Connect with us
Materijali

Napredak u proizvodnji osnovne komponente gra─Ĺevinarstva

Gradnje kakvu danas znamo ne bi bilo da nema betona kao materijala sa kojim po─Źinje podizanje bilo kog objekta. Ako uzmemo u obzir da podru─Źje Srbije, ta─Źnije Balkana pripada ┼íkoli koja se u potpunosti oslanja na zidanu gradnju, ona isto tako ne bi mogla da postoji u tom vidu bez primene odgovaraju─çeg konstruktivnog i prekrivaju─çeg veziva poput maltera.
Naposletku, mi sada uop┼íte ne bismo bili u prilici da govorimo na ovu temu da nije sastojka bez kog ne mo┼że nastati ni jedno ni drugo ÔÇô cementa.

// Cement je pra┼íkasto mineralno hidrauli─Źno vezivo koje se dobija mlevenjem takozvanog portland cementnog klinkera, odnosno ve┼íta─Źke kamene ┼íljake koja nastaje pe─Źenjem kre─Źnjaka i minerala gline u odnosu 3:1 u specijalnoj termoizolovanoj rotacionoj pe─çi na temperaturi izme─Ĺu 1350oC i 1450oC, u koji se dodaje sasvim mala koli─Źina gipsa (ne vi┼íe od 5%) kao regulator vremena vezivanja. //

Na ovaj na─Źin proizvodi se najpoznatija vrsta cementa, portland cement, koji je patentiran 1824. godine od strane zidara iz Lidsa D┼żozefa Aspdina (Lids Joseph Aspdin), a naziv je dobio zbog sli─Źnosti sa kre─Źnja─Źkom stenom na ostrvu Portland u okrugu Dorset, na severoistoku Engleske.

Uzimaju─çi u obzir varijaciju u procentu dodatog gipsa, portland cement u su┼ítini ima konstantan sastav u kom dominira vezani kalcijum oksid sa 62-67%, sledi silicijum dioksid sa 19-25%, 2-8% aluminijum oksida, ne┼íto kalcijum oksida u nevezanom obliku, i mali procenat oksida gvo┼ż─Ĺa, sumpora, magnezijuma, te alkalija (natrijum oksida i kalijum oksida). Niska cena i dostupnost kre─Źnjaka, ┼íkriljaca i svih ostalih prirodnih komponenti za spravljanje portland cementa ─Źine ga jednom od najjeftinijih gra─Ĺevinskih sirovina ┼íiroko zastupljenih u proteklom veku, a beton koji se od njega proizvodi jednim od najtra┼żenijih gra─Ĺevinskih materijala savremenog doba.

// Portland cement je osnovni i najzastupljeniji tip cementa koji je u istoriji zidarstva dugo bio jedini. //

Me─Ĺutim, za potrebe moderne gra─Ĺevinske industrije vremenom su razvijani i drugi tipovi cementa, koje delimo prema vrsti i klasi. Podela na vrste vr┼íi se na osnovu sastava cementnog praha i tehnologije proizvodnje, gde razlikujemo cemente na bazi portland klinkera i specijalne cemente; dok se podela na klase odnosi na mehani─Źke karakteristike materijala.

Kao ┼íto sam naziv nagove┼ítava, cementi na bazi portland cementnog klinkera dobijaju se prate─çi osnovni recept ÔÇô mlevenjem portland kamene ┼íljake ─Źija se svojstva potom menjaju dodavanjem razli─Źitih primesa. Njihova startna ─Źvrsto─ça je manja nego kod ─Źistog portland cementa, ali ta razlika se u potpunosti nadome┼í─çuje kada dostignu starost du┼żu od 28 dana, te im se stoga dodeljuju iste klasne oznake. Naravno, sa pove─çanjem procenta primesa jasnije se vr┼íi distinkcija u odnosu na osnovni proizvod, a zavisno od njihovog sadr┼żaja menja se i potrebna doza vode.

