Cement

Cementárna; Seattle, Washington

Cement je obecně pojivo, látka, skládající se z anorganických surovin[1], která má schopnost tuhnout a vázat další materiály dohromady. Nejobvyklejší portlandský cement obsahuje zejména oxid vápenatý a křemičitý, výrobní proces zahrnuje pálení vápence s jílem či pískem a případnými příměsemi. Je součástí betonu či malty.

Význam slova

Kořeny slova cement sahají k starověkým Římanům, kteří výraz „opus caementicium“ používali pro zdivo podobné betonu, vyrobené ze směsi obsahující jako pojivo pálené vápno. Sopečný popel pucolán ve směsi s páleným vápnem vytvářel hydraulické pojivo nazývané Římany cementum, cimentum, cäment a nakonec cement.

Dnes slovo cement označuje práškové pojivo, jehož schopnosti pojit jiné sypké látky v pevnou hmotu se využívá ve stavebnictví při výrobě betonových nebo maltových směsí. Dělí se na hydraulický, který po smíchání s vodou tuhne a tvrdne (např. portlandský) a vzdušný, který pro tvrdnutí vyžaduje přítomnost oxidu uhličitého (nelze použít pod vodou).

Historie

Starověk a středověk

Vertikální pece na portlandský cement z konce 19. stol. v Coplay, Pensylvánie, USA

První použití pojiv na bázi přírodního nebo vyráběného cementu se datuje do republikánského období starověkého Říma (okolo roku 200 př. n. l.),[2] kdy se jako materiál na výrobu pojiva začal používat sopečný produkt pucolán – přírodní hydraulický cement s vynikajícími vlastnostmi. Tento druh pojiv umožnil vybudování významných inženýrských staveb, přístavních hrází, akvaduktů a mostů v celé oblasti Středomoří.[3] Mnoho vynikajících příkladů těchto staveb ještě stojí. Technologickým zázrakem je například obrovská kupole Pantheonu v Římě: má průměr 43,22 m (až do 20. století největší kupole světa) a byla vytvořena za sedm let (118–125) postupným odléváním betonových, na sebe vrstvených řad kazet, přičemž do betonu byly pro odlehčení zality duté amfory a kusy pemzy. Kupole srovnatelné velikosti byly ještě o jeden a půl tisíce let později stavěny technologií kamenné či cihlové klenby, přičemž taková stavba trvala po desítky let.[4]

Podle všeobecně přijímaného názoru byla znalost používání hydraulických pojiv ztracena se zánikem Římské říše a znovuobjevena až v souvislosti s novověkými pokusy Johna Smeatona.[5] V této souvislosti jsou proto překvapivé analýzy původního zdiva Karlova mostu z roku 2008, které prokázaly unikátní příklad pokračování antické tradice použitím vysoce kvalitních malt/betonů s hydraulickým pojivem na této středověké stavbě.[6]

Novodobá historie výroby

Rotační pec na portlandský cement o průměru 4m dlouhá 84m v Rohrdorfu, Bavorsko

V roce 1824 obdržel patent na výrobu cementu Joseph Aspdin. Měl minimální vědecké znalosti, proto s ním spolupracoval jeho syn William Aspdin, jenž založil tradici průmyslové výroby cementu v North West Kent v Anglii.

V roce 1840 byla založena ve Francii u Boulogne sur Mer průmyslová výrobna cementu.

Od roku 1850 vyráběla firma Brunkhorst & Westfalen v Buxtehude u Hamburku první portlandský cement v Německu.

V roce 1860 několik německých šlechticů v Čechách založilo výrobu cementu v Bohosudově u Teplic. V roce 1870 z českého kapitálu založil Ferdinand Barta (1838–1892) cementárnu v Radotíně a za dva roky cementárnu v Podolí.

Ve Spojených státech začala výroba portlandského cementu na přelomu šedesátých a sedmdesátých let 19. století.

V roce 1889 byla zahájena výroba cementu v Kanadě.

Složení cementu

Cement se skládá z tzv. slínkových minerálů, jedná se o komplexy skládající se z různých oxidů a existuje jich celkem asi 20.[7] Mezi nejběžnější patří však patří následující čtyři:[7]

systematický názevtriviální názevzjednodušený vzorecchemický vzorec
trikalciumsilikátalitC3S3CaO · SiO2
dikalciumsilikátbelitC2S2CaO · SiO2
tetrakalciumaluminiumferitcelitC4AF4CaO · Al2O3 · Fe2O3
trikalciumaluminát—C3A3CaO · Al2O3

Pro zápis se používá zjednodušení: CaO je označován jako C, SiO2 jako S, Al2O3 jako A, Fe2O3 jako F a SO3 jako S či Š.[7]

Typy cementu

Cementy se ve světě třídí buď podle evropské normy EN 197-1 (v Česku ČSN EN 197-1) či podle amerických norem ASTM C150 (portlandský cement) ASTM C595 (směsné cementy).

Norma EN 197-1 cementy dělí podle složení na:[8]

Druh cementuOznačeníPopisVlastnosti
IPortlandský cementObsahuje portlandský cement a nejvýše 5 % dalších příměsíRychlý nárůst pevnosti, vysoké hydratační teplo
IIPortlandský směsný cementPortlandský cement a nejvýše 35 % dalších jednoduchých příměsíVlastnosti závisí na příměsi
IIIVysokopecní cementPortlandský cement a větší množství vysokopecní struskyPomalý nárůst pevnosti, nízké hydratační teplo, vysoká odolnost v agresivním prostředí
IVPucolánový cementObsahuje portlandský cement a větší množství pucolánuPomalý nárůst pevnosti, odolnost v mokrém prostředí, odolnost vůči mořské vodě
VSměsný cementObsahuje portlandský cement a větší množství vysokopecní strusky a pucolánu nebo popílkuNízká pevnost, hodí se nenáročné a podkladové konstrukce

Americká norma C150 uvádí také rozdělení cementů do pěti tříd značených I–V, ale toto značení nemá s evropským označením nic společného.[7]

Cementy se dále rozdělují do pevnostních tříd: v EN 197-1 jsou normalizované pevnostní třídy 32,5; 42,5 a 52,5 – dříve používaná třída 22,5 je zrušena.[8] Třída udává pevnost zkušebního trámečku v MPa po 28 dnech – zkouška je definována podle EN 196-1.[8] Dále se uvádí písmenné označení – N pro normální náběh pevnosti, R pro rychlý nárůst.

