5
Cement  właściwości
i zastosowanie
GRUPA GÓRAŻDŻE
175
5.1. Podstawowe właściwości cementu
5.1.1. Stałość objętości
Wszystkie produkowane cementy muszą wykazywać stałość objętości.
Warunek ten jest spełniony, jeżeli oznaczone metodą Le Chateliera zmiany
objętości są mniejsze niż 10 mm. Głównym czynnikiem wpływającym na
zmiany objętości (pęcznienie) jest zbyt duża zawartość w klinkierze nie-
zwiÄ…zanego CaO i MgO.
5.1.2. Ciepło hydratacji
Reakcja składników cementu z wodą ma charakter egzotermiczny, a wydzie-
lone ciepło podnosi temperaturę formowanego elementu betonowego.
Cementy w zależności od składu mineralnego, ilości i rodzaju dodatku
mineralnego oraz klasy wytrzymałościowej charakteryzują się różnym cie-
płem hydratacji (twardnienia). Ilość wydzielającego się ciepła w trakcie wią-
zania i twardnienia cementu przekłada się na przyrost jego wytrzymałości,
zwłaszcza w okresie początkowym. Przeciętne wartości ciepła twardnienia
cementu w poszczególnych klasach wytrzymałościowych podano w tab. 5.1.
Na rys. 5.1 przedstawiono szybkość wydzielania ciepła w trakcie hydratacji
cementów portlandzkich CEM I i cementów z dodatkami mineralnymi (ce-
mentów portlandzkich wieloskładnikowych CEM II, cementów hutniczych
CEM III i cementu wieloskładnikowego CEM V) oferowanych przez Górażdże
Cement S.A.
Tab. 5.1. Ciepło hydratacji cementu
Ciepło twardnienia cementu oznaczone przy
Szybkość wydziela-
temperaturze 18 21°C w J/g po upÅ‚ywie dni
Klasa cementu nia ciepła i narasta-
nia wytrzymałości
1 3 7 28
32,5N powoli 60  175 125  250 150  300 200  375
32,5R; 42,5N normalnie 125  200 200  335 275  375 300  425
42,5R;52,5N;
szybko 200  275 300  350 325  375 375  425
52,5R
GRUPA GÓRAŻDŻE
176
500
CEM I 52,5R
450
400 CEM I 42,5R
350
CEM II/A-LL 42,5R
300
CEM II/B-S 42,5N
250
CEM II/B-S 32,5R
200
CEM III/A 42,5N-
150
HSR/NA
CEM V/A (S-V)
100
32,5R-LH
50
CEM III/A 32,5N-
LH-HSR/NA
0
0 1 2 3 4 5 6 7
Czas [dni]
Rys. 5.1. Ciepło hydratacji cementów z oferty handlowej Górażdże Ce-
ment S.A.
Nieznajomość ciepła hydratacji cementu może mieć negatywne skutki. Duże
różnice temperatur pomiędzy powierzchnią betonu a jego wnętrzem mogą
być powodem naprężeń termicznych. Jeśli naprężenia termiczne przekroczą
wartość graniczną wytrzymałości betonu, rozpoczyna się proces powstawa-
nia mikrospękań. Efektem końcowym jest obniżona trwałość betonu. To ne-
gatywne zjawisko jest zwłaszcza obserwowane przy wykonywaniu dużych
masywów betonowych (np. budownictwo hydrotechniczne, fundamenty,
podpory mostów, itp.) i obiektów o dużych powierzchniach (budowa oczysz-
czalni ścieków). W tab. 5.2 przedstawiono wymagania dla cementów o niskim
cieple hydratacji wg normy PN-EN 197-1  Cement. Część 1. Skład, wymagania
i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku .
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
177
Ciepło [J/g]
Tab. 5.2. Wymagania dotyczące cementu powszechnego użytku o niskim
cieple hydratacji LH
Rodzaj cementu LH Wymagania
CEM I Ciepło hydratacji po 41 godzinach d" 270 J/g
CEM II (oznaczone metodÄ… semiadiabatycznÄ… wg PN-EN 196-9)
CEM III
Ciepło hydratacji po 7 dniach d" 270 J/g
CEM IV
(oznaczone metodą ciepła rozpuszczania wg PN-EN 196-8)
CEM V
Stosowanie cementów o niskim cieple hydratacji (LH) minimalizuje ryzyko
powstania rys termicznych w betonie nawet przy wykonywaniu masywnych
konstrukcji betonowych. Przykładem tego są wyniki pomiarów temperatu-
ry w płycie fundamentowej o grubości 1,80 m wykonanej z betonu klasy
C35/30, przedstawione na rys. 5.2. Monitoring temperatury w twardniejÄ…cym
betonie był prowadzony przez 7 dni za pomocą termopar umieszczonych
w rdzeniu fundamentu i przy jego powierzchni (betonowanie w warunkach
zimowych  miesiÄ…c luty).
Zastosowanie cementu hutniczego CEM III/A 32,5N-LH/HSR/NA oraz od-
powiednia pielęgnacja termiczna pozwoliły zachować niewielką różnicę
temperatur między powierzchnią a warstwami wewnętrznymi płyty (różnica
temperatur w twardniejÄ…cym betonie wynosiÅ‚a maksymalnie 9°C). W efekcie
gradient temperatury nie przekroczyÅ‚ maksymalnej wartoÅ›ci 20°C/m i zredu-
kowane zostały szkodliwe naprężenia termiczne, które mogłyby spowodo-
wać spękania betonu. Wykonany beton nie wykazał uszkodzeń termicznych
i osiągnął pożądaną wytrzymałość oraz wysoką szczelność.
178 GRUPA GÓRAŻDŻE
40
35
30
25
20
Termopara 1  powierzchnia betonu
15
Termopara 2  rdzeń betonu
10
Godzina
Rys. 5.2. Pomiar temperatury w płycie fundamentowej
5.1.3. Czas wiÄ…zania
Według normy PN-EN 197-1 cement powinien charakteryzować się określo-
nym początkiem wiązania. Jest to informacja ważna w praktyce budowlanej.
Zazwyczaj betony zawierające cementy o długim czasie wiązania są dłużej
urabialne, co jest istotne, kiedy musimy dostarczyć beton na dalekie odle-
głości, planować postój betonowozów w korkach ulicznych lub prowadzić
prace budowlane w podwyższonej temperaturze (latem).
Analizując początek czasu wiązania cementów pochodzących z poszczegól-
nych cementowni, można zauważyć pewne prawidłowości:
 cementy z dodatkami mineralnymi (CEM II, CEM III, CEM V) mają dłuższe
czasy wiązania niż odpowiadające im cementy portlandzkie CEM I,
 cementy wyższych klas wytrzymałościowych
mają krótsze czasy wiązania,
 niższa temperatura zewnętrzna powoduje wydłużenie czasów wiązania,
przy czym wydłużenie to jest większe przy stosowaniu cementów
z dodatkami mineralnymi (należy mieć tego świadomość przy doborze
cementu do betonowania w obniżonych temperaturach). Wyższa
temperatura zewnętrzna powoduje skrócenie początku wiązania,
 wyższy współczynnik woda/cement powoduje
wydłużenie czasów wiązania.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 179
Temperatura [°C]
12:00
16:00
20:00
00:00
04:00
08:00
12:00
16:00
20:00
00:00
04:00
08:00
12:00
16:00
20:00
00:00
04:00
08:00
12:00
16:00
20:00
00:00
04:00
Znajomość tych zależności, przedstawionych na rys. 5.3, można w praktyce
wykorzystać poprzez stosowanie latem cementów z dodatkami mineralnymi
w miejsce cementów portlandzkich tych samych klas wytrzymałościowych.
Jakość wyrobów betonowych nie ulegnie zmianie, poprawie ulegnie urabial-
ność mieszanki betonowej.
CEM III/A 32,5N-LH-HSR/NA 297
CEM V/A (S-V) 32,5R-LH 289
CEM III/A 42,5N-HSR/NA 245
CEM II/B-M (S-V) 32,5R
240
CEM II/B-S 32,5R
235
CEM II/B-S 42,5N
234
CEM II/A-LL 42,5R
182
CEM I 42,5R
179
CEM I 52,5R 156
0 50 100 150 200 250 300
Czas [min]
Rys. 5.3. Początek wiązania cementów z oferty handlowej Górażdże Ce-
ment S.A.
5.1.4. Wytrzymałość i szybkość jej narastania w czasie
Większość użytkowników cementu interesuje szybkość narastania wytrzy-
małości w okresie początkowym (możliwość rozformowania elementów
prefabrykowanych, rotacja form, wytrzymałość transportowa) i wytrzymałość
normowa (po 28 dniach).
