, u cementů s nízkým hydratačním teplem do 7%, u síranovzdorných do 3, 5%

Vlastnosti cementu • • • HYDRATACE Poměrně složitý chemický a fyzikální proces při němž cement po smíšení s vodou tuhne a tvrdne. H 2 O vstupuje do struktury cementu a vznikají nové sloučeniny, které tuhnou v pevnou hmotu. ( krystalizace přesyceného roztoku, větvičkovité krystalky, které se vzájemně proplétají – nárůst pevnosti ). Všechny slínkové nerosty jsou bezvodé. Ve styku s vodou hydrolyzují a hydratují. Silikáty bohaté na oxid vápenatý se hydrolýzou rozkládají na silikáty chudé na oxid vápenatý a hydroxid vápenatý. Celkový obsah aktivního oxidu vápenatého (Ca. O) a aktivního oxidukřemičitého (Si. O 2) musí být v cementu větší než 50 % hmotnosti cementu. Hlavním produktem hydratace jsou hydráty křemičitanů vápenatých. Hydratační teplo, které vzniká při reakci cementu s H 2 O, závisí na složení cementu a jemnosti mletí ( cementy s větším hydraulic. modulem ho mají větší ) Podmínky hydratace dostatek vody a dostatečná teplota - cca 0, 23 -0. 28 l H 2 O/ 1 kg cementu ) optimální teplota 15 – 25 o. C při nižších teplotách zpomalení hydratace, při t < 5 o. C se zastavuje ( podle druhu, někdy již při t<10 o. C ) Vzhledem k hydratač. teplu, lze betonovat i při nižších teplotách. Hydratace je zpočátku rychlá, pak se zpomaluje a trvá až několik let.

TUHNUTÍ • začátek tuhnutí ( kolem 60 min ) • stanoven s ohledem na pevnostní třídu. Cementy pevnostní třídy maxim. 42, 5 mají počátek tuhnutí stanoven nejdříve za hodinu, nejpozději do 12 hodin po smíchání cementu s vodou. U cementů pevnostní třídy 52, 5 je počátek tuhnutí stanoven nejdříve za 45 minut. Začátek tuhnutí se oddaluje proto, aby se zajistila doba potřebná pro výrobu betonové směsi, její dopravu, uložení a zpracováni. • konec tuhnutí ( do 12 hod ) • Regulace tuhnutí, stanovení počátku, se provádí přidáváním sádrovce, a to maximálně do 5 % hmotnosti cementu, anebo sádrových střepů, které se přidávají s dalšími přísadami ke slínku při mletí cementu. Bez těchto přísad by přítomný minerál trikalciumaluminát počal hydratovat již při smáčení vodou. • Cementy se speciálními vlastnostmi mají stanoven začátek tuhnutí dříve, za 30 i méně minut, a konec tuhnutí za 6 hodin nebo dokonce za 8 minut. Takové cementy používáme pro urychlení betonáže při výrobě betonových dílců, při injektáži, nástřiku.

TVRDNUTÍ • Tvrdnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu, která nabývá pokračující hydratací větší pevnosti. Rychlost tvrdnutí je dána chemickým složením a jemností cementu. Tvrdnuti probíhá zpočátku intenzivně, později se tvrdnutí zpomaluje, až se po několika letech ustálí. Největší přírůstek pevnosti nastává do 28 dnů. Tuto pevnost považujeme za základní, stoprocentní, a označujeme ji Rc, 28 • Rc 28 - základní pevnost ( 100 % ) je rozhodující ( pevnost v tlaku v MPa po 28 dnech ) • Další nárůst pevnosti je velmi pomalý, velikost přírůstku pevnosti ovlivňuje prostředí a množství tetrakalciumaluminátferritu v cementu. Pevnost cementu a betonu zjišťujeme za 28 dní, ta je pro hodnocení rozhodující. U běžně mletých cementů zhydratuje dlouhodobě asi 80% cementu a zbytek zůstává nezhydratován jako neaktivní část. Při jemnosti mletí cca 300 m 2/kg je po 28 dnech zhydratováno cca 50 -60% cementu

OBJEMOVÉ ZMĚNY • Smršťování ( při hydrataci na vzduchu - větší v suchu a čím je jemněji mletý ) • Nabývání ( při hydrataci ve vodě, dochází k vázání více vody, zvětšení objemu, je několikanásobně menší než smršťování )

JEMNOST MLETÍ • má vliv na počáteční pevnost, zpracovatelnost, přilnavost • čím jemnější tím větší pevnost, ale tím více záměsové vody k hydrataci, větší smršťování

VAZNOST • schopnost cementu stmelit zrna kameniva v pevnou hmotu • závisí na chemic. složení slínku, jemnosti mletí ( zvětšuje ), prostředí ( vlhko- větší pevnost, sucho – odpařování, nedokonalá hydratace- ztríáta pevnosti), teplotě.

