2022-06-20 17:14:38 
Produkcja cementu - ważny dział gospodarki
W Polsce produkcją cementu zajmuje się 11 zakładów wytwórczych o pełnej technologii wytwarzania (wypalanie klinkieru i przemiał) należących do kilku międzynarodowych koncernów a zdolności produkcyjne klinkieru szacowane na ok. 15 mln ton. W strukturze produkcji dominują dwie odmiany cementów CEM I i CEM II, które stanowią ok. 88% produkcji całkowitej.
Technologia produkcji cementu polega na wypalaniu w piecu cementowym w wysokiej temperaturze takich surowców jak: wapień, wapień marglisty, margiel, glina czy iło-łupek, a do korekcji składu surowcowego wykorzystuje się: łupek, pucolany, surowce żelazonośne, piasek.
Po zmieleniu w młynach kulowych i homogenizacji, składniki kierowane są do pieców obrotowych, w których następuje szereg reakcji fizykochemicznych w temperaturze dochodzącej do 1450°C, czego efektem jest uzyskanie półproduktu do wytworzenia cementu - tzw. klinkieru cementowego.
Procesem, który prowadzi do uzyskania cementu jest mielenie wychłodzonego klinkieru cementowego wraz z dodatkami decydującymi o jego właściwościach.
W produkcji czystego cementu portlandzkiego do przemiału klinkieru dodawany jest gips pełniący rolę regulatora czasu wiązania cementu natomiast do wieloskładnikowego asortymentu cementów również inne dodatki (np. popioły, żużel) w ilości od 5% do 80 %.
Rodzaje i podstawowe własności cementów
Podstawowym parametrem użytkowym jest określona gwarantowana wytrzymałości na ściskanie podawana w megapasklach (MPa) - odpowiadająca klasie cementu 32,5 MPa, 42,5 MPa lub 52,5 MPa.
Zależnie od składu surowcowego cementy klasyfikowane są do pięciu rodzajów, przy czym dodatkowo oznaczany jest udział innych składników niż cement portlandzki.
Na produktach workowanych umieszczane są oznaczenia cyfrowo-literowe pozwalające na identyfikację własności cementu.
Przykładowo oznaczenie CEM I 32,5 R określa czysty cement portlandzki o wytrzymałości 32,5 MPa i szybkim jej przyroście (litera R). Poniższe zestawienie zawiera oznaczenia najczęściej wykorzystywanych odmian cementu oraz własności betonów z ich udziałem.
CEM I - cement portlandzki czysty (bez dodatków), zwłaszcza odmiany szybkowiążące używany jest przede wszystkim do przygotowania betonów wykorzystywanych przy konstrukcjach zbrojonych stropów, nadproży, słupów. Charakteryzuje się wysokim ciepłem hydratyzacji, dzięki czemu może być wykorzystywany w niskich temperaturach otoczenia. Wymaga jednak starannej pielęgnacji zapewniającej utrzymanie właściwej wilgotności w okresie dojrzewania. Biała odmiana tego cementu wykorzystywana jest do produkcji galanterii betonowej dzięki możliwości dowolnego barwienia
CEM II - cementy portlandzkie z dodatkami: żużlowy (S), krzemionkowy (D), pucolanowy (P - naturalny lub Q - przemysłowy), popiołowy (V - popiół lotny krzemionkowy, W - popiół lotny wapienny), wapienny (L), żużlowo-popiołowy (SV) - główne zastosowanie, tych cementów oprócz betonów zwykłych to przygotowanie zapraw murarskich i tynkarskich, betonów podkładowych.
CEM III - cement hutniczy - wysoka odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych pozwala na stosowanie w środowiskach o podwyższonej agresywności, dlatego najczęściej wykorzystywany jest do prac fundamentowych. Nie powinien być jednak używany, gdy temperatura otoczenia spada poniżej +5°C. Ze względu na niskie ciepło hydratyzacji nadaje się szczególnie do formowania masywnych konstrukcji betonowych.
