Portlandský cement: složení, vlastnosti, použití ve stavebnictví

Cement je práškové pojivo, tedy látka schopná tvrdnout při chemické reakci. Interakcí s vodou se prášek změní na plastickou hmotu, která po vytvrzení vytvoří těleso podobné kameni. Tato vlastnost je široce používána ve stavebnictví, dokončování, opravách, nouzových, restaurátorských a domácích pracích.

Způsob přípravy cementu neprošel od starověku zásadními změnami. K jeho výrobě stačí přidat hlínu do vápence, rozdrtit a upéct. Výsledné granule (slínek) poté rozdrťte na prášek a cement je hotov.

Po staletí lidstvo zdokonalovalo receptury cementu, měnilo proporce a vybíralo přísady s cílem zlepšit kvalitu, vyrobitelnost, snadnou přepravu a balení a snížit náklady.

V roce 1840 si Francouz Louis Vic nechal patentovat technologii výroby cementu pod obchodním názvem Portlandský cement.

V současné době se téměř ve všech zemích vyrábí portlandský cement a speciální odrůdy jsou pouze jeho deriváty.

Jazyk má tendenci zjednodušovat tvary slov, a proto se v praxi častěji používá slovo „cement“ místo „portlandského cementu“.

Cena portlandského cementu je tvořena součtem nákladů ve fázích jeho výroby: těžba komponentů, jejich drcení a dodávka na místo výroby, přímá výroba, skladování a doprava cementu ke spotřebiteli specializovanou dopravou.

Složení portlandského cementu

Portlandský cement je registrovaná ochranná známka. Základním produktem ruského průmyslu je portlandský cement bez přísad. Komponenty, které tvoří výrobek, se mohou lišit od jednoho výrobce k druhému, ale chemické složení portlandského cementu podle GOST zůstává nezměněno.

Hlavním základem cementu je vápenec (75 %–78 %) s přídavkem jílu (22 %–25 %) v procentech, podle receptury pro konkrétní druh nebo značku cementu.

V závislosti na vlastnostech surovinové základny a přísad se cementy dělí na typy.

Druhy portlandského cementu

• Limetka. Nejběžnější a nejrozšířenější.
• Marly. Na bázi opukového vápence.
• Struska. Z hutního odpadu nebo popela ze spalování uhlí a břidlice. Používá se k výrobě škvárových bloků.

Druhy cementů

• Rychle tvrdnoucí portlandský cement. Používá se pro odlévané prefabrikované budovy.
• Vodotěsný nesmršťovací portlandský cement. Pro těsnění spár a hydroizolaci hydraulických konstrukcí.
• Napínací nebo injektáž portlandského cementu. Pro výrobu železobetonových výrobků. Má schopnost zvětšovat objem během procesu kalení, což zajišťuje dokonalejší vyplnění kanálů a úzkých prostor.
• Bílý. Pro dokončovací směsi. Lze jej považovat za barevný portlandský cement.
• Hydrofobní. S nízkou absorpcí vody.
• Portlandský cement odolný proti síranům. Používá se pro podvodní a podzemní objekty, konstrukce vystavené velkému množství srážek.
• Hliníkové. Se zvýšenou rychlostí vytvrzování při generování tepla. Zimní období není překážkou pro použití cementu s takovými vlastnostmi.
• pucolánové. Se sníženou rychlostí vytvrzování a sníženým vývinem tepla. Pro stavbu objektů významných objemů a průřezů.
• Portlandský písek. Vyrobeno z křemičitého písku. Hlavním indikátorem je snížená tvorba tepla během hydratačního procesu.
• Plastifikační portlandský cement. Dodává betonové směsi dodatečnou tekutost, což zjednodušuje a usnadňuje pokládku. Vyrobeno s použitím plastifikačních přísad.
• Portlandský cementový cement. Používá se především v ropném a plynárenském průmyslu pro hydroizolaci a ucpávání vrtů. Vyrábí se z ní tekutá betonová směs zvaná „buničina“. Cement získává své charakteristické vlastnosti přidáním sádry a speciálních přísad.
• Portlandský cement se struskou (nebo portlandský struskový cement). Získává se společným mletím standardního slínku s granulovanou vysokopecní struskou (30–60 %). Má zvýšenou voděodolnost. Používá se pro betonování vodních konstrukcí.