NORMALIZOVANÁ PEVNOST pevnost v MPa po 28 dnech tuhnutí a tvrdnutí třídy normalizované pevnosti : ( 22, 5 ) – 32, 5 – 42, 5 – 52, 5 22, 5 pevnostní třída dle národního dodatku EN 196 -1 32, 5 R – 42, 5 R – 52, 5 R

SLOŽKY CEMENTU • Portlandský slínek ( K ) hydraulická látka tvořená ze 2/3 vápenatými silikáty • Granulovaná vysokopecní struska ( S ) vzniká rychlým zchlazením struskové taveniny při tavení železné rudy • Pucolán - přírodní ( P ) vulkanického původu n. sedimentárního - průmyslový ( Q ) tepelně zprac. hlíny a břidlice n. ochlazená struska způsobují tvrdnutí ve spojení s Ca(OH)2 , i když sami s H 2 O netvrdnou • Popílek – křemičitý ( V ) Si. O 2 + Al 2 O 3 _> 25% ( oxid křemičitý + hlinitý ) - vápenatý ( W ) Ca. O + Si. O 2 + Al 2 O 3 Ca. O> 5% získáme elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z plynů topenišť • Kalcinovaná břidlice ( T ) vyrábí se v peci při teplotě 800 o. C • Křemičitý úlet (D ) vzniká v pecích při výrobě křmičitých a ferrokřemičitých slitin obsahuje Si. O 2 > 80% • Vápenec ( L ) cca do 5%, když víc tak spec. požadavky • Plnivo ( F ) 0 – 5% F v cementu, látky upravující různé fyzikální vlastnosti ( zpracovatelnost, tuhnutí…např. sádrovec ) • Přísady max 1% hmotnosti cementu látky usnadňující výrobu nebo upravující některé vlastnosti

Označování dle ENV – příklady označuje se norma, druh cementu, pevnost Rc 28 v MPa a některá specifika např. R – cement s velkou počáteční pevností UTB – cem. pro výrobu prefabrikátů proteplováním Cement ENV 197 – 1 CEM 42, 5 R ČSN P ENV 197 -1 CEM I 42, 5 R portlandský cement tř. pevnostní 42, 5 MPa s velkou počáteční pevností označení dle České národní Cement ENV 197 -1 CEM II/A – S 32, 5 ČSN P ENV 197 -1 CEM II/A - S 32, 5 portlandský struskový cement pevnostní tř. 32, 5 Cement ČSN P ENV 197 – 1 AD V/B 22, 5 směsný cement pevnostní tř. 22, 5 dle národního dodatku

Základní druhy cementů Druh cementu I II Název cementu Portlandský cement Složka cementu Označení cementu Pevnostní třídy Slínek K (%) % druh Doplňující složky (%) I 42, 5; 52, 5 42, 5 R; 52, 5 R 95 - 100 - - 0 - 5 Portlandský struskový cement II/A-S II/B-S 32, 5; 32, 5 R 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 vysokopecní struska (S) 0 - 5 Portlandský cement s křemičitým úletem II/A-D 42, 5 90 - 94 6 - 10 křemičitý úlet (D) 0 - 5 Portlandský pucolánový cement II/A-P II/B-P II/A-Q II/B-Q 32, 5 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 pucolán přírodní (P) pucolán průmyslový (Q) 0 - 5 Portlandský popílkový cement II/A-V II/B-V II/A-W II/B-W 32, 5; 42, 5 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 popílek křemičitý (V) popílek vápenatý (W) 0 - 5 portlandský cement s kalcinovanou břidlicí II/A-T II/B-T 42, 5 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 kalcinovaná břidlice (T) 0 - 5 Portlandský cement s vápencem II/A-L II/B-L 32, 5 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 vápenec (L) 0 - 5 Portlandský směsný cement II/A-M II/B-M 32, 5 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 směs předcházejících složek (M) III Vysokopecní cement III/A III/B III/C 32, 5 35 - 64 20 - 34 5 - 19 35 - 65 66 - 80 81 - 95 vysokopecní struska (S) 0 - 5 IV Pucolánový cement IV/A IV/B 32, 5 65 - 89 45 - 64 11 - 35 36 - 55 pucolán (P, Q), křemičitý úlet (D), křemičitý popílek (V) 0 - 5 40 - 64 20 -39 18 - 30 30 - 50 vysokopecní struska (S) pucolán (P, Q) křemičitý popílek (V) V Směsný cement V/A V/B 22, 5 Pozn. : Doplňující složky - plniva nebo hlavní složky, pokud nebyly použity ve spojitosti se slínkem jako hlavní pojivo 0 - 5