Kalkkikivestä sementiksi

Transkriptio

1 Rakennussementit Kalkkikivestä sementiksi Sini Ruokonen Finnsementti Oy Betonilaborantti ja myllärikurssi

2 Agenda Sementtien valmistus Sementtien luokitus Sementtien käyttö

3 Sementin valmistus 1. Kalkkikivien louhinta, murskaus ja raakajauhatus 2. Portlandklinkkerin poltto 3. Sementin jauhatus

4 Kalkkikiven louhinta

5 Kalkkikiven louhinta Kaivos, tai oikeammin avolouhos 65 hehtaaria m syvä murskaimet 220 metrin syvyydessä

6 Esihomogenisointi

7

8

9 Raakajauhatus

10 Raakajauhatus (klinkkerin raaka-aineet) Normaali kalkkikivi (Ca, Si) % Korkea kalkkikivi (Ca) % Kuona (Ca, Si, Al) 0-3 % Lentotuhka (Si, Al, Fe) 1-3 % Rautalähde (Fe) 0-4 % Mineraalijäte 0 2 %

11 Raakajauhatus Raakajauheen koostumus Kalkkistandardi 97,5 Silikaattimoduuli 2,70 Aluminaattimoduuli 1,30 CaStd 2,8SiO 2 CaO 1,18Al2O 3 0,65Fe2O 3 *100 SiM SiO 2 Al2O3 Fe2O 3 AlM Al2O Fe2O

12 Esilämmitys ja klinkkerin poltto

13 Esilämmitys

14 Klinkkerin poltto

15 Klinkkerin poltto 1. Kalsinointi 860 C CaCO 3 => CaO + CO 2 kalsiumkarbonaatti hajoaa kalsiumoksidiksi ja hiilidioksidiksi 2. Sulan muodostuminen 1100 C Fe 2 O 3 ja Al 2 O 3 rautaoksidi ja alumiinioksidi 3. Beliitin ja aluminaattien muodostuminen 1100 C 2 CaO + SiO 2 => (CaO) 2 *SiO 2 beliitti 3 CaO + Al 2 O 3 => (CaO) 3 * Al 2 O 3 aluminaatti 4 CaO + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 => (CaO) 4 * Al 2 O 3 *Fe 2 O 3 aluminaattiferriitti 4. Aliitin muodostuminen 1400 C CaO + (CaO) 2 *SiO 2 => (CaO) 3 *SiO 2 aliitti 5. Nopea jäähdytys 200 C

16 Sementin jauhatus

17 Sementin raaka-aineet Klinkkeri % Kipsi 2-4 % Kalkkikivi 2-15 % Kuona 0-30 % Ferro- eli rautasulfaattia tarvitaan estämään kromi-ihottumaa

18

19 Plussementti Finnsementin sementit CEM II/B-M (S-LL) 42,5 N Rapidsementti CEM II/A-LL 42,5 R Parainen Rapidsementti CEM II/A-LL 52,5 N Lappeenranta Pikasementti CEM I 52,5 R SR-sementti CEM I 42,5 N SR 3 Valkosementti CEM I 52,5 R SR 5 KJ400 Kuonajauhe

20 Sementtilajit (SFS-EN 197-1) Sementit on ryhmitelty viiteen päälajiin - CEM I Portlandsementti - CEM II Portlandseossementti - CEM III Masuunikuonasementti - CEM IV Pozzolaanisementti - CEM V Seossementti

21

22 Sementtilajit (SFS-EN 197-1)

23 Sementtien seosaineet (SFS-EN 197-1) S masuunikuona L kalkkikivi (orgaaninen hiili 0,50%) LL kalkkikivi (orgaaninen hiili 0,20%) D silika P, Q pozzolaanit V, W lentotuhka T poltettu liuske Pääsääntöisesti CEM I sivuosa-aineita 0 5 % CEM II A seosaineita 6 20 % CEM II B seosaineita %

24 Sementtien lujuusvaatimukset Sementeille ei ole lujuusvaatimuksia lajeittain (CEM I, CEM II jne.)!

25 Sementtien lujuusvaatimukset Standardilujuus (28 vrk) 32,5 MPa 42,5 MPa 52,5 MPa Varhaislujuuden tunnus Lᵃ = alhainen varhaislujuus N = normaali varhaislujuus R = nopea varhaislujuus

26 Finnsementin sementit Kaikki Finnsementin valmistamat ja myyvät sementit täyttävät sementtistandardin EN ja soveltuvat siten käytettäväksi kaikessa betonirakentamisessa Erot sementeissä ovat niiden seosaineissa ja niiden määrissä; kalkkikivi, masuunikuona, kipsi