CEM IV - cement pucolanowy - również wysoka odporność na negatywny wpływ środowisk o agresji kwaśnej (np. wody siarczanowe). Stosowany podobnie jak cement hutniczy oraz do zapraw i tynków w dolnych partiach domu.
CEM V - cement wieloskładnikowy - zawiera większy udział dodatków niż cementy CEM II uzyskując przy tym własności zbliżone do cementu hutniczego
Kruszywa do betonu
Kruszywo stanowi zasadniczy składnik mieszanki betonowej, a dobór odpowiedniego udziału określonych frakcji wielkości ziaren decyduje o własnościach wytrzymałościowych i użytkowych betonu. W typowych recepturach wykorzystywany jest żwir płukany lub kruszywo łamane o uziarnieniu 4-16 mm oraz piasek przesiany frakcji 0-2 mm.
Składniki te nie powinny zawierać zanieczyszczeń organicznych (resztek roślin, korzeni) jak i np. gliny. Obecnie kruszywa handlowe wydobywane w żwirowniach, poddawane są wstępnej obróbce (płukaniu, przesiewaniu).
Beton zwykły
To najczęściej wykorzystywany materiał do tworzenia elementów konstrukcyjnych w deskowaniach lub w formie wylewek. Podstawową cechą każdego betonu jest jego klasa wytrzymałościowa oznaczana litera C i dwiema liczbami np. C20/25 określającymi wytrzymałość na ściskanie (w jednostkach MPa) dla próbek o kształcie walcowym sześciościennym. (odpowiednik dawnych oznaczeń np. B25).
Przygotowując samodzielnie beton o wymaganej wytrzymałości należy posłużyć się tabelami określającymi udział poszczególnych składników.
Bardzo ważna jest również konsystencja przygotowanej mieszanki, gdyż ilość dodanej wody określana wskaźnikiem c/w znacząco wpływa na wytrzymałość betonu - płynna mieszanka wymaga użycia większej ilości cementu.
Stosownie do konsystencji, mieszankę betonową trzeba zagęścić - plastyczną z użyciem np. wibratora, a płynną np. metodą sztychowania. Do czasu związania trzeba też zapewnić dostateczne nawilżenie chroniąc powierzchnie przed parowaniem poprzez rozłożenie folii lub systematyczne zraszanie.
Dodatki modyfikujące mieszankę betonową
Niezależnie od rodzaju cementów użytych do wytworzenia mieszanki betonowej jej własności można modyfikować - zależnie od potrzeb - przez dodanie składników wpływających na parametry technologiczne i użytkowe.
Domieszki aplikowane są w ilości nie przekraczającej 5% w stosunku do zawartości cementu i oddziaływują zależnie od potrzeb jako:
- plastyfikatory zmniejszające siły tarcia mieszanki i napięcie powierzchniowe wody, co wpływa na zmniejszenie wskaźnika c/w (cement/woda), poprawia urabialność i ułatwienie przetłaczania mieszanki betonowej.
- napowietrzające, wytwarzają dużą ilość mikropęcherzyków powietrza w świeżej mieszance betonowej. Wytworzone w ten sposób pory ograniczają podciąganie kapilarne.
- przyspieszające wiązanie i twardnienie betonu stosowane są głównie do produkcji betonów natryskowych, szybkowiążących, wodoszczelnych lub uszczelniających.
- przeciwmrozowe pozwalają na prowadzeni robót betonowych w warunkach obniżonych temperatur, nawet do -10°C.
- opóźniające wiązanie przedłużają czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w stan sztywny
-zwiększające wodoodporność ograniczają absorpcję kapilarną stwardniałego betonu, przez co utrudniają penetrację i przepływ wody w materiale.
- zwiększające objętość działają ekspansywnie powodując w trakcie hydratyzacji cementu pęcznienie betonu. Stosuje się je głównie w celu przeciwdziałania skurczowi podczas utwardzania, co zapewnia szczelne wypełnienia formy.
Autor: Cezary Jankowski
Opracowanie: Aleksander Rembisz
Zdjęcia: Lafarge, Sika Poland
Film: Lafarge Cement
Komentarze