Przeczytaj

bg‑blue

Czym jest cement?

Cement jest spoiwem hydraulicznym o właściwościach wiążących wykorzystywanym w przemyśle budowanym w szerokim zakresie. Jego głównym składnikiem jest klinkier, którego wyróżniamy kilka rodzajów:

kinkier barowy – uzyskiwany z surowców zawierających węglany wapnia, baru i glinokrzemiany;
klinier glinowy – uzyskiwany z boksytów wapnia lub z boksytów i wapienia;
klinkier portlandzki – uzyskiwany z surowców zawierjących węglan wapnia i glinokrzemiany.

Cement wchodzi w skład mieszanek betonowych, zapraw murarskich, tynkarskich oraz wielu innych produktów chemii budowlanej. Materiał ten pozostaje wytrzymały i trwały zarówno w środowisku suchym, jak i w wodzie.

RdyEbpKhOMRLv

Zdjęcie przedstawiające cement w postaci jasnoszarego proszku. — Cement
Źródło: Denslenovo, Wikipedia Commons, licencja: CC BY-SA 4.0.

bg‑gray1

Klinkier portlandzki

W przemyśle cementowym podstawowym półproduktem cementu jest klinkier portlandzki. Wytwarza się go poprzez wypalenie surowców mineralnych, tj. wapieniewapieńwapienie, margielmargielmargiel, glinaglinaglina, które tworzą spiek, na który składa się głównie alit ( $3 CaO \cdot {SiO}_{2}$ ), belit ( $2 CaO \cdot {SiO}_{2}$ ), celit ( $3 CaO \cdot {Al}_{2} O_{3}$ ) i brwonmilleryt ( ${Ca}_{4} {Al}_{2} {Fe}_{2} O_{10}$ ). Uzyskany spiek mielony jest z gipsem ( ${CaSO}_{4} \cdot 2 H_{2} O$ ), który pełni funkcję regulatora w czasu wiązania cementu.

Procentowy skład chemiczny składników w typowym wsadzie do wytwarzania klinkieru przedstawiono w tabeli poniżej. Składniki te nie występują wolne, ale w postaci związanej w wapieniu, glinie, marglach. Obecność tlenku magnezu w spieku jest efektem zanieczyszczenia surowców magnezytem lub dolomitem.

Składnik	Zawartość $[% masowy]$
${SiO}_{2}$	$21$ ‑ $25$
$CaO$	$62$ ‑ $67$
${Al}_{2} O_{3}$	$3,5$ ‑ $6,0$
${Fe}_{2} O_{3} + FeO$	$1,0$ ‑ $6,0$
$MgO$	$1,0$ ‑ $1,7$
${SO}_{3}$	$1,0$ ‑ $1,8$

bg‑gray1

Wiązanie cementu

Po zmieszaniu cementu z wodą otrzymuje się zaczyn, który wiąże i twardnieje w wyniku reakcji chemicznych.

Etapy wiązania cementu:

rozpuszczenie w wodzie związków rozpuszczalnych,
hydratacja składników z utworzeniem pierwotnej fazy w stanie koloidalnym – powstawanie plastycznej masy,
krystalizacja produktów hydratacji – twardnienie plastycznej masy (wzrost i wzajemne przerastanie kryształów).

Ważne!

Cement a beton

Cement jest półproduktem dodawanym do mieszanki betonowej. Beton składa się z kilku składników – cementu, kruszywa, wody oraz ewentualnych dodatków, np. włókien zbrojeniowych.

