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セメント

単語の最も一般的な感覚では、a セメント つなぎ、あったり、そして独自に置き、堅くなり物質は他の材料を一緒に結合できる。 一流の「セメント」はコンクリートに類似し、燃やされた石灰が付いている押しつぶされた石からつなぎとして作られた石工を記述するのに言葉「傑作caementitium」の使用したRomansに戻る。 油圧つなぎを得るために燃やされた石灰に加えられた霧状にされた煉瓦添加物cementum、cimentum、cämentおよびセメントとおよび火山灰は後で言われた。 構造で使用されるセメントはように特徴付けられる 油圧 または 非油圧.

セメントの最も重要な使用は生産のである 乳鉢 そして 具体的 -正常な環境影響に直面して耐久である強い建築材料を形作る自然なか人工的な総計の結合。

目次 1 対油圧。 非油圧セメント 2 歴史 2.1 早い使用 2.2 現代セメント 3 タイプの現代セメント 3.1 ポートランドセメント 3.2 ポートランドセメントは混じる 3.3 非ポートランド水硬セメント 4 環境および社会的な影響 4.1 気候 4.2 燃料および原料 4.3 ローカル影響 5 セメントビジネス 6 また見なさい 7 外部リンク 8 深い読み 9 参照

対油圧。 非油圧セメント

水硬セメントは結合の後で置き、堅くしなさい材料である 水、の結果として 化学反応 混合水およびそれによって、堅くなることの後で、水の下で強さおよび安定性を保ちなさい。 この強さおよび安定性のための主条件は水和物が水との即時の反作用でである水で本質的に不溶解性形作ったことである。 ほとんどの構造のセメントは今日油圧であり、これらのほとんどは基づいている ポートランドセメント、主に作られる 石灰岩、確か 粘土 鉱物、 ギプス 走り去る高い温度プロセス 二酸化炭素 そして化学的に新しい混合物に第一次原料を結合する。 非油圧セメントは(強さを得るために乾燥させておかれなければならないおよび液体の部品があるオキシクロリドにセメントで接合しているのような材料を含んでいる非油圧)石灰およびギプスプラスター。 石灰モルタルは、例えば、炭酸カルシウムを改良する完全に乾くこと、および大気からの二酸化炭素の吸収によって非常にゆっくりただ利益強さによってだけ「置いた」 炭酸化.

水硬セメントの置き、堅くなってセメントの部品と水間の反作用の結果として形作るwater-containing混合物の形成によって引き起こされる。 反作用および反作用プロダクトは水和および水和物または水和物段階と、それぞれ言われる。 反作用の即時の開始の結果として、最初にわずかであるが、時間と増加する硬化は観察することができる。 硬化がある特定のレベルに達するポイントは設定の開始と言われる。 それ以上の強化は設定と呼ばれる、そのあとで堅くなることの段階は始まる。 材料の耐圧強度は通常のセメントの場合には数年までセメントを「超急速堅くすること」の場合には数日から及ぶ期間にそれから、着実に育つ。

歴史

早い使用

最も早い構造のセメントは構造古い、^[1] そして非油圧があった。 原始泥の煉瓦が使用されたところはどこでも、粘土のスラリーの薄層とともに寝た。 泥基づかせていた材料はまた材木の壁ですることのためにまたは使用された 編み枝細工および塗料 構造。 石灰 これらの添加物がする、はじめて使用されようにおそらく安定の泥の床のために。 泥、牛肥料および石灰から成っている「塗料」は、蛋白質の石灰によって、牛肥料の堅いのそして、凝固のためにコーティングを作り出す。 この単純システムはかなり最近の時までのヨーロッパで共通だった。 より大きい構造の発射された煉瓦および使用の出現で、様々な文化は瀝青(Mesopotamiaで)、ギプス(エジプトで)および石灰に基づいて高強さ乳鉢で実験し始めた(世界の多くの部分で)。

