Odhalování tajemství cementu

Cement je nepochybně klíčovým materiálem v našem stavebnictví. Znáte historii cementu? Tento článek vás provede vývojem cementu. Manipulace s cementem může navíc vytvářet škodlivý křemičitý prach, proto je důležité nosit ochranné masky proti prachu. je nezbytný k ochraně plicních tkání před poškozením v důsledku dlouhodobé expozice.

Co je cement?

Cement je prášková látka, která po smíchání s vodou vytváří pastu, která tvrdne na vzduchu i pod vodou. Působí jako pojivo, které drží pohromadě materiály, jako je písek a štěrk.

Historie cementu

Historie cementu sahá až do roku 1756, kdy britský inženýr J. Smeaton objevil, že vápenec obsahující jíl vytváří materiál, který může tvrdnout pod vodou. Tím byl položen teoretický základ pro moderní cement.

V roce 1796 britský vynálezce J. Parker vyrobil z mramoru nahnědlý cement, známý jako římský cement. Tento cement měl vynikající odolnost proti vodě a rychle tvrdnoucí vlastnosti, díky čemuž byl ideální pro stavby pod vodou.
V roce 1813 francouzský stavební inženýr Louis Vicat zjistil, že nejlepší cement se získává směsí vápna a jílu v poměru 3:1.
V roce 1824 britský zedník Joseph Aspdin vynalezl portlandský cement a získal na něj patent. Smíchal vápenec a hlínu, vypálil je v peci a směs rozemlel na jemný prášek. Tento cement, pojmenovaný podle své podobnosti s kamenem z ostrova Portland, způsobil svými vynikajícími vlastnostmi revoluci ve stavebnictví.
V roce 1871 postavilo Japonsko svou první cementárnu, což znamenalo začátek cementářského průmyslu. V roce 1877 britský inženýr Frederick Ransome vylepšil rotační pec a dále posunul technologii výroby cementu. Do roku 1893 vyvinuli japonští vynálezci Hideki Endo a Saburo Utsumi portlandský cement odolný vůči síranům pro použití v mořské vodě.
V roce 1907 vyvinul Francouz Jules Bied bauxitový cement nahrazením jílu bauxitem kvůli jeho vysokému obsahu oxidu hlinitého.

V průběhu 20. století vedlo úsilí o vylepšení portlandského cementu k vývoji specializovaných cementů, jako je vysoceoxidový a různé další typy pro specifické stavební potřeby. Do roku 2007 dosáhla celosvětová produkce cementu přibližně 2 miliard tun ročně. V dubnu 2023 vědci z Washingtonské státní univerzity v USA vytvořili nový uhlíkově negativní cement přidáním ekologického biocharu.

Složení cementu

Hlavními chemickými složkami portlandského cementu jsou oxid vápenatý (CaO), oxid křemičitý (SiO2), oxid železitý (Fe2O3) a oxid hlinitý (Al2O3). Mezi hlavní minerální složky patří trivápenatý křemičitan (C3S), divápenatý křemičitan (C2S), trivápenatý hlinitan (C3A) a tetravápenatý hlinitoferit (C4AF).

Chemické reakce v cementu
Když se cement smíchá s vodou, dochází k řadě chemických reakcí, které vytvářejí pevnou strukturu. Hlavní reakce jsou:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (nestabilní)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringit)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Tuhnutí a falešné tuhnutí cementu

Rychlé tuhnutí cementu označuje abnormální předčasné tvrdnutí nebo předčasné ztuhnutí. Vysoké teploty mohou dehydratovat sádrovec a ztrácet tak schopnost regulovat dobu tuhnutí. K falešnému tuhnutí často dochází v důsledku vysokých teplot během mletí, což způsobuje dehydrataci sádry na hemihydrát. Po smíchání s vodou hemihydrát rychle reaguje a vytváří krystalickou strukturu, což způsobuje tuhnutí pasty. U vysoce alkalického cementu může také docházet k falešnému tuhnutí v důsledku rychlé tvorby síranu draselného a krystalů sádry. Na rozdíl od rychlého tuhnutí se při falešném tuhnutí uvolňuje minimální teplo a energické míchání může obnovit plasticitu pasty, aniž by to ovlivnilo pevnost.

Proč je potřeba nosit protiprachovou masku ?

V cementu představuje jedna z hlavních složek oxid křemičitý (SiO2) riziko pro zdraví pracovníků, protože se může uvolňovat ve formě prachu během výroby a používání cementu. Dlouhodobé vystavení vysokým koncentracím prachu oxidu křemičitého může vést k silikóze, závažnému onemocnění plic z povolání. Silikóza poškozuje plicní tkáň a způsobuje trvalé respirační poruchy a dysfunkce.

Proto musí pracovníci při manipulaci s cementem nosit vhodné masky, aby zabránili vdechování prachu oxidu křemičitého. To je obzvláště důležité v prostředích, kde je nutné cement řezat nebo brousit, protože koncentrace prachu může být vyšší, což vyžaduje dodatečná opatření na ochranu dýchacích cest. Výběr správného typu masky a zajištění jejího správného usazení je nezbytný pro účinné filtrování prachových částic ze vzduchu a snížení potenciálního dopadu na zdraví pracovníků.

Důvod, proč jsou masky BASE CAMP MASK vhodné pro práci s cementem, spočívá v několika klíčových vlastnostech:

1. Efektivní filtrace prachu a částic :

Filtr BASE CAMP má dvojitou vrstvu foukaných vrstev s elektrostatickou adsorpcí elektronů, které účinně filtrují až 99,6 % pevných částic a prachu. Díky tomu maska ​​poskytuje účinnou ochranu před filtrací částic, což z ní činí filtrační masku pro stavební práce vhodnou pro betonářské práce.

2. Snížení zápachu a plynů :

Aktivní uhlí ve filtru může absorbovat některé plyny a pachy, což pomáhá zlepšit kvalitu ovzduší v pracovním prostředí. Betonářské práce mohou produkovat určité pachy nebo škodlivé plyny a aktivní uhlí v masce může působit jako čistič, který zajišťuje pohodlnější dýchací prostředí.

3. Pohodlí a přizpůsobivost :

MASKY BASE CAMP jsou navrženy s ohledem na pohodlí. Naše nová maska ​​BASE CAMP M Pro má plně nastavitelný hlavový pásek a nosní spony pro zajištění pohodlného uchycení. Tento design poskytuje vynikající přizpůsobivost, která umožňuje nošení masky po delší dobu během betonářských prací bez nepohodlí a zároveň zajišťuje její pevné uchycení.

Nový ekologický beton s negativními emisemi uhlíku

Vědci z Washingtonské státní univerzity vyvinuli nový uhlíkově negativní beton s příměsí ekologického biocharu. Tento beton si zachovává pevnost tradičního betonu a nabízí lepší izolaci, čímž snižuje spotřebu energie a emise uhlíku. Vzhledem k tomu, že celosvětový cementářský průmysl ročně vypustí přibližně 2,8 miliardy tun CO2, mohl by tento nový beton výrazně snížit emise uhlíku a nabídnout tak environmentální i ekonomické výhody.

Tato inovace, publikovaná v nejnovějším čísle časopisu „ Materials Letters “, si získala širokou pozornost a chválu od globálních environmentálních organizací. Očekává se, že tento uhlíkově negativní cement bude v budoucnu široce používán, což bude podněcovat udržitelný rozvoj v cementářském průmyslu a přispívat ke globálnímu úsilí o snižování emisí uhlíku.