Раскрывая секреты цемента

Цемент, несомненно, является важнейшим материалом в нашей строительной отрасли. Вы знакомы с историей цемента? Эта статья проведет вас через эволюцию цемента. Кроме того, работа с цементом может привести к образованию вредной кремниевой пыли, поэтому надевайте защитные маски необходимо для защиты тканей легких от повреждения в результате длительного воздействия.

Что такое цемент?

Цемент — это порошкообразное вещество, которое при смешивании с водой образует пасту, затвердевающую как на воздухе, так и под водой. Он действует как связующее вещество, удерживая вместе такие материалы, как песок и гравий.

История цемента

История цемента восходит к 1756 году, когда британский инженер Дж. Смитон обнаружил, что известняк, содержащий глину, дает материал, способный затвердевать под водой. Это заложило теоретическую основу для современного цемента.

В 1796 году британский изобретатель Дж. Паркер изготовил коричневатый цемент из мрамора, известный как римский цемент. Этот цемент обладал превосходной водостойкостью и быстросхватывающимися свойствами, что делало его идеальным для подводного строительства.
В 1813 году французский инженер-строитель Луи Вика обнаружил, что лучший цемент получается из смеси извести и глины в соотношении 3:1.
В 1824 году британский каменщик Джозеф Аспдин изобрел портландцемент и получил на него патент. Он смешал известняк и глину, обжег их в печи и измельчил смесь в мелкий порошок. Названный так из-за сходства с камнем с острова Портленд, этот цемент произвел революцию в строительной отрасли благодаря своим превосходным свойствам.
В 1871 году Япония построила свой первый цементный завод, что ознаменовало начало ее цементной промышленности. В 1877 году британский инженер Фредерик Рэнсом усовершенствовал вращающуюся печь, еще больше продвинув технологию производства цемента. К 1893 году японские изобретатели Хидеки Эндо и Сабуро Уцуми разработали сульфатостойкий портландцемент для использования в морской воде.
В 1907 году француз Жюль Биед разработал бокситовый цемент, заменив глину бокситом из-за высокого содержания в ней оксида алюминия.

На протяжении XX века усилия по улучшению портландцемента привели к разработке специализированного цемента, такого как высокоглиноземистый и различных других типов для особых строительных нужд. К 2007 году мировое производство цемента достигло около 2 миллиардов тонн в год. В апреле 2023 года ученые из Университета штата Вашингтон в США создали новый цемент с отрицательным выбросом углерода, включив в него экологически чистый биоуголь.

Состав цемента

Основными химическими компонентами портландцемента являются оксид кальция (CaO), диоксид кремния (SiO2), оксид железа (Fe2O3) и оксид алюминия (Al2O3). Основные минеральные компоненты включают трикальцийсиликат (C3S), дикальцийсиликат (C2S), трикальцийалюминат (C3A) и тетракальцийалюмоферрит (C4AF).

Химические реакции в цементе
При смешивании цемента с водой происходит ряд химических реакций, образующих твердую структуру. Основные реакции:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (гель) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (гель) + Ca(OH)2.
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (нестабильно)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (эттрингит)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Схватывание и ложное схватывание цемента

Быстрое схватывание цемента относится к аномальному раннему затвердеванию или преждевременному затвердеванию. Высокие температуры могут дегидратировать гипс, теряя его способность регулировать время схватывания. Ложное схватывание часто происходит из-за высоких температур во время измельчения, в результате чего гипс дегидратируется в полугидрат. При смешивании с водой полугидрат быстро реагирует, образуя кристаллическую структуру, заставляя пасту схватываться. Высокощелочной цемент также может испытывать ложное схватывание из-за быстрого образования сульфата калия и кристаллов гипса. В отличие от быстрого схватывания, ложное схватывание выделяет минимальное количество тепла, а интенсивное перемешивание может восстановить пластичность пасты, не влияя на прочность.

Зачем нужно носить респиратор ?

В цементе один из основных компонентов, диоксид кремния (SiO2), представляет опасность для здоровья рабочих, поскольку он может выделяться в виде пыли во время производства и использования цемента. Длительное воздействие высокой концентрации пыли диоксида кремния может привести к силикозу, тяжелому профессиональному заболеванию легких. Силикоз повреждает ткани легких, вызывая постоянные нарушения дыхания и дисфункции.

Поэтому при работе с цементом рабочие должны носить соответствующие маски, чтобы предотвратить вдыхание пыли диоксида кремния. Это особенно важно в средах, где цемент требует резки или шлифовки, поскольку концентрация пыли может быть выше, что требует дополнительных мер предосторожности для защиты здоровья органов дыхания. Выбор правильного типа маски и обеспечение ее надлежащего прилегания имеют важное значение для эффективной фильтрации частиц пыли из воздуха, что снижает потенциальное воздействие на здоровье рабочих.

Причина, по которой маски BASE CAMP MASK подходят для цементных работ, заключается в нескольких ключевых особенностях:

1. Эффективная фильтрация пыли и частиц :

Фильтр BASE CAMP имеет двойной слой расплавленных слоев с электростатическими адсорбционными электронами, которые эффективно фильтруют до 99,6% твердых частиц и пыли. Это позволяет маске обеспечивать эффективную защиту от фильтрации частиц, что делает ее строительной фильтрующей маской для лица, подходящей для цементных работ.

2. Уменьшение запахов и газов :

Активированный уголь в фильтре может адсорбировать некоторые газы и запахи, помогая улучшить качество воздуха в рабочей среде. Цементные работы могут производить определенные запахи или вредные газы, а активированный уголь в маске может действовать как очиститель, обеспечивая более комфортную среду для дыхания.

3. Комфорт и адаптивность :

МАСКИ BASE CAMP разработаны с учетом комфорта, наша новая конструкция маски BASE CAMP M Pro имеет полностью регулируемый ремешок для головы и носовые зажимы для обеспечения плотного прилегания. Такая конструкция обеспечивает отличную адаптивность, позволяя носить маску в течение длительного времени во время цементных работ, не вызывая дискомфорта и сохраняя ее плотно закрепленной.

Новый экологически чистый бетон с отрицательным выбросом углерода

Ученые из Университета штата Вашингтон разработали новый углеродно-отрицательный бетон , включив в него экологически чистый биоуголь. Этот бетон сохраняет прочность традиционного бетона и обеспечивает лучшую изоляцию, снижая потребление энергии и выбросы углерода. Учитывая, что мировая цементная промышленность ежегодно выбрасывает около 2,8 млрд тонн CO2, этот новый бетон может значительно сократить выбросы углерода, предлагая как экологические, так и экономические выгоды.

Опубликованное в последнем выпуске « Materials Letters », это нововведение привлекло широкое внимание и похвалу со стороны глобальных экологических организаций. Ожидается, что этот углеродно-отрицательный цемент получит широкое распространение в будущем, способствуя устойчивому развитию в цементной промышленности и внося вклад в глобальные усилия по сокращению выбросов углерода.