Portland cement se sastoji  od portland cementnog klinkera i malo gipsa radi regulisanja vremena vezivanja

Portland cement se sastoji od portland cementnog klinkera i malo gipsa radi regulisanja vremena vezivanja

Poznato je ukupno osam podvrsta cementa baziranih na portland klinkeru:

Portland cement

Radi se o sastavno naj─Źistijem cementu ove vrste koji se sastoji isklju─Źivo od portland cementnog klinkera i malo gipsa radi regulisanja vremena vezivanja (idealno 2-3%). Va┼żi za najzna─Źajniji budu─çi da predstavlja osnovu za ve─çinu drugih vrsta cementa, ┼íto se i vidi iz podatka da ─Źini 70% ukupne proizvodnje cementa u svetu. Zanimljivo je da je kod nas portland cement do relativno skoro ─Źinio svega 5% proizvedene koli─Źine, a da su dominirali cementi sa dodatkom zgure ili pucolana. Ipak, danas se cement bez dodataka, umerene i visoke po─Źetne ─Źvrsto─çe, koji se dobija mlevenjem visokokvalitetnog portland cementnog klinkera uz primesu optimalne koli─Źine gipsa, koristi za proizvodnju suvog maltera i cementnih lepkova (cement ─Źvrsto─çe 42,5), kao i za izradu prenaprednutih konstrukcija i betonskih prefabrikata tipa bandera, ivi─Źnjaka, ┼żelezni─Źkih pragova, elemenata za poplo─Źavanje, nosa─Źa za krovne i ostale konstrukcije (cement ─Źvrsto─çe 52,5).

Portland cement sa dodatkom zgure

Dobija se mlevenjem portland klinkera, gipsa i oko 30% granulirane zgure, nusproizvoda topljenja gvo┼ż─Ĺa u visokim pe─çima. Zgura je te─Źni kalcijum silikat koji pliva po povr┼íini rastaljenog metala, a naglim hla─Ĺenjem prelazi u ─Źvrsto stanje u formi zrna. Mo┼że biti bazna i kisela, s tim da se u proizvodnji cementa primenjuje ova prva koja sadr┼żi minimum 50% baznih oksida kalcijuma i aluminijuma, a ostatak otpada mahom na silicijum oksid. Cement sa zgurom ima ne┼íto sporiju hidrataciju u odnosu na ─Źist portland cement, te ga karakteri┼íe manja relativna ─Źvrsto─ça koja se vremenom pove─çava, manja specifi─Źna masa i ve─ça specifi─Źna povr┼íina.

Portland cement sa dodatkom pucolana

Ovde je umesto zgure, sa udelom koji po srpskim standardima ne prelazi 30%, prisutan pucolan – peskoviti vulkanski pepeo koji se dodaje malterima i betonima kako bi smanjio mogu─çnost povr┼íinskog iscvetavanja, pobolj┼íao obradivost i pove─çao otpornost na delovanje vlage i hemijsko nagrizanje. Pucolani predstavljaju grupu silikatnih i aluminosilikatnih materijala koji se nalaze u sastavu vulkanskog tla odakle se eksploati┼íu iskopavanjem. Sami imaju vrlo malu ili nikakvu vezivnu mo─ç, ali u prisustvu vode na sobnoj temperaturi za sebe vezuju slobodni kalcijum hidroksid obrazuju─çi cementna jedinjenja. Naziv su dobili po mestu Pocuoli blizu vulkana Vezuv u Italiji gde su inicijalno otkriveni, a u Evropi ih jo┼í ima na gr─Źkom ostrvu Santorini. Portland cement sa dodatkom pucolana tako─Ĺe ima manju startnu, ali ve─çu krajnju ─Źvrsto─çu od ─Źistog portlanda, i srazmerno nisku toplotu hidratacije.

Portland kompozitni cement

Jo┼í se naziva cement sa me┼íanim dodatkom, kod koga aditiv ─Źini kombinacija zgure i prirodnog ili ve┼íta─Źkog pucolana.

