DE CE ESTE CIMENTUL ESENȚIAL

Cimentul este unul dintre cele mai vechi şi mai utilizate materiale de construcţii din lume, întâlnit în aproape orice şantier încă din Roma Antică şi Egiptul Antic. Acest material din ingrediente 100% naturale este şi acum aproape indispensabil pentru orice construcţie, însă de multe ori, este confundat cu mai recent descoperitul beton sau cu mortarul. De fapt, cimentul este un ingredient important în producerea betoanelor şi mortarelor, atunci când este amestecat cu nisip, pietriş, aditivi și apă. Şi pentru că betonul, într-un sortiment sau altul, este cel mai folosit material de construcţie din lume în momentul actual, putem spune că cimentul este în continuare esenţial pentru viitorul construcţiilor.

Ce este cimentul

Cimentul este un material de construcție sub formă de pulbere fină, de culoare gri, care se obține prin măcinarea clincherului, ghipsului, precum și a unor materiale ca zgura sau calcarul. Acest material natural este defapt un liant, adică o substanță utilizată pentru construcții care se întărește, se fixeaza și aderă la alte materiale pentru a le lega. Atunci când este amestecat cu agregate fine, se produc diferite mortare pentru zidărie iar în amestec cu nisip și pietriș, se foloseşte la producţia betoanelor.

Cuvântul “ciment” vine de la termenul roman “opus caementicium”, folosit pentru a descrie o zidărie asemănătoare cu betonul modern, făcută din bucăţi de piatră cu var ars ca liant. Cenușele vulcanice și praful de cărămidă sfărâmată care au fost adăugate la varul ars pentru obţinerea un liant hidraulic, au fost ulterior denumite de către romani “cementum”, “cimentum”, “cäment” sau “cement”.

Datorită versatilităţii sale, cimentul este cel mai des utilizat material din domeniul construcţiilor. Conform producătorului Heidelberg Cement, la nivel mondial, în anul 2014 au fost produse în jur de 4,6 miliarde de tone de ciment, ceea ce ar înseamna în jur de 500 de Kg de ciment/cap de locuitor, o cantitate suficientă pentru ca fiecare om din lume să aibă aproximativ 1,5 metri cubi de beton ai lui.

Cimenturile utilizate de obicei în construcții sunt anorganice, adesea pe bază de calcar sau silicat de calciu, și pot fi caracterizate ca hidraulice sau nehidraulice, în funcție de capacitatea lor de a se stabiliza în mediul umed. Stabilizarea și întărirea cimentului hidraulic implică reacții de hidratare și, prin urmare, necesită apă, în timp ce cimenturile nonhidraulice reacționează numai cu un gaz și pot fi fixate direct la aer.

Există două tipuri principale de ciment: ciment de tip Geopolimer şi ciment Portland. Cimentul Portland este cel mai des utilizat în întreaga lume şi este ingredientul de bază pentru beton, mortar şi stucco. Acest ciment a fost dezvoltat din mai multe tipuri de var hidraulic în Anglia, la mijlocul secolului al XIX-lea și provine din calcar. Numele său vine de la similitudinea sa cu piatra din Portland, care a fost exploatată pe insula Portland, în Dorset, Anglia.

Cimentul Portland este o pulbere fină, produsă prin încălzirea calcarului și a mineralelor din argilă într-un cuptor pentru formarea clincherului. Dupa, clincherul se macină și se adăuga 2-3% gips. Există mai multe tipuri de ciment Portland, cel mai comun sortiment fiind cel gri, dar este disponibil și ciment Portland alb.Ingredientele principale care se folosesc la fabricarea cimentului sunt calciu, siliciu, aluminiu și fier, acestea găsindu-se în calcar şi argilă, iar la finalul procesului se adaugă gips. În general, pentru a diminua costurile de producţie şi transport, fabricile de ciment sunt amplasate în apropierea carierelor de calcar.