Najwyższą wytrzymałość wczesną na ściskanie, w określonej klasie wy-
trzymałościowej, posiadają cementy portlandzkie CEM I oraz cementy
portlandzkie wieloskładnikowe CEM II/A  np. cement portlandzki wapienny
CEM II/A-LL (rys. 5.4). Z kolei cementy z dodatkami mineralnymi CEM II/B,
CEM III i CEM V charakteryzują się niższą wytrzymałością początkową, której
poziom zależy od ilości i rodzaju stosowanego dodatku mineralnego oraz
klasy wytrzymałościowej cementu. Stosunkowo najmniejsze spadki wy-
trzymałości na ściskanie w okresie początkowym, w stosunku do cementu
180 GRUPA GÓRAŻDŻE
portlandzkiego CEM I tej samej klasy wytrzymałościowej, mają cementy
portlandzkie z dodatkiem granulowanego żużla wielkopiecowego  CEM
II/B-S lub CEM II/B-M(S-V).
W póz
niejszych okresach (28, 90 dni) wytrzymałość cementów z dodatkami
mineralnymi, a zwłaszcza żużla wielkopiecowego i popiołu lotnego jest po-
równywalna lub wyższa od wytrzymałości cementów portlandzkich CEM I,
co pokazano na rys. 5.4. Przyrost wytrzymałości na ściskanie w przypadku
cementów zawierających dodatki mineralne, a zwłaszcza cementów hutni-
czych CEM III i wieloskładnikowych CEM V, jest obserwowany nawet po wielu
latach eksploatacji budowli. Przykładem tego jest przyrost wytrzymałości
betonu z cementu hutniczego CEM III/A w typowych obiektach inżynierskich
przedstawiony w tab. 5.3.
70
CEM I 42,5R
CEM II/A-LL 42,5R
60
CEM III/A 42,5N-HSR/NA
CEM II/B-S 32,5R
CEM II/B-M(S-V) 32,5R
50
CEM V/A (S-V) 32,5R-LH
CEM III/A 32,5N-LH-HSR/NA
40
30
20
10
0
2 7 28 90
Czas [dni]
Rys. 5.4. Porównanie wytrzymałości na ściskanie zapraw cementowych
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 181
66,5
57,2
57,3
55,3
54,9
54,6
53,9
53,8
51,9
50,6
47,3
46,8
46,5
45,3
37,7
37,2
32,3
31,5
30,4
29,7
26,9
26,3
22,7
17,1
17,3
15,2
14,6
Wytrzymałość na ściskanie [MPa]
9,8
Tab. 5.3. Wytrzymałość betonu wykonanego z cementu hutniczego CEM III/A
Wytrzy- Wytrzy-
Wiek Wiek Przyrost
małość na małość na
Budowla betonu betonu wytrzymało-
ściskanie ściskanie
[dni] [lata] ści [%]
[MPa] [MPa]
Oczyszczalnia 28 41 18 59 44
Wieża
28 40 19 61 53
chłodnicza
Zapora wodna 28 40 23 80 100
Åšluza 28 29 25 54 86
Åšluza
28 30 25 55 83
odwadniajÄ…ca
5.1.5. Wpływ temperatury na szybkość
przyrostu wytrzymałości cementu
Wytrzymałość na ściskanie cementu jest jedną z najważniejszych jego cech
mechanicznych, od której w dużej mierze zależy wytrzymałość betonu na
ściskanie.
Twardnienie cementu jest procesem złożonym, składającym się z nakładają-
cych się i równolegle przebiegających procesów rozpuszczania, krystalizacji,
rozprzestrzeniania się fazy stałej ciekłej i gazowej, przepływu ciepła, dyfuzji
jonów itp.
Do podstawowych czynników wpływających na szybkość wiązania i tward-
nienia oraz przyrost wytrzymałości cementu należą: skład mineralny klin-
kieru, zawartość i rodzaj regulatora czasu wiązania cementu, rozdrobnienie
cementu, ilościowy i jakościowy skład dodatków mineralnych do cementu,
a także stosunek w/c oraz temperatura.
Laboratoryjne badania cech wytrzymałościowych cementów i betonów
przeprowadza siÄ™ w kontrolowanej temperaturze 20°C. Jednak w praktyce
budowlanej zaprawy cementowe, jak i betony wykonywane sÄ… w znacznie
szerszym zakresie temperatur (różne warunki klimatyczne, różne pory roku
itp.). W konsekwencji wiedza o wpływie temperatur zewnętrznych na procesy
twardnienia cementu ma duże znaczenie. W praktyce należy więc kierować
się podstawowymi zależnościami:
182 GRUPA GÓRAŻDŻE
 podwyższona temperatura otoczenia: szybszy przyrost
wytrzymałości zapraw i betonów, krótki czas wiązania cementu
ale też szybkie odparowanie wody z powierzchni betonu,
 obniżona temperatura: wolny przyrost wytrzymałości,
długi czas wiązania cementu, a w niskich temperaturach
zamarzanie wody zarobowej i niszczenie struktury betonu.
Oprócz odpowiedniego wyboru rodzaju cementu do wykonywania beto-
nu w określonych warunkach temperaturowych niezbędna jest właściwa
pielęgnacja betonu.
Na rys. 5.5 5.10 przedstawiono wytrzymałość na ściskanie zapraw normo-
wych wykonanych z wybranych cementów: CEM I, CEM II, CEM III i CEM V
z oferty Górażdże Cement S.A. w różnych temperaturach dojrzewania.
22,7
CEM III/A 42,5N-
7,9
HSR/NA
2,4
27,7
CEM II/B-S 42,5N
13,8
3,6
38°C
32,8
CEM II/A-LL 42,5R
20°C
15,3
5,2
8°C
33,6
CEM I 42,5R
15,7
5,5
41,4
CEM I 52,5R
28,5
14,3
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.5. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 42,5 i 52,5 po 1 dniu
twardnienia
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 183
29,7
CEM III/A 42,5N-
14,6
HSR/NA
7,5
35,4
CEM II/B-S 42,5N
21,3
9,8
38°C
35,8
CEM II/A-LL 42,5R
26,3 20°C
11,2
8°C
36,4
CEM I 42,5R
26,9
11,5
45,7
CEM I 52,5R
33,8
25,4
0 10 20 30 40 50
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.6. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 42,5 i 52,5 po 2 dniach
twardnienia
41,2
CEM III/A 42,5N-
30,4
HSR/NA
21,6
45,2
CEM II/B-S 42,5N
34,6
26,8
38°C
44,6
CEM II/A-LL 42,5R
37,2 20°C
34,5
8°C
44,9
CEM I 42,5R
37,7
35,6
52,9
CEM I 52,5R
44,8
39,8
0 10 20 30 40 50 60
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.7. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 42,5 i 52,5 po 7 dniach
twardnienia
GRUPA GÓRAŻDŻE
184
15,8
CEM III/A 32,5N-
4,5
LH-HSR/NA
1,6
19,2
CEM V/A(S-V)
9,4
32,5R-LH
38°C
2,2
20°C
20,9
CEM II/B-M(S-V) 8°C
11,2
32,5R
2,4
20,5
CEM II/B-S 32,5R 10,6
2,8
0 5 10 15 20 25
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.8. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 32,5 po 1 dniu
twardnienia
22,9
CEM III/A 32,5N-
9,8
LH-HSR/NA
4,3
30,5
CEM V/A(S-V)
15,2
32,5R-LH
38°C
5,8
20°C
32,4
CEM II/B-M(S-V) 8°C
17,1
32,5R
6,9
33,5
CEM II/B-S 32,5R 17,3
7,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.9. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 32,5 po 2 dniach
twardnienia
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
185
34,2
CEM III/A 32,5N-
22,7
LH-HSR/NA
12,8
41,6
CEM V/A(S-V)
29,7
32,5R-LH
38°C
18,8
20°C
43,8
8°C
CEM II/B-M(S-V)
31,5
32,5R
20,4
43,4
CEM II/B-S 32,5R 32,3
21,8
0 10 20 30 40 50
Wytrzymałość [MPa]
Rys. 5.10. Wytrzymałość na ściskanie cementów klasy 32,5 po 7 dniach
twardnienia
5.1.6. Odporność cementu (betonu) na agresję chemiczną
Odporność cementu na agresję chemiczną zależy od jego składu chemicz-
nego i mineralnego.
Norma krajowa PN-B-19707  Cement. Cement specjalny. Skład, wymagania
i kryteria zgodności określa wymagania dla cementu odpornego na agre-
sywne oddziaływanie roztworów o wysokiej zawartości siarczanów (HSR).
Wymagania dla cementów o wysokiej odporności na siarczany HSR podano
w tab. 5.4.
Podkreślić należy, iż trwałość betonu w warunkach agresji chemicznej wy-
maga przeanalizowania czynników fizycznych i mechanicznych, zarówno od
strony betonu, jak i środowiska agresywnego.
W przypadku betonu szczególną uwagę należy zwracać na: gęstość, poro-
watość i jej strukturę, nasiąkliwość, przepuszczalność wody i gazów. Pod-
kreśleniem dużego znaczenia właściwości fizycznych dla trwałości betonu
jest fakt, że wielu autorów na pierwszym miejscu stawia jego nasiąkliwość
i przepuszczalność, stąd odporność chemiczna samego cementu przy
GRUPA GÓRAŻDŻE
186
prawidłowo zaprojektowanym i dobrze wykonanym betonie może być
rozważana jako cecha o drugorzędnym znaczeniu.