Vlastnosti z hlediska ochrany zdraví a životního prostředí

Čížkovická cementárna

Cement může působit na zdraví nepříznivě těmito účinky:[9]

  • mechanickým drážděním pokožky (iritační dermatitida)
  • vlivem přítomných sloučenin šestimocného chromu na pokožku (alergická dermatitida – citlivost byla zjištěna u 5–10 % stavebních dělníků)
  • popálením – směs cementu s vodou je silně zásaditá – zejména je nutno zabránit vniknutí do očí
  • vdechnutím prachu

K omezení účinků šestimocného chromu se cement v baleních, u kterých se předpokládá ruční zpracování (pytlovaný), mísí se specifickými redukčními činidly.[10] Volně ložený cement (vagónový, z automobilových přepravníků) určený pro uzavřené procesy, kde nepřijde do styku s pokožkou, limity obsahu chromu nemusí splňovat[11] a zpracovávat jej ručně je nežádoucí.

Nebezpečnost hotového cementu pro životní prostředí se neočekává.[12]

Odkazy

Reference

  1. ↑ Luboš Svoboda, Stavební hmoty, s. 23
  2. ↑ KINDERSLEY, Dorling. 1001 otázka a odpověď. 1. vyd. Bratislava: TIMY spol. s.r.o., 1996. ISBN 80-88799-24-4. S. 32 a 60. 
  3. ↑ Oleson J. P., Brandon C., Cramer S. M., Cucitore R., Gotti E., Hohlfelder R. L. The ROMACONS Project: a Contribution to the Historical and Engineering Analysis of Hydraulic Concrete in Roman Maritime Structures. The International Journal of Nautical Archaeology 33 (2): 199-229, 2004
  4. ↑ Česká rozvojová agentura o.p.s. CLAY Polymers [online]. 2008 [cit. 2010-05-05]. Dostupné z WWW: <http://www.claypolymers.com/cz/clay-polymer/historie.html Archivováno 22. 10. 2009 na Wayback Machine.>.
  5. ↑ Charola A. E., Henriques M. A.: Hydraulicity in lirne rnortars revisited. International RlLEM workshop on histroic mortars: characteristics and tests. Paisley, Scotland, 12-14 May, 1999, s. 95–104., 2000
  6. ↑ Přikryl R., Novotná M., Weishauptová Z., Šťastná A., Materiály původního zdiva Karlova mostu a jejich skladba, Průzkumy památek XVI, 1/2009, dostupné online
  7. ↑ a b c d SVOBODA, Luboš, a kol. Stavební hmoty. 3. vyd. Praha: [s.n.], 2013. 950 s. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-06-12. ISBN 978-80-2604-972-2. Kapitola Složení slínku, s. 375–378.  Archivováno 12. 6. 2020 na Wayback Machine.
  8. ↑ a b c SVOBODA, Luboš, a kol. Stavební hmoty. 3. vyd. Praha: [s.n.], 2013. 950 s. Dostupné v archivu pořízeném dne 2020-06-12. ISBN 978-80-2604-972-2. Kapitola Cementy pro obecné použití, s. 383–384.  Archivováno 12. 6. 2020 na Wayback Machine.
  9. ↑ Portland Cement Dust – Hazard assessment document EH75/7, UK Health and Safety Executive, 2006. Dostupné on-line
  10. ↑ např. Technický list: Portlandský cement CEM I 52,5 R, Lafarge Cement a. s. Dostupný on-line Archivováno 11. 9. 2014 na Wayback Machine.
  11. ↑ Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1907/2006 ze dne 18. prosince 2006 Dostupné on-line
  12. ↑ Bezpečnostní list – Cement podle ČSN EN 197-1, cement pro obecné použití. Lafarge Cement, a. s. Dostupné on-line Archivováno 11. 9. 2014 na Wayback Machine.

Literatura

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Ash Grove Cement factory 02.jpg
(c) I, Jmabel, CC BY-SA 3.0
Ash Grove Cement Factory along the Duwamish River just south of Spokane Street in Seattle, Washington.
Drehrohrofen Rohrdorf.JPG
Autor: Schmidti, Licence: CC BY-SA 3.0
Drehrohrofen des Zementwerkes Rohrdorf vom Gebäudedach aus gesehen. Der Ofen ist ca. 84 Meter lang und hat ca. 4m Durchmesser. Er ist fast waagerecht montiert (3% Gefälle). Gebrannt wird bei ca. 2000°C. Die kleinen Punkte links sind Besucher anlässlich des "Tags der offenen Tür" 2012.
Coplay Cement Company Kilns in Saylor Park.jpg
Autor: Nicholas A. Tonelli, Licence: CC BY 2.0

Schoefer kilns, Saylor Park, Lehigh County, within the borough of Coplay.

The Coplay Cement Company used the kilns from 1893 to 1904 to manufacture portland cement. The site is listed in the National Register of Historic Places.
Čížkovice cementárna.jpg
(c) Miraceti, CC BY-SA 3.0
Cementárna Čížkovice ze silnice mezi Čížkovicemi a Sulejovicemi.