Portlandský cement: Vlastnosti, složení a široké spektrum použití ve stavebnictví

Jak je známo, cementové směsi jsou základem jakékoliv stavební nebo opravárenské práce. Ať už se jedná o instalaci základu nebo přípravu stěn pro zakrytí tapetou nebo barvou, základem všeho je cement. Cement je hydraulické pojivo, tj. jemně mletá anorganická látka, která po smíchání s vodou vytváří kaši, která tuhne a tvrdne v důsledku hydratačních reakcí a procesů. Po zatvrdnutí zachovává svoji pevnost a stálost také ve vodě. Cement podle EN 197-1, označovaný jako cement CEM, musí při odpovídajícím dávkování a smíchání s kamenivem a vodou umožnit výrobu betonu nebo malty zachovávající po dostatečnou dobu vhodnou zpracovatelnost. Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní.

Název „Portlandský cement“ pravděpodobně vyplývá z toho, že výsledný cement svojí pevností a šedou barvou připomínal oblíbený portlandský vápenec. Ačkoliv se o něm traduje, že je nejčistější, není to až tak zdaleka pravda. Někdy je totiž nutné přidat další přísady, které zpomalí tuhnutí a prodlužují tak jeho zpracovatelnost. To například platí výhradně pro omítkové směsi.

Co je vlastně portlandský cement?

Portlandský cement je jedním z poddruhů cementu, který má poměrně široký rozsah. Je považován za jeden ze základních materiálů při stavebních a opravárenských pracích. Univerzální směs má optimální parametry a ekonomickou spotřebu. Skládá se ze sádry, slinkového prášku a dalších přísad. Při interakci s vodní bází přispívá slinek k tvorbě nových minerálů, jako jsou například složky hydrátu, které tvoří cementový kámen.

Základním, „čistému“ portlandskému cementu říká evropská norma ČSN EN 197 - 1 zkráceně CEM I. Jeho hlavní a nejdůležitější složkou (minimálně 95 %) je tzv. portlandský slínek.

Proces výroby cementu

Proces výroby cementu je složitější, než by se mohlo na první pohled zdát. Skládá se z řady dílčích kroků, během nichž se směs vápence a jílů promění ve slínek, který se namele na jemný prášek. Portlandský slínek se vyrábí pálením nejméně do slinutí přesně připravené surovinové směsi (surovinové moučky, těsta nebo kalu) obsahující prvky, obvykle vyjádřené jako oxidy CaO, SiO2, Al2O3, Fe203 a malá množství jiných látek. Surovinová směs, těsto nebo kal musí být v důsledku jemného mletí a dobrého míchání homogenní. Portlandský slínek je hydraulická látka, která musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2). Ve zbytku jsou pak obsaženy slínkové fáze obsahující hliník a železo a jiné sloučeniny. Hmotnostní podíl (CaO) / (SiO2) nesmí být menší než 2,0.

Čtěte také: Výroba cementu a vápna: Klíčové milníky

1. Základními surovinami pro výrobu cementu jsou vápenec a jíl. Těží se v lomech, kde se odstřelují výbušninou.
2. Lomový kámen se dopraví do odrazového kladivového drtiče, ve kterém se drtí na frakce o velikosti kolem 4 cm.
3. Rozdrcené a smíchané suroviny se společně rozemelou na moučku.
4. Nejdůležitější částí výrobního procesu cementu je výpal na slínek. Surovinová moučka se nejprve předehřívá a poté putuje do obří rotační pece. Ta je uložená ve sklonu a pomalu se otáčí, a tak se moučka postupně posunuje k hořáku a ohřívá se až do teploty cca 1450 °C.
5. Vyrobený slínek vypadává z pece do chladiče se studeným vzduchem. Po ochlazení se materiál rozdrtí na kusy o velikost kolem 4 cm a dávkuje se do cementových mlýnů. Zde se rozemílá (buď samostatně, nebo s dalšími přísadami) pomocí ocelových koulí různých velikostí. Rozemletý prášek ze slínku a dalších přísad je finálním produktem - cementem.

Samotný slínek by ale po smíchání s vodou reagoval moc rychle, skoro okamžitě by ztuhnul. Proto se při finálním mletí slínku na jemný prášek přidává trocha sádrovce (většinou 2 - 6 %). Ten funguje jako brzda - zpomalí počáteční reakce a dá nám tak čas na zpracování betonu nebo malty. Bez sádrovce by byl cement prakticky nepoužitelný.

Vlastnosti portlandského cementu

Portlandský cement M400 má velké množství výhod. Kompozice mají vysokou pevnost, nereagují na změny teploty a vlhkosti a jsou také odolné vůči nepříznivým podmínkám prostředí. Tato směs je odolná vůči silným mrazům, což přispívá k delší době uchování stěn budov. Portlandský cement zajišťuje stabilitu železobetonových konstrukcí vlivem kriticky nízkých nebo vysokých teplot.

