Chemické složení betonu

By Isabelle Robinson, M.Sc. 4. března 2019

/Bannafarsai_Stock

Beton je důležitou součástí moderní infrastruktury. Používá se v budovách, na silnicích, mostech a přehradách. Je známý svou vysokou pevností v tlaku a univerzálností, což z něj činí ideální materiál pro základ většiny staveb.

Beton je vlastně směs cementu (pojivo), vody a určité formy kameniva (plnivo). To znamená, že beton je kompozitní materiál. Kromě toho je cement také složeným materiálem, protože je směsí vápence a jílu. Vyrábí se spalováním těchto dvou sloučenin dohromady při extrémně vysokých teplotách v rozmezí 1400 – 1600 °C.

Přestože je na trhu k dispozici celá řada cementů – kromě nového výzkumu udržitelných alternativ – nejoblíbenější typ cementu je známý jako portlandský cement. Portlandský cement používá drcený CaCO3 (známý také jako vápenec), který se smíchá s jílem, pískem a železnou rudou a vytvoří homogenní prášek.

Tento prášek se zahřívá na již zmíněné vysoké teploty. K dosažení těchto teplot se směs sype do pecí, které se skládají z dlouhých ocelových válců, jež se otáčejí na šikmé ploše. V závislosti na velikosti pece může pomalý průchod materiálu válcem trvat až 2 hodiny. Pomalý proces umožňuje reakci různých prvků materiálu. Reakce těchto materiálů zahrnuje následující procesy:

1. Odpařování – v první fázi procesu dochází ke ztrátě vody ze směsi v důsledku odpařování.
2. Kalcinace – v suché směsi dochází k rozkladu v důsledku ztráty vody a oxidu uhličitého.
3. Slinování – směs poté prochází přeměnou, při níž se tvoří křemičitany vápenaté. Jedná se o kousky, které mají velikost kuliček.
4. Chlazení – jakmile směs opustí pec, nechá se vychladnout na pracovní teplotu.

Vychladlý slinek se poté ještě jednou rozemele a do směsi se přidá sloučenina známá jako sádra. To proto, aby se regulovalo tuhnutí směsi. V portlandském cementu tvoří 5 % jeho chemického složení minerál sádrovec.

Hlavními sloučeninami, které tvoří portlandský cement, jsou trikalcium křemičitan, dikalcium křemičitan, trikalcium aluminát, tetrakalcium aluminoferit a sádrovec. Po dokončení tohoto procesu se cement zabalí a uskladní pro pozdější použití do betonu.

Beton lze vytvořit na místě pomocí rotujícího kovového bubnu, který se výstižně nazývá cementová směs. Cement se rehydratuje vodou, aby vznikla hustá konzistence, a podle zamýšleného použití se přidává velké nebo jemné kamenivo.

Kamenivo je důležitou součástí betonové směsi, protože určuje požadované vlastnosti betonu. Je známo, že všechna kameniva jsou chemicky inertní, ale liší se tvarem, velikostí a materiálem. Nejčastěji se používá směs jemného písku a hrubého kamene. Tvoří také největší část materiálového složení betonu, v ideálním případě 70-80 % objemu. Beton se poté musí rozvibrovat, aby se uvolnily případné vzduchové bubliny, které by mohly ohrozit strukturální integritu materiálu. Po vylití potřebuje beton nejméně 28 dní na to, aby plně ztvrdl.

• Bye, G. C. Portlandský cement: Složení, výroba a vlastnosti. Pergamon Press, NY, 1983.
• Hewlett, P. C., and Young, J. F. „Physico-Chemical Interactions Between Chemical Admixtures and Portland Cement“, Journal of Materials Education. Vol. 9, No. 4, 1987.
• Roy, D. Instructional Modules in Cement Science. Pennsylvania State University, PA, 1985.

Odmítnutí odpovědnosti: Názory zde vyjádřené jsou názory autora vyjádřené jako jeho soukromá osoba a nemusí nutně vyjadřovat názory společnosti AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, vlastníka a provozovatele těchto webových stránek. Toto prohlášení o vyloučení odpovědnosti je součástí podmínek používání těchto webových stránek.

Citace