Odvíja sa tajomstvá cementu

Cement je nepochybne kľúčovým materiálom v našom stavebníctve. Ste oboznámení s históriou cementu? Tento článok vás prevedie evolúciou cementu. Okrem toho manipulácia s cementom môže generovať škodlivý prach oxidu kremičitého, preto je nosenie ochranných prostriedkov protiprachové masky nezbytné na ochranu pľúcnych tkanív pred poškodením v dôsledku dlhodobého vystavenia.

Čo je Cement?

Cement je práškovitá látka, ktorá po zmiešaní s vodou vytvára pastu, ktorá tvrdne ako vo vzduchu, tak aj pod vodou. Pôsobí ako spojivo, ktoré drží dokopy materiály ako piesok a štrk.

História Cementu

História cementu siaha až do roku 1756, kedy britský inžinier J. Smeaton objavil, že vápenec obsahujúci íl vytvára materiál, ktorý môže tvrdnúť pod vodou. To položilo teoretický základ pre moderný cement.

V roku 1796 britský vynálezca J. Parker vyrobil hnedastý cement z mramoru, známy ako rímsky cement. Tento cement mal vynikajúce vlastnosti odolnosti voči vode a rýchleho tuhnutia, čo ho robilo ideálnym pre stavby pod vodou.
V roku 1813 francúzsky stavebný inžinier Louis Vicat zistil, že zmes vápna a ílu v pomere 3:1 produkuje najlepší cement.
V roku 1824 britský murár Joseph Aspdin vynašiel portlandský cement a získal naň patent. Spojil vápenec a íl, spálil ich v peci a zomlel ich do jemného prášku. Pomenovaný podľa podobnosti s kameňom z ostrova Portland, tento cement revolucionizoval stavebný priemysel svojimi vynikajúcimi vlastnosťami.
V roku 1871 Japonsko postavilo svoju prvú cementáreň, čo označilo začiatok svojho cementového priemyslu. V roku 1877 britský inžinier Frederick Ransome vylepšil rotačnú pec, čím ešte viac posunul technológiu výroby cementu. Do roku 1893 japonskí vynálezcovia Hideki Endo a Saburo Utsumi vyvinuli proti síranový portlandský cement na použitie v morskej vode.
V roku 1907 Francúz Jules Bied vyvinul bauxitový cement nahradením ílu bauxitom kvôli jeho vysokému obsahu oxidu hlinitého.

Počas 20. storočia viedli úsilie o zlepšenie portlandského cementu k vývoju špecializovaných cementov, ako je vysoko hlinnatý cement a rôzne iné typy pre špecifické stavebné potreby. Do roku 2007 dosiahla celosvetová produkcia cementu asi 2 miliardy ton ročne. V apríli 2023 vedci z Washington State University v USA vytvorili nový uhlíkom negatívny cement zavedením ekologicky priateľského biocharu.

Zloženie Cementu

Hlavné chemické zložky portlandského cementu sú oxid vápenatý (CaO), oxid kremičitý (SiO2), oxid železitý (Fe2O3) a oxid hlinitý (Al2O3). Hlavné minerálne zložky zahŕňajú trikalcium silikát (C3S), dikalcium silikát (C2S), trikalcium alumínát (C3A) a tetrakalcium aluminoferit (C4AF).

Chemické Reakcie v Cemente
Keď sa cement zmieša s vodou, odohrávajú sa séria chemických reakcií, ktoré vytvárajú pevnú štruktúru. Hlavné reakcie sú:
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gél) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gél) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (nestabilný)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringit)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Tuhrnutie a Falošné Tuhrnutie Cementu

Rýchle tuhnutie cementu sa vzťahuje na abnormálne skoré tvrdnutie alebo predčasné ztuhnutie. Vysoké teploty môžu dehydratovať sadru, čím stráca schopnosť regulovať čas tuhnutia. Falošné tuhnutie sa často vyskytuje kvôli vysokým teplotám počas mletia, ktoré spôsobujú, že sadra sa dehydratuje na hemihydrát. Keď sa hemihydrát zmieša s vodou, rýchlo reaguje a vytvára kryštálovú štruktúru, čo spôsobuje tuhnutie pasty. Cement s vysokým obsahom alkálií môže tiež zažívať falošné tuhnutie kvôli rýchlej tvorbe kryštálov síranu draselného a sadry. Na rozdiel od rýchleho tuhnutia, falošné tuhnutie uvoľňuje minimálne teplo a intenzívne miešanie môže obnoviť plasticitu pasty bez ovplyvnenia pevnosti.