Hydratační teplo a doba tuhnutí

Cement tvrdne reakcí s vodou. Při tom se uvolňuje teplo (hydratační teplo). U CEM I je ho poměrně hodně a uvolňuje se rychle. To se hodí v zimě (teplo pomáhá tvrdnutí), ale u velkých betonových konstrukcí to může vadit - velké rozdíly teplot uvnitř a na povrchu mohou způsobit trhliny. Cement s vyšší hodnotou hydratačního tepla je pro některá použití vhodný. Doba tuhnutí je doba, za kterou se z cementové kaše stane pevná hmota. Normy hlídají, aby byl dostatek času na zpracování (např. minimálně 60 minut pro běžnou třídu 42,5). Počátek tuhnutí musí odpovídat údajům v tabulce.

Pevnost

Po ztuhnutí cement postupně nabírá na síle. CEM I je známý rychlým nárůstem počáteční pevnosti (už po 2 dnech) a vysokou konečnou pevností (měří se standardně po 28 dnech). Rychlost je fajn třeba pro výrobu prefabrikátů nebo když potřebujete rychle sundat bednění. Cementy se dělí do tříd (32,5, 42,5, 52,5) podle pevnosti po 28 dnech. Písmeno R značí rychlý nárůst počátečních pevností. Ale pozor, cement tvrdne a získává pevnost i dlouho po 28 dnech. Normalizovaná pevnost cementu je pevnost v tlaku, stanovená podle EN 196-1 po 28 dnech, která musí odpovídat požadavkům. Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti: třída 32,5, třída 42,5 a třída 52,5. Počáteční pevností se rozumí pevnost v tlaku buď po 2 dnech, nebo po 7 dnech, která musí vyhovět požadavkům. Rozeznávají se tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti: třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N a třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R a třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L. Cementy pro obecné použití s nízkou počáteční pevností mají nižší počáteční pevnosti ve srovnání s ostatními cementy pro obecné použití stejné třídy normalizované pevnosti a mohou být požadovány dodatková opatření při jejich použití, jako je prodloužení doby bednění a ochrana při škodlivém počasí.

Jeho hlavní charakteristikou je značka portlandského cementu, protože z ní plyne označení směsi a úroveň pevnosti v tlaku. V případě směsí M400 se rovná 400 kg na cm2. Tento materiál má extrakt asi 400 kg na m2. Tato charakteristika umožňuje použití cementového produktu pro širokou škálu případů: mohou vytvořit pevný základ nebo nalít beton.

Čtěte také: kvalitní stavební materiály z betonárny ve Vyškově

Hustota kompozice v suché formě se však může měnit, protože malé částice začnou slábnout. Podíl cementu pod značkou M400 se liší v závislosti na stupni připravenosti. Čerstvě připravený portlandský cement váží 1000-1200 m3, materiály dodané speciálním strojem mají stejnou specifickou hmotnost. Pokud je kompozice již dlouho skladována na polici v obchodě, pak její hustota dosahuje 1500-1700m3.

Trvanlivost a objemová stálost

Ztvrdlý cement vytváří hustou hmotu, která chrání třeba kamínky v betonu nebo ocelovou výztuž a zajišťuje tak dlouhou životnost stavby. Objemová stálost (rozepnutí) musí odpovídat údajům v tabulce.

Druhy portlandského cementu a jejich složení

Cementy se rozdělují podle jejich složení na druhy a podle dosahovaných pevností na třídy. Požadavky na tyto cementy jsou stanoveny v normě ČSN EN 197-1, ed. 2.

Značení cementů dle norem

Podle označení zboží existují uvnitř plastifikačních přísad, které přispívají ke zvýšení odolnosti směsi proti vlhkosti a dodávají jí antikorozní vlastnosti. Také v označení předepsat určité symboly, které označují typ a počet dalších komponentů. Množství aktivních přísad se pohybuje od 0 do 20%.

Většina ruských společností, které vyrábějí portlandský cement, používá zpravidla výše uvedenou možnost označování. Nicméně, to je již nepatrně zastaralé, proto, na základě GOST 31108-2003, byl zaveden nový, dodatečný způsob značení přijatý v Evropské unii, který je stále častější. Označuje se CEM I. a pokud se jedná o portlandský směsný cement, tak se setkáte s označením CEM II., jehož přísadou může být popílek, vápenec nebo struska. Evropská norma ČSN EN 197 - 1 ed. 2 specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku. Portlandské směsné cementy další skupiny obsahují kromě slínku více než jednu hlavní složku. V českých podmínkách jde hlavně o strusku (S), vápenec (L, LL) a popílek (V).

Čtěte také: Cement: Podrobný průvodce

• CEM I - čistý portlandský cement bez přítomnosti dalších složek (D0).
• CEM II - označuje přítomnost strusky ve složení portlandského cementu. Tyto cementy obsahují kromě slínku (kterého je tam 65 - 94 %) ještě další přidané složky.
• D5 - portlandský cement D5 se používá pro výrobu nosných prvků se zvýšenou hustotou, jako jsou dlažba nebo bloky pro montované typy základů.
• D20 - cementová směs D20 má vynikající technické vlastnosti, které umožňují jeho použití pro výrobu samostatných bloků pro montované železo, betonové základy nebo jiné části budov. Je také vhodný pro mnoho dalších nátěrů, které jsou v častém kontaktu s nepříznivým prostředím. Charakteristickým rysem tohoto výrobku je poměrně rychlé vytvrzení i v první fázi sušení.
• D20B - univerzální výrobek, který lze použít všude. To je zajištěno přítomností dalších složek ve složení směsi.

