Sementin salaisuuksien paljastaminen

Sementti on epäilemättä ratkaisevan tärkeä materiaali rakennusteollisuudellemme. Oletko tuttu sementin historialla? Tämä artikkeli opastaa sinut sementin kehityksen läpi. Lisäksi sementin käsittely voi tuottaa haitallista piidioksidipölyä, joten suojautumiseksi pitkäaikaiselta altistumiselta on välttämätöntä käyttää pölynaamaria suojaamaan keuhkokudoksia.

Mikä on sementti?

Sementti on jauheenomainen aine, joka sekoitettuna veden kanssa muodostaa pastan, joka kovettuu sekä ilmassa että vedessä. Se toimii sitovana aineena, yhdistäen materiaaleja, kuten hiekkaa ja soraa.

Sementin historia

Sementin historia ulottuu vuoteen 1756, jolloin brittiläinen insinööri J. Smeaton havaitsi, että savea sisältävä kalkkikivi tuotti materiaalin, joka kovettui vedessä. Tämä loi teoreettisen perustan modernille sementille.

Vuonna 1796 brittiläinen keksijä J. Parker tuotti ruskean värisen sementin marmorista, joka tunnetaan nimellä Rooman sementti. Tällä sementillä oli erinomaiset vesikestävyys- ja nopean kovettumisen ominaisuudet, mikä teki siitä ihanteellisen vesisuojatuille rakenteille.
Vuonna 1813 ranskalainen insinööri Louis Vicat löysi, että kalkin ja saven sekoitus suhteessa 3:1 tuotti parhaan sementin.
Vuonna 1824 brittiläinen tiilimestari Joseph Aspdin keksi Portland-sementin ja sai sillä patentin. Hän yhdisti kalkkikiven ja saven, poltti ne uunissa ja jauhoi seoksen hienoksi jauheeksi. Nimensä sementti sai sen samankaltaisuudesta Isle of Portlandin kivien kanssa, ja sen erinomaiset ominaisuudet vallankumousivat rakennusteollisuuden.
Vuonna 1871 Japani rakensi ensimmäisen sementtitehtaansa, mikä merkitsi maan sementtiteollisuuden alkua. Vuonna 1877 brittiläinen insinööri Frederick Ransome paransi pyörivää uunia, mikä edisti sementin tuotantoteknologiaa entisestään. Vuoteen 1893 mennessä japanilaiset keksijät Hideki Endo ja Saburo Utsumi kehittivät sulfaattikestoisen Portland-sementin käytettäväksi merivedessä.
Vuonna 1907 ranskalainen Jules Bied kehitti bauxiittisementin korvaamalla saven bauxiitilla sen korkean alumiinioksidipitoisuuden vuoksi.

1900-luvun aikana Portland-sementin parantamiseen tähtäävät ponnistelut johtivat erikoissementtien kehittämiseen, kuten korkean alumiinipitoisuuden omaaviin ja moniin muihin tyyppeihin erityiskäyttötarkoituksiin. Vuoteen 2007 mennessä maailmanlaajuinen sementin tuotanto oli noussut noin kahteen miljardiin tonniin vuosittain. Huhtikuussa 2023 Yhdysvaltain Washingtonin osavaltion yliopiston tiedemiehet loivat uuden hiilineutraalin sementin sisällyttämällä ympäristöystävällistä biohiiltä.

Sementin koostumus

Portland-sementin pääasialliset kemialliset komponentit ovat kalsiumoksidi (CaO), piioksidi (SiO2), ferriinioksidi (Fe2O3) ja alumiinioksidi (Al2O3). Päämineraalikomponentit sisältävät tricalcium silikaatti (C3S), dicalcium silikaatti (C2S), tricalcium aluminati (C3A) ja tetracalcium aluminoferriti (C4AF).

Kemialliset reaktiot sementissä
Kun sementti sekoitetaan veden kanssa, tapahtuu joukko kemiallisia reaktioita, jotka muodostavat kiinteän rakenteen. Pääreaktiot ovat:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (geeli) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (geeli) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (epävakaa)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringiitti)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Sementin kovettuminen ja valekovettuminen

Sementin nopea kovettuminen viittaa poikkeavaan varhaiseen kovettumiseen tai ennenaikaiseen jäykistymiseen. Korkeat lämpötilat voivat kuivata gypsumin, jolloin se menettää kykynsä säätelemään kovetusajan. Valekovettuminen tapahtuu usein korkeiden lämpötilojen vuoksi jauhamisen aikana, kun gypsum muuttuu hemihydraatiksi. Kun sekoitetaan veden kanssa, hemihydraatti reagoi nopeasti muodostaen kiteisen rakenteen, jonka seurauksena pasta kovettuu. Myös korkean alkalipitoisuuden omaava sementti voi kokea valekovettumisen nopean kaliumsulfaatin ja gypsumikiteiden muodostumisen vuoksi. Toisin kuin nopea kovettuminen, valekovettumisessa vapautuu vähän lämpöä, ja tehokas sekoitus voi palauttaa pastan muovisuuden vaikuttamatta lujuuteen.

