Cement. Normy, klasy i oznaczenia cementu. Jak dobrać cement w zależności od zastosowania?
Cement pełni funkcję spoiwa wielu produktów, które finalnie stają się np. mieszanką betonową, materiałem do produkcji betonowych prefabrykatów, konstrukcji monolitycznych, dachówek, czy pustaków. Jakość cementu ma istotne znaczenie dla jakości budowanych obiektów. Jak dobrać cement, by uniknąć utraty nośności oraz ewentualnych wad estetycznych? Jak czytać oznaczenia cementu? A przede wszystkim, jak właściwie dobrać rodzaj cementu do jego zastosowania?
Spis treści
- Oznaczenia cementu znakami B i CE
- Normy dla cementu
- Rodzaje cementu
- Klasy cementu
- Skład cementu
- Cement luzem - klasy i zastosowanie. Przykłady
- Cement workowany - klasy i zastosowanie. Przykłady
- Jak powstaje cement?
Oznaczenia cementu znakami B i CE
Cement, jako kluczowy budulec w procesie budowlanym, jest produktem znormalizowanym normą europejską (EN), a kryteria wprowadzenia go na rynek są rygorystyczne. Ścisła kontrola w trakcie procesu produkcji, konfekcjonowania i dystrybucji cementu ma kluczowe znaczenie dla jego właściwości technicznych. Dlatego tak ważna przy wyborze budulca jest znajomość oznaczeń cementu.
Podstawowym przepisem, który reguluje kwestie związane z wprowadzeniem cementu na rynek oraz jego bezpiecznego stosowania, jest Ustawa o wyrobach budowlanych (DZU 2004 r. nr 92 poz. 881). Podstawowym potwierdzeniem jej stosowania jest umieszczenie znaków CE lub B na opakowaniach, czyli workach. W przypadku cementów sprzedawanych luzem, oznakowanie powinno być ujęte w dokumentacji handlowej. Oznakowanie CE umożliwia wprowadzenie cementu do obrotu na terenie krajów należących do Unii Europejskiej, natomiast znak budowlany B wyłącznie na terenie Polski.
Każde opakowanie cementu powinno być oznaczone symbolem X1, który – zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia (Dz.U. 2002 r. nr 140 poz. 1172) – informuje o zagrożeniu dla zdrowia. Inny zapis rozporządzenia informuje o ograniczeniu zawartości chromu (VI) w cemencie do wartości nie większej niż 0,0002%. Dlatego, każde opakowanie lub dokument handlowy musi zawierać informacje o warunkach i okresie przechowywania, zapewniających zachowanie aktywności składników redukujących zawartość chromu poniżej wymaganego poziomu w okresie gwarancji.
- Wybieraj cement oznaczony symbolem CE lub znakiem budowlanym B.
- Zwracaj uwagę by cement pochodził zawsze od sprawdzonych producentów, tj. cementowni i/lub posiadał znak „Pewny Cement”.
- Unikaj wyboru cementu z Certyfikatem Zgodności wystawionym na zgodność z Aprobatą Techniczną – poszukuj takiego z powołaniem na normę PN-EN 197-1.
- Unikaj cementu bez lub z nieczytelną datą produkcji oraz niejasnymi, nieaktualnymi lub wykluczającymi się oznaczeniami.
- Sprawdź termin gwarantowanego utrzymania parametrów.
- Pamiętaj, by wybierać cement zgodnie z jego przewidywanym zastosowaniem.
Normy dla cementu
Normy dla cementu dzielą go na dwie główne grupy:
- cementy powszechnego użytku, które są objęte normą zharmonizowaną europejską EN 197-1, zatwierdzoną jako PN-EN 197-1:2002,
- cementy specjalne (decydują o tym dodatkowe cechy użytkowe), których dotyczy polska norma PN-B-19707:2003,
- sposób znakowania cementu wyznacza polska norma PN-EN 197-1, zgodnie z którą rozróżniamy pięć rodzajów cementu.
Rodzaje cementu
Na polskim rynku dostępnych jest pięć rodzajów cementów do powszechnego użytku. Zgodnie z obowiązującymi normami cement opisywany jest symbolami:
- CEM I – cement portlandzki,
- CEM II – cement portlandzki wieloskładnikowy,
- CEM III – cement hutniczy
- CEM IV – cement puculanowy,
- CEM V – cement wieloskładnikowy.
W oznaczeniach występuje dodatkowo jedna z trzech liter - A, B lub C, informujące o zawartości składników głównych, a także ich rodzajach: S – żużel wielkopiecowy, V – popiół lotny krzemionkowy, L lub LL – kamień wapienny.
Rozszyfrowanie oznaczeń ułatwi tabela poniżej, w której trzeba zwrócić uwagę na symbole: żużel wielkopiecowy (S), pył krzemionkowy (D), pucolana naturalna (P) wypalana (Q), popiół lotny krzemionkowy (V) wapienny (W), łupek palony (T), wapień (L, LL).