Podle GOST 31108-2003, značka Portland cementu přestal být hlavním ukazatelem, nyní se stala úrovní síly. Složení M400 tak začalo označovat B30.

Portlandský cement s vápencem CEM II/A-LL 42,5 R

Portlandský cement s vápencem CEM II/A-LL 42,5 R je vyráběn a zkoušen podle evropské normy ČSN EN 197-1 Ed. 2. Portlandský cement s vápencem obsahuje kromě slínku jako jedinou hlavní složku kvalitní vápenec. Kvalitní a trvale dostupné vápence s minimálním obsahem jiných doprovodných látek umožňují vyrábět pro zákazníka cementy s trvale stabilními vlastnostmi. Každá z hlavních složek má jiný vliv na vlastnosti cementu a jejich optimální kombinace dovoluje vyrobit cement právě požadovaných vlastností.

Vliv přísad na vlastnosti cementu

Jemně mletý vápenec má přímý vliv na zlepšení zpracovatelnosti, snížení nebo odstranění odlučivosti vody a stabilizaci barevnosti betonu, na druhé straně může snižovat konečné pevnosti. Struska s popílkem snižují naopak počáteční pevnosti, příznivě však ovlivňují plynulost nárůstu pevností a dosahování vyšších konečných pevností. Dále tyto složky obvykle zvyšují odolnost betonu proti agresivnímu prostředí, zejména proti síranové agresivitě. Popílek zlepšuje vlastnosti čerstvého betonu, zejména čerpatelnost a homogenitu a ve ztvrdlém betonu zlepšuje jeho odolnost vůči působené vody. Při výrobě betonu je dnes běžné a neodmyslitelné používání přísad stavební chemie. Super a hyper plastifikátory dokáží upravit reologii a dobu zpracovatelnosti čerstvého betonu na zákazníkem požadovanou hodnotu.

Následující tabulka shrnuje některé druhy portlandských směsných cementů s příměsemi a jejich typické vlastnosti:

Hlinitanový cement na rozdíl od předchozích druhů cementů neobsahuje portlandský slínek. Jeho tvrdnutí je založeno na hydrataci kalciumaluminátů. Hlinitanový cement se pro svou odolnost vysokým teplotám používá pro výrobu žáruvzdorných materiálů.

Použití portlandského cementu

Portlandský cement, ať už ten základní CEM I nebo některý ze směsných CEM II, je bezpochyby jedním z nejdůležitějších stavebních materiálů. Dává nám možnost vytvořit pevný, odolný a trvanlivý beton nebo maltu - základ pro bezpečné a spolehlivé stavby všeho druhu. Díky své schopnosti spojit vodu, písek a štěrk v pevný materiál se portlandský cement (jak CEM I, tak CEM II) používá skoro všude:

• Výroba betonu: To je jasně hlavní využití. Z betonu jsou základy, nosné zdi, sloupy, stropy, mosty, výškové budovy, průmyslové podlahy, ale i dlažba nebo střešní tašky. Používá se i pro speciální účely, třeba v železobetonu (kde chrání ocelovou výztuž) nebo pro výrobu prefabrikátů (panelů, schodů).
• Výroba malt: Cement je základem zdicích malt (pro spojování cihel a tvárnic) a omítek (pro úpravu povrchů stěn).
• Potěry a stěrky: Pro vyrovnání podlah před položením finální krytiny.
• Injektážní malty (grout): Pro vyplňování dutin, spár nebo zpevňování podloží.
• Suché směsi: Cement je základem pytlovaných směsí na beton a maltu, které stačí smíchat s vodou.

Portlandský cement s vápencem CEM II/A-LL 42,5 R je kvalitní cement pro běžné profesionální i domácí použití. Šedý portlandský cement se využívá při stavbách rodinných domů a obytných budov, průmyslové výstavby i oblasti veřejné infrastruktury. Cementy pro obecné použití s nízkou počáteční pevností mají nižší počáteční pevnosti ve srovnání s ostatními cementy pro obecné použití stejné třídy normalizované pevnosti a mohou být požadovány dodatková opatření při jejich použití, jako je prodloužení doby bednění a ochrana při škodlivém počasí.

Ať už si pro výrobu betonu nebo malty pořídíte jakýkoliv typ cementu, zaměřte se na jeho správné skladování. Pytle s cementem chraňte před působením vody a vysoké vlhkosti vzduchu.

tags: #červený #portlandský #cement #vlastnosti #a #použití

Oblíbené příspěvky:

• Vlastnosti tmelů pro dřevo
• Jak správně položit venkovní dlažbu na lodžii?
• Vlastnosti lipového dřeva
• Izolace dvojitou lepenkou pod zdivem
• The story of Czechoslovak victims