Avslöjar hemligheterna bakom cement

Cement är utan tvekan ett avgörande material inom vår byggindustri. Är du bekant med historien om cement? Denna artikel kommer att ta dig genom utvecklingen av cement. Dessutom kan hantering av cement generera skadlig kiseldam, så det är viktigt att bära skyddsutrustning dammasker för att skydda lungvävnaden från skador på grund av långvarig exponering.

Vad är Cement?

Cement är ett pulverformigt ämne som, när det blandas med vatten, bildar en pasta som hårdnar både i luft och under vatten. Det fungerar som en bindemedel, som håller ihop material som sand och grus.

Historia om Cement

Historien om cement går tillbaka till 1756, då den brittiske ingenjören J. Smeaton upptäckte att kalksten som innehöll lera producerade ett material som kunde hårdna under vatten. Detta lade den teoretiska grunden för modern cement.

År 1796 producerade den brittiske uppfinnaren J. Parker ett brunt cement från marmor, känt som romerskt cement. Detta cement hade utmärkt vattentålighet och snabbhärdande egenskaper, vilket gjorde det idealiskt för undervattenskonstruktioner.
År 1813 fann den franske civilingenjören Louis Vicat att en blandning av kalk och lera i förhållandet 3:1 producerade det bästa cementet.
År 1824 uppfann den brittiske muraren Joseph Aspdin Portlandcement och fick ett patent för det. Han kombinerade kalksten och lera, brände dem i en ugn och maldes blandningen till ett fint pulver. Namngivet efter dess likhet med sten från ön Portland, revolutionerade detta cement byggindustrin med sina överlägsna egenskaper.
År 1871 byggde Japan sitt första cementfabrik, vilket markerade början på dess cementindustri. År 1877 förbättrade den brittiske ingenjören Frederick Ransome roterande ugnen, vilket ytterligare framgångsrikt avancerade cementproduktionstekniken. År 1893 utvecklade de japanska uppfinnarna Hideki Endo och Saburo Utsumi en sulfatresistent Portlandcement för användning i saltvatten.
År 1907 utvecklade fransmannen Jules Bied bauxitcement genom att ersätta lera med bauxit, på grund av dess höga aluminiumoxidhalt.

Under hela 1900-talet ledde ansträngningar för att förbättra Portlandcement till utvecklingen av specialcement som högaluminacement och olika andra typer för specifika byggnadsbehov. År 2007 nådde den globala cementproduktionen cirka 2 miljarder ton årligen. I april 2023 skapade forskare vid Washington State University i USA ett nytt kolnegativt cement genom att införliva miljövänligt biokol.

Sammansättning av Cement

De primära kemiska komponenterna i Portlandcement är kalciumoxid (CaO), kiseldioxid (SiO2), ferric oxid (Fe2O3) och aluminiumoxid (Al2O3). De viktigaste mineralkomponenterna inkluderar trikalciumsilikat (C3S), dikalciumsilikat (C2S), trikalciumaluminat (C3A) och tetrakalciumaluminoferrit (C4AF).

Kemiska Reaktioner i Cement
När cement blandas med vatten sker en serie kemiska reaktioner, vilket bildar en fast struktur. De viktigaste reaktionerna är:
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 (ostabil)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringit)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Förhårdning och Falsk Förhårdning av Cement

Snabb förhårdning av cement syftar på en onormal tidig hårdning eller förtida stelning. Höga temperaturer kan dehydrera gips, vilket gör att det förlorar sin förmåga att reglera förhårdningstiden. Falsk förhårdning uppstår ofta på grund av höga temperaturer under malning, vilket orsakar att gips dehydreras till hemihydrat. När det blandas med vatten reagerar hemihydrat snabbt för att bilda en kristallin struktur, vilket får pastan att förhärda. Cement med hög alkalinitet kan också uppleva falska inställningar på grund av den snabba bildandet av kaliumsulfat- och gipskristaller. Till skillnad från snabb förhårdning frigör falsk förhårdning minimal värme, och kraftig omrörning kan återställa pastans plasticitet utan att påverka styrkan.

Varför behöver du bära en dammskyddsmask?

I cement är kiseldioxid (SiO2), en av de huvudsakliga komponenterna, en risk för arbetarnas hälsa eftersom den kan frigöras i form av damm under produktion och användning av cement. Långvarig exponering för höga koncentrationer av kiseldammet kan leda till silikos, en allvarlig yrkesrelaterad lungsjukdom. Silikos skadar lungvävnaden och orsakar permanenta andningsproblem och funktionsnedsättningar.

Därför behöver arbetare som hanterar cement bära lämpliga masker för att förhindra inandning av kiseldioxid damm. Detta är särskilt viktigt i miljöer där cement måste skäras eller slipas, eftersom dammhalterna kan vara högre och kräver extra försiktighetsåtgärder för att skydda andningshälsan. Att välja rätt typ av mask och säkerställa att masken passar korrekt är avgörande för att effektivt filtrera bort dammpartiklar från luften och minska den potentiella påverkan på arbetarnas hälsa.

Anledningen till att BASE CAMP MASK's masker är lämpliga för cementarbete ligger i flera nyckelfunktioner:

1. Effektiv Filtrering av Damm och Partiklar:

BASE CAMP:s filter har ett dubbellager av smältblåsta lager med elektrostatisk adsorptionselektroner som effektivt filtrerar upp till 99,6 % av fasta partiklar och damm. Detta gör att masken kan erbjuda effektivt skydd mot partiklar, vilket gör den till en byggnadsfiltreringsmask lämplig för cementarbete.

2. Minskning av Lukter och Gaser:

Det aktiverade kollet i filtret kan absorbera vissa gaser och lukter, vilket bidrar till att förbättra luftkvaliteten i arbetsmiljön. Cementarbete kan producera vissa lukter eller skadliga gaser, och det aktiverade kollet i masken kan fungera som en renare, vilket ger en mer komfortabel andningsmiljö.

3. Komfort och Anpassningsförmåga:

BASE CAMP MASKS är utformade med komfort i åtanke, vår nya design BASE CAMP M Pro mask har en helt justerbar huvudrem och näsklämmor för att säkerställa en perfekt passform. Denna design erbjuder utmärkt anpassningsförmåga, vilket gör att masken kan bäras under längre perioder vid cementarbete utan att orsaka obehag och hålls stadigt på plats.

Nytt Kolnegativt Ekofriendlytt Betong

Forskare vid Washington State University har utvecklat ett nytt kolnegativt betong genom att införliva ekovänligt biokol. Denna betong behåller styrkan hos traditionell betong och erbjuder bättre isolering, vilket minskar energiförbrukning och koldioxidutsläpp. Med tanke på att den globala cementindustrin släpper ut cirka 2,8 miljarder ton CO2 årligen, skulle denna nya betong kunna minska koldioxidutsläppen avsevärt och erbjuda både miljömässiga och ekonomiska fördelar.

Publicerat i den senaste utgåvan av "Materialbrev," har denna innovation fått stor uppmärksamhet och beröm från globala miljöorganisationer. Denna kolnegativa cement förväntas bli brett adopterad i framtiden, vilket driver hållbar utveckling inom cementindustrin och bidrar till globala insatser för att minska koldioxidutsläppen.