Metalurški cement

U pitanju je portland cement sa dodatkom zgure koja koli─Źinski mo┼że varirati izme─Ĺu 30% i 85%. Kod njega je jo┼í izra┼żenije svojstvo spore hidratacije i manje specifi─Źne mase, ali i ve─ça otpornost na agresivna dejstva od portland cementa: metalur┼íki cement jako je postojan u kontaktu sa morskom vodom, kao i vodom koja sadr┼żi druge hloride, sulfate i alkalije.

Pucolanski cement

Portland cement sa dodatkom preko 30% pucolana, gde je proces hidratacije i o─Źvr┼í─çavanja dodatno usporen, i izra┼żena rezistentnost na morsku vodu.

Metalurški cement sa dodatkom pucolana

U metalur┼íkom cementu sa dodatkom pucolana prisutna je granulirana bazna zgura sa vi┼íe od 30% i 5-40% prirodnog ili ve┼íta─Źkog pucolana.

Sulfatnootporni cementi

Zato ┼íto sadr┼żi zna─Źajan procenat minerala trikalcijum aluminata (nekad i do 15%), obi─Źan portland cement nije otporan na sulfate. Da bi cement odolevao dejstvu sulfata ne bi smeo da sadr┼żi trikalcijum aluminat ili bi njegov postotak smeo da bude najvi┼íe 5%, a to se posti┼że korekcijom sirovine smanjivanjem koli─Źine aluminijum III oksida, a pove─çanjem koli─Źine gvo┼ż─Ĺe III oksida. Za razliku od cementa na bazi portland klinkera, sastav specijalnih vrsta cementa koje su namenjene posebnim potrebama i radovima zasniva se na preovladavanju nekog drugog mineralnog veziva kao ┼íto je kre─Źnjak ili zgura, i manjoj koli─Źini nekog oksida metala ili nemetala.

Aluminatni cement

Aluminatni cement za osnovu ima fino mleveni ┼żareni aluminatni klinker, me┼íavinu kre─Źnjaka i boksita uz dodatak silicijum dioksida i oksida gvo┼ż─Ĺa, koja se podvrgava termi─Źkoj obradi u specijalnim elektri─Źnim pe─çima na temperaturi od 1500-1550 stepeni. Aluminatni klinker po sastavu je su┼ítinski mineral monokalcijum aluminat, u kome udeo aluminijum oksida ne sme biti manji od 35%, a njegov odnos prema kalcijum oksidu mora da se kre─çe u opsegu od 0,9 do 1,15. Aluminatni cement je prah crne boje koji se mo┼że upotrebiti odmah nakon mlevenja klinkera. Ve─ç nakon jednog dana dosti┼że oko 80% ─Źvrsto─çe koja odgovara starosti cementne paste od 28 dana, ┼íto zna─Źi da ga odlikuje veoma brz prirast ─Źvrsto─çe i brza hidratacija. Ipak, njegovi produkti hidratacije su nestabilni jer se vremenom postepeno prekristali┼íu i gube na ─Źvrsto─çi. Ova vrsta cementa pogodna je za kori┼í─çenje u uslovima gde pomo─çu njega spravljen beton ili malter dolazi u dodir sa morskom vodom, ÔÇťmekomÔÇŁ vodom i vodom sa sadr┼żajem sulfata. S druge strane neotporan je u vodi koja ima alkalije, ne sme se me┼íati sa kre─Źom niti portland cementom jer mu se u takvoj me┼íavini zbog prisustva gipsa ubrzava vezivanje i zna─Źajno opada ─Źvrsto─ça u pore─Ĺenju sa ─Źistim aluminatnim cementom.

