Odkrywanie sekretów cementu

Cement jest niewątpliwie kluczowym materiałem w naszym przemyśle budowlanym. Czy znasz historię cementu? Ten artykuł przeprowadzi Cię przez ewolucję cementu. Ponadto obchodzenie się z cementem może generować szkodliwy pył krzemionkowy, dlatego noszenie ochronnych masek przeciwpyłowych jest konieczna do ochrony tkanki płucnej przed uszkodzeniem na skutek długotrwałego narażenia.

Czym jest cement?

Cement jest substancją proszkową, która po zmieszaniu z wodą tworzy pastę, która twardnieje zarówno w powietrzu, jak i pod wodą. Działa jako środek wiążący, utrzymujący razem materiały takie jak piasek i żwir.

Historia cementu

Historia cementu sięga 1756 r., kiedy brytyjski inżynier J. Smeaton odkrył, że wapień zawierający glinę wytwarza materiał, który może twardnieć pod wodą. Położyło to teoretyczne podwaliny pod nowoczesny cement.

W 1796 r. brytyjski wynalazca J. Parker wyprodukował brązowawy cement z marmuru, znany jako cement rzymski. Cement ten miał doskonałą odporność na wodę i właściwości szybkiego wiązania, co czyniło go idealnym do konstrukcji podwodnych.
W 1813 roku francuski inżynier budowlany Louis Vicat odkrył, że najlepszy cement można uzyskać z mieszanki wapna i gliny w stosunku 3:1.
W 1824 roku brytyjski murarz Joseph Aspdin wynalazł cement portlandzki i uzyskał na niego patent. Połączył wapień i glinę, wypalił je w piecu i zmielił mieszankę na drobny proszek. Cement ten, nazwany tak ze względu na podobieństwo do kamienia z wyspy Portland, zrewolucjonizował przemysł budowlany dzięki swoim doskonałym właściwościom.
W 1871 roku Japonia zbudowała swoją pierwszą fabrykę cementu, co oznaczało początek przemysłu cementowego. W 1877 roku brytyjski inżynier Frederick Ransome udoskonalił piec obrotowy, co jeszcze bardziej rozwinęło technologię produkcji cementu. W 1893 roku japońscy wynalazcy Hideki Endo i Saburo Utsumi opracowali odporny na siarczany cement portlandzki do stosowania w wodzie morskiej.
W 1907 roku Francuz Jules Bied opracował cement boksytowy, zastępując glinę boksytem ze względu na jego wysoką zawartość tlenku glinu.

Przez cały XX wiek wysiłki na rzecz ulepszenia cementu portlandzkiego doprowadziły do ​​rozwoju specjalistycznego cementu, takiego jak wysokoglinowy i różnych innych typów na potrzeby konkretnych konstrukcji. Do 2007 r. globalna produkcja cementu osiągnęła około 2 miliardów ton rocznie. W kwietniu 2023 r. naukowcy z Washington State University w USA stworzyli nowy cement o ujemnym śladzie węglowym, włączając przyjazny dla środowiska biowęgiel.

Skład Cementu

Główne składniki chemiczne cementu portlandzkiego to tlenek wapnia (CaO), dwutlenek krzemu (SiO2), tlenek żelaza (Fe2O3) i tlenek glinu (Al2O3). Główne składniki mineralne to krzemian trójwapniowy (C3S), krzemian dwuwapniowy (C2S), glinian trójwapniowy (C3A) i glinoferryt czterowapniowy (C4AF).

Reakcje chemiczne w cemencie
Gdy cement jest mieszany z wodą, zachodzi szereg reakcji chemicznych, tworzących stałą strukturę. Główne reakcje to:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (żel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (żel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (niestabilny)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (etringit)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Wiązanie i fałszywe wiązanie cementu

Szybkie wiązanie cementu odnosi się do nieprawidłowego wczesnego twardnienia lub przedwczesnego sztywnienia. Wysokie temperatury mogą odwodnić gips, tracąc jego zdolność do regulowania czasu wiązania. Fałszywe wiązanie często występuje z powodu wysokich temperatur podczas mielenia, powodując odwodnienie gipsu do półwodzianu. Po zmieszaniu z wodą półwodzian reaguje szybko, tworząc strukturę krystaliczną, powodując wiązanie pasty. Cement wysokoalkaliczny może również doświadczać fałszywych wiązań z powodu szybkiego tworzenia się kryształów siarczanu potasu i gipsu. W przeciwieństwie do szybkiego wiązania, fałszywe wiązanie uwalnia minimalną ilość ciepła, a energiczne mieszanie może przywrócić plastyczność pasty bez wpływu na wytrzymałość.

