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 SiO2 , oxid hlinitý Al2O3 a oxid železitý Fe2O3

Postup výroby drcení suroviny v drtičích 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 Vypalování v rotačních pecích ( při 11000C se uvolňuje CO2 z vápence a vzniká pálené vápno (CaO), při 14500 C se zrna spékají a vzniká cementový slínek ( CaO se slučuje s hydraulickými oxidy ) 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 CaO ) a uložení v zásobnících Expedice ( plnění do pytlů nebo přepravníků )

Chemické složení CaO 56-68% SiO2 16-26% Al2O3 4-8% Fe2O3 1-8% MgO 0-5% max 5% ( hořečnaté rozpínání) SO3 0,5-4,5% max 3,5-4,5% ( síranové rozpínání ) a další Nejdůležitější je CaO, ( vázaný do minerálních složek a volný ) : Málo CaO …klesá pevnost Moc CaO ….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 ( CaO..C, SiO2..S, Al2O3..A FE2O3...F ) V cementu je jich více jak 20. Hlavní jsou 4 Jsou to : C3S Alit........(3CaO.SiO2) ...křemičitan trojvápenatý ( tricalciumsilikát ) C2S Belit......(2CaO.SiO2).....křemičitan dvjvápenatý (dicalciumsilikát ) C3A ..............(3CaO.Al2O3) ..hlinitan trojvápenatý(tricalciumaluminát) C4AF Celit...(4 CaO.Al2O3.Fe2O3) 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 C3A tzv. alitový cement Cementy s malým hydratačním teplem pro masivní konstrukce mají vyšší obsah belitu, nazývají se belitové C3A 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. H2O 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 (CaO) a aktivního oxidukřemičitého (SiO2) musí být v cementu větší než 50 % hmotnosti cementu. Hlavním produktem hydratace jsou hydráty křemičitanů vápenatých. Hydratační teplo teplo, které vzniká při reakci cementu s H2O, 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 H2O/ 1 kg cementu ) optimální teplota 15 – 25oC při nižších teplotách zpomalení hydratace, při t < 5oC se zastavuje ( podle druhu, někdy již při t<10oC ) 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 Rc28 - 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 m2/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 32,5R – 42,5R – 52,5R

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 H2O netvrdnou Popílek – křemičitý ( V ) SiO2 + Al2O3 _> 25% ( oxid křemičitý + hlinitý ) - vápenatý ( W ) CaO + SiO2 + Al2O3 CaO> 5% získáme elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z plynů topenišť Kalcinovaná břidlice ( T ) vyrábí se v peci při teplotě 800oC Křemičitý úlet (D ) vzniká v pecích při výrobě křmičitých a ferrokřemičitých slitin obsahuje SiO2 > 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 Rc28 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 Název cementu Označení cementu Pevnostní třídy Slínek K (%) Složka cementu Doplňující složky (%) % druh I Portlandský cement 42,5; 52,5 42,5 R; 52,5 R 95 - 100 - 0 - 5 II 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 0 - 5 Portlandský cement s křemičitým úletem II/A-D 42,5 90 - 94 6 - 10 křemičitý úlet (D) Portlandský pucolánový cement II/A-P II/B-P II/A-Q II/B-Q 32,5 80 - 94 65 - 79 80 - 94 65 - 79 6 - 20 21 - 35 6 - 20 21 - 35 pucolán přírodní (P) pucolán průmyslový (Q) 0 - 5 0 - 5 0 - 5 0 - 5 Portlandský popílkový cement II/A-V II/B-V II/A-W II/B-W 32,5; 42,5 popílek křemičitý (V) popílek vápenatý (W) portlandský cement s kalcinovanou břidlicí II/A-T II/B-T kalcinovaná břidlice (T) Portlandský cement s vápencem II/A-L II/B-L vápenec (L) Portlandský směsný cement II/A-M II/B-M směs předcházejících složek (M)   III Vysokopecní cement III/A III/B III/C 35 - 64 20 - 34 5 - 19 35 - 65 66 - 80 81 - 95 0 - 5 0 - 5 0 - 5 IV Pucolánový cement IV/A IV/B 65 - 89 45 - 64 11 - 35 36 - 55 pucolán (P, Q), křemičitý úlet (D), křemičitý popílek (V) V Směsný cement V/A V/B 22,5 40 - 64 20 -39 18 - 30 18 - 30 30 - 50 30 - 50 vysokopecní struska (S) pucolán (P, Q) křemičitý popílek (V) Pozn. : Doplňující složky - plniva nebo hlavní složky, pokud nebyly použity ve spojitosti se slínkem jako hlavní pojivo