Rakennussementit Kalkkikivestä sementiksi Sini Ruokonen Finnsementti Oy Betonilaborantti ja myllärikurssi 9.1.2018 21.12.2017 1
Agenda Sementtien valmistus Sementtien luokitus Sementtien käyttö 21.12.2017 2
Sementin valmistus 1. Kalkkikivien louhinta, murskaus ja raakajauhatus 2. Portlandklinkkerin poltto 3. Sementin jauhatus 21.12.2017 3
Kalkkikiven louhinta 21.12.2017 4
Kalkkikiven louhinta Kaivos, tai oikeammin avolouhos 65 hehtaaria 120-160 m syvä murskaimet 220 metrin syvyydessä 21.12.2017 5
Esihomogenisointi 21.12.2017 6
21.12.2017 7
21.12.2017 8
Raakajauhatus 21.12.2017 9
Raakajauhatus (klinkkerin raaka-aineet) Normaali kalkkikivi (Ca, Si) 60-80 % Korkea kalkkikivi (Ca) 10-30 % Kuona (Ca, Si, Al) 0-3 % Lentotuhka (Si, Al, Fe) 1-3 % Rautalähde (Fe) 0-4 % Mineraalijäte 0 2 % 21.12.2017 10
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 3 3 21.12.2017 11
Esilämmitys ja klinkkerin poltto 21.12.2017 12
Esilämmitys 21.12.2017 13
Klinkkerin poltto 21.12.2017 14
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 21.12.2017 15
Sementin jauhatus 21.12.2017 16
Sementin raaka-aineet Klinkkeri 60-95 % Kipsi 2-4 % Kalkkikivi 2-15 % Kuona 0-30 % Ferro- eli rautasulfaattia tarvitaan estämään kromi-ihottumaa 21.12.2017 17
21.12.2017 18
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 21.12.2017 19
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 21.12.2017 20
21.12.2017 21
Sementtilajit (SFS-EN 197-1) 21.12.2017 22
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 21 35 % 21.12.2017 23
Sementtien lujuusvaatimukset Sementeille ei ole lujuusvaatimuksia lajeittain (CEM I, CEM II jne.)! 21.12.2017 24
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 21.12.2017 25
Finnsementin sementit Kaikki Finnsementin valmistamat ja myyvät sementit täyttävät sementtistandardin EN 197-1 ja soveltuvat siten käytettäväksi kaikessa betonirakentamisessa Erot sementeissä ovat niiden seosaineissa ja niiden määrissä; kalkkikivi, masuunikuona, kipsi 21.12.2017 26
Esimerkki (Plussementti) 21.12.2017 27
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 21.12.2017 28
Esimerkki (Pikasementti) Pikasementti CEM I 52,5 R CEM I Portlandsementti 52,5 Loppulujuus vähintään 52,5 MPa, ei rajoitusta enimmäislujuudelle R Nopea lujuudenkehitys 21.12.2017 29
Plussementti (CEM II/B-M (S-LL) 42,5 N) 1d lujuus 10 14 MPa 28 lujuus 46 52 MPa Hienous (Blaine) 380 460 m2/kg Seosaineita 21-35%, kuona ja kalkkikivi Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Valmisbetonituotanto Pieni vedentarve ja lämmöntuotto Lisäarvoa valmistusketjulle ympäristöystävällisyydestä 21.12.2017 30
Rapidsementti, Parainen (CEM II/A-LL 42,5 R) 1d lujuus 19...23 MPa 28 lujuus 50 56 Mpa Hienous (Blaine) 420...500 m2/kg Seosaineita 6-20%, kalkkikivi Nopeasti kovettuva sementti Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Elementtituotanto Valmisbetonituotanto, kohteet huomioiden Talvibetonointi 21.12.2017 31
Rapidsementti, Lappeenranta (CEM II/A-LL 52,5 N) 1d lujuus 20...24 MPa 28 lujuus 56 62 Mpa Hienous (Blaine) 420...500 m2/kg Seosaineita 6-20%, kalkkikivi Soveltuu kaikkeen betonirakentamiseen Nopeasti kovettuva sementti Elementtituotanto Valmisbetonituotanto, kohteet huomioiden Talvibetonointi 21.12.2017 32
Pikasementti (CEM I 52,5 R) 1d lujuus 28...32 Mpa 28 lujuus 56...69 Mpa Hienous (Blaine) 500...680 m2/kg Seosaineita 0-5%, kalkkikivi Erittäin nopeasti kovettuva sementti Elementtibetonituotanto TT-laatat Korkealujuusbetonit Valmisbetonituotanto yhdessä Plussementin kanssa 21.12.2017 33
SR-sementti (CEM I 42,5 N SR3) 1d lujuus 13...16 Mpa 28 lujuus 54...59 Mpa Hienous (Blaine) 380...410 m2/kg Seosaineita 0-5%, kalkkikivi Sulfaatinkestävän betonin valmistukseen Maatalousrakenteet, jätevesipumppaamot, puu ja kemianteollisuus Lattiabetonit 21.12.2017 34
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 21.12.2017 35
Valkosementti (CEM I 52,5 R SR 5) 1d lujuus 18 24 Mpa 28 lujuus 66 76 Mpa Hienous (Blaine) 390 420m2/kg Seosaineita 0-5% Valkobetoni Erikoisbetonikohteet Väribetoni Rouhebetoni Korkealujuusbetonit 21.12.2017 36
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 21.12.2017 37
Vertailua (lujuuden kehitys MPa, betonin v/s 0,60) 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 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) 20.0 10.0 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 21.12.2017 38
Vertailua (Lämmönkehitys) 1500 mm pohjalaatta Sideainetta 340 kg V/sid.suhde 0.50 21.12.2017 39
Vertailua (kuivumiskutistuma mm/m, v/s 0,60) 21.12.2017 40
Turvallisuus sementin käsittelyssä H315 Ärsyttää ihoa H318 Vaurioittaa vakavasti silmiä H335 Saattaa aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä 21.12.2017 41
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 21.12.2017 42