Podwyższoną odpornością na agresję chemiczną charakteryzuje się beton
wykonany z cementu zawierajÄ…cego dodatki mineralne (CEM II, CEM III,
CEM V). Na rys. 5.11 pokazano odporność cementów z dodatkami mineral-
nymi na agresjÄ™ siarczanowÄ….
Tab. 5.4. Wymagania dotyczące cementu specjalnego o wysokiej odporności
na siarczany HSR
Rodzaj cementu HSR Wymagania
C3A d" 3% a),
CEM I zawartość Al2O3 d" 5%,
wartość ekspansji w roztworze Na2SO4 po 1 roku d" 0,5% b)
C3A w klinkierze d" 10% a),
CEM II/B-V udział popiołu krzemionkowego V c) e" 25%,
wartość ekspansji w roztworze Na2SO4 po 1 roku d" 0,5% b)
udział granulowanego żużla, S e" 55%,
CEM III
wartość ekspansji w roztworze Na2SO4 po 1 roku d" 0,5% b)
C3A w klinkierze d" 10% a),
udział sumy pyłu krzemionkowego D i popiołu lotnego
CEM IV d)
krzemionkowego V c) e" 25%,
wartość ekspansji w roztworze Na2SO4 po 1 roku d" 0,5% b)
a)
Zawartość glinianu trójwapniowego obliczana jest w proc. masy z równania
C3A = 2,65 Al2O3  1,65 Fe2O3.
Wyniki analizy chemicznej cementu przeliczone na substancje wyprażoną (bez strat prażenia) należy
korygować o zawartość CaCO3 i CaSO4. Zawartość CO2 oznaczana jest wg PN-EN 196-21.
b)
Badanie sprawdzajÄ…ce wykonywane 2 razy w roku
c)
Nie dopuszcza się składników innych niż klinkier i popiół lotny krzemionkowy (V).
Popiół lotny krzemionkowy (V) powinien spełniać wymagania:
 zawartość reaktywnego CaO mniejsza niż 5,0%,
 zawartość reaktywnego SiO2 nie mniej niż 25,0%,
 zawartość strat prażenia poniżej 5,0%.
d)
W cementach CEM IV nie dopuszcza się składników głównych innych niż klinkier, pył krzemionkowy
(D) i popiół lotny krzemionkowy (V).
Udział popiołu lotnego krzemionkowego (V) w cementach CEM II/B-V i CEM IV (V) lub udział sumy
pyłu krzemionkowego (D) i popiołu lotnego krzemionkowego (V) w cementach CEM IV (D-V) oblicza-
na jest w proc. masy z równania: V = NR × 1,28, gdzie NR stanowi zawartość pozostaÅ‚oÅ›ci nierozpusz-
czalnej w cemencie oznaczanej wg PN-EN 196-2.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
187
0,5
CEM I 42,5R
0,4
CEM II/B-S 32,5R
destrukcja
0,3
CEM III/A 42,5N-
HSR/NA
CEM III/A 32,5N-
0,2
HSR/LH/NA
CEM V/A (S-V) 32,5R-LH
0,1
CEM III/B 32,5L-LH
0
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52
Czas [tygodnie]
Rys. 5.11. Odporność na korozję siarczanową wybranych cementów
Zwiększona odporność cementów z dodatkami mineralnymi w stosunku do
cementów CEM I związana jest z postacią i morfologią fazy CSH, powstającej
w wyniku reakcji aktywnych składników dodatku mineralnego (popiołu
lotnego, żużla wielkopiecowego, pyłu krzemionkowego z Ca(OH)2 z procesu
hydratacji minerałów cementowych), która dodatkowo wypełnia pustki
w zaczynie oraz strefie kontaktowej kruszywo zaczyn. Efektem jest niższa
porowatość i zwiększona szczelność betonu. Zmniejszeniu ulega przede
wszystkim porowatość kapilarna zaczynu (rys. 5.12), co bardzo utrudnia dy-
fuzję jonów agresywnych w wewnętrzną strukturę zaprawy lub betonu.
Cement CEM III/A
(65% żużla)
w/c = 0,50
w/c = 0,70
Cement CEM III/A
(52% żużla)
Cement CEM I
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Udział porów kapilarnych [%]
Rys. 5.12. Udział porów kapilarnych w 12-letnim betonie wykonanym z cementu
o różnej zawartości granulowanego żużla wielkopiecowego
188 GRUPA GÓRAŻDŻE
Wydłużenie [%]
Na rys. 5.13 przedstawiono współczynniki dyfuzji jonów chlorkowych w be-
tonach wykonanych z użyciem róznych rodzajów cementów. W porównaniu
z cementem portlandzkim CEM I, cementy zawierajÄ…ce dodatki mineralne
(zużel S, popiół lotny V i kamien wapienny LL) charakteryzują się niższą
przepuszczalnością chlorków.
CEM III
CEM II-S
CEM II-M (S-LL)
CEM II-M (V-LL)
CEM II-LL
CEM I
0 5 10 15 20
Współczynnik dyfuzji DClw, 10-12 m2/s
Rys. 5.13. Współczynnik dyfuzji jonów chlorkowych w betonach wykonanych
z użyciem różnych cementów po 28 dniach twardnienia (w/c = 0,5; zawartość
cementu  320kg/m3; dojrzewanie w wodzie)
Zastosowanie cementów z dodatkami mineralnymi i wynikająca z tego
wysoka szczelność betonu zapewnia trwałość konstrukcji eksploatowanych
w środowiskach siarczanowych, magnezjowych, chlorkowych, wodach
bogatych w agresywny CO2, soli amonowych, kwasów nieorganicznych
i organicznych, wodach morskich (rys. 5.14) i kopalnianych itp.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 189
100
90
80
70
60
50
40
CEM III/A
30
CEM II/B - S
20
CEM I
10
0
0 200 250 300 350 400
Zawartość cementu [kg/m3]
Rys. 5.14. Wpływ rodzaju cementu na odporność betonu w środowisku
wody morskiej
5.1.7. Barwa cementu
Barwa cementu zależy przede wszystkim od: rodzaju użytych surowców w
produkcji klinkieru cementowego, technologii produkcji, zastosowanych
dodatków mineralnych i stopnia zmielenia cementu (powierzchni właściwej).
Cementy zawierające dodatek popiołu lotnego zazwyczaj posiadają barwę
ciemną (resztki niespalonego węgla w składzie popiołu), natomiast barwa
jasna jest charakterystyczna dla cementów z wysoką zawartością granulo-
wanego żużla wielkopiecowego (cement hutniczy CEM III/A).
Na rys. 5.15 pokazano stopień białości cementów  szarych w porównaniu do
cementu białego. Regułą jest także, że cementy o wysokich powierzchniach
właściwych są jaśniejsze od cementów o niższej powierzchni właściwej
wykonanych z tego samego klinkieru portlandzkiego.
190 GRUPA GÓRAŻDŻE
Nieuszkodzone próbki [%]
 CEM I 42,5N biały
CEM III/A 32,5 N-
LH-HSR/NA
CEM II/B-S 42,5N
CEM II/A-LL 42,5R
CEM I 42,5R
CEM V/A (S-V)
32,5R-LH
0 20 40 60 80 100
Stopień białości [%]
Rys. 5.15. Porównanie stopnia białości wybranych cementów
5.1.8. Gęstość właściwa i ciężar nasypowy cementu
Gęstość właściwa cementu jest w głównej mierze uzależniona od jego składu,
mianowicie zawartości i rodzaju dodatków mineralnych. Cementy CEM II,
CEM III, CEM V zawierające dodatki popiołu lotnego i granulowanego żużla
wielkopiecowego charakteryzują się niższą gęstością właściwą niż cement
portlandzki CEM I. W efekcie zastosowanie w produkcji betonu, np. cementu
hutniczego CEM III w tej samej ilości w kilogramach co cementu portlandzkie-
go CEM I spowoduje wprowadzenie większej objętości cementu (zaczynu), co
poprawia urabialność i pompowalność mieszanki betonowej (tab. 5.5).
Znajomość ciężaru nasypowego cementu jest szczególnie istotna w przy-
padku transportu cementu (np. pojemność cementonaczepy) czy projekto-
wania wymiarów worków na cement lub wielkości silosów do składowania
cementu luzem.
