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 slovaEditovat

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).

HistorieEditovat

Starověk a středověkEditovat

 
Vertikální pece na portlandský cement z konce 19. stol. v Coplay, Pennsylvánie, 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 PantheonuŘímě: 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 výrobyEditovat

 
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 KentAnglii.

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

Od roku 1850 vyráběla firma Brunkhorst & WestfalenBuxtehude u Hamburku první portlandský cementNěmecku.

V roce 1860 několik německých šlechticů v Čechách založilo výrobu cementu v Bohosudově u Teplic. V roce 1870 z českého kapitálu založil Ferdinand Barta (18381892) cementárnuRadotíně 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 cementuEditovat

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 název triviální název zjednodušený vzorec chemický vzorec
trikalciumsilikát alit C3S 3CaO · SiO2
dikalciumsilikát belit C2S 2CaO · SiO2
tetrakalciumaluminiumferit celit C4AF 4CaO · Al2O3 · Fe2O3
trikalciumaluminát C3A 3CaO · 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 cementuEditovat

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

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

Druh cementu Označení Popis Vlastnosti
I Portlandský cement Obsahuje portlandský cement a nejvýše 5 % dalších příměsí Rychlý nárůst pevnosti, vysoké hydratační teplo
II Portlandský směsný cement Portlandský cement a nejvýše 35 % dalších jednoduchých příměsí Vlastnosti závisí na příměsi
III Vysokopecní cement Portlandský cement a větší množství vysokopecní strusky Pomalý nárůst pevnosti, nízké hydratační teplo, vysoká odolnost v agresivním prostředí
IV Pucolánový cement Obsahuje portlandský cement a větší množství pucolánu Pomalý nárůst pevnosti, odolnost v mokrém prostředí, odolnost vůči mořské vodě
V Směsný cement Obsahuje portlandský cement a větší množství vysokopecní strusky a pucolánu nebo popílku Nízká 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 prostředíEditovat

 
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]

OdkazyEditovat

ReferenceEditovat

  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 online. ISBN 978-80-2604-972-2. Kapitola Složení slínku, s. 375–378. 
  8. a b c SVOBODA, Luboš, a kol. Stavební hmoty. 3. vyd. Praha: [s.n.], 2013. 950 s. Dostupné online. ISBN 978-80-2604-972-2. Kapitola Cementy pro obecné použití, s. 383–384. 
  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

LiteraturaEditovat

Související článkyEditovat

Externí odkazyEditovat