Cement

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane przez wypalenie na klinkier i zmielenie surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) w piecu cementowym. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów.

Klinkier będący półproduktem w produkcji cementu, otrzymuje się przez wypalenie w piecach obrotowych w temp. 1450ºC mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany.

Podstawowe składniki klinkieru to:

1. Alit krzemian trójwapniowy (50-65% masy klinkieru) - 3CaO·SiO₂

2. Belit krzemian dwuwapniowy (ok. 20% masy klinkieru) - 2CaO·SiO₂

3. Brownmilleryt czterowapniowy związek tlenku glinu i tlenku żelaza (ok. 10% masy klinkieru) - 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃

4. Glinian trójwapniowy (ok. 10% masy klinkieru) - 3CaO·Al₂O₃

5. Inne związki glinu, wapnia, magnezu.

Tak otrzymany klinkier jest następnie mielony z dodatkiem gipsu w postaci anhydrytu, który służy jako wypełniacz oraz zmniejsza reaktywność klinkieru. Po tym procesie otrzymujemy cement portlandzki. W trakcie mielenia do klinkieru możemy wprowadzić także dodatki modyfikujące własności otrzymanego cementu. Do najczęściej stosowanych domieszek zaliczamy żużel wielkopiecowy oraz popiół lotny. Pozwala to uzyskać cementy portlandzkie wieloskładnikowe czy cement hutniczy lub pucolanowy. Jest to podstawą podziału uzyskanych cementów.

W zależności od składu klinkieru i sposobu produkcji, cementy dzielimy na:

• cement portlandzki,

• cement hutniczy,

• cement glinowy,

• cement pucolanowy,

• cement żużlowy.

Klasyfikacja cementu

Podstawowym kryterium klasyfikującym cementy jest ich klasa, tj. wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia (wyrażona w MPa) zaprawy normowej wykonanej z danego cementu. Obecnie Polska Norma (PN-B-19701) przewiduje następujące klasy cementów:

• 32,5,

• 42,5,

• 52,5

Te trzy klasy w zależności od wytrzymałości wczesnej cementu dzielą się na dwie grupy: cement o normalnej wytrzymałości wczesnej (oznaczonej symbolem N):

• 32,5N,

• 42,5N,

• 52,5N.

Oraz cement o wysokiej wytrzymałości wczesnej (oznaczony symbolem R):

• 32,5R

• 42,5R

• 52,5R

Poza tym cementy dzieli się również ze względu na ilość i rodzaj użytych domieszek.

• Cement portlandzki - najczęściej stosowany, szary, sypki materiał, otrzymywany ze zmielenia klinkieru z gipsem i dodatkami hydraulicznymi.

• Cement hutniczy - otrzymywany jest z klinkieru portlandzkiego, kamienia gipsowego i żużla wielkopiecowego. Cement ten jest bardziej odporny na działanie siarczanów niż cement portlandzki. Ma wolniejszy niż cement portlandzki przyrost wytrzymałości w czasie. Stosuje się go w budownictwie związanym z ochroną środowiska.

• Cement glinowy - otrzymywany przez zmielenie boksytu z wapieniem, stopienie i ponowne zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Z uwagi na znaczne (wyższe niż dla cementu portlandzkiego) ciepło hydratacji (wydzielanie ciepła podczas reakcji wiązania), można stosować go podczas betonowania zimą (przy temperaturze do - 10ºC) bez specjalnych zabezpieczeń.

• Cement pucolanowy - cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większą odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową).

• Cement żużlowy - cementy żużlowe mają właściwości i zastosowanie podobne do cementu hutniczego. Do grupy cementów żużlowych należą:

• Cement żużlowy bezklinkierowy - produkowany przez zmielenie żużli wielkopiecowych z dodatkiem gipsu, anhydrytu, wypalonego w temperaturze ok. 900°C dolomitu oraz wapna hydratyzowanego. Cement żużlowy ma ciemnozielony kolor.

• Cement żużlowo-gipsowy - produkowany przez zmielenie żużli wielkopiecowych, gipsu oraz klinkieru portlandzkiego. Odznacza się większą odpornością na działanie siarczanów i wód kwaśnych. Nie wolno stosować go do betonów zbrojonych (żelbetu), ponieważ powoduje korozję stali.