bg‑blue

Rodzaje i charakterystyka cementów na podstawie normy

RL695VfpUbrvA1

Oznaczenia cyframi rzymskimi I, II, III, IV i V nie oznaczają różnic w jakości cementów, a różnice w ich właściwościach

bg‑blue

Podstawowe parametry fizykochemiczne cementu

Parametr	Opis
Wygląd	Suchy cement jest białym lub szarym, nieorganicznym, granulowanym materiałem. Wielkość cząstek $5$ - $100 μ m$ .
Zapach	Brak
Temperatura topnienia	$> 1250 ° C$
Palność	Cement to ciało stałe, które jest niepalne. Nie powoduje ani nie podtrzymuje spalania innych materiałów. Brak składników ulegających samozapłonowi.
Właściwości wybuchowe	Cement nie ma właściwości wybuchowych, a w wyniku reakcji chemicznych nie wytwarza gazów o takiej temperaturze czy ciśnieniu, które mogą spowodować uszkodzenia w otoczeniu.
Gęstość względna	$2,75$ ‑ $3,20$
Rozpuszczalność w wodzie ( $t = 20 ° C$	mała ( $0,1$ ‑ $1,5 \frac{g}{{dm}^{3}}$ )
Stabilność chemiczna	Suchy cement jest stabilny w warunkach właściwego przechowywania. Mokry cement ma właściwości alkaliczne.
Możliwość wystąpienia reakcji niebezpiecznych	Po zmieszaniu z woda cement twardnieje w stabilną masę, która nie jest reaktywna w środowisku i nie powoduje wystąpienia reakcji niebezpiecznych. Cement rozpuszcza się w kwasie fluorowodorowym, wytwarzając żrący gaz.
Działanie żrące/drażniące skórę/oczy	Bezpośredni kontakt z cementem może powodować mechaniczne podrażnienie lub uszkodzenie rogówki. Bezpośredni kontakt z większa ilością suchego cementu lub zachlapanie mokrym cementem może powodować od umiarkowanego podrażnienia (np. zapalenie spojówki) do chemicznego oparzenia.

Słownik

wapień

skała osadowa składająca się głównie z węglanu wapnia (przede wszystkim w postaci kalcytu)

margiel

skała osadowa składająca się z węglanów wapnia lub węglanów magnezu oraz minerałów ilastych (glinokrzemianów glinu, magnezu i żelaza)

glina

ilasta skała osadowa składająca się m.in. z minerałów ilastych (glinokrzemianów glinu, magnezu i żelaza), kwarcu i skaleni

gęstość względna

wielkość bezwymiarow;, określa stosunek gęstości danej substancji do gęstości substancji przyjętej za wzorcową

beton

mieszanina piasku, żwiru lub innego kruszywa z roztworem materiałów wiążących

klinkier

wypalona mieszanina margli lub wapieni z gliną, będąca półproduktem do produkcji cementu portlandzkiego; materiał ceramiczny w postaci płytek lub cegieł klinkierowych, używany do układania posadzek, nawierzchni dróg oraz okładania ścian

żużel

grudki spieczonego popiołu pozostające po wytopie rudy, używane do budowy dróg lub wyrobu cementu

spoiwa hydrauliczne

spoiwa, które po zmieszaniu z wodą ulegają wiązaniu i twardnieniu zarówno na powietrzu, jak i wodzie. Należą do nich wapno hydrauliczne oraz cement

zaczyn budowlany

mieszanina spoiwa mineralnego z wodą lub innym roztworem. Wyróżnia się zaczyny: cementowe, wapienne, cementowo‑wapienne, gipsowe, gipsowo‑wapienne

zaprawa

mieszanina: spoiwa lub lepiszcza (względnie obu tych materiałów), drobnoziarnistych kruszyw, wody lub innej cieczy zarobowej, ewentualnych dodatków i domieszek, poprawiających właściwości zaprawy świeżej lub stwardniałej

ciepło hydratacji

ilość ciepła wydzielonego podczas hydratacji cementu w ustalonym przedziale czasu

Bibliografia

Nocuń‑Wczelik W., Stachlewska M., Trybalska B., Effect of calcium‑magnesium carbonate additives on cement hydration, „Ceramic materials” 2017, 69, 4, s. 311‑316.

Wprowadzenie

Film edukacyjny

Czym jest cement?

Klinkier portlandzki

Wiązanie cementu

Rodzaje i charakterystyka cementów na podstawie normy

Podstawowe parametry fizykochemiczne cementu

Słownik

Bibliografia