Prečo je potrebné nosiť prachová maska?

V cemente je jednou z hlavných zložiek oxid kremičitý (SiO2), ktorý predstavuje riziko pre zdravie pracovníkov, pretože sa môže uvoľňovať vo forme prachu počas výroby a používania cementu. Dlhodobá expozícia vysokým koncentráciám prachu oxidu kremičitého môže viesť k silikóze, vážnej profesionálnej chorobe pľúc. Silikóza poškodzuje pľúcne tkanivá, čo spôsobuje trvalé respiračné postihnutie a dysfunkciu.

Preto je pri manipulácii s cementom potrebné, aby pracovníci nosili vhodné masky na zabránenie vdychovania prachu oxidu kremičitého. To je obzvlášť dôležité v prostrediach, kde je potrebné cement rezať alebo brúsiť, pretože koncentrácie prachu môžu byť vyššie, čo si vyžaduje dodatočné opatrenia na ochranu dýchacieho systému. Výber správneho typu masky a zabezpečenie jej správneho priliehania je nevyhnutné na účinné filtrovanie prachových častíc zo vzduchu a zníženie potenciálneho dopadu na zdravie pracovníkov.

Dôvod, prečo sú masky BASE CAMP MASK vhodné pre prácu s cementom, spočíva v niekoľkých kľúčových vlastnostiach:

1. Účinná filtrácia prachu a častíc:

Filter BASE CAMP má dvojvrstvovú vrstvu roztavených vlákien s elektrostatickými adsorpčnými elektrónmi, ktoré účinne filtrujú až 99,6 % tuhých častíc a prachu. To umožňuje maske poskytovať efektívnu ochranu pred filtrovaním častíc, čím sa stáva vhodnou stavebnou filtráciou pre prácu s cementom.

2. Zníženie zápachov a plynov:

Aktívne uhlie vo filtri môže adsorbovať určité plyny a zápachy, čo pomáha zlepšiť kvalitu vzduchu v pracovnom prostredí. Práca s cementom môže produkovať určité zápachy alebo škodlivé plyny, a aktívne uhlie v maske môže slúžiť ako čistič, poskytujúc tak pohodlnejšie dýchacie prostredie.

3. Komfort a prispôsobivosť:

Masky BASE CAMP MASK sú navrhnuté s ohľadom na komfort, náš nový dizajn BASE CAMP M Pro maska má plne nastaviteľný hlavový pás a nosové klipy na zabezpečenie tesného priliehania. Tento dizajn poskytuje vynikajúcu prispôsobiteľnosť, čo umožňuje nosiť masku po dlhší čas počas práce s cementom bez toho, aby spôsobovala nepohodlie a zároveň zostala pevne na mieste.

Nový ekologický betón s negatívnym obsahom uhlíka

Vedci na Washingtonskej štátnej univerzite vyvinuli nový betón s negatívnym obsahom uhlíka pomocou ekologického biouhlia. Tento betón zachováva pevnosť tradičného betónu a ponúka lepšiu izoláciu, čo znižuje spotrebu energie a emisie CO2. Vzhľadom na to, že globálny cementársky priemysel emituje asi 2,8 miliardy ton CO2 ročne, tento nový betón by mohol výrazne znížiť emisie uhlíka, čo prináša environmentálne aj ekonomické výhody.

Publikované v najnovšom vydaní "Materiálové listy," táto inovácia získala širokú pozornosť a uznanie od globálnych environmentálnych organizácií. Očakáva sa, že tento betón s negatívnym obsahom uhlíka bude v budúcnosti široko prijatý, čo poháňa udržateľný rozvoj v cementárskom priemysle a prispieva k celosvetovým snahám o zníženie emisií uhlíka.