それはそれが最初にこと水和させた非油圧石灰およびaの組合せ発見されたところに不確かである pozzolan 油圧混合物を作り出す、しかしそのような混合物からなされたコンクリートはRomansによって最初に大規模に使用された。 それらは使用した両方の自然なpozzolansを(trass または 軽石これらのコンクリートの)そして人工的なpozzolans (地面煉瓦か陶器)。 これらのコンクリートからなされる構造の多くの優秀な例はまだ、特にの巨大な単一ドーム立っている パンテオン ローマ。 構造コンクリートの使用は中世ヨーロッパで弱いpozzolanicコンクリートが記入する石造りの壁およびコラムを中心として使用され続けたが、消えた。

現代セメント

現代水硬セメントは3つの主要な必要性によって産業革命(およそ1700年)の、運転されて初めから開発され始めた:

• 油圧 する ぬれた気候の仕上げのレンガ造建築物のため
• 港の組積造のための油圧乳鉢は海水と接触して等を、働かせる。
• 強いコンクリートの開発。

特に英本国では、良質の建物石は急成長の期間の間により高くなり、それは新しい産業煉瓦からの威信の建物を組み立て、aとの終える一般的な方法になった スタッコ 石を模倣するため。 油圧石灰はこれのために支持されたが、速いセットの時間の必要性は新しいセメントの開発を励ました。 これらの中で最も有名だったParkerは「ローマのセメント."^[2] これは開発された ジェームスParker 1780年代では、および1796年に最終的に特許を取られて。 実際はそれはRomansによって使用されたあらゆる材料のような何もではなかったがseptaria -ある、ある特定の粘土の沈殿物に粘土の両方鉱物および炭酸カルシウムを含み小節--の燃焼によってなされた「自然なセメント」だった。 燃やされた小節は良い粉にひかれた。 砂、5-15分のセットが付いている乳鉢になされるこのプロダクト。 「ローマのセメント」の成功は他の製造業者を粘土およびチョークの人工的な混合物の燃焼によって対立プロダクトを開発するために導いた。

ジョンSmeaton 彼が三番目の構造を計画していたときにセメントの開発への重要な貢献をした Eddystoneの灯台 (1755-9年)イギリス海峡で。 彼は置く必要とし、連続的な満潮間の12時間の期間の強さを開発する油圧乳鉢を。 彼は生産の場所を訪問する利用できる油圧石灰の徹底的な市場研究を行い石灰の「hydraulicity」がなされた石灰岩の粘土の内容と直接関連していたことに注意した。 Smeatonはaだった 土木技師 専門職によって、考えを更に取り。 Smeatonの仕事に外見上気づいていない、同じ主義は識別された ルイVicat 19世紀の最初の十年。 Vicatはチョークを結合する方法を案出することを続き、これを燃やす親密な混合物への粘土は、1817年に「人工的なセメント」を作り出し。 ジェームスの霜,^[3] 彼が同じ時間のまわりに「イギリスのセメント」と同じような方法で呼んだことを作り出された英本国ではたらくことは、1822年までのパテントを得なかったが。 1824年に、 ヨセフAspdin それから作られたさが著名のに類似した色にあったので、彼がポートランドセメントと呼んだ同じような材料の特許を取った、 ポートランド石.

All the上記のプロダクトは速設定(配置の不十分な時間を与える)および低く早い強さのために石灰かpozzolanコンクリートと型枠が取除くことができる前に)ことができなかった(多くの週の遅れを要求する競う。 油圧石灰は彼等のに、「自然な」セメントおよび「人工的な」セメントすべて頼る belite 強さの開発のための内容。 Beliteは強さをゆっくり開発する。 それらが1250年の°Cの下の温度で燃えたので、NOを含んでいなかった アリット、現代セメントの早い強さに責任がある。 一貫してアリットを含む最初のセメントはヨセフAspdin'sの息子がなしたそれだった ウィリアム 早い1840s。 これは私達が「現代」ポートランドセメントと今日呼ぶことだった。 ウィリアムがAspdin彼のプロダクトを囲んだミステリーの空気のために、他(例えば。 Vicat I Cジョンソン)この発明の優位、最近の分析を要求した^[4] 彼の具体的な、未加工セメントのことをでなされるウィリアムAspdinプロダクト示した Northfleet, ケント 本当のアリット基づかせていたセメントはあった。 但し、Aspdinの方法は「経験則」だった: Vicatはこれらのセメントの化学基礎を確立するために責任があり、ジョンソンは炉に組合せを焼結させる重要性を確立した。