Cement superiornih osobina

Supersulfatni cement

Kod ovog specijalnog cementa preovladava sitno mlevena granulirana zgura (80-85%), a ostatak ─Źini 10-15% anhidrida i do 5% portland klinkera. Zbog izra┼żene fino─çe mliva spada u cemente ve─çe specifi─Źne povr┼íine (preko 4000 cm2/g), a neke od glavnih osobina su mu: vrlo niska toplota hidratacije, nizak prirast ─Źvrsto─çe u po─Źetnom, a visok u krajnjem periodu, nizak sadr┼żaj alkalija i trikalcijum aluminata, optimalan po─Źetak i kraj vezivanja, kompatibilnost sa hemijskim dodacima, rezistentnost na dejstvo sulfata, morske vode, sone kiseline, razbla┼żenih rastvora organskih kiselina, fenola i lanenog ulja.

Cement superiornih osobina

Cement superiornih osobina

// Supersulfatni cement na doma─çem tr┼żi┼ítu se pojavio u prodaji 2012. godine, 2014. je standardizovan ali je taj standard dve godine kasnije povu─Źen od strane Instituta za standardizaciju Srbije tako da podle┼że evropskoj standardizaciji, i proizvodi se samo po porud┼żbini. //

Generalno daje beton produ┼żene trajnosti, a defini┼íe se kao sirovina za obi─Źne betone u letnjim uslovima kada je spoljna temperatura vi┼ía od 20 stepeni, ali iznad svega za specijalne betone otporne na vlagu i sulfatnu agresiju kod realizacije va┼żnih i specifi─Źnih infrastrukturnih projekata.

Supersulfatni cement tako primenu nalazi u izgradnji sistema za tretman otpadnih voda, kanalizacijskih i drena┼żnih sistema, sistema za navodnjavanje, a koristi se i za podzemne radove, stabilizaciju i injektiranje zemlji┼íta, izgradnju puteva, pomorskih i priobalnih objekata. Tako─Ĺe se preporu─Źuje za proizvodnju betona za masivne konstrukcije (brane, tunele, temelje, mostove), za izgradnju sto─Źnih i ┼żivinskih farmi, proizvodnju gotovih obi─Źnih betona u letnjim uslovima (klasi─Źnog, pumpanog, samougra─Ĺuju─çeg); a kako je za razliku od portland cementa izrazito svetle, gotovo bele boje, dobro je re┼íenje za proizvodnju betonskih prefabrikata poput ivi─Źnjaka i primenu u arhitekturi.

Ekspanzivni cement

U pitanju je cement u ─Źiji sastav ulaze supstance koje tokom hidratacije izazivaju ekspanziju, ┼íto ─çe re─çi ┼íirenje cementnog kamena u prvih 10 do 15 dana po izlivanju betona, koje mo┼że iznositi i do 25mm/m. Ekspanzivni cement se ne proizvodi u na┼íoj zemlji.

Klasifikacija i oznake

Klasiranje cementa vr┼íi se na osnovu njegovih mehani─Źkih karakteristika tj. klase ─Źvrsto─çe. Zavisno od toga da li se radi o cementu stranog ili doma─çeg porekla, kao i da li je data vrsta cementa standardizovana u na┼íoj zemlji, govorimo o evropskom i srpskom sistemu klasiranja (mada ih u svetu ima vi┼íe).

Doma─çe fabrike cementa imaju ne┼íto druga─Źiji sistem klasifikacije, gde uz skra─çenicu naziva artikla najpre navode procenat dodatka u vidu dvocifrenog broja, onda slovnu oznaku dodatka, i opcionalno numeri─Źku oznaku ─Źvrsto─çe (32.5, 42.5 i 52.5) sa slovnom oznakom intenziteta po─Źetne ─Źvrsto─çe (N, R ili L). Tako na primer portland kompozitni cement sa udelom me┼íanog aditiva do 35% ima ┼íifru PC 35M, a iza ┼íifre PC 20L 42,5R se krije portland cement sa dodatkom kre─Źnjaka od 6-20% koji ima visoku po─Źetnu i odli─Źnu zavr┼ínu ─Źvrsto─çu.

Autor: Jelena Mitrovi─ç. diplomirani novinar