27 Esimerkki (Plussementti)

28 Plussementti CEM II B-M (S-LL) 42,5 N Seosaineet 6-35 % Kalkkikivi, masuunikuona Pienentää sementin valmistuksen tuottamaa ympäristökuormaa,co2 Tiivistävät betonin huokosrakennetta ja sitä kautta hidastavat aggressiivisten aineiden tunkeutumista betoniin Kalsiumhydroksidin ja veden reagoidessa kuonan hydrauliset ominaisuudet heräävät ja se tuottaa lujuutta lähes yhtä paljon kuin sementtiklinkkeri Matalampi lämmöntuotto Soveltuu hyvin käytettäväksi massiivisissa rakenteissa

29 Esimerkki (Pikasementti) Pikasementti CEM I 52,5 R CEM I Portlandsementti 52,5 Loppulujuus vähintään 52,5 MPa, ei rajoitusta enimmäislujuudelle R Nopea lujuudenkehitys

30 Plussementti (CEM II/B-M (S-LL) 42,5 N) 1d lujuus MPa 28 lujuus MPa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 21-35%, kuona ja kalkkikivi Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Valmisbetonituotanto Pieni vedentarve ja lämmöntuotto Lisäarvoa valmistusketjulle ympäristöystävällisyydestä

31 Rapidsementti, Parainen (CEM II/A-LL 42,5 R) 1d lujuus MPa 28 lujuus Mpa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 6-20%, kalkkikivi Nopeasti kovettuva sementti Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Elementtituotanto Valmisbetonituotanto, kohteet huomioiden Talvibetonointi

32 Rapidsementti, Lappeenranta (CEM II/A-LL 52,5 N) 1d lujuus MPa 28 lujuus Mpa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 6-20%, kalkkikivi Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Nopeasti kovettuva sementti Elementtituotanto Valmisbetonituotanto, kohteet huomioiden Talvibetonointi

33 Pikasementti (CEM I 52,5 R) 1d lujuus Mpa 28 lujuus Mpa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 0-5%, kalkkikivi Erittäin nopeasti kovettuva sementti Elementtibetonituotanto TT-laatat Korkealujuusbetonit Valmisbetonituotanto yhdessä Plussementin kanssa

34 SR-sementti (CEM I 42,5 N SR3) 1d lujuus Mpa 28 lujuus Mpa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 0-5%, kalkkikivi Sulfaatinkestävän betonin valmistukseen Maatalousrakenteet, jätevesipumppaamot, puu ja kemianteollisuus Lattiabetonit

35 Kemiallinen kestävyys Sulfaattirasitus Hydratoitunut aluminaatti (C3A) muodostaa sulfaattien kanssa etringiittiä, joka paisuttaa betonia CEM I-SR3, (klinkkerin C3A 3)) Sulfaatinkestävyys ei ole sama asia kuin kemiallinen kestävyys Happorasitus Betoni on hyvin emäksistä (ph 12-13). Erilaiset hapot laskevat betonin ph:ta ja rapauttavat betonin pinnasta sementtikiveä ja siten edelleen runkoaineita Tiiviillä betonirakenteella happorasitus on pienempää Korkea lujuusluokka ja matala v/s-suhde Masuunikuona

36 Valkosementti (CEM I 52,5 R SR 5) 1d lujuus Mpa 28 lujuus Mpa Hienous (Blaine) m2/kg Seosaineita 0-5% Valkobetoni Erikoisbetonikohteet Väribetoni Rouhebetoni Korkealujuusbetonit

37 Masuunikuonajauhe KJ400 Kuonajauhetehdas Raahessa Hydrauliset ominaisuudet sementin kanssa Lujuus lähes sementtiklinkkerin tasoa Ympäristöystävällinen sideaine Alhainen lämmönkehitys Käyttökohteet Massiivivalut Aggressiiviset betonin käyttöympäristöt Erikoiskohteet Kohteiden maantieteellinen sijainti huomioiden

38 Vertailua (lujuuden kehitys MPa, betonin v/s 0,60) Plus (CEM II B M 42,5 N) Rapid Parainen (CEM II A-LL 42,5 R) Rapid Lappee (CEM II A-LL 52,5 N) Pika (CEM I 52,5 R) SR (CEM I 42,5 N)

39 Vertailua (Lämmönkehitys) 1500 mm pohjalaatta Sideainetta 340 kg V/sid.suhde

40 Vertailua (kuivumiskutistuma mm/m, v/s 0,60)

41 Turvallisuus sementin käsittelyssä H315 Ärsyttää ihoa H318 Vaurioittaa vakavasti silmiä H335 Saattaa aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä

42 Työturvallisuus märän sementin ja betonin käsittelyssä Seos voimakkaasti emäksinen ph ~13 Sementin ja veden reaktiossa syntyy kalsiumhydroksidia Ärsyttää ihoa Punoitus, halkeilu, kipu Sementtisyöpymä Aiheuttaa vakavan silmävaurion vaaran