Dlaczego należy nosić maskę przeciwpyłową ?

W cemencie jeden z głównych składników, dwutlenek krzemu (SiO2), stwarza ryzyko dla zdrowia pracowników, ponieważ może być uwalniany w postaci pyłu podczas produkcji i użytkowania cementu. Długotrwałe narażenie na wysokie stężenia pyłu dwutlenku krzemu może prowadzić do krzemicy, poważnej zawodowej choroby płuc. Krzemica uszkadza tkanki płuc, powodując trwałe upośledzenie i dysfunkcję układu oddechowego.

Dlatego podczas pracy z cementem pracownicy muszą nosić odpowiednie maski, aby zapobiec wdychaniu pyłu dwutlenku krzemu. Jest to szczególnie ważne w środowiskach, w których cement wymaga cięcia lub szlifowania, ponieważ stężenia pyłu mogą być wyższe, co wymaga dodatkowych środków ostrożności w celu ochrony zdrowia układu oddechowego. Wybór odpowiedniego rodzaju maski i zapewnienie właściwego dopasowania maski jest niezbędne do skutecznego filtrowania cząstek pyłu z powietrza, zmniejszając potencjalny wpływ na zdrowie pracowników.

Powodem, dla którego maski BASE CAMP MASK nadają się do prac cementowych, jest kilka kluczowych cech:

1. Skuteczna filtracja pyłu i cząstek :

Filtr BASE CAMP ma podwójną warstwę warstw melt-blown z elektrostatycznymi elektronami adsorpcyjnymi, które skutecznie filtrują do 99,6% cząstek stałych i pyłu. Dzięki temu maska ​​zapewnia skuteczną ochronę przed filtracją cząstek, co czyni ją maską filtrującą do budowy, odpowiednią do prac cementowych.

2. Redukcja zapachów i gazów :

Węgiel aktywowany w filtrze może adsorbować niektóre gazy i zapachy, pomagając poprawić jakość powietrza w środowisku pracy. Prace cementowe mogą wytwarzać pewne zapachy lub szkodliwe gazy, a węgiel aktywowany w masce może działać jako środek czyszczący, zapewniając bardziej komfortowe środowisko do oddychania.

3. Komfort i możliwość dostosowania :

MASKI BASE CAMP są projektowane z myślą o komforcie, nasza nowa maska ​​BASE CAMP M Pro ma w pełni regulowany pasek na głowę i klipsy na nos, aby zapewnić ścisłe dopasowanie. Ta konstrukcja zapewnia doskonałą adaptowalność, umożliwiając noszenie maski przez dłuższy czas podczas prac cementowych bez powodowania dyskomfortu i zapewniając ścisłe bezpieczeństwo.

Nowy ekologiczny beton o ujemnym śladzie węglowym

Naukowcy z Washington State University opracowali nowy beton o ujemnym śladzie węglowym, wykorzystując przyjazny dla środowiska biowęgiel. Ten beton zachowuje wytrzymałość tradycyjnego betonu i oferuje lepszą izolację, zmniejszając zużycie energii i emisję dwutlenku węgla. Biorąc pod uwagę, że światowy przemysł cementowy emituje około 2,8 miliarda ton CO2 rocznie, ten nowy beton mógłby znacznie obniżyć emisję dwutlenku węgla, oferując korzyści zarówno środowiskowe, jak i ekonomiczne.

Opublikowana w najnowszym wydaniu „ Materials Letters ”, ta innowacja zyskała powszechną uwagę i uznanie globalnych organizacji ekologicznych. Oczekuje się, że ten ujemny pod względem emisji dwutlenku węgla cement zostanie szeroko przyjęty w przyszłości, napędzając zrównoważony rozwój w przemyśle cementowym i przyczyniając się do globalnych wysiłków na rzecz redukcji emisji dwutlenku węgla.