Cementy specjalne mają dodatkowe cechy użytkowe (PN-B-19707:2003) i są oznaczone dodatkowo zgodnie z ich właściwościami:
- cement o niskim cieple hydratacji – LH (każdy z 27 cementów powszechnego użytku może być cementem o niskim cieple hydratacji pod warunkiem, że ciepło hydratacji cementu, oznaczone metodą semi-adiabatyczną po 41 godzinach lub oznaczone metodą rozpuszczania po 7 dniach nie może być większe niż 270 J/g);
- cement o wysokiej odporności na siarczany – HSR (udział granulowanego żużla wielkopiecowego w takim cemencie w odniesieniu do sumy składników głównych i drugorzędnych, nie może być niższy niż 55 % masy);
- cement o niskiej zawartości alkaliów – NA (maksymalnie 0,60% całkowitej zawartości alkaliów w cemencie).
Można się spotkać z łączeniem poszczególnych właściwości, np. cement specjalny o wysokiej odporności na siarczany i o niskiej zawartości alkaliów (HSR NA).
Klasa cementu oznacza jego wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach wyrażona w MPa. Klasy cementu dotyczy norma PN-EN 196-1.
Klasy cementu
Rozróżniamy też w oznaczeniach kilka klas wytrzymałości cementu:
- 32,5
- 42,5
- 52,5
– każda z wyróżnikiem R, N lub L. Charakteryzują one dynamikę narastania wytrzymałości wczesnej: R – wysoka, N – normalna, L – niska, tylko dla cementów rodzaju CEM III. Specjalne właściwości cementu podkreślają zdefiniowane wyróżniki: LH – cement o niskim cieple hydratacji, SR lub HSR – cement odporny na siarczany, NA – cement o niskiej zawartości alkaliów. Niektóre z tych oznaczeń przypisane są do cementów specjalnych.
Skład cementu
| CEM I | cement portlandzki CEM I | klinkier 95-100% | składniki drugorzędne 0-5% |
| CEM II | cement portlandzki żużlowy CEMI I/A-S | klinkier 80-94% | żużel wielkopiecowy 6-20% | 0-5% |
| cement portlandzki żużlowy CEM II/B-S | 65-79% | żużel wielkopiecowy21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki krzemionkowy CEM Il/A-D | 90-94% | pył krzemionkowy 6-10% | 0-5% | |
| cement portlandzki pucolanowyCEM II/A-P | 80-94% |
pucolana naturalna 6-20% |
0-5% | |
| cement portlandzki pucolanowyCEM II/B-P | 65-79% | pucolana naturalna 21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki pucolanowyCEM II/A-Q | 80-94% | pucolana naturalnie wypalana 6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki pucolanowyCEM II/B-Q | 65-79% | pucolana naturalnie wypalana 21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki popiołowy CEM II/A-V | 80-94% | popiół lotny krzemionkowy6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki popiołowy CEM II/B-V | 65-79% | popiół lotny krzemionkowy21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki popiołowy CEM II/A-W | 80-94% | popiół lotny wapienny6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki popiołowy CEM II/B-W | 65-79% | popiół lotny wapienny21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki łupkowyCEM II/A-T | 80-94% | łupek palony6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki łupkowyCEM II/B-T | 65-79% | łupek palony21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki wapiennyCEM II/A-L | 80-94% | wapień 6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki wapienny CEM II/B-L | 65-79% | wapień21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki wapienny CEM II/A-LL | 80-94% | kamień wapienny6-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki wapienny CEM II/B-LL | 65-79% | kamień wapienny21-35% | 0-5% | |
| cement portlandzki wieloskładnikowy CEM Il/A-M | 80-88% | żużel, pył krzemionkowy, pucolana, popiół lotny, łupek, wapień 12-20% | 0-5% | |
| cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M | 65-79% | żużel, pył krzemionkowy, pucolana, popiół lotny, łupek, wapień 21-35% | 0-5% | |
| CEM III | cement hutniczy CEM III/A | 35-64% | żużel wielkopiecowy36-65% | 0-5% |
| cement hutniczy CEM III/B | 20-34% | żużel wielkopiecowy66-80% | 0-5% | |
| cement hutniczy CEM III/C | 5-19% | żużel wielkopiecowy81-95% | 0-5% | |
| CEM IV | cement pucolanowy CEM IV/A | 65-89% | pył krzemionkowy, pucolana, popiół lotny11-35% | 0-5% |
