Turinys
1. Cementas 3
1.1. Apie cementą 3
1.2. Cemento rūšys 3
1.3. Gamybos technologija 4
1.4. Reakcijų lygtys 4
2. Skiediniai 5
2.1. Tinkavimo 5
2.2. Statybinis 6
3. Betonas 6
4. Silikatinės plytos 7
5. Asbestas 7
1. Cementas
1.1. Apie cementą
Cementas – tai miltelių pavidalo mineralinė rišamoji medžiaga. Paprastai būna hidraulinė. Kartais cementu vadinamos ir kai kurios orinės rišamosios medžiagos pavyzdžiui magnezinis cementas. Cemento ir vandens (rečiau polimerinės emulsijos ar įvairių druskų tirpalo) tešla ima rištis, o ilgainiui sukietėja į akmenį. Svarbiausi junginiai suteikiantys cementui hidraulinių savybių (gebėjimą rištis, kietėti ir išlikti stipriam ne tik ore, bet ir vandenyje), yra kalcio silikatai ir kalcio aliuminatai. Jie gaunami išdeginus cemento žaliavas, dažniausiai jų mišinį(pvz., klintį ir molį, klintį ir boksitą, klintį ir mergelį). Cemento svarbiausios savybės yra tešlos rišimosi pradžia ir pabaiga, kietėjimo (stiprumo didėjimo) pobūdis, stiprumas (aktyvumas), vandens sąnauda normalios konsistencijos, kuri nustatoma Vicato prietaisu, cemento tešlai gauti. Cemento rišimąsi lėtina gipsas, boraksas, cukrus, greitina kalcio chloridas, natrio silikatas, natrio nitratas, kalcio sulfatas ir kita. Geriausiai cementas kietėja drėgnoje aplinkoje. Kuo intensyviau cementas kietėja, tuo daugiau dėl mineralų hidratacijos ir hidrolizės egzoterminių reakcijų išsiskiria šilumos. Sukietėjusio cemento stiprumą nusako jo aktyvumas ir markė. Cemento aktyvumas – tai standartinių prizmės pavidalo bandinių stipris gniuždant. Jo skaitinė vertė, išreikšta jėgos kilogramais į kvadratinį centimetrą ir sumažinta iki artimiausios valstybiniuose standartuose nurodytos reikšmės, vadinama cemento marke (pvz., M300, M500). Cementas laikomas sausai palaidas silosuose arba fasuotas maišuose, palaidas vežamas geležinkeliais ar automobiliniais cementvežiais. Ilgai laikomo cemento aktyvumas mažėja. Cementas yra svarbiausias betono, skiedinio, abestcemenčio, fibrolito ir kitų gaminių komponentas.
1.2. Cemento rūšys
Svarbiausios cemento rūšys skiriamos pagal cheminę sudėtį. Labiausiai paplitęs portlandcementis (jame vyrauja baziniai kalcio silikatai). Aliuminatinis cementas greitai stiprėja kietėjimo pradžioje (jame vyrauja kalcio aliuminatai). Pucolaninis cementas, be portlandcemenčio klinkerio arba kalkių, turi ir aktyviųjų mineralų priedų. Šlakinis cementas yra granuliuoto šlako ir kalkių, portlandcemenčio arba gipso malinys. Iš pagrindinio cemento, papildyto įvairiais priedais, gaminami specialieji cementai: plėtrusis cementas ( į portlandcementį arba aliuminatinį cementą pridedama plėtriųjų priedų – statybinio gipso, tetrakalcio aliuminato), hidrofobinis cementas (į portlandcementį, aliuminatinį cementą, šlakinį cementą pridedama hidrofobinių priedų – muilanaftės, asidolio, oleino rūgšties ir kitų), polimercementis (į portlandcementį pridedama polimerų – latekso, polivinilaceto). Daugelis specialiųjų cementų gaminamai tik iš portlandcemenčio. Seniausias cementas yra romancementis. Jo gamybos technologiją 1796 sukūrė J. Parkeris (D. Britanija). 1824 J. Aspdinas (D. Britanija) išrado portlandcementį.
1.3. Gamybos technologija
Portlandcementis yra labiausiai paplitusi cemento rūšis. Pagrindiniai portlandcemenčio gamybos procesai: įkrovos apruošimas šlapiuoju arba sausuoju būdu, degimas iki sukepimo, gauto klinkerio malimas kartu su priedais.
