Zdolność wiązania cementów zależna jest w pierwszym rzędzie od ich składu chemicznego. Jako zasadnicze składniki występują tu: tlenek wapniowy CaO, krzemionka Si02 i tlenek glinowy AI2O3. Ten ostatni zawsze jest częściowo zastąpiony przez tlenek żelazowy, Fe-jCb- Najczęściej używany jest obecnie tzw. cement portlandzki, w przybliżeniu o następującym składzie: CaO MgO SiOa AlgOj Fe203j Altalia- SO3 |co2+ H30.
Stosowany dawniej cement romański zawierał mniej wapna (do 50u/o) i wypalany był poniżej temperatury spiekania. Zdolność twardnienia po zarobieniu z wodą wykazują też niektóre tufy wulkaniczne (lawy, gwałtownie oziębione w zetknięciu z wodą), np. tzw. puzzolany, występujące w Italii w okolicach Pozzuoli (rzymskie Puteoli). Właściwość ta była znana jeszcze starożytnym Rzymianom, którzy używali ich do robót portowych.
W nowszych czasach zaczęto używać do wyrobu cementów również i żużli wielkopiecowych, powstających podczas wytapiania żelaza z rud. Składają się one głównie z krzemianu wapniowego z pewną zawartością FeO. Wymieszane ze zmielonym wapieniem i wypalone tworzą cementy, twardniejące po zarobieniu z wodą na podobieństwo cementu portlandzkiego.
Wreszcie do wyrobu cementów stosuje się też i siarczan wapniowy, tak pod postacią gipsu, jak i anhydrytu, które powyżej 1000°C rozkładają się z wydzieleniem SOo. Ten ostatni używany jest do produkcji kwasu siarkowego.
Istota przemian chemicznych, powodujących twardnienie cementu, została mniej więcej wyświetlona dopiero w początku bieżącego stulecia. Cement po wypaleniu zawiera jako główne składniki krzemian trójwapniowy (alit) 3CaO – SiCk, krzemian dwuwapniowy 2CaO SiC>2 oraz glinian trójwapniowy, 3CaO ARO,. Po zarobieniu z wodą sole te (przede wszystkim pierwsza i ostatnia) ulegają uwodnieniu z równoczesnym odszczepieniem zasady wapniowej: – 2(3CaO-SiOs) + 9H20 = 2(Ca0 -Si02) -5H20 A 4Ca(OH)2, – 3CaO A1203 + 12H.O = 3CaO – AL()3 12H2().
Produkty uwodnienia oraz wodorotlenek wapniowy wydzielają się początkowo w postaci koloidowej, galaretowatej masy, z której powoli powstają długie igiełkowate kryształy. Kryształy te przenikają w końcu całą masę cementu, nadając mu twardość i spoistość.
Beton, mający tak wielkie znaczenie w budownictwie współczesnym, otrzymuje się przez rozrobienie cementu ze żwirem lub tłuczonym kamieniem.
Leave a reply