Ciężar nasypowy jest przede wszystkim uzależniony od stopnia zagęszczenia
cementu, niemniej w poszczególnych rodzajach cementu obserwuje się po-
dobne zależności jak opisane dla gęstości właściwej. Zwykle jednak orienta-
cyjnie ciężar nasypowy cementu w stanie luz
nym przyjmuje siÄ™ na poziomie:
0,9 1,2 kg/dm3, a dla cementu w stanie zagęszczonym 1,4 1,9 kg/dm3.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 191
 Tab. 5.5. Gęstość właściwa dodatków mineralnych i cementu
Gęstość właściwa Objętość 100 kg
Materiał
[kg/dm3] materiału [dm3]
Popiół lotny krzemionkowy 2,21 45,2
Mielony żużel wielkopiecowy 2,92 34,2
Mielony kamień wapienny 2,75 36,4
CEM I 42,5R 3,14 31,8
CEM II/B-S 32,5R 3,04 32,9
CEM II/B-M(S-V) 32,5R 3,03 33,0
CEM V/A(S-V) 32,5R-LH 2,87 34,8
CEM III/A 42,5N-HSR/NA 2,97 33,7
5.1.9. Temperatura cementu
W okresie letnim oraz w pełni sezonu budowlanego odbierany z cementowni
cement może posiadać wyższą temperaturę. Wysoka temperatura nie ma
negatywnego wpływu na wytrzymałość na ściskanie i inne właściwości
mieszanki betonowej.
Podwyższona o 10°C temperatura cementu powoduje podniesienie tempe-
ratury Å›wieżego betonu tylko ok. 1°C. W celu unikniÄ™cia kÅ‚opotów zwiÄ…zanych
z podwyższoną temperaturą cementu należy zgromadzić odpowiednią
jego ilość w silosach i nie stosować cementu dostarczonego bezpośrednio
z cementowni.
Należy zwrócić uwagę, że w okresie letnim również pozostałe składniki
mieszanki betonowej (zwłaszcza kruszywa) mają wysoką temperaturę, co
znacznie zwiększa temperaturę mieszanki. Szczególnie kruszywa w znacz-
nym stopniu podnoszÄ… temperaturÄ™ mieszanki betonowej i z tego powodu
latem powinny być przechowywane pod zadaszeniem (rys. 5.16  wg Port-
land Cement Association, Skokie, Illinois, USA).
GRUPA GÓRAŻDŻE
192
80
kruszywo
70
60
50
woda
40
cement
30
20
10
0
0 20 40 60 80 100 120
Temperatura skladników betonu [°C]
Rys. 5.16. Wpływ temperatury składników betonu na podwyższenie tempe-
ratury mieszanki betonowej
5.1.10. Cement z niską zawartością alkaliów  NA
Niektóre kruszywa mogą reagować z alkaliami pochodzącymi ze składu
cementu. W wyniku przebiegu tych reakcji mogą powstać pęczniejące
produkty, które w skrajnych przypadkach prowadzą do zniszczenia betonu.
Jednym ze sposobów uniknięcia tego negatywnego zjawiska jest stosowa-
nie niskoalkalicznego cementu (NA), który spełnia wymagania normy PN-B
19707  Cement. Cement specjalny. Skład, wymagania i kryteria zgodności
zawarte w tab. 5.6.
Mając na uwadze zagadnienie reakcji alkalia kruszywo, należy pamiętać, że
alkalia w betonie pochodzą nie tylko z cementu, ale również z pozostałych
składników betonu. W reakcję z kruszywem wchodzą jony sodu i potasu
zawarte w fazie ciekłej, obecnej w porach betonu. Jony sodu Na+ i potasu
K+ w cieczy w porach mogą pochodzić z cementu, wody zarobowej, stoso-
wanych dodatków mineralnych i domieszek chemicznych oraz kruszywa
(rozpuszczalne alkalia).
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
193
Temperatura mieszanki betonowej [°C]
Tab. 5.6. Wymagania dotyczÄ…ce cementu specjalnego niskoalkalicznego NA
Rodzaj cementu NA Wymagania
CEM I
CEM II a)
d" 0,6% Na2Oeqb)
CEM IV
CEM V
Udział granulowanego żużla wielkopiecowego,
CEM II/B-S S e" 21%
d" 0,7% Na2Oeq
Udział granulowanego żużla wielkopiecowego,
S d" 49%
d" 0,95% Na2Oeq
CEM III/A
Udział granulowanego żużla wielkopiecowego,
S e" 50%
d" 1,10% Na2Oeq
Skład wg EN 197-1
CEM III/B
d" 2,0% Na2Oeq
Skład wg EN 197-1
CEM III/C
d" 2,0% Na2Oeq
a) b)
Z wyjÄ…tkiem CEM II/B-S, Na2Oeq=Na2O+0,658K2O.
W wytycznych niektórych krajów europejskich (Wielka Brytania, Belgia, Ho-
landia) dopuszczalna zawartość w betonie rozpuszczalnych alkaliów powinna
spełniać wymaganie Na2Oeq d" 3,0 kg na 1 m3 betonu. Limit ten dotyczy
alkaliów pochodzących ze składu cementu  zależy od zawartości tlenków
alkalicznych w składzie cementu oraz ilości zastosowanego cementu.
Spełnienie powyższego wymagania dla sumarycznej zawartości rozpuszczal-
nych alkaliów, pochodzących ze wszystkich składników betonu, zapewnia
bezpieczeństwo betonu, nawet przy stosowaniu kruszyw o potencjalnej
reaktywności alkalicznej.
GRUPA GÓRAŻDŻE
194
5.1.11. Skurcz
Skurcz, wg wymagań PN-EN 197-1, nie jest cechą normową cementu. Ozna-
czanie skurczu na zaprawie normowej nie oddaje także skurczu betonu.
Do podstawowych czynników wpływających na skurcz betonu należy
zaliczyć:
Ą wielkość stosunku wodno-cementowego (w/c),
Ą ilość cementu w składzie betonu,
Ą skład ziarnowy kruszywa (zwłaszcza ilość
piasku i jego skład ziarnowy),
Ą pielęgnację betonu.
Na rys. 5.17 przedstawiono skurcz zapraw wykonanych z wybranych cemen-
tów oferowanych przez Górażdże Cement S.A.. Najmniejszy skurcz wykazują
zaprawy wykonane z cementów z dodatkiem granulowanego żużla wielko-
piecowego (np. CEM III/A) i popiołu lotnego.(np. CEM V/A). Z kolei zaprawy
z cementów portlandzkich CEM I charakteryzują się wyższym skurczem.
0,8
CEM I 52,5R
0,7
CEM I 42,5R
0,6
CEM II/A-LL 42,5R
0,5
CEM II/B-S 32,5R
0,4
0,3
CEM V/A(S-V)
32,5R-LH
0,2
CEM III/A 32,5N-
HSR/LH/NA
0,1
0
2 3 7 28 35 60 90
Czas [dni]
Rys. 5.17. Skurcz normowych zapraw cementowych
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
195
Skurcz [mm/m]
Na rys. 5.18 i 5.19 pokazano zależność skurczu betonu od ilości wprowadzo-
nego cementu i kruszywa oraz wartości wskaz
nika w/c.
1,4
w/c=0,5
w/c=0,7
w/c=0,6
w/c=0,4
1,2
1
0,8
0,6
w/c=0,3
0,4
0,2
0
200 300 400 500 600 700
Zawartość cementu [kg/m3]
Rys. 5.18. Wielkość skurczu betonu w zależności od zawartości cementu
i wartości wskaz
nika w/c.
1600
Objętościowa
1200
zawartość
kruszywa
80%
800
70%
60%
50%
400
0
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Wskaz
nik w/c
Rys. 5.19. Wpływ wartości wskaz
nika w/c i zawartości kruszywa na skurcz
betonu
196 GRUPA GÓRAŻDŻE
Skurcz [mm/m]
-6
Skurcz × 10 m
5.2. Środki ostrożności przy pracy z cementem
Zgodnie z RozporzÄ…dzeniem Ministra Zdrowia z dn. 11.07.2002 r. w sprawie
kryteriów i sposobu klasyfikacji substancji i preparatów chemicznych (DzU
nr 140, poz. 1172) cement jest klasyfikowany jako preparat stwarzajÄ…cy poten-
cjalne niebezpieczeństwo dla zdrowia, co wiąże się z drażniącym działaniem
pyłu cementowego na oczy, układ oddechowy i skórę.
Aby nie narazić się na podobne zagrożenia należy unikać wdychania pyłu
cementowego, chronić oczy oraz skórę przed bezpośrednim kontaktem
z cementem.
Szczególnie niebezpieczny jest kontakt cementu z oczami lub jego obecność
w drogach oddechowych. W przypadku przedostania się cementu do dróg
oddechowych należy zapewnić poszkodowanemu dostęp świeżego po-
wietrza. Jeżeli wystąpią trudności z oddychaniem konieczne jest wezwanie
pomocy lekarskiej. Przedostanie się pyłu cementowego do oczu wymaga
przemywania ich dużą ilością wody (unikać silnego strumienia wody, ze
względu na ryzyko uszkodzenia rogówki). Jeżeli objawy podrażnienia utrzy-
mują się, należy wezwać lekarza.
