Produkcja cementu

Cement – hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane w cementowniach z surowców mineralnych

W celu otrzymania cementu rozkruszoną mieszaninę wapieni i gliny wypala się w piecu obrotowym, który ma kształt rury. Otrzymany spiek nazywa się KLINKIEREM. Po ochłodzeniu klinkieru miesza się go z gipsem krystalicznym

(CaSO₄ • 2 H₂O) i miele. Produktem tego procesu jest tzw. CEMENT PORTLANDZKI, nazywany potocznie cementem.

CEMENT jest mieszaniną, w której skład wchodzi m.in. krzemian wapnia o wzorze Ca₂SiO₄ (2 CaO • SiO₂).

Schemat produkcji cementu:

Zastosowanie cementu

Cement może mieć różne zastosowanie. Wykorzystywany jest przede wszystkim  do przygotowania zaprawy cementowej lub cementowo- wapiennej. Wchodzi również w skład betonu. Cement, jako spoiwo, używany jest do trwałego łączenia ze sobą materiałów budowlanych (cegieł, pustaków, kamieni).

Szczególnym zainteresowaniem cieszy się biały cement. Powstaje z niego między innymi beton elewacyjny, ceniony za walory estetyczne i dekoracyjne. Znajduje on obecnie zastosowanie między innymi przy:
- tworzeniu prefabrykatów betonowych,
- wytwarzaniu różnego rodzaju zapraw tynkarskich i murarskich,
- produkcji wyrobów betonowych i wyrobów betonowych o obrobionej powierzchni,
- budowie domów z zastosowaniem betonu elewacyjnego i architektonicznego,
- konfekcjonowaniu produktów chemii budowlanej.

Produkcja cementu na świecie (2011r.)

Podstawowe właściwości cementu

Stałość objętości

Wszystkie produkowane cementy muszą wykazywać stałość objętości. Warunek ten jest spełniony, jeżeli oznaczone metodą LeChateliera zmiany objętości są mniejsze niż 10 mm. Głównym czynnikiem wpływającym na zmiany objętości (pęcznienie) jest zbyt duża zawartość w klinkierze niezwiązanego CaO i MgO.

Ciepło hydratacji

Reakcja składników cementu z wodą ma charakter egzotermiczny, a wydzielone ciepło podnosi temperaturę formowanego elementu

betonowego. Cementy w zależności od składu mineralnego, ilości i rodzaju dodatku mineralnego oraz klasy wytrzymałościowej charakteryzują się różnym ciepłem hydratacji (twardnienia). Ilość wydzielającego się ciepła w trakcie wiązania i twardnienia cementu przekłada się na przyrost jego wytrzymałości, zwłaszcza w okresie początkowym. 

Odmiany i klasy cementu

Do najbardziej popularnych odmian cementu należą:

- Cement portlandzki – najczęściej używany jest do przygotowania betonów wykorzystywanych przy konstrukcjach zbrojonych stropów, nadproży, słupów.

- Cement portlandzki wieloskładnikowy – wykorzystywany jest do przygotowanie zapraw murarskich i tynkarskich, betonów podkładowych.

- Cement hutniczy – ma dużą odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych, co daje możliwość używania go tam, gdzie panuje podwyższona agresywność, najczęściej do fundamentów.

- Cement glinowy – charakterystyczne dla niego jest szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Może być stosowany podczas betonowania zimą.

- Cement pucolanowy – ma dużą odporność na szkodliwe wpływy środowiska kwaśnego. Ma podobne zastosowanie, jak cement hutniczy. Dodatkowo wykorzystuje się go do zapraw i tynków w dolnych częściach budynków.

 - Cement z dodatkiem kamienia wapiennego – z takimi dodatkami o jasnej barwie stosowany jest do sporządzania zapraw i betonów barwionych.

Klasy cementu:

Najważniejszym parametrem cementu jest jego klasa, która określa wytrzymałość znormalizowanej próbki zaprawy na ściskanie po 28 dniach twardnienia, podawane w MPa.

W budownictwie mieszkaniowym najczęściej wykorzystuje się cementy klasy 32,5 i 42,5. Pozwalają one na przygotowanie betonów klasy B10-B25, które nie  wymagają mechanicznego zagęszczania. Gatunki cementu oznacza się zgodnie z obowiązującymi normami, a na nie składają się następujące elementy:

- cement z oznaczeniem CEM I – CEM IV,

- zawartość dodatków i ich rodzaj – litery A lub B,

- symbol określonego dodatku,

- klasa wytrzymałości,

- litera R dla cementu „szybkowiążącego” lub N dla „niskoalkalicznego”.

Przykładowe oznaczenie cementu może wyglądać np. tak: CEM II/B-V 32,5R.

• CEM I – cement portlandzki czysty (bez dodatków), zwłaszcza odmiany szybkowiążącej używany jest przede wszystkim do przygotowania betonów wykorzystywanych przy konstrukcjach zbrojonych stropów, nadproży, słupów. Wykazuje wysokie ciepło hydratyzacji, dzięki czemu może być wykorzystywany w niskich temperaturach otoczenia. Wymaga jednak starannej pielęgnacji zapewniającej utrzymanie właściwej wilgotności w okresie dojrzewania.

• CEM II – cementy portlandzkie z dodatkami: żużlowy (S), krzemionkowy (D), pucolanowy (P – naturalny lub Q – przemysłowy), popiołowy (V – popiół lotny krzemionkowy, W - popiół lotny wapienny), wapienny (L), żużlowo-popiołowy (SV) – główne zastosowanie tych cementów to przygotowanie zapraw murarskich i tynkarskich, betonów podkładowych. Cement z dodatkami wapiennymi (L) o jasnej barwie nadaje się do sporządzania zapraw i betonów barwionych.

• CEM III – cement hutniczy – wysoka odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych pozwala na stosowanie w środowiskach o podwyższonej agresywności, dlatego najczęściej wykorzystywany jest do prac fundamentowych. Nie powinien być jednak używany, gdy temperatura otoczenia spada poniżej +5°C

• CEM IV – cement pucolanowy – również wysoka odporność na negatywny wpływ środowisk o agresji kwaśnej (np. wody siarczanowe). Stosowany podobnie jak cement hutniczy oraz do zapraw i tynków w dolnych partiach domu.

Innym podziałem cementu jest ten ze względu na sposób i szybkość wiązania i twardnienia:

- cement ekspansywny - cement, który pęcznieje w trakcie twardnienia,

- cement szybkotwardniejący,

- cement tamponażowy - mała szybkość wiązania w podwyższonej temperaturze.