Avslører hemmelighetene bak sement

Sement er uten tvil et avgjørende materiale i vår byggeindustri. Er du kjent med historien om sement? Denne artikkelen vil ta deg gjennom utviklingen av sement. I tillegg kan håndtering av sement generere skadelig silikastøv, så bruk av beskyttende støvmasker er nødvendig for å beskytte lungene mot skader på grunn av langvarig eksponering.

Hva er sement?

Sement er et pulverlignende stoff som, når det blandes med vann, danner en pasta som herder både i luft og under vann. Det fungerer som et bindemiddel, som holder sammen materialer som sand og grus.

Historien om sement

Historien om sement går tilbake til 1756, da den britiske ingeniøren J. Smeaton oppdaget at kalkstein som inneholder leire produserte et materiale som kunne herde under vann. Dette la den teoretiske grunnlaget for moderne sement.

I 1796 produserte den britiske oppfinneren J. Parker et brunaktig sement fra marmor, kjent som romersk sement. Denne sementen hadde utmerket vannmotstand og rask herdingsegenskaper, noe som gjorde den ideell for undervannskonstruksjoner.
I 1813 fant den franske ingeniøren Louis Vicat at en blanding av kalk og leire i et forhold på 3:1 produserte den beste sementen.
I 1824 oppfant den britiske mursteinleggeren Joseph Aspdin Portlandsement og fikk patent på den. Han kombinerte kalkstein og leire, brente dem i en ovn, og malte blandingen til et fint pulver. Navngitt etter sin likhet med steinen fra Isle of Portland, revolusjonerte denne sementen byggeindustrien med sine overlegne egenskaper.
I 1871 bygget Japan sin første sementfabrikk, noe som markerte starten på deres sementindustri. I 1877 forbedret den britiske ingeniøren Frederick Ransome roterovnen, noe som videre fremskred teknologien for sementproduksjon. I 1893 utviklet de japanske oppfinnerne Hideki Endo og Saburo Utsumi en sulfatresistent Portlandsement for bruk i saltvann.
I 1907 utviklet franskmannen Jules Bied bauxittsement ved å erstatte leire med bauxitt, på grunn av dens høye innhold av aluminiumoksid.

Gjennom hele det 20. århundre førte innsatsen for å forbedre Portlandsement til utviklingen av spesialsement som høy-aluminasement og ulike andre typer for spesifikke konstruksjonsbehov. I 2007 nådde den globale sementproduksjonen omtrent 2 milliarder tonn årlig. I april 2023 skapte forskere ved Washington State University i USA en ny karbon-negativ sement ved å inkorporere miljøvennlig biochar.

Sammensetning av sement

De viktigste kjemiske komponentene i Portlandsement er kalsiumoksid (CaO), silisiumdioksid (SiO2), ferriskoksid (Fe2O3) og aluminiumoksid (Al2O3). De viktigste mineralkomponentene inkluderer tricalciumsilikat (C3S), dicalciumsilikat (C2S), tricalciumaluminat (C3A) og tetracalciumaluminoferrit (C4AF).

Kjemiske reaksjoner i sement
Når sement blandes med vann, skjer det en rekke kjemiske reaksjoner som danner en fast struktur. De viktigste reaksjonene er:
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 (ustabil)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringitt)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Herding og falsk herding av sement

Rask herding av sement refererer til en unormal tidlig herding eller for tidlig stivnete. Høye temperaturer kan dehydrere gips, slik at den mister evnen til å regulere herdetiden. Falsk herding oppstår ofte på grunn av høye temperaturer under malingsprosessen, noe som får gips til å dehydrere til hemihydrat. Når det blandes med vann, reagerer hemihydrat raskt for å danne en krystallinsk struktur, noe som får pastan til å herde. Høy-alkalisk sement kan også oppleve falsk herding på grunn av den raske formasjonen av kaliumsulfat og gipskrystaller. I motsetning til rask herding, frigjør falsk herding minimal varme, og energisk blanding kan gjenopprette pastas plastisitet uten å påvirke styrken.

Hvorfor må du bruke støvmaske?

I sement er silisiumdioksid (SiO2), en av de viktigste komponentene, en risiko for arbeidernes helse, ettersom det kan frigjøres i form av støv under produksjon og bruk av sement. Langtids eksponering for høye konsentrasjoner av silisiumdioksidstøv kan føre til silikose, en alvorlig yrkessykdom i lungene. Silikose skader lungvevet, noe som fører til permanent nedsatt respirasjonsevne og funksjon.

Derfor må arbeidere som håndterer sement, bruke passende masker for å forhindre innånding av silisiumdioksidstøv. Dette er spesielt avgjørende i miljøer hvor sement må kuttes eller slipes, da støvkonsentrasjonene kan være høyere, noe som krever ekstra forholdsregler for å beskytte respirasjonsfunksjonen. Å velge riktig type maske og sikre at den sitter godt, er avgjørende for å filtrere støvpartikler fra luften effektivt, og redusere potensiell påvirkning på arbeidernes helse.

Grunnen til at BASE CAMP MASK's masker egner seg for sementarbeid ligger i flere nøkkelfunksjoner:

1. Effektiv filtrering av støv og partikler:

BASE CAMP-filteret har et dobbelt lag med smeltblåste lag med elektrostatiske adsorpsjonselektroner som effektivt filtrerer opp til 99,6 % av faste partikler og støv. Dette gjør at masken gir effektiv beskyttelse mot partikkel filtrering, og gjør den egnet som en byggemaskinfiltreringsmaske for sementarbeid.

2. Reduksjon av lukter og gasser:

Det aktive kull i filteret kan absorbere visse gasser og lukter, noe som bidrar til å forbedre luftkvaliteten i arbeidsmiljøet. Sementarbeid kan produsere visse lukter eller skadelige gasser, og aktivt kull i masken kan fungere som en renser, og gi et mer komfortabelt pustemiljø.

3. Komfort og tilpasningsevne:

BASE CAMP MASKS er designet med tanke på komfort, vår nye design BASE CAMP M Pro-maske har en fullt justerbar hodestrimel og neseklemmer for å sikre god tilpasning. Denne designen gir utmerket tilpasningsevne, slik at masken kan bæres over lengre tidsperioder under sementarbeid uten å forårsake ubehag og holder den godt på plass.

Nytt karbon-negativt miljøvennlig betong

Forskere ved Washington State University har utviklet en nytt karbon-negativt betong ved å inkorporere miljøvennlig biochar. Denne betongen opprettholder styrken til tradisjonell betong og gir bedre isolasjon, noe som reduserer energiforbruk og karbonutslipp. Gitt at den globale sementindustrien slipper ut omtrent 2,8 milliarder tonn CO2 årlig, kan denne nye betongen redusere karbonutslippene betraktelig, og tilby både miljømessige og økonomiske fordeler.

Publisert i den nyeste utgaven av "Materialer brev," har denne innovasjonen fått bred oppmerksomhet og ros fra globale miljøorganisasjoner. Denne karbon-negative sementen forventes å bli mye brukt i fremtiden, og vil drive bærekraftig utvikling i sementindustrien og bidra til global reduksjon av karbonutslipp.