Według Rozporządzenia Ministra Zdrowia każda partia cementu luzem lub
każdy worek posiada etykietę zwierającą informację o zagrożeniach wynikają-
cych z kontaktu z cementem oraz warunkach jego bezpiecznego stosowania.
Etykieta zawiera również znak i symbol ostrzegawczy określający kategorię
niebezpieczeństwa, co pokazano poniżej.
Szczególną ostrożność należy także zachować przy kontakcie z mieszanka
betonową (zaczynem cementowym), ponieważ jednym z podstawowych
produktów reakcji cementu z wodą jest wodorotlenek wapnia Ca(OH)2.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 197
W efekcie zaczyn cementowy (świeża mieszanka betonowa) posiada silnie
zasadowe środowisko (pH 12 12,5), co przy kontakcie z oczami lub skórą
prowadzi do podrażnień. Niektóre osoby mogą być także uczulone na ten
związek. Dlatego też podczas pracy z cementem należy koniecznie unikać
kontaktu zaczynu ze skórą lub oczami. Indywidualne środki ostrożności,
jak noszenie rękawic czy okularów ochronnych, są nieodzowne przy pracy
z betonem.
5.3. Cement w produkcji betonu towarowego
W produkcji betonu towarowego o doborze rodzaju i klasy cementu decydu-
je zazwyczaj klasa betonu oraz warunki, w jakich beton będzie eksploatowa-
ny. Istotne jest również, aby decydując się na określony rodzaj cementu brać
pod uwagę czas transportu mieszanki betonowej oraz sposób jej zabudowy
i zagęszczania, a także możliwości pielęgnacji świeżego betonu
Wymagane właściwości stwardniałego betonu są określone przez projektan-
ta, natomiast właściwości mieszanki betonowej, zależą od rodzaju konstrukcji,
techniki układania i zagęszczania oraz warunków transportu. Przystępując do
projektowania składu mieszanki betonowej musimy pogodzić te wszystkie
czynniki i tak dobrać skład betonu, aby było to działanie optymalne z punktu
widzenia ekonomicznego i technicznego.
KierujÄ…c siÄ™ projektowanÄ… klasÄ… betonu zwykle dla klas d" C25/30 stosowane
sÄ… cementy klasy 32,5, natomiast w przypadku klas e" C30/37 dobiera siÄ™
cementy klas 42,5 lub 52,5. BiorÄ…c pod uwagÄ™ rodzaj cementu, z powo-
dzeniem w miejsce cementów portlandzkich CEM I stosowane są cementy
z dodatkami mineralnymi CEM II, CEM III, CEM V. Z punktu widzenia zasad
projektowania nie ma żadnych przeciwwskazań, aby zastosować cementy
z dodatkami mineralnymi, czego dowodzą wyniki badań wytrzymałości
betonów na ściskanie, przedstawione na rys. 5.20. W składzie poszczególnych
betonów zmianie ulegał jedynie rodzaj cementu, natomiast ilość wszystkich
składników oraz rodzaj kruszywa były niezmienne. Na podstawie przedsta-
wionych wyników badań można stwierdzić, że wytrzymałość betonów wy-
konanych przy użyciu cementów CEM II, CEM III i CEM V w okresie wczesnym
(po 2 dniach) jest niższa niż cementu CEM I. Natomiast po 28 dniach (a więc
198 GRUPA GÓRAŻDŻE
w terminie, w którym najczęściej jest oznaczana klasa betonu) oraz po upły-
wie 90 dni wytrzymałość jest porównywalna lub wyższa od wytrzymałości
betonu wykonanego z cementu CEM I.
70
CEM I 42,5R
60
CEM II/B-S 42,5N
50
CEM III/A 42,5N-
HSR/NA
40
CEM II/B-S 32,5R
30
CEM II/B-M (S-V)
32,5R
20
CEM III/A 32,5N-
HSR/LH/NA
10
CEM V/A (S-V)
32,5R-LH
0
2 dni 28 dni 90 dni
Rys. 5.20. Wytrzymałość na ściskanie betonów po 2, 28 i 90 dniach (w/c=0,5;
ilość cementu w 1m3 betonu  350 kg).
W przypadku betonu towarowego należy również mieć na uwadze utrzy-
manie w trakcie produkcji i układania mieszanki betonowej zaprojektowa-
nego wskaz
nika woda-cement (w/c). Zwiększanie ilości wody w mieszance
betonowej, przy niezmiennej ilości cementu, powoduje bowiem znaczny
spadek wytrzymałości betonu. Jest to ważne, gdyż w praktyce często wystę-
pujÄ… przypadki nadmiernego, niekontrolowanego dozowania wody w celu
 poprawy ciekłości mieszanki. Takie działanie może w konsekwencji obniżyć
klasę wykonanego betonu w stosunku do projektowanego i wpłynąć ne-
gatywnie na bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji. Na rys. 5.21 pokazano
spadek wytrzymałości betonów w zależności od ilości wody w mieszance
betonowej.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE 199
62,6
57,9
57,2
56,2
55,8
55,3
55,2
54,7
64,2
51,2
49,2
48,6
46,3
45,7
25,7
21,5
14,6
14,2
13,9
13,6
9,4
Wytrzymałość na ściskanie [MPa]
75
70
CEM I 42,5R
65
60
CEM II/B-S 42,5N
55
50
45
CEM III/A 32,5N-
HSR/LH/NA
40
35
CEM II/B-S 32,5R
30
25
w/c = 0,45 w/c = 0,50 w/c = 0,65
Rys. 5.21. Zależności pomiędzy wskaz
nikiem w/c a wytrzymałością na ściskanie
betonu po 28 dniach dojrzewania (ilość cementu w 1m3 betonu  350 kg).
5.4. Cement w produkcji prefabrykatów
i galanterii betonowej
Cementy stosowane w produkcji prefabrykatów i galanterii betonowej
(kostka brukowa, produkcja krawężników) powinny charakteryzować się
wysoką wytrzymałością wczesną, która pozwala na szybką rotację form lub
podkładów oraz właściwe magazynowanie i paletyzowanie elementów
uformowanych (prefabrykacja drobnowymiarowa).
W literaturze technicznej dotyczącej produkcji elementów prefabrykowanych
wyróżnia się:
Ą wytrzymałość umożliwiającą bezpieczne rozformowanie elementu
bez uszkodzeń i jego transport na miejsce dojrzewania;
Ą wytrzymałość składowania umożliwiającą ustawienie
elementów w stosie (powinna ona wynosić około 0,5 R28);
Ą wytrzymałość montażową umożliwiającą przewóz na miejsce
wbudowania i montaż konstrukcji (wynosi ona od 70 do 100% R28).
GRUPA GÓRAŻDŻE
200
Wytrzymałość [MPa]
Jednym ze sposobów spełnienia wymagań technologicznych i jakościowych
przewidzianych dla elementów prefabrykowanych jest właściwe zaprojekto-
wanie mieszanki betonowej, a zwłaszcza właściwy dobór cementu.
Zazwyczaj wymagane właściwości prefabrykatów w okresie początkowym
osiÄ…ga siÄ™ poprzez:
Ą stosowanie cementu z wysoką wytrzymałością wczesną (R);
Ą stosowanie cementu wysokich klas wytrzymałościowych (42,5; 52,5);
Ä„ przyspieszanie procesu twardnienia cementu poprzez
stosowanie domieszek chemicznych (istotne zwłaszcza
przy obniżonych temperaturach dojrzewania betonu);
Ą stosowanie obróbki cieplnej betonu (naparzanie
niskoprężne, nagrzewanie betonu itp.).
Cementy zalecanych klas wytrzymałościowych charakteryzują się szybkim
przyrostem wytrzymałości początkowej (zwłaszcza cementy o wysokim
poziomie wytrzymałości wczesnej R), wysoką wytrzymałością końcową oraz
wysokim ciepłem hydratacji. Nie bez znaczenia jest fakt, że w przypadku sto-
sowania cementu portlandzkiego wieloskładnikowego CEM II lub cementu
hutniczego CEM III uzyskuje się także podwyższoną trwałość elementów
prefabrykowanych oraz lepszą urabialność mieszanki betonowej. Cementy
zawierające w swoim składzie granulowany żużel wielkopiecowy charakte-
ryzują się także jaśniejszą barwą, co jest istotne zwłaszcza przy wykonywaniu
barwionych prefabrykatów betonowych.