| cement pucolanowy CEM IV/B | 45-64% | pył krzemionkowy, pucolana, popiół lotny36-55% | 0-5% | |
| CEM V | cement wieloskładnikowy CEM V/A | 40-64% | żużel 18-30%,pucolana i popiół lotny krzemionkowy 18-30% | 0-5% |
| cement wieloskładnikowy CEM V/B | 20-38% |
żużel 31-49% pucolana i popiół lotny krzemionkowy 31-49% |
0-5% |
Cement luzem - klasy i zastosowanie. Przykłady
| Rodzaj cementu | Właściwości | Zastosowanie |
| CEM I 42,5 N-HSR/NA | Cement klasy 42,5 o wysokiej odporności na działanie agresji siarczanowej (HSR), niskiej zawartości alkaliów (NA) oraz normalnej dynamice narastania wytrzymałości wcześnej (N) | Beton i prefabrykaty przeznaczone do użytkowania w środowiskach agresywnych chemicznie, czyli przy konstrukcjach mostowych, drogowych, lotniskowych, obiektów hydrotechnicznych, przemysłowych, budownictwa ekologicznego |
| CEM II/A_M S-LL 52,5 N | Cement portlandzki wieloskładnikowy (II) z dodatkiem żużla i kamienia wapiennego (S-LL) klasy 52,5 o normalnej dynamice narastania wytrzymałości wcześnej (N) | Do szerokiego zastosowania w prefabrykacji |
| CEM III/A 42,5 N-LH/HSR/NA | Cement hutniczy (III) klasy 42,5 o normalnej dynamice narastania wytrzymałości wcześnej (N), niskim cieple hydratacji (LH), wysokoiej odporności na działanie agresji siarczanowej (HSR) oraz niskiej zawartości alkaliów (NA) | Do specjalistycznych betonów towarowych, przeznaczonych do uzytkowania w warunkach zagrożenia agresją chemiczną, w tym na obiekty monolityczne: dla budownictwa hydrotechnicznego, ekologicznego i morskiego |
Cement workowany - klasy i zastosowanie. Przykłady
| Rodzaj cementu | Właściwości | Zastosowanie |
| CEM II/B-M (V-LL) 32,5 R / CEM II/B-V 32,5 R | Cement uniwersalny | Wszechstronne zastosowanie ogólnobudowlane |
| CEM II/B-M (S-V) 42,5 N / CEM II/B-V 42,5 N | Cement o dużej wytrzymałości wczesnej | Betony klas C16-C45, na konstrukcje stropów, wieńców, belek, schodów i nadproży, a także fundamenty, posadzki czy prefabrykaty |
| CEM IV/B (V) 32,5 R - LH/HSR | Cement powszechnego zastosowania o podwyższonej urabialności i odporności na działania środowisk agresywnych | Posadzki i jastrychy, podbudowy pod kostkę brukową, zaprawy murarskie i tynkarskie, stabilizacja gruntu i podbudowa konstrukcji nośnych, chudy beton, betony dla rolnictwa |
Jak powstaje cement?
Przy wyborze odpowiedniego cementu może nie jest istotna wiedza o technologii jego produkcji, ale nie zaszkodzi trochę wiedzy na ten temat.
Produkcja cementu opiera się o kopaliny naturalne, takie jak: wapień, wapień marglisty, margiel i glina. Dodatkowo wykorzystuje się także łupek, pucolany, surowce żelazonośne oraz piasek. Powołując się na Stowarzyszenie Producentów Cementu, trzeba podkreślić, że przygotowanie zestawu surowcowego do pieca cementowego jest jedną z ważniejszych operacji w całym procesie technologicznym produkcji cementu, jest podstawą otrzymania dobrego półproduktu – klinkieru cementowego.
| Skład chemiczny klinkieru | |
| CaO (tlenek wapnia) | 67% |
| SiO2 (tlenek krzemu, krzemionka) | 24% |
| Al2O3 (tlenek glinu) | 4% |
| Fe2O3 (tlenek żelaza) | 3% |
| MgO (tlenek magnezu)+ SO3 (tlenek siarki) + inne | 2% |
| Źródło: Stowarzyszenie Producentów Cementu | |
Uzyskiwany przez wypał w piecu cementowym w wysokiej temperaturze (jest kilka faz wypalania, najwyższa temperatura może wynieść do 2000ºC) takich surowców jak: wapień, wapień marglisty, margiel, glina czy iłołupek, klinkier cementowy jest półproduktem do produkcji cementu. Klinkier cementowy wychodzący z pieca ma temperaturę od około 900ºC-1300ºC. Jest on następnie schładzany i po opuszczeniu chłodnika ma temperaturę około 100ºC.
Mielenie w młynach jest ostatnim etapem procesu technologicznego. Cement portlandzki czysty uzyskuje się przez przemiał klinkieru cementowego z gipsem. Dodatek gipsu reguluje czas wiązania (twardnienia) cementu, ponieważ bez obecności siarczanów podczas hydratacji (reakcje minerałów klinkierowych z wodą) twardnienie cementu odbywałoby się za szybko, prawie natychmiast po zarobieniu cementu z wodą.
