Cement: znati njegovo podrijetlo, važnost, rizike i alternative

Cement je glavni materijal koji se nalazi u građevinskim radovima. Iako je neophodno, njegova proizvodnja predstavlja rizik za zdravlje i okoliš.

radnici

Cement je jedan od najčešće korištenih proizvoda širom svijeta i može se reći da je ovaj materijal revolucionirao povijest tehnike i način na koji su gradovi počeli strukturirati. Pogledajte oko sebe ... Prisutan je u gotovo svim vrstama građevina, od najjednostavnije kuće do najsloženijih inženjerskih radova.

U osnovi, cement je fini prah s aglomerirajućim, vezivnim ili vezivnim svojstvima, koji se stvrdne nakon dodira s vodom. Jednom kad se stvrdne, čak i ako je ponovno podvrgnut vodi, ovaj se materijal više ne raspada.

Njegove su glavne sirovine: vapnenac, glina i manje količine željeznih i aluminijskih oksida, koji se koriste za proizvodnju klinkera - osnovnog materijala za proizvodnju cementa (pročitajte više u Klinker: znajte što je i kakve utjecaji na okoliš) - gips (gips) i drugi dodaci (poput pucolane ili troske iz peći).

Kad govorite o cementu, obično govorite i o betonu. Oboje su neophodni materijali u civilnoj gradnji. No, biste li znali razlikovati ova dva materijala?

Cement je fini prah, vezivnih svojstava, koji se može koristiti u razne svrhe, poput sastava žbuke, žbukanja zidova, proizvodnje betona itd.

Beton je spoj koji se široko koristi u građevinarstvu, a koristi cement kao jednu od glavnih komponenata, što mu daje potrebna svojstva krutosti i aglutinacije. Osim cementa, ostali materijali prisutni u sastavu betona su voda, pijesak i kamen.

Ukratko: beton je struktura koja proizlazi iz smjese cementa i drugih materijala, dok je cement jedan od "sastojaka" koji su dio ovog recepta.

Izvor

Cement je riječ koja potječe od latinskog "caementu", koji je u starom Rimu označavao vrstu prirodnog kamena u kamenu.

Povjesničari pretpostavljaju da je primitivni čovjek iz kamenog doba već imao znanje o materijalu s aglomerirajućim svojstvima sličnim cementu. Vjeruje se da su ta ljudska bića, paleći vatru pored kamena vapnenca i gipsa, promatrala kako se dio tog kamenja pretvara u prašinu, pod djelovanjem vatre, a kada je materijal hidratiziran spokojem noći, pretvorio se opet u kamenu.

Uz to, podrijetlo i stvaranje cementa, različitog sastava od onoga što danas poznajemo, vrlo su stari. Procjenjuje se da su se počeli koristiti prije oko 4500 godina.

Koloseum

Neki drevni narodi, poput Egipćana i Rimljana, već su koristili svojevrsno vezivo između kamenih blokova u gradnji svojih spomenika. U Drevnom Egiptu već se koristila legura koja se sastojala od smjese kalcinirane žbuke. Velika grčka i rimska djela, poput Panteona i Kolizeja, izgrađena su na tlima vulkanskog podrijetla koja su imala svojstva očvršćavanja vode.

1756. godine prvi korak ka razvoju modernog cementa poduzeo je Englez John Smeaton, koji je kalciniranjem mekih i glinastih vapnenaca uspio dobiti otporan proizvod.

Ali tek je 1824. godine engleski graditelj Joseph Aspdin zajednički spalio vapnenac i glinu, pretvarajući ih u fini prah, vrlo sličan modernom cementu. Kad se tom prahu doda voda, dobiva se smjesa koja nakon sušenja postane tvrda poput kamena i ne otapa se u vodi. Ovo je otkriće patentirano imenom portland cement, za predstavljanje boje i svojstava trajnosti i čvrstoće slično stijenama britanskog otoka Portlanda.

Formulacija portlandskog cementa do danas je najviše korištena i najraširenija u cijelom svijetu.

Pojava u Brazilu

U Brazilu su se prvi eksperimenti povezani s proizvodnjom portlandskog cementa dogodili oko 1888. godine, preko zapovjednika Antônia Proosta Rodovalha, koji je instalirao tvornicu na svojoj farmi u Santo Antôniu (SP), nakon čega je uslijedila instalacija nove tvornice na otoku Tiriri (PB), 1892. I, 1912., vlada Espírito Santo osnovala je vlastitu tvornicu u gradu Cachoeiro do Itapemirim.

Međutim, ove akcije bili su samo pokušaji, koji su kulminirali 1924. godine, ugradnjom tvornice, tvrtke Companhia Brasileira de Cimento Portland, u Perusu (SP), čija se gradnja može smatrati orijentirom ugradnje brazilske industrije cementa. .

Prve tone proizvedene su i stavljene na tržište 1926. Do tada je potrošnja cementa u zemlji ovisila isključivo o uvoznom proizvodu. Tako je od spomenutog datuma nacionalna proizvodnja postupno povećavana ugradnjom novih tvornica, a udio uvezenih proizvoda smanjivao se u sljedećim desetljećima, dok danas praktički nije nestajao.