Na rys. 5.22 pokazano szybkość narastania wytrzymałości wczesnej za-
praw wykonanych z cementów portlandzkich CEM I oraz cementów CEM II
i CEM III klasy wytrzymałościowej 42,5 i 52,5. Najniższą dynamikę przyrostu
wytrzymałości w okresie początkowym posiada cement hutniczy CEM III/A
42,5N-HSR/NA. Jednak przy właściwie prowadzonym procesie technolo-
gicznym, zwłaszcza kiedy stosowana jest obróbka cieplna, może on być
z powodzeniem stosowany w produkcji prefabrykatów. Przykładem może
być produkcja wibroprasowanej kostki brukowej z zastosowaniem procesu
VAPOR (przyspieszona karbonizacja i dojrzewanie). Betony wykonane z zasto-
sowaniem cementu hutniczego CEM III/A 42,5N  HSR/NA majÄ… zmniejszonÄ…
tendencję do powstawania wykwitów węglanowych.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
201
50
CEM III/A 42,5N-HSR/NA
CEM IIB-S 42,5N
40
CEM II/A-LL 42,5R
CEM I 42,5R
CEM I 52,5R
30
20
10
0
1 2 3 5 7
Czas [dni]
Rys. 5.22. Przyrost wczesnej wytrzymałości cementu na ściskanie
W przypadku obniżonej temperatury dojrzewania zapraw (8°C) przyrost
wytrzymałości wczesnej na ściskanie jest wolniejszy dla wszystkich cemen-
tów, co pokazano na rys. 5.23. Najwyższy poziom wytrzymałości w tych
warunkach dojrzewania osiÄ…gany jest na cemencie portlandzkim CEM I 52,5R
i CEM I 42,5R oraz cemencie portlandzkim wapiennym CEM II/A-LL 42,5R, co
jest wskazówką, że należy wymienione rodzaje cementu stosować w okresie
obniżonych temperatur.
Natomiast podwyższenie temperatury dojrzewania do 38°C znacznie przy-
spiesza proces twardnienia zapraw cementowych, zwłaszcza wykonanych
z cementów zawierających w swoim składzie granulowany żużel wielkopie-
cowy (rys. 5.24). W takich warunkach dojrzewania (okres od maja do końca
września) stosowanie cementu portlandzkiego żużlowego CEM II/B-S 42,5N
oraz cementu hutniczego CEM III/A 42,5N  HSR/NA jest uzasadnione tech-
nologicznie i ekonomicznie.
GRUPA GÓRAŻDŻE
202
44,8
43,6
39,6
37,7
37,2
37,2
36,6
34,6
33,8
32,9
31,5
31,4
30,4
28,5
27,3
26,9
26,3
25,2
21,3
19,8
Wytrzymałość [MPa]
15,7
15,3
14,6
13,8
7,9
60
CEM III/A 42,5N-HSR/NA
50
CEM IIB-S 42,5N
CEM II/A-LL 42,5R
40
CEM I 42,5R
CEM I 52,5R
30
20
10
0
1 2 7
Czas [dni]
Rys. 5.23. Wytrzymałość na ściskanie normowych zapraw cementowych
w temperaturze +8°C
70
CEM III/A 42,5N-HSR/NA
60 CEM IIB-S 42,5N
CEM II/A-LL 42,5R
CEM I 42,5R
50
CEM I 52,5R
40
30
20
10
0
1 2 7
Czas [dni]
Rys. 5.24. Wytrzymałość wczesna na ściskanie zapraw normowych w tem-
peraturze +38°C
Wytrzymałość na ściskanie w okresie normowym (28 dni) cementów port-
landzkich żużlowych CEM II/B-S oraz cementu hutniczego CEM III/A 42,5N
 HSR/NA jest zbliżona lub wyższa w porównaniu z wytrzymałością cementu
portlandzkiego CEM I i cementu portlandzkiego wapiennego CEM II/A-LL
42,5R, natomiast w póz
niejszych okresach przyrost wytrzymałości cementów
żużlowych jest znacznie większy niż cementów CEM I i CEM II/A-LL 42,5R
(rys. 5.25).
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
203
39,8
35,6
34,5
26,8
25,4
Wytrzymałość [MPa]
21,6
11,5
11,2
9,8
7,5
5,5
5,2
14,3
3,6
2,4
52,9
45,7
45,2
44,9
44,6
41,4
41,2
36,4
35,8
35,4
33,6
32,8
Wytrzymałość [MPa]
29,7
27,7
22,7
Przyrost wytrzymałości zapraw i betonów w długich okresach twardnienia
jest zwiÄ…zany z tworzeniem siÄ™ zwartej struktury betonu, co zapewnia wy-
soką trwałość obiektom budowlanym, nawet po wielu latach eksploatacji.
Efekty te są szczególnie widoczne przy stosowaniu cementu hutniczego
CEM III. Z tego powodu w przypadku prefabrykatów narażonych na agre-
sywne wpływy środowiska (np. elementy zbiorników w oczyszczalniach ście-
ków, elementy nabrzeży morskich, płyty chodnikowe, kostka brukowa itp.)
wskazane jest stosowanie cementu CEM II/B-S 42,5N, a zwłaszcza CEM III/A
42,5N-HSR/NA. Właściwie wykonane elementy prefabrykowane, przy użyciu
omawianych cementów, charakteryzują się niską przepuszczalnością, wy-
soką szczelnością oraz podwyższoną odpornością na agresywne działanie
czynników chemicznych.
80
CEM II/A-LL 42,5R CEM I 42,5R CEM II/B-S 42,5N
70
CEM III/A 42,5N-HSR/NA
60
50
40
30
20
10
0
28 90 180 360
Czas [dni]
Rys. 5.25. Wytrzymałość cementu na ściskanie po 28 dniach i w dłuższych
okresach twardnienia w temperaturze +20°C
Dużym problemem producentów prefabrykatów betonowych są powsta-
jące na ich powierzchni wykwity. Zmniejszona tendencja do występowania
wykwitów obserwowana jest przy stosowaniu cementów z dodatkiem
granulowanego żużla wielkopiecowego (np. CEM II/B-S 42,5N, CEM III/A
42,5N-HSR/NA). Spowodowane to jest mniejszą zawartością faz krzemia-
nowych w składzie cementu oraz zmniejszoną porowatością i zwiększoną
szczelnością stwardniałego betonu. Zmiany w strukturze twardniejącego
betonu spowodowane są tym, że aktywne składniki granulowanego żużla
GRUPA GÓRAŻDŻE
204
72,1
68,6
68,4
66,5
64,2
62,6
58,9
61,3
58,3
57,2
56,5
56,2
55,2
53,2
51,2
50,6
Wytrzymałość [MPa]
wielkopiecowego reagujÄ… z Ca(OH)2 z hydratacji faz krzemianowych cementu.
Powstająca jako produkt reakcji faza CSH ma postać żelową i charakteryzuje
się niskim stosunkiem CaO do SiO2 (C/S). Zmianie ulega struktura porów;
zwiększa się ilość bardzo drobnych porów żelowych (zamkniętych dla cieczy),
a zmniejszeniu ulega ilość porów kapilarnych odpowiedzialnych za transport
wody do wewnÄ…trz i na zewnÄ…trz betonu.
5.5. Cement w budownictwie
hydrotechnicznym i komunalnym
Cement stosowany w budownictwie hydrotechnicznym i komunalnym
powinien charakteryzować się:
Ą niskim ciepłem hydratacji (duże masy betonowe, duże powierzchnie);
Ą podwyższoną odpornością na działanie czynników korozyjnych;
Ą wydłużonym początkiem wiązania (praca w terenie,
dalekie odległości, warunki zabudowy).
Cement taki można uzyskać na drodze modyfikacji składu mineralnego
klinkieru (ograniczona zawartość C3S i C3A) lub wprowadzić do jego składu
odpowiedniej jakości dodatki mineralne. Takimi cementami są cementy
hutnicze CEM III/A lub CEM III/B  idealne materiały wiążące na potrzeby
budownictwa hydrotechnicznego i ekologicznego. Szczególną uwagę przy
produkcji betonu hydrotechnicznego należy zwrócić na projektowanie,
wykonanie i zabudowÄ™ betonu w obiekcie. W celu uzyskania dobrego jakoÅ›-
ciowo betonu niezbędne jest stosowanie domieszek chemicznych, zwłaszcza
redukujących zawartość wody w mieszance betonowej.
Bardzo ważna jest także właściwa pielęgnacja betonu hydrotechnicznego.
Istnieje kilka metod pielęgnacji: tradycyjne zraszanie wodą, pokrywanie folią
i matami oraz nanoszone powłok wodoszczelnych przez rozpylanie. Czas
pielęgnacji betonu powinien być wydłużony do 2 tygodni.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
205
5.6. Cement w budowie dróg i mostów
Beton stosowany do budowy dróg i mostów musi charakteryzować się
wysoką jakością, ponieważ poddawany jest dużym obciążeniom mechanicz-
nym oraz działaniu zmiennych temperatur i środków odladzających. Beton
mostowy i drogowy powinien być zaprojektowany z odpowiedniej jakości
materiałów (cementu, kruszyw niereaktywnych), prawidłowo wykonany,
bardzo dobrze zagęszczony oraz odpowiednio pielęgnowany.
Wymagania dla betonu pracującego w określonych warunkach (klasa eks-
pozycji) zawarte są w normie PN-EN 206-1:2003  Beton. Część 1. Wymagania,
właściwości, produkcja i zgodność . Zgodnie zapisami normy konstrukcje
mostowe i nawierzchnie drogowe eksploatowane są w warunkach środo-
wiskowych (klasach ekspozycji) określonych w tab. 5.6 i 5.7.