Technologie výroby portlandského cementu

V současné době se používají tři způsoby výroby: suchá metoda, mokrá metoda a kombinovaná. S mírným rozdílem v technologii jsou všechny tři metody spojeny následujícím sledem operací:

• Těžba komponentů v lomu.
• Broušení drtícími stroji.
• Mletí a míchání podle receptury na granule uvedené velikosti
• Tepelné zpracování granulí, jehož výsledkem je výroba slinutých granulí neboli „slínku“.
• Mletí slínku do práškového stavu.

Výroba portlandského cementu probíhá ve třetí fázi, jejímž výsledkem je polotovar s následujícím mineralogickým složením:

• Trikalciumsilikát (alit). Rychle tvrdne a při hydrataci uvolňuje značné teplo.
• Dikalciumsilikát (belit). Belite tuhne a tvrdne mnohem pomaleji a maximální pevnost získává po 1–2 letech.
• Hlinitan vápenatý. Rychle tvrdne a tuhne, ale pevnost dosažená v krátké době se prakticky nezvyšuje. Když je hydratovaný, uvolňuje více tepla než kterákoli jiná složka.
• Čtyřvápenatý aluminoferit. Rychle tvrdne, produkuje mírné teplo a má nízkou pevnost. Nemá výrazné vlastnosti předchozích minerálů a nemá rozhodující vliv na vlastnosti portlandského cementu.

Technické vlastnosti portlandského cementu

Charakteristiky jsou stanoveny identifikací pevnostních ukazatelů kontrolních vzorků cementových výrobků v ohybu a tlaku. V souladu s těmito ukazateli jsou portlandským cementům přidělovány stupně (podle staré normy a tříd (podle nové normy) Nová norma byla potřebná k uvedení ruské klasifikace do souladu s evropskou. V současné době jsou v platnosti obě normy v naší zemi a první se používá v maloobchodě.

Další charakteristikou je hustota portlandského cementu. Existují objemové a skutečné hustoty. Skutečná hustotní charakteristika je konstantní, ale objemová hmotnost se může pohybovat od 1100 do 1600 kg/m3. Hustota závisí na mnoha ukazatelích, jako je značka, technologie výroby, chemické složení. Pro běžného spotřebitele je důležitý „stupeň čerstvosti“ produktu. Čím je nižší, tím je hustota vyšší.

značky portlandského cementu

• M400
  Má nejširší uplatnění, od železobetonových konstrukcí až po domácí a pomocné práce na chatě. S vysokými pevnostními vlastnostmi a dobrou rychlostí tuhnutí (cca 2 hodiny, v závislosti na okolní teplotě) je cenově nejnižší z celého sortimentu.
• M500
  Má vyšší pevnostní charakteristiky a používá se pro těžké základy, železobetonové bloky a podpěry, při stavbě mostů, vazníků, podlah a dalších konstrukcí se zvýšenými požadavky na spolehlivost, odolnost proti vlhkosti a životnost.
• M550
  Vyznačuje se rychlým tvrdnutím, vysokou odolností proti změnám teplot, mrazuvzdorností, trvanlivostí a síranovou odolností. Používá se ve stavebnictví v náročných povětrnostních podmínkách, v konstrukcích interagujících s vodou.
• M600
  Nejodolnější, rychle tvrdnoucí a nejdražší ze série, je široce používán a nemá vysoké náklady. Používá se při výstavbě objektů, konstrukcí a rekonstrukčních pracích.

Portlandský cement pro stavební účely má třídy M400 a M500.

Aplikace portlandského cementu

Výroba betonu je primárním účelem portlandského cementu. Stavebnictví Portlandský cement dodávaný do maloobchodu je obvykle bez přísad. V průmyslové, hydraulické a speciální výstavbě se používá beton s cílovými vlastnostmi a podle toho se objednávají cementy.