Rizici za okoliš i ljudsko zdravlje

Glavni utjecaji na okoliš povezani su s postupkom proizvodnje cementa. Tvornice ovog materijala na kraju zagađuju okoliš i odgovorne su za relevantne utjecaje.

I premda postupak proizvodnje ovog materijala ne proizvodi izravno čvrsti otpad, budući da se pepeo od sagorijevanja goriva u cementarama obično ponovno koristi u samom procesu, postoji velika emisija plinovitih zagađivača i čestica.

Stoga su glavni utjecaji emisije zagađujućih plinova iz tih goriva. Primjer je velika emisija ugljičnog dioksida (CO2), jednog od glavnih plinova koji uravnotežuju efekt staklenika. Pročitajte više o utjecajima na okoliš uzrokovanim proizvodnjom cementa u članku "Kako se odvija proces proizvodnje cementa i koji su njegovi utjecaji na okoliš?".

Uz ove utjecaje na okoliš, cement također može predstavljati rizike za ljudsko zdravlje. Korištenje cementa bez upotrebe odgovarajuće zaštitne opreme može ozbiljno oštetiti zdravlje radnika koji rukuje tim materijalom. Prema studiji, cement je klasificiran kao "nadražujući materijal" koji reagira u dodiru s kožom, očima i dišnim putovima.

Cement reagira u dodiru s kožom zbog vlage (znojenje tijela) nakon duljeg kontakta. Toplina se oslobađa zbog reakcije cementa u dodiru s površinom tekućine, što uzrokuje ozljede. Uz to, uobičajeno je promatrati alkalno djelovanje cementa na, uglavnom, rukama i nogama građevinskih radnika. Cement djeluje abrazivno na rožnati sloj kože, uzrokujući lezije kao što su: crvenilo, oteklina, mjehurići i pukotine.

Potrebno je povećati oprez s osjetljivošću očiju jer cement može izazvati konjunktivne iritacije i još ozbiljnije i nepovratne ozljede kao što je sljepoća.

Ostali zdravstveni rizici povezani su s udisanjem prašine iz ovog materijala. Vrijeme izlaganja prašini, bez potrebnih sigurnosnih metoda, otežavajući je čimbenik u ovom procesu. Prema istraživanjima, procjenjuje se da je razdoblje između deset do 20 godina izlaganja toj prašini dovoljno za razvoj plućnih bolesti. Te su bolesti rezultat nakupljanja, udisanjem, čvrstih čestica u plućima.

Tijekom godina udisana prašina ostaje taložena u plućima, stvarajući sliku fibroze, odnosno otvrdnjavanja plućnog tkiva, što dovodi do narušavanja elastičnog kapaciteta pluća.

Alternative i inovacije

Predviđa se da će proizvodnja i potreba za cementom rasti u sljedećim godinama, što bi posljedično povećalo ukupne emisije stakleničkih plinova, poput CO2. Da biste izbjegli ili barem minimizirali ovu situaciju, od vitalne je važnosti razmisliti o alternativama i inovacijama prikladnim za proizvodnju i potrošnju cementa, jer se vjerojatno neće smanjiti potražnja za tim materijalom. U nastavku donosimo neke alternative i inovacije:

Metalne konstrukcije

Trenutno već postoji nekoliko konstrukcija koje koriste metalne konstrukcije.

Usporedimo li omjer troškova i koristi ove vrste konstrukcije s onim od armiranog betona (beton + željezo), dobit ćemo prednosti i nedostatke, kao što su:

U odnosu na konstrukciju, dok se betonska mora u potpunosti izrađivati ​​u radu, metalna se samo sastavlja, a proizvodnja se obavlja u tvornici, što ubrzava postupak.

Rad koji se koristi u radovima s metalnim konstrukcijama mnogo je manji od rada koji se koristi u armiranobetonskim radovima, iako metalne konstrukcije zahtijevaju više specijalizirane radne snage. Pogreške su ponekad dopuštene i ispravljene kada se radi o betonskim konstrukcijama. Međutim, pogreške u metalnoj strukturi moraju biti nikakve.

Težina metalne konstrukcije manja je od težine armiranog betona, što ublažava napetost na gredama i stupovima.

Što se tiče otpora ovih struktura, oni su ekvivalentni.

Što se tiče rokova gradnje, metalna konstrukcija ima više prednosti, jer se građevinski koraci mogu izvoditi istovremeno, za razliku od armiranobetonskih konstrukcija.

Što se tiče toplinske izolacije, armiranobetonske konstrukcije imaju prednost u odnosu na metalne konstrukcije, jer se ljetne konstrukcije pregrijavaju, a zimi previše hlade, za razliku od betonskih konstrukcija, koje na kraju postaju ugodnije i ugodnije.

Napokon, betonske konstrukcije imaju veliku prednost u odnosu na metalne konstrukcije u zaštiti od požara. Čini se da ova činjenica opravdava još uvijek veliku upotrebu armiranobetonskih konstrukcija.