Tab. 5.6. Opis klas ekspozycji wg PN-EN 206-1 dla betonu na obiektach
mostowych
Przykłady występowania
Klasa ekspozycji Opis środowiska
klas ekspozycji
Powierzchnie betonu narażone na
XC2 Mokre, sporadycznie suche długotrwały kontakt z wodą. Najczęś-
ciej fundamenty
Pionowe powierzchnie betonowe
Umiarkowanie nasycone
konstrukcji drogowych narażone
XF2 wodą ze środkami odla-
na zamarzanie i działanie środków
dzajÄ…cymi
odladzajÄ…cych z powietrza
Jezdnie dróg i mostów narażone na
działanie środków odladzających.
Powierzchnie betonowe narażone
Silnie nasycone wodÄ… ze
bezpośrednio na działanie aerozoli
XF4 środkami odladzającymi
zawierających środki odladzające
lub wodÄ… morskÄ…
i zamarzanie. Strefy rozbryzgu
w budowlach morskich narażone na
zamarzanie
Åšrodowisko chemicznie
średnio agresywne (zdefi- Wymaga stosowania cementu odpor-
XA2
niowane w normie PN-EN nego na siarczany HSR
206)
Åšrodowisko chemicznie
Wymaga stosowania cementu odpor-
XA3 silnie agresywne (zdefinio-
nego na siarczany HSR
wane w normie PN-EN 206)
GRUPA GÓRAŻDŻE
206
W tych klasach ekspozycji beton powinien charakteryzować się parametrami
odnośnie składu i właściwości, które przedstawiono w tab. 5.7.
Tab. 5.7. Wymagania dla betonu według PN-EN 206-1 w wybranych
klasach ekspozycji
Klasa w/c Zawartość ce- min. klasa Napowietrzenie
ekspozycji max mentu min. [kg] betonu min. [%]
XC2 0,60 280 C25/30 
XF2 0,55 300 C25/30 a) 
XF4 0,45 340 C30/37 a) 4,0 b)
XA2 0,50 320 C 30/37 Cement HSR
XA3 0,45 360 C 35/45 Cement HSR
a)
Kruszywo zgodne z EN 12620:2000 o odpowiedniej odporności na zamrażanie /rozmrażanie.
b)
Gdy beton nie jest napowietrzony, jego użyteczność zaleca się badać odpowiednią metodą, porównując
z betonem, którego odporność na zamrażanie /rozmrażanie dla danej klasy ekspozycji jest potwierdzona.
Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy cement do budowy dróg i mostów
należy dobierać z uwagi na:
Ą rodzaj wykonywanego elementu lub konstrukcji (fundamenty podpór
mostowych, płyty pomostowe, pylony, nawierzchnie jezdni);
Ą warunki pielęgnacji (np. obróbka cieplna elementów
prefabrykowanych);
Ą wymiary konstrukcji (szczególną uwagę należy zwrócić na ciepło hydra-
tacji stosowanego cementu);
Ą warunki środowiska, na które faktycznie będzie narażona konstrukcja (klasy
ekspozycji wg PN-EN 206-1);
Ą potencjalną reaktywność kruszywa z alkaliami zawartymi w składnikach
mieszanki betonowej  przy budowie obiektów komunikacyjnych należy
unikać stosowania kruszyw reaktywnych.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
207
Przy doborze cementów należy kierować się:
Ą wymaganiami normy PN-EN 197-1  Cement. Część 1. Skład, wymagania
i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku ;
Ä„ rozwiÄ…zaniami zawartymi w  Katalogu nawierzchni sztywnych wydanym
przez Instytut Badawczy Dróg i Mostów, zgodnie z którym w budowni-
ctwie drogowym można stosować wszystkie rodzaje cementu zgodnego
z wymaganiami normy PN-EN 197-1. Ograniczenia dotyczÄ… poczÄ…tku czasu
wiązania (powyżej 2 godzin), wodożądności (poniżej 28%) i poziomu wy-
trzymałości wczesnej (wytrzymałość na ściskanie po 2 dniach d" 29,0 MPa)
oraz powierzchni właściwej cementu (d" 3500 cm2/g);
Ą wymaganiami dla cementów specjalnych zawartymi w normie PN-B-19707
 Cement. Cement specjalny. Skład, wymagania i kryteria zgodności .
Korzystnym rozwiÄ…zaniem jest stosowanie w budownictwie drogowym
i mostowym cementów z dodatkami mineralnymi, np.:
Ä„ cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL 42,5R i cement portlandzki
żużlowy CEM II/B-S 42,5N  płyty pomostowe, podpory, pylony;
Ä„ cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA, CEM III/A 42,5N-HSR/NA 
pale, fundamenty podpór mostowych, przyczółki, nawierzchnie jezdni.
ZaletÄ… takiego rozwiÄ…zania jest:
Ą obniżone ciepło hydratacji (cementy CEM II/B-S lub CEM III/A), z czym
wiąże się ograniczenie ryzyka spękań związanych z wysoką termiką
cementu);
Ą niższy skurcz betonu;
Ą podwyższoną lub wysoką odporność betonu na czynniki agresywne
(wody gruntowe, zanieczyszczone rzeki, opady atmosferyczne, środki
odladzajÄ…ce itp.);
Ą dobrą urabialność mieszanki betonowej.
W praktyce obserwuje się coraz szersze stosowanie cementów z dodatkami
(CEM II  CEM III) do różnych elementów konstrukcji mostowych, w miejsce
zwykle wybieranych cementów CEM I.
GRUPA GÓRAŻDŻE
208
Przykładem tego są 22 obiekty mostowe na drugim odcinku oddanej do
użytku w 2007 roku drogi S1 (Bielsko-Biała Jasienica). W realizacjach tych
mostów wykorzystano cement hutniczy CEM III/A 32,5N-LH-HSR/NA do wy-
konania pali oraz cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 42,5N do wykonania
pozostałych elementów.
W tab. 5.8 i 5.9 pokazano skład mieszanki betonowej przeznaczonej do
wykonania pali oraz średnie wartości uzyskanych parametrów jakościowych
betonu.
Tab. 5.8. Skład betonu przeznaczonego na pale  obiekty mostowe na od-
cinku drogi S1 (Bielsko-Biała  Jasienica)
Składnik Ilość na 1m3 betonu [kg]
Cement hutniczy
415
CEM III/A 32,5N-LH/HSR/NA
Kruszywo (piasek, żwir) 0/16 mm 1722
Plastyfikator 2,28 (0,55% m.c.)
Woda 197
Tab. 5.9. Właściwości mieszanki betonowej i betonu przeznaczonego
na pale, klasa betonu C25/30  obiekty mostowe na odcinku drogi S1
(Bielsko-Biała Jasienica)
Właściwość Wynik badania
Konsystencja  opad stożka 160 mm
Wytrzymałość po 28 dniach, f cm28, cube 42 MPa
W tab. 5.10 i 5.11 przedstawiono składy mieszanek betonowych i średnie war-
tości otrzymanych parametrów mieszanki betonowej i betonu do wykonania
konstrukcji podporowych (filary, podpory) i części nośnych mostów.
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
209
Tab. 5.10. Skład mieszanek betonowych przeznaczonych na elementy kon-
strukcji mostowych
C25/30 C30/37 C35/45 C35/45
Składnik
Ilość składnika na 1m3/
Kruszywo (piasek, grys bazaltowy)
1941 1928 1877 1873
0/16 mm
Cement portlandzki żużlowy
355 365 380 390
CEM II/B-S 42,5N
Woda 160 163 171 172
Superplastyfikator 4,26 4,38 4,56 4,68
Domieszka napowietrzajÄ…ca 0,50 0,51 0,50 0,51
Tab. 5.11. Właściwości mieszanek betonowych i betonów mostowych
C25/30 C30/37 C35/45 C35/45
Parametr
Wynik badania
Konsystencja  opad stożka [mm] 100 100 90 95
Zawartość powietrza [%] 4,4 4,3 4,5 4,6
Wytrzymałość na ściskanie po
29,4 32,1 34,1 35,6
7 dniach, fcm7, cube [MPa]
Wytrzymałość po 28 dniach,
44,2 47,1 51,8 56,2
fcm7, cube [MPa]
Wodoprzepuszczalność W8 W8 W8 W8
Mrozoodporność F150 F150 F150 F150
Podobnie w budowie dróg, a zwłaszcza dróg rolniczych i lokalnych, z po-
wodzeniem wybiera siÄ™ technologiÄ™ betonowÄ… nawierzchni, do wykonania
której stosuje się np. cementy żużlowe. Przykładem tego jest zakończona
w maju 2006 r. ponadpięciokilometrowej długości droga lokalna w gminie
Ujazd w powiecie strzeleckim (woj. opolskie).
W tab. 5.12 przedstawiono zaprojektowany skład mieszanki betonowej,
a w tab. 5.13 uzyskane właściwości betonu.
