Розкриття секретів цементу

Цемент, безсумнівно, є важливим матеріалом у нашій будівельній галузі. Чи знайомі ви з історією цементу? Ця стаття розповість вам про еволюцію цементу. Крім того, під час роботи з цементом може утворюватися шкідливий кремнеземний пил, тому носіння захисних масок від пилу є обов'язковим. необхідний для захисту тканин легень від пошкодження внаслідок тривалого впливу.

Що таке цемент?

Цемент — це порошкоподібна речовина, яка при змішуванні з водою утворює пасту, що твердне як на повітрі, так і під водою. Він діє як зв'язуючий агент, що скріплює такі матеріали, як пісок і гравій.

Історія цементу

Історія цементу сягає 1756 року, коли британський інженер Дж. Смітон виявив, що вапняк, що містить глину, утворює матеріал, який може тверднути під водою. Це заклало теоретичну основу для сучасного цементу.

У 1796 році британський винахідник Дж. Паркер виготовив з мармуру коричневий цемент, відомий як римський цемент. Цей цемент мав чудову водостійкість і швидкотвердіючі властивості, що робило його ідеальним для підводного будівництва.
У 1813 році французький інженер-будівельник Луї Вікат виявив, що суміш вапна та глини у співвідношенні 3:1 дає найкращий цемент.
У 1824 році британський муляр Джозеф Аспдін винайшов портландцемент і отримав на нього патент. Він змішав вапняк і глину, обпалив їх у печі та подрібнив суміш на дрібний порошок. Цей цемент, названий так через свою схожість з каменем з острова Портленд, завдяки своїм чудовим властивостям революціонізував будівельну галузь.
У 1871 році в Японії був побудований перший цементний завод, що ознаменувало початок цементної промисловості. У 1877 році британський інженер Фредерік Ренсом удосконалив обертову піч, що ще більше розвинуло технологію виробництва цементу. До 1893 року японські винахідники Хідекі Ендо та Сабуро Уцумі розробили сульфатостійкий портландцемент для використання в морській воді.
У 1907 році француз Жюль Бід розробив бокситовий цемент, замінивши глину бокситом через високий вміст оксиду алюмінію.

Протягом 20-го століття зусилля з удосконалення портландцементу призвели до розробки спеціалізованого цементу, такого як високоглиноземистий та різні інші види для конкретних будівельних потреб. До 2007 року світове виробництво цементу досягло близько 2 мільярдів тонн на рік. У квітні 2023 року вчені з Університету штату Вашингтон у США створили новий вуглецево-негативний цемент, додавши екологічно чистий біовугілля.

Склад цементу

Основними хімічними компонентами портландцементу є оксид кальцію (CaO), діоксид кремнію (SiO2), оксид заліза (Fe2O3) та оксид алюмінію (Al2O3). До основних мінеральних компонентів належать трикальцій силікат (C3S), дикальцій силікат (C2S), трикальцій алюмінат (C3A) та тетракальцій алюмоферит (C4AF).

Хімічні реакції в цементі
Коли цемент змішують з водою, відбувається низка хімічних реакцій, утворюючи тверду структуру. Основні реакції:
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 (нестабільний)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (еттрінгіт)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Застигання та хибне застигання цементу

Швидке тужавлення цементу означає аномальне раннє твердіння або передчасне застигання. Високі температури можуть зневоднювати гіпс, втрачаючи його здатність регулювати час тужавлення. Хибне тужавлення часто відбувається через високі температури під час подрібнення, що призводить до дегідратації гіпсу до напівгідрату. При змішуванні з водою напівгідрат швидко реагує, утворюючи кристалічну структуру, що призводить до тужавлення пасти. Високолужний цемент також може мати хибне тужавлення через швидке утворення сульфату калію та кристалів гіпсу. На відміну від швидкого тужавлення, хибне тужавлення виділяє мінімальну кількість тепла, а енергійне перемішування може відновити пластичність пасти, не впливаючи на міцність.

Чому потрібно носити пилозахисну маску ?

У цементі один з основних компонентів, діоксид кремнію (SiO2), становить ризик для здоров'я працівників, оскільки він може виділятися у вигляді пилу під час виробництва та використання цементу. Тривалий вплив високих концентрацій пилу діоксиду кремнію може призвести до силікозу, важкого професійного захворювання легень. Силікоз пошкоджує тканини легень, спричиняючи постійні порушення дихання та дисфункцію.

Тому під час роботи з цементом працівникам необхідно носити відповідні маски, щоб запобігти вдиханню пилу діоксиду кремнію. Це особливо важливо в середовищах, де цемент потрібно різати або шліфувати, оскільки концентрація пилу може бути вищою, що вимагає додаткових запобіжних заходів для захисту здоров'я дихальних шляхів. Вибір правильного типу маски та забезпечення її належного прилягання є важливим для ефективної фільтрації частинок пилу з повітря, зменшуючи потенційний вплив на здоров'я працівників.

Причина, чому маски BASE CAMP MASK підходять для роботи з цементом, полягає в кількох ключових особливостях:

1. Ефективна фільтрація пилу та частинок :

Фільтр BASE CAMP має подвійний шар розплавлених шарів з електростатичною адсорбцією електронів, які ефективно фільтрують до 99,6% твердих частинок та пилу. Це дозволяє масці забезпечувати ефективний захист від фільтрації частинок, що робить її будівельною фільтруючою маскою для обличчя, придатною для цементних робіт.

2. Зменшення запахів та газів :

Активоване вугілля у фільтрі може адсорбувати деякі гази та запахи, допомагаючи покращити якість повітря в робочому середовищі. Цементні роботи можуть виробляти певні запахи або шкідливі гази, а активоване вугілля в масці може діяти як очищувач, забезпечуючи комфортніші умови для дихання.

3. Комфорт та адаптивність :

МАСКИ BASE CAMP розроблені з урахуванням комфорту. Наша нова маска BASE CAMP M Pro має повністю регульований ремінець на голову та носові затискачі для щільного прилягання. Така конструкція забезпечує чудову адаптивність, що дозволяє носити маску протягом тривалого часу під час цементних робіт, не спричиняючи дискомфорту, та надійно закріплюючи її.

Новий вуглецево-негативний екологічно чистий бетон

Вчені з Університету штату Вашингтон розробили новий вуглецево-негативний бетон, додавши екологічно чистий біовугілля. Цей бетон зберігає міцність традиційного бетону та забезпечує кращу ізоляцію, зменшуючи споживання енергії та викиди вуглецю. Враховуючи, що світова цементна промисловість викидає близько 2,8 мільярда тонн CO2 щорічно, цей новий бетон може значно скоротити викиди вуглецю, пропонуючи як екологічні, так і економічні переваги.

Опублікована в останньому випуску журналу « Materials Letters », ця інновація привернула широку увагу та схвалення з боку світових екологічних організацій. Очікується, що цей вуглецево-негативний цемент буде широко впроваджуватися в майбутньому, стимулюючи сталий розвиток цементної промисловості та сприяючи глобальним зусиллям зі скорочення викидів вуглецю.