Tot procesul de fabricare a cimentului, şi implicit şi al betonului, începe cu excavarea calcarului şi argilei, prin derocare, pentru că aceste materiale conţin carbonat de calciu şi silicaţi de aluminiu. Aceste materiale se macină împreună cu alte materii prime care conţin fier și siliciu, iar amestecul rezultat se introduce în cuptor în vederea obţinerii clincherului. Amestecul se introduce în cuptorul rotativ până când produsul ajunge la o temperatură de până la 1.450˚C, temperatura în pereții cuptorului fiind de 2.000 ˚C , iar prin răcire bruscă se transformă într-un material cristalin, cu aspect granular, clincherul care este un produs intermediar producerii cimentului.

Clincherul, materia primă din care este produs cimentul, împreună cu adaos de gips și zgură sau calcar, se introduce în mori cu bile din oțel care macină ingredientul și îl transformă într-o pulbere fină. Produsul finit rezultat, cimentul, trebuie să respecte standardele calitative impuse de normativul european de produs SR EN 197-1:2011 pentru a putea fi comercializat și folosit în construcții. Acest standard defineşte specificaţiile pentru 27 de cimenturi uzuale diferite şi 7 cimenturi uzuale rezistente la sulfaţi, 3 cimenturi de furnal cu resistenţă iniţială mică diferite şi 2 cimenturi de furnal cu rezistenţă iniţială mică şi rezistenţe la sulfaţi şi pentru componentele lor.

În clasificarea fiecărui tip de ciment este inclusă “reţeta” proprie de fabricație, adică proporţia în care ingredientele trebuie combinate. Sunt specificate şi condiţiile pe care aceste ingrediente trebuie să le satisfacă şi condiţiile mecanice, fizice şi chimice necesare. Tot aici sunt menţionate şi criteriile de conformitate şi regulile de aplicare dar şi condiţiile necesare de durabilitate.

Fiecare producător comercializează un număr diferit de cimenturi, fiecare cu proprietăţiile sale mecanice, fizice şi chimice şi domeniul de utilizare. Ele sunt clasificate în funcţie de acest standard iar fişele lor tehnice menţionează atât proprietăţile, cât şi modul în care trebuie folosite pentru obţinerea betoanelor sau mortarelor. De exemplu, producătorul CRH Romania comercializează trei tipuri de cimenturi uzuale, pentru structuri de beton simplu și armat din clasele  C8/10…C30/37 pentru construcții civile și industriale, elemente prefabricate uşoare, mortare uscate şi adezivi. Producătorul Holcim are în portofoliu şase tipuri de ciment, pe care le împarte în funcţie de utilizare: pentru zidării şi tencuială, pentru elemente de structură, pentru elemente din beton aparent, lucrări decorative şi prefabricate, pentru realizarea şapelor, sau betoane cu rezistenţe iniţiale foarte mari într-un timp scurt.

Cum funcționează cimentul

Cimentul începe să se stabilizeze când este amestecat cu apă, ceea ce provoacă o serie de reacții chimice de hidratare. Compuşii se hidratează lent și hidrații minerali se solidifică și se îngroașă, iar combinarea lor conferă rezistență. Cimentul hidraulic nu se stabilizează prin uscare, iar pentru o solidificare corectă este nevoie de un nivel anume de umiditate pentru reacțiile de hidratare din timpul procesului de întărire. Dacă cimenturile hidraulice se usucă în timpul fazei de întărire, produsul rezultat poate fi hidratat insuficient și foarte slab. Se recomandă o temperatură minimă de 5°C și nu mai mult de 30°C, pentru că temperatura influenţează proprietăţile produsului finit.

Cimentul perfect pentru proiectele tale trebuie ales în funcţie de scop şi este obligatoriu să fie pus în operă în mod corespunzător pentru a-şi atinge potenţialul din punct de vedere al proprietăţilor mecanice şi fizice. Fără acest material, atât de simplu în esenţă, evoluţia construcţiilor ar fi fost una complet diferită. Cimentul ocupă în continuare un loc important în dezvoltarea acestui domeniu şi va rămâne un material de bază.