GRUPA GÓRAŻDŻE
210
Tab. 5.12. Skład mieszanki betonowej do wykonania nawierzchni drogi
lokalnej
Składnik Ilość [kg/m3]
CEM II/B-S 42,5N 365
Kruszywo (piasek i grys bazaltowy) 0/16 mmm 1923
Woda 153
Plastyfikator 2,19
Åšrodek napowietrzajÄ…cy 0,73
Tab. 5.13. Właściwości betonu użytego w budowie drogi lokalnej
Właściwość Wynik badania
Zawartość powietrza 4,3%
Konsystencja mierzona opadem stożka (S1) 30 mm
Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach, fcm28, cube 61,0 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu po 28 dniach 5,6 MPa
Nasiąkliwość 3,2%
Głębokość penetracji wody 6,0 mm
5.7. Aplikacje
Cementy z Górażdże Cement S.A. od wielu lat są z powodzeniem stosowane
w różnych dziedzinach budownictwa. Wysoka jakość oferowanych spoiw
oraz ich właściwości użytkowe umożliwiają wykonanie zarówno typowych,
jak i specjalistycznych konstrukcji i elementów. Oto wybrane przykłady
zrealizowanych obiektów:
Ą oczyszczalnie ścieków (Ostrów Wlkp., Zielona Góra, Bydgoszcz, Kraków,
Głogów, Głubczyce, Bielsko-Biała, Bogatynia, Zdzieszowice, Krapkowice)
 cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ nawierzchnia betonowa odcinka autostrady A12 Golnice Krzywa  ce-
ment portlandzki CEM I 32,5R
Ą fabryka samochodów  Opel w Gliwicach  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ą fundamenty pod turbozespoły (Elektrownia  Turów , Elektrociepłow-
nia  Bydgoszcz , Elektrownia  Pątnów )  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
211
Ä„ komin w Elektrowni  A
aziska  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ fundament Banku ÅšlÄ…skiego w Katowicach  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ą fundamenty i ściany Galerii Dominikańskiej we Wrocławiu  cement
hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ fundament Centrum Biznesu w Katowicach  cement hutniczy
CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ zbiorniki w Browarach Wielkopolskich  Lech w Poznaniu  cement
portlandzki CEM I 32,5R, cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ fundament pod dzwonnicÄ™ Bazyliki w Licheniu  cement hutniczy
CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ą pochylnia w stoczni Wulkan w Szczecinie (beton samozagęszczalny
SCC)  cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ jaz na Kanale Ulgi w Opolu  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ą betonowe nawierzchnie dróg w gm. Skomlin i Kombinacie Rolnym
w Kietrzu  cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R i cement
hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ą wieża mąki surowcowej w Cementowni Górażdże  cement portlandzki
żużlowy CEM II/B-S 42,5N i cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ą silos klinkieru w Cementowni Górażdże  cement portlandzki żużlowy
CEM II/B-S 42,5N (ściany) i cement hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
(fundamenty)
Ą posadzki hal produkcyjnych w zakładzie CERSANIT Wałbrzych  cement
portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R
Ą komin w Hucie Szkła  Guardian w Częstochowie  cement portlandzki
żużlowy CEM II/B-S 32,5R
Ą fundamenty podpór Mostu Siekierkowskiego w Warszawie  cement
hutniczy CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ Centrum  Mercedes-Benz w Warszawie  cement hutniczy CEM III/A
42,5N
Ą Most Milenijny we Wrocławiu  cement hutniczy CEM III/A 32,5N-
HSR/LH/NA (fundament), cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 42,5N
(pylony), cement portlandzki CEM I 42,5R (płyta pomostowa),
Ą remont zapory wodnej w Porąbce  cement portlandzki żużlowy
CEM II/B-S 42,5N
GRUPA GÓRAŻDŻE
212
Ą kładki dla pieszych w Wieliczce  cement portlandzki żużlowy
CEM II/B-S 42,5N (beton samozagęszczalny SCC)
Ą tunel  Hulanka w Bielsku-Białej  cement portlandzki żużlowy
CEM II/B-S 42,5N, cement portlandzki CEM I 42,5R
Ą budowa obiektów mostowych w ciągu drogi S1 Bielsko-Biała Cieszyn
 cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 42,5N, cement portlandzki
CEM I 42,5R
Ą remont zapory wodnej w Goczałkowicach  cement hutniczy
CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ budowa obiektu COS 3 dla Mittal Steel Polska  cement hutniczy
CEM III/A 32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ rozbudowa Elektrowni A
aziska  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ą budowa Szpitala Onkologicznego w Zielonej Górze oraz Brzozowej
 cement portlandzki CEM I 42,5R
Ä„ rozbudowa Elektrowni A
agisza  cement hutniczy CEM III/A
32,5N-HSR/LH/NA
Ä„ budowa Centrum Logistycznego TESCO w Gliwicach  cement port-
landzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R
Ä„ rozbudowa Silesia City Center w Katowicach  cement hutniczy
CEM III/A 42,5N HSR/NA
Ä„ budowa Dworca PKP w Katowicach wraz z GaleriÄ… HandlowÄ…  cement
portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R
Ą budowa autostrady A1 na docinku Piekary Śląskie Maciejów  cement
CEM III/A 32,5N LH/HSR/NA (betony palowe)
Ą budowa Stadionu Miejskiego w Poznaniu  cement portlandzki żużlowy
CEM II/B-S 42,5N, cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S 32,5R cement
portlandzki CEM I 42,5R
Ä„ budowa elektrowni wiatrowych w SÅ‚upsku  cement hutniczy CEM III/A
42,5N HSR/NA
Ą budowa Quattro Towers w Gdańsku  cement hutniczy CEM III/A 42,5N
HSR/NA
Ą budowa węzła  Murckowska w Katowicach  cement portlandzki
CEM I 42,5
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
213
W tab. 5.14 przedstawiono przykładowe składy mieszanek betonowych
zastosowanych w obiektach budowlanych.
Tab. 5.14. Przykładowe receptury betonu zastosowane w obiektach
budowlanych
Oczyszczalnia Nawierzchnia
Rodzaj obiektu Płyta kładki (SCC)
ścieków drogi lokalnej
CEM III/A 32,5N-
Rodzaj cementu CEM II/B-S 42,5N CEM II/B-S 42,5N
HSR/LH/NA
Cement [kg] 340 365 400
Woda [l] 170 l 153 l 174 l
Wskaz
nik w/c 0,5 0,46 0,43
Piasek 0-2 mm [kg] 687 603 679
Żwir 2-8 mm [kg] 573 587 1) 557 1)
Żwir 8-16 mm [kg] 649 749 2) 596 2)
Żwir 16-31,5 mm [kg]   
Popiół lotny [kg]   70
Superplastyfikator [kg] 4,8 2,19 4,0
Plastyfikator [kg] 2,4  
Domieszka
 0,73 
napowietrzajÄ…ca [kg]
Klasa betonu B30 B40 B35
Stopień
W10 W12 W8
wodoszczelności
Stopień
F150 F150 F150
mrozoodporności
1)
Grys bazaltowy 2 8 mm
2)
Grys bazaltowy 8 16 mm
3)
Domieszka stabilizujÄ…ca
GRUPA GÓRAŻDŻE
214
Tab. 5.14. cd.
PÅ‚yta
Mieszanka betonowa Beton ciężki
fundamentowa
do betonowania pod Gęstość > 3,200
bloku energetycz-
wodÄ… kg/dm3
nego
CEM III/A 32,5N-HSR/
CEM II/B-S 42,5N CEM I 42,5 R
LH/NA
300 480 305
155 l 220 l 113 l
0,48 0,46 0,37
Baryt 0/0,1
663 677
520
Baryt 0/6
427 501
1000
Baryt 0/30
358 477
1620
409  
55  
2,4 5,76 3,05
1,95 l -
 5,003) 
B30 B40 B 30
 W 10 
 F 150 
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
215
GRUPA GÓRAŻDŻE
216
Fot. 5.1. Rozbudowa lotniska we Wrocławiu
Fot. 5.2. Rozbudowa lotniska we Wrocławiu
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
217
Fot. 5.3. Budowa obiektów mostowych w ciągu autostrady A1
Fot. 5.4. Most przez Wisłę w ciągu autostrady A1
GRUPA GÓRAŻDŻE
218
Fot. 5.5. Stadion Miejski w Poznaniu
Fot. 5.6. Centrum biurowo usługowe  Poznań
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
219
Fot. 5.7. Andersia Tower, Poznań
Fot. 5.8. Rozbudowa skoczni narciarskiej w Zakopanem
GRUPA GÓRAŻDŻE
220
CEMENT WA
AÅšCIWOÅšCI I ZASTOSOWANIE
221
Fot. 5.9. Modernizacja Cementowni Górażdże
Fot. 5.10. Modernizacja Cementowni Górażdże
GRUPA GÓRAŻDŻE
222