Gaminant portlandcementį šlapiuoju būdu iš karbonatinių uolienų (klinties, kreidos) ir molio padaromas šlamas, kuriame yra 32–45% vandens, o sausuoju būdu – žaliavos miltai. Įkrova paruošta šlapiuoju būdu, deginama sukamojoje, o sausuoju būdu – sukamojoje, kartais ir šachtinėje krosnyje. Gaminant portlandcementį sausuoju būdu sunaudojama mažiau kuro. Išdegus gautas klinkeris ataušinamas ir malamas su gipsu (iki 7,5 %), dažniausiai ir su aktyviais mineraliniais priedais (jų iki 20%); malama vamzdiniais malūnais. Taip gautas portlandcementis laikomas silosuose.
1.4. Reakcijų lygtys
Pagrindiniai cemento klinkerio mineralai:
3CaO SiO2 – trikalcio silikatas,
2CaO SiO2 – dikalcio silikatas,
3CaO Al2O3 – trikalcio aliuminatas,
4CaO Al2O3 Fe2O3 – tetrakalcio aliumoferatas
Reaguojant cementui su vandeniu, susidaro cemento akmuo (sukietėjęs cementas), kurio sudėtyje yra hidratuotų junginių.
Kadangi klinkerį sudarantys mineralai yra labai silpnų rūgščių ir stipriųjų bazių druskos, reaguodami su vandeniu, jie gali hidratuotis.
1) Pirmiausia su vandeniu reaguoja pagrindinis klinkerio mineralas – trikalcio silikatas. Šiuo atveju čia vyksta hidrolizės ir hidratacijos reakcijos, kurių metu susidaro dikalcio hidrosilikatas ir kalcio hidroksidas:
3CaO SiO2 + (n + 1H2O) 2CaO SiO2 nH2O + Ca(OH)2.
2) Dikalcio silikatas kalkėmis prisotintame tirpale paprastomis sąlygomis nesihidrolizuoja, bet lėtai hidratuojasi, ir susidaro dikalcio hidrosilikatas:
2CaO SiO2 + nH2O 2CaO SiO2 nH2O.
3) Trikalcio aliuminatas labai greitai hidratuojasi, susidaro trikalcio hidroaliuminatas:
3CaO Al2O3 + 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O.
4) Reaguojant tetrakalcio aliumoferatui su vandeniu, vyksta jo hidrolizinis skilimas, susidaro trikalcio hidroaliuminatas bei
kalcio hidroferitas:
4CaO Al2O3 Fe2O3 + (m + 6)H2O 3CaO Al2O3 6H2O + CaO Fe2O3 mH2O.
Taigi cemento akmuo, kuris susidaro reaguojant klinkerio mineralams su vandeniu, sudarytas iš šių pagrindinių junginių:
kalcio hidroksido – Ca(OH)2, kuris virsta CaCO3,
dikalcio hidrosilikato – 2CaO SiO2 nH2O,
trikalcio hidroaliuminato – 3CaO Al2O3 6H2O,
kalcio hidroferito – CaO Fe2O3 mH2O.
Hidrosilikatai, hidroaliuminatai ir hidroferitai vandenyje netirpsta ir pamažu pereina iš koloidinės į kristalinę būklę, sudarydami cemento akmenį.
2. Skiediniai
2.1. Tinkavimo
Tinkavimo skiedinys būna kalkinis, cementinis, kalkių ir gipso (pastarasis skiedinys greitai rišasi). Dekoratyvinių tinkavimo skiedinių rišamoji medžiaga būna spalvotas cementas, portlandcementis, kalkės, užpildas – kvarcinis smėlis, marmuro, granito grūdeliai. Dedama plastifikuojančių, dekoratyvinių priedų, pigmentų.
2.2. Statybinis
Mūrijimo skiedinys būna kalkinis (plastiškas, nesitraukia, bet lėtai kietėja, neatsparus drėgmei, stiprumas gniuždant 0,4 – 1 MPa; vartojamas antžeminėms pastatų dalims), cementinis (stiprumas gniuždant >10 MPa, atsparus drėgmei, bet neplastiškas), cemento ir kalkių, cemento ir molio (plastiškas, pakankamai stiprus ir atsparus šalčiui).