Objemová Hmotnost Cementu a Jeho Klíčové Vlastnosti

Cement je hydraulické práškové pojivo, které po smíchání s vodou tuhne a tvrdne. Tuhne a tvrdne i pod vodou, a proto patří mezi hydraulická pojiva, která nepotřebují k tvrdnutí vzduch. Hydraulická pojiva již byla známá před naším letopočtem. Hlavním úkolem při výrobě cementu je vytvořit látky, které jsou schopny reagovat s vodou: křemičitany vápenaté, hlinitany i železitany vápenaté.

Výroba Cementu a Jeho Složení

Proces výroby cementu začíná rozdrcením suroviny v drtičích a jejím uložením na skládku. Následuje rozemílání na surovinovou moučku, která se shromažďuje v zásobnících. Během procesu se ze suroviny nejprve vypařuje voda. K reakci mezi oxidy vápníků, křemíku a hliníku dochází při teplotě asi 1300 °C. Teprve při teplotě 1400 °C nastává slinování taveniny. Slínky jsou poté odvezeny na skládku, kde je ponecháváme delší dobu odležet, aby se uvolnil oxid vápenatý, který se navázal na jiné oxidy.

Cementy CEM jsou složeny z různých látek a ve svém složení jsou statisticky homogenní. Norma definuje a určuje specifikace pro 27 jmenovitých cementů pro obecné použití, 7 síranovzdorných cementů pro obecné použití, jakož i pro 3 jmenovité vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a 2 síranovzdorné vysokopecní cementy s nízkou počáteční pevností a pro jejich složky.

  • Portlandský slínek: Vyrábí se pálením nejméně do slinutí přesně připravené surovinové směsi (surovinové moučky, těsta nebo kalu) obsahující prvky, obvykle vyjádřené jako oxidy CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 a malá množství jiných látek. Musí sestávat nejméně ze dvou třetin hmotnosti z křemičitanů vápenatých (3CaO · SiO2 a 2CaO · SiO2).
  • Granulovaná vysokopecní struska: Vzniká rychlým ochlazením vhodné struskové taveniny vznikající při tavení železné rudy ve vysoké peci. Musí být nejméně ze dvou třetin hmotnosti sklovitá a při vhodné aktivaci musí vykazovat hydraulické vlastnosti.
  • Pucolány: Jsou přírodní látky křemičité nebo křemičito-hlinité. Po smíchání s vodou samy netvrdnou, avšak jsou-li jemně semlety, reagují v přítomnosti vody za normální teploty s rozpuštěným hydroxidem vápenatým (Ca(OH)2) a tvoří sloučeniny, které jsou nositeli narůstající pevnosti.
  • Popílek: Získává se elektrostatickým nebo mechanickým odlučováním prachových částic z kouřových plynů topenišť otápěných práškovým uhlím. Může být křemičitý nebo vápenatý.
  • Kalcinovaná břidlice: Zejména kalcinovaná olejnatá břidlice, se vyrábí ve speciální peci při teplotě přibližně 800 °C.
  • Křemičitý úlet: Vzniká při redukci křemene vysoké čistoty uhlím v elektrické obloukové peci a sestává z velmi jemných, kulovitých částic obsahujících nejméně 85 % hmotnosti amorfního oxidu křemičitého.
  • Doplňující složky: Jsou zvlášť vybrané anorganické přírodní látky, anorganické látky pocházející z procesu výroby slínku nebo složky uvedené výše, pokud nejsou v cementu použity jako složky hlavní.
  • Síran vápenatý: Přidává se k ostatním složkám cementu v průběhu jeho výroby za účelem úpravy tuhnutí. Může být přidáván ve formě sádrovce, hemihydrátu síranu vápenatého nebo anhydritu popřípadě jejich směsi.
  • Přísady: Jsou látky, které nejsou uvedeny výše a jsou přidávány pro usnadnění výroby nebo pro úpravu vlastností cementu. Celkové množství přísad nesmí překročit 1,0 % hmotnosti cementu.

Objemová Hmotnost a Měrná Hmotnost Cementu

Největší měrnou hmotnost mají čisté portlandské cementy (ρ=3050 až 3150 kg · m-3, pro výpočty ρ=3100 kg · m-3). U směsných cementů měrná hmotnost klesá (struskoportlandský cement asi ρ=3000 kg · m-3).

Objemová hmotnost cementu se liší v závislosti na jeho balení a zhutnění:

Čtěte také: Smrkové dřevo: vlastnosti a hmotnost

  • Volně sypaný cement: ρo = 900 až 1100 kg · m-3
  • Cement v pytlích: ρo = 1350 až 1500 kg · m-3
  • Pro výpočty se často používá objemová hmotnost cementu ρo = 1200 kg · m-3.

Jemnost Cementu

Jemnost cementu se vyjadřuje měrným povrchem v jednotkách m2 · g-1 nebo cm2 · g-1. Rozeznáváme následující stupně jemnosti:

  • Hrubě mleté (Sc ≈ 180 m2 · g-1)
  • Středně mleté (Sc ≈ 300 m2 · g-1)
  • Jemně mleté (Sc ≈ 400 m2 · g-1)
  • Velmi jemně mleté (Sc ≈ 600 m2 · g-1)
  • Ultra jemně mleté (Sc ≈ 1000 m2 · g-1)

Tuhnutí a Tvrdnutí Cementu

Tuhnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž kašovitá směs cementu a vody tuhne v pevnou hmotu. Začátek a konec tuhnutí je pro každý druh cementu stanoven normou. Běžné portlandské cementy mají počátek tuhnutí stanoven po 45 min. a nejpozději do 12 hod.