Miksi tarvitset pölynnaamarin?

Sementissä yksi pääkomponenteista, piidioksidi (SiO2), aiheuttaa terveysriskin työntekijöille, koska se voi vapautua pölynä sementin valmistuksen ja käytön aikana. Pidempi altistuminen korkeille piidioksidipölyn pitoisuuksille voi johtaa silikoosiin, vakavaan ammattitautiin. Silikoosi vaurioittaa keuhkokudosta aiheuttaen pysyviä hengityshäiriöitä ja toimintahäiriöitä.

Siksi sementtiä käsiteltäessä työntekijöiden on käytettävä sopivia naamareita estääkseen piidioksidipölyn hengittämisen. Tämä on erityisen tärkeää ympäristöissä, joissa sementtiä leikataan tai hienonnetaan, koska pölyn pitoisuudet voivat olla korkeampia ja vaativat lisävarotoimenpiteitä suojellakseen hengitysterveyttä. Oikean tyyppisen naamarin valinta ja asianmukainen sovitus on olennaista tehokkaaseen pölysuojaan liittyen, jotta vähennetään mahdollisia vaikutuksia työntekijöiden terveyteen.

Syy siihen, miksi BASE CAMP MASK -naamarit soveltuvat hyvin sementtityöhön, liittyy useisiin keskeisiin ominaisuuksiin:

1. Tehokas pölyn ja hiukkasten suodatus:

BASE CAMP -suodatin on varustettu kaksinkertaisella suljetulla kerroksella, jossa on elektrostaattiset adsorptioelektronit, jotka suodattavat tehokkaasti jopa 99,6 % kiinteistä hiukkasista ja pölystä. Näin naama tarjoaa tehokasta suojaa partikkelisuodatukselta, mikä tekee siitä rakennustyöhön tarkoitetun suodatusnaamarin, joka sopii hyvin sementtityöhön.

2. Haju- ja kaasujen vähentäminen:

Aktiivihiili suodattimessa voi adsorboida tiettyjä kaasuja ja hajuja, auttaen parantamaan työympäristön ilmanlaatua. Sementtityö voi tuottaa tiettyjä hajuja tai haitallisia kaasuja, ja aktiivihiili naamassa toimii puhdistimena, tarjoten mukavamman hengitysympäristön.

3. Mukavuus ja sopeutuvuus:

BASE CAMP MASKIT on suunniteltu mukavuuden kannalta, ja meidän uusi BASE CAMP M Pro -malli on varustettu täysin säädettävällä päähihnalla ja nenäklipseillä varmistaen tiiviin istuvuuden. Tämä suunnittelu tarjoaa erinomaisen sopeutuvuuden, jolloin naamaa voidaan käyttää pidemmän ajan sementtityön aikana aiheuttamatta epämukavuutta ja pysyen tiukasti paikallaan.

Uusi hiilineutraali ekologinen betoni

Washingtonin osavaltion yliopiston tiedemiehet ovat kehittäneet uuden hiilineutraalin betonin sisällyttämällä ympäristöystävällistä biohiiltä. Tämä betoni säilyttää perinteisen betonin lujuuden ja tarjoaa paremman eristyksen, mikä vähentää energiankulutusta ja hiilipäästöjä. Ottaen huomioon, että maailmanlaajuinen sementtiteollisuus tuottaa vuosittain noin 2,8 miljardia tonnia CO2, tämä uusi betoni voisi merkittävästi vähentää hiilipäästöjä, tarjoten sekä ympäristöllisiä että taloudellisia etuja.

Julkaistu "Materials Letters" -lehden uusimmassa numerossa, tämä innovaatio on saanut laajaa huomiota ja kehuja globaalilta ympäristöjärjestöiltä. Tämä hiilineutraali sementti odotetaan tulevaisuudessa yleisesti käytettäväksi, edistäen sementtiteollisuuden kestävää kehitystä ja auttaen maailmanlaajuisia ponnisteluja hiilen vähentämiseksi.