Korištenje certificiranog drveta

Postoje različite inicijative koje brane upotrebu certificiranog drva u civilnoj gradnji za zamjenu betonskih konstrukcija. Mnogo je pozitivnih čimbenika koji se zalažu za ovu praksu, poput činjenice da je drvo obnovljivi resurs, smanjuje količinu stakleničkih plinova te je otporan materijal koji se lako može ponovno upotrijebiti.

Pogledajte animaciju koju pruža nevladina organizacija WWF-Brasil (Svjetski fond za prirodu) koja se bavi i potiče upotrebu certificiranog drveta u projektima civilne gradnje.

Uz ovu animaciju, zanimljivo je provjeriti predavanje Michaela Greena za TED Talks, ' Zašto bismo trebali graditi drvene nebodere '. Arhitekt je koji procjenjuje i predlaže mogućnost gradnje visokih zgrada i složenih radova sa certificiranim drvetom (čistač ugljika) umjesto da se koristi betonom i čelikom. Prezentacija traje 14 minuta i obrađuje ovu temu na vrlo inovativan i zanimljiv način. Pogledajte predavanje ovdje.

Biobeton: beton koji 'zarasta' sam

Takozvani biobeton otkriće je koje može u potpunosti revolucionirati sektor civilne gradnje i način na koji ljudska bića izvode svoje gradnje i popravke. Rođen je iz ruku i umova nizozemskih znanstvenika sa Tehničkog sveučilišta Delft i skreće pozornost zbog svoje sposobnosti zatvaranja vlastitih pukotina i pukotina. To bi bio beton obdaren mogućnostima samoizlječenja, baš kao što se to događa u prirodi s određenim živim bićima.

Prema njegovim tvorcima, biobeton je tako nazvan jer je 100% živi proizvod. To je zbog prisutnosti bakterija u materijalu, odgovornih za njegovo pružanje posebnih svojstava. Istraživači miješaju obični beton s kalcijevim laktatom i kolonijom mikroorganizama ( Bacillus pseudofirmus ). Te bakterije mogu preživjeti više od dva stoljeća u zgradama, čak i u surovim uvjetima.

U praksi se pukotine u zgradama izgrađenim pomoću biobetona obnavljaju kada bakterije prisutne u proizvodu dođu u kontakt s vodom. Kada prodiru u pukotine, stimuliraju se vlagom i počinju trošiti laktat. Krajnji rezultat, nakon 'probave' ovih bakterija, je proizvodnja vapnenca, tvari odgovorne za popravak materijala.

Sljedeći pozitivan aspekt biobetona povezan je s opsegom pukotine koju je moguće obnoviti, praktički bez ograničenja, moći popraviti do kilometara pukotina. Međutim, za bolje funkcioniranje, puknuće ne može imati širinu veću od 8 mm. Uz to, uštede ostvarene korištenjem biobetona nezamislive su jer se može uštedjeti puno novca.

Pogledajte sljedeći video, na engleskom jeziku, dostupan od Sveučilišta Delft, Nizozemska. U njemu koncept i funkcioniranje bio betona ukratko objašnjava jedan od njegovih tvoraca.

Recikliranje betona

Recikliranje betona alternativa je suzbijanju ogromne količine otpada koji svakodnevno nastaje u građevinarstvu i pomaže u smanjenju utjecaja na okoliš izazvanih vađenjem i proizvodnjom cementa i betona. Pročitajte više o recikliranju betona u "Tehnika koja koristi električne pražnjenje za recikliranje betona je uspješno testirana".

Glavna prepreka za uporabu recikliranog betona odnosi se na varijabilnost i nesigurnost u svojstvima i konačnoj kvaliteti recikliranog materijala i na to kako bi to utjecalo na čvrstoću, krutost i trajnost izgrađenih konstrukcija.

Zbog dosadašnjeg jaza u znanju, upotreba recikliranih agregata ograničena je uglavnom na nestrukturne primjene, poput pločnika, cesta i radova na izravnavanju tla, iako je kvaliteta recikliranog materijala uglavnom viša od potrebne u tim nestrukturnim primjenama.

Stoga je potrebno razviti istraživanja i odgovarajuće inženjerske metode za veću uporabu agregata recikliranog betona u građevinskim radovima, poput zgrada.

Uz ove, postoje i druge alternative kojima je cilj smanjiti utjecaje izazvane cementnom industrijom. Provjerite članke: „Alternativne tehnike ublažavaju štetu na okolišu u procesu proizvodnje cementa“ i „Klinker: znajte što je to i koji su njegovi utjecaji na okoliš“.

Cement je, kao što je već spomenuto, ključan za "izgradnju" društva koje danas poznajemo. Stoga ga ne bismo trebali demonizirati, već tražiti velike alternative kako bi se njegovi utjecaji smanjili i kako bi se mogle razviti održivije alternative.


Izvori: Brazilsko udruženje portlandskog cementa (ABCP) i rizici povezani s uporabom cementa u civilnoj gradnji

Original text