Tvrdnutí je chemický a fyzikální pochod, při němž se tuhá směs přeměňuje v tvrdou hmotu. Rychlost tvrdnutí je ovlivněna jemností cementu.

Zkoušení pevnosti v tlaku se provádí na zlomcích trámečků.

Druhy Cementu a Jejich Vlastnosti

Účelem pomůcky je stanovit složení, požadavky a kritéria shody cementů pro obecné použití. Zahrnuje všechny cementy pro obecné použití, které byly příslušnými národními normalizačními orgány v rámci CEN označeny jako tradiční a dobře osvědčené. Byly zavedeny druhy, vycházející ze složení a třídění založeného na pevnosti s cílem zařadit různé cementy.

Čtěte také: Smrkové dřevo - objemová hmotnost

Rozeznávají se tři třídy normalizované pevnosti: třída 32,5, třída 42,5 a třída 52,5. Dále se rozeznávají tři třídy počáteční pevnosti pro každou třídu normalizované pevnosti: třída s normálními počátečními pevnostmi značená písmenem N, třída s vysokými počátečními pevnostmi značená písmenem R a třída s nízkou počáteční pevností značená písmenem L.

Tabulka 1: Požadavky na mechanické a fyzikální vlastnosti cementu

Vlastnost Třída 32,5 Třída 42,5 Třída 52,5
Normalizovaná pevnost v tlaku po 28 dnech (MPa) ≥ 32,5 a ≤ 52,5 ≥ 42,5 a ≤ 62,5 ≥ 52,5
Počáteční pevnost v tlaku po 2 dnech (MPa) L: ≥ 10,0
N: ≥ 16,0
R: ≥ 20,0		 L: ≥ 10,0
N: ≥ 16,0
R: ≥ 20,0		 L: -
N: -
R: ≥ 20,0
Počáteční pevnost v tlaku po 7 dnech (MPa) L: -
N: -
R: -		 L: -
N: -
R: -		 L: ≥ 30,0
N: ≥ 30,0
R: ≥ 30,0
Počátek tuhnutí (min) ≥ 60
Objemová stálost (rozepnutí, mm) ≤ 10

Konkrétní typy cementů:

  • Portlandský cement: Je vhodný pro běžné nosné konstrukce, jakož i pro betonování v zimě. Jsou vyráběny na bázi portlandského cementu.
  • Síranovzdorné cementy: Vyrábí se pro speciální účely a musí odpovídat dodatkovým požadavkům uvedeným v normách.
  • Hlinitanový cement: Vyrábí se z hlinitanového slínku (bauxit + vápenec, popřípadě hutnické struska). Vyšší bouřlivé uvolňování hydratačního tepla než u portlandského cementu.
  • Směsné cementy: Specifikuje celou skupinu portlandských cementů směsných CEM II, které obsahují kromě portlandského slínku jedinou hlavní složku (strusku, vápenec a popílek). V českých podmínkách jde hlavně o strusku (S), vápenec (L, LL) a popílek (V).
  • Expanzní cementy: Rozpíná se o 5 až 11 mm/m. Jsou založeny na vzniku síranu hlinitovápenatého při hydrataci.
  • Rychletuhnoucí cementy: Vzniká smíšením hlinitanového cementu, rychletuhnoucí stavební sádry, vápenného hydrátu a max. 1 % přísady zpomalující tuhnutí.
  • Žáruvzdorný cement: Je odolný vysokým teplotám, při nichž nemá měknout, aby nedošlo k deformaci konstrukce. Vyrábí se z hlinitanového cementu a sádrovcem.

Každá z hlavních složek má jiný vliv na vlastnosti cementu a jejich optimální kombinace dovoluje vyrobit cement právě požadovaných vlastností. 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.

Objemová Hmotnost Betonu

Hmotnost (objemová) betonu může nabývat hodnot od cca 400 kg/m3 do cca 6000 kg/m3. Betony s objemovou hmotností menší než 1000 kg/m3 plavou na vodě. Většinou se používají na nenosné konstrukce - spádové, vyrovnávací a izolační vrstvy. Lehký beton má po vysušení v sušárně objemovou hmotnost větší než 800 kg/m3 a menší než 2000 kg/m3. Betony s vysokou objemovou hmotností se nejčastěji používají na stínící konstrukce v provozech s některým druhem záření (radiologická oddělení v nemocnicích, výzkumných ústavech apod.). Výroba těžkých betonů vyžaduje speciální postupy při výrobě, dopravě a zpracování. Speciálně musí být připraveno i bednění. Beton je výborným materiálem pro ochranu před účinky ionizujícího záření.

Měrná hmotnost betonu se pohybuje od 2000 kg/m3 do 2600 kg/m3 podle váhy použitých součástí betonu. Kamenivo i písek jsou lehčí než cement, který je minimálně provzdušněný.

Čtěte také: Objemová hmotnost OSB desky

tags: #objemová #hmotnost #cementu

Oblíbené příspěvky: