Sementin salaisuuksien paljastaminen

Sementti on epäilemättä ratkaiseva materiaali rakennusteollisuudessamme. Tunnetko sementin historian? Tämä artikkeli vie sinut läpi sementin kehityksen. Lisäksi sementin käsittely voi tuottaa haitallista piidioksidipölyä, joten suojanaamarien käyttö on suositeltavaa. on välttämätöntä keuhkokudosten suojaamiseksi pitkäaikaisen altistuksen aiheuttamilta vaurioilta.

Mikä on sementti?

Sementti on jauhemainen aine, joka veteen sekoitettuna muodostaa tahnan, joka kovettuu sekä ilmassa että veden alla. Se toimii sideaineena pitäen yhdessä materiaaleja, kuten hiekkaa ja soraa.

Sementin historia

Sementin historia juontaa juurensa vuoteen 1756, jolloin brittiläinen insinööri J. Smeaton havaitsi, että savea sisältävä kalkkikivi tuotti materiaalia, joka kykeni kovettumaan veden alla. Tämä loi teoreettisen perustan nykyaikaiselle sementille.

Vuonna 1796 brittiläinen keksijä J. Parker valmisti marmorista ruskehtavaa sementtiä, joka tunnettiin roomalaisena sementtinä. Tällä sementillä oli erinomaiset vedenkestävyys ja nopeat ominaisuudet, minkä ansiosta se oli ihanteellinen vedenalaiseen rakentamiseen.
Vuonna 1813 ranskalainen rakennusinsinööri Louis Vicat havaitsi, että kalkin ja saven seos suhteessa 3:1 tuotti parhaan sementtituloksen.
Vuonna 1824 brittiläinen muurari Joseph Aspdin keksi portlandsementin ja sai sille patentin. Hän yhdisti kalkkikiven ja saven, poltti ne uunissa ja jauhoi seoksen hienoksi jauheeksi. Tämä sementti, joka sai nimensä samankaltaisuudesta Portlandin saaren kiven kanssa, mullisti rakennusteollisuuden ylivoimaisilla ominaisuuksillaan.
Vuonna 1871 Japani rakensi ensimmäisen sementtitehtaansa, mikä merkitsi sementtiteollisuuden alkua. Vuonna 1877 brittiläinen insinööri Frederick Ransome paransi kiertouunia, mikä edisti sementintuotantoteknologiaa entisestään. Vuoteen 1893 mennessä japanilaiset keksijät Hideki Endo ja Saburo Utsumi kehittivät sulfaattikestävän portlandsementin käytettäväksi merivedessä.
Vuonna 1907 ranskalainen Jules Bied kehitti bauksiittisementin korvaamalla saven bauksiitilla sen korkean alumiinioksidipitoisuuden vuoksi.

Koko 1900-luvun ajan pyrkimykset parantaa portlandsementtiä johtivat erikoissementin, kuten korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavan sementin ja useiden muiden sementtityyppien, kehittämiseen erityisiä rakennustarpeita varten. Vuoteen 2007 mennessä maailmanlaajuinen sementintuotanto oli noin 2 miljardia tonnia vuodessa. Huhtikuussa 2023 Washingtonin osavaltionyliopiston tutkijat Yhdysvalloissa loivat uuden hiilinegatiivisen sementin lisäämällä siihen ympäristöystävällistä biohiiltä.

Sementin koostumus

Portlandsementin tärkeimmät kemialliset komponentit ovat kalsiumoksidi (CaO), piidioksidi (SiO2), rautaoksidi (Fe2O3) ja alumiinioksidi (Al2O3). Tärkeimpiä mineraalikomponentteja ovat trikalsiumsilikaatti (C3S), dikalsiumsilikaatti (C2S), trikalsiumaluminaatti (C3A) ja tetrakalsiumaluminoferriitti (C4AF).

Kemialliset reaktiot sementissä
Kun sementtiä sekoitetaan veden kanssa, tapahtuu sarja kemiallisia reaktioita, jotka muodostavat kiinteän rakenteen. Tärkeimmät reaktiot 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 (epästabiili)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringiitti)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Sementin kovettuminen ja väärä kovettuminen

Sementin nopea kovettuminen viittaa epänormaaliin varhaiseen kovettumiseen tai ennenaikaiseen jäykistymiseen. Korkeat lämpötilat voivat kuivata kipsiä, jolloin se menettää kykynsä säädellä kovettumisaikaa. Kovettumisvirheitä esiintyy usein jauhamisen aikana vallitsevien korkeiden lämpötilojen vuoksi, jolloin kipsi kuivuu hemihydraatiksi. Veden kanssa sekoitettuna hemihydraatti reagoi nopeasti muodostaen kiteisen rakenteen, mikä aiheuttaa tahnan kovettumisen. Myös korkea-alkalinen sementti voi kovettua virheellisesti kaliumsulfaatin ja kipsikiteiden nopean muodostumisen vuoksi. Toisin kuin nopea kovettuminen, väärä kovettuminen vapauttaa vain vähän lämpöä, ja voimakas sekoittaminen voi palauttaa tahnan plastisuuden vaikuttamatta lujuuteen.

Miksi sinun täytyy käyttää pölynaamaria ?

Sementin yksi pääkomponenteista, piidioksidi (SiO2), aiheuttaa riskin työntekijöiden terveydelle, koska sitä voi vapautua pölynä sementin tuotannon ja käytön aikana. Pitkäaikainen altistuminen suurille piidioksidipölypitoisuuksille voi johtaa silikoosiin, joka on vakava ammatillinen keuhkosairaus. Silikoosi vaurioittaa keuhkokudosta aiheuttaen pysyviä hengitysvammoja ja toimintahäiriöitä.

Siksi työntekijöiden on sementtiä käsitellessään käytettävä asianmukaisia ​​​​maskeja estääkseen piidioksidipölyn hengittämisen. Tämä on erityisen tärkeää ympäristöissä, joissa sementtiä on leikattava tai hiottava, koska pölypitoisuudet voivat olla korkeammat, mikä edellyttää lisävarotoimia hengitysteiden terveyden suojelemiseksi. Oikean maskin valitseminen ja sen oikean istuvuuden varmistaminen on olennaista pölyhiukkasten tehokkaaksi suodattamiseksi ilmasta ja työntekijöiden terveyteen kohdistuvien mahdollisten vaikutusten vähentämiseksi.

BASE CAMP MASKin maskit sopivat sementtitöihin useiden keskeisten ominaisuuksiensa ansiosta:

1. Tehokas pölyn ja hiukkasten suodatus :

BASE CAMP -suodattimessa on kaksinkertainen kerros sulapuhallettuja kerroksia, joissa on sähköstaattiset adsorptioelektronit. Nämä kerrokset suodattavat tehokkaasti jopa 99,6 % kiinteistä hiukkasista ja pölystä. Tämä mahdollistaa maskin tehokkaan suojan hiukkassuodatukselta, mikä tekee siitä rakennussuodatusmaskin, joka sopii sementtitöihin.

2. Hajun ja kaasujen vähentäminen :

Suodattimen aktiivihiili voi imeä itseensä kaasuja ja hajuja, mikä auttaa parantamaan työympäristön ilmanlaatua. Sementtityöt voivat tuottaa tiettyjä hajuja tai haitallisia kaasuja, ja maskin aktiivihiili voi toimia puhdistusaineena ja tarjota miellyttävämmän hengitysympäristön.

3. Mukavuus ja sopeutumiskyky :

BASE CAMP -MASKIT on suunniteltu mukavuutta ajatellen. Uudessa BASE CAMP M Pro -maskimallissamme on täysin säädettävä päähihna ja nenäklipsit, jotka takaavat napakan istuvuuden. Tämä muotoilu tarjoaa erinomaisen mukautuvuuden, minkä ansiosta maskia voi käyttää pitkiä aikoja sementtitöiden aikana aiheuttamatta epämukavuutta ja pitäen sen napakasti paikallaan.

Uusi hiilinegatiivinen ympäristöystävällinen betoni

Washingtonin osavaltionyliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden hiilinegatiivisen betonin lisäämällä siihen ympäristöystävällistä biohiiltä. Tämä betoni säilyttää perinteisen betonin lujuuden ja tarjoaa paremman eristyksen, mikä vähentää energiankulutusta ja hiilidioksidipäästöjä. Koska maailmanlaajuinen sementtiteollisuus tuottaa vuosittain noin 2,8 miljardia tonnia hiilidioksidia, tämä uusi betoni voisi vähentää hiilidioksidipäästöjä merkittävästi ja tarjota sekä ympäristö- että taloudellisia hyötyjä.

Materials Lettersin uusimmassa numerossa julkaistu innovaatio on herättänyt laajaa huomiota ja kiitosta maailmanlaajuisilta ympäristöjärjestöiltä. Tämän hiilinegatiivisen sementin odotetaan tulevan laajalti käyttöön tulevaisuudessa, mikä edistää kestävää kehitystä sementtiteollisuudessa ja edistää maailmanlaajuisia hiilidioksidipäästöjen vähentämispyrkimyksiä.