ウィリアムAspdinの革新は大いにより高い炉の温度を要求したのでそれらが組合せ(彼の父のための問題)のより多くの石灰を要求したので、「人工的なセメント」の製造業者のために直感に反した、(従っておよびより多くの燃料)および生じるクリンカーが非常に堅く、急速に身に着けていたので時間の唯一の利用できる粉砕の技術だった石臼を。 従って従って製造原価はかなりより高く、しかし積集合適度にゆっくり開発された強さすぐにであり、コンクリートの使用のための市場を開発するではなかった。 構造のコンクリートの使用は1850年から前に育ち、すぐにセメントのための急速に支配的な使用にだった。 従ってポートランドセメントは優勢な役割を始めた。

タイプの現代セメント

ポートランドセメント

主要な記事: ポートランドセメント

セメントは炉の1450°Cへの他の材料の少しの石灰岩を(粘土のような)熱することによってなされる。 `のクリンカーと」呼ばれる生じる堅い物質は`に通常のポートランドセメント」を作る粉にわずかとそれからギプス最も一般的なタイプのセメントひかれる(頻繁にOPCと言われる)。

ポートランドセメントは基本的な原料のである 具体的, 乳鉢 そしてほとんどの非専門 グラウト. ポートランドセメントのための共通の使用はコンクリートの生産にある。 コンクリートはから成っている複合材料である 総計 (砂利および砂)、セメントおよび水。 建築材として、コンクリートは望まれるほとんどあらゆる形で投げ一度堅くされて、構造(負荷軸受け)要素はなることができる。 ポートランドセメントはまたは灰色であるかもしれない 白い.

ポートランドセメントの製造の細部については、主要な記事を見なさい。 第1ポートランドセメントを発明した人はWakefield、ウェスト・ヨークシャーからあった。

ポートランドセメントは混じる

これらは頻繁にセメントの製造業者からの内側地面の混合物として利用できるが、同じような公式はまた具体的な混合植物の地上の部品から頻繁に混合される。^[5]

ポートランドBlastfurnaceセメント 70%まで含んでいる 地面は高炉スラグを粒状にした、残りのポートランドクリンカーおよび少しギプスと。 すべての構成は高く最終的な強さを作り出すが、スラグ内容が高められると同時に、早い強さは硫酸塩の抵抗は増加し、熱が進化減少するが、減る。 ポートランド硫酸塩抵抗および低熱セメントに経済的な代わりとして使用される。^[6]

ポートランドFlyashセメント 30%まで含んでいる フライアッシュ. flyashは最終的な強さが維持されるように、pozzolanicである。 flyashの付加がより低く具体的な含水量を可能にするので、早い強さはまた維持することができる。 良質の安いflyashが利用できる一方、これは通常のポートランドセメントへ経済的な代わりである場合もある。^[7]

ポートランドPozzolanセメント フライアッシュがpozzolanであるが、含んでいたりまた他の自然なか人工的なpozzolansからなされるセメントを含んでいるのでフライアッシュのセメントを。 火山灰が利用できる国(例えば。 イタリア、チリ、メキシコ、フィリピンは頻繁に)これらのセメント使用中の共通の形態である。

ポートランド無水ケイ酸の発煙のセメント. 付加の 無水ケイ酸の発煙 特別に高い強さをもたらすことができ5-20%無水ケイ酸の発煙を含んでいるセメントは時折作り出される。 但し、無水ケイ酸の発煙はもっと通常具体的なミキサーのポートランドセメントに加えられる。^[8]

石工セメント bricklayingを準備するために使用される 乳鉢 そして スタッコ、コンクリートで使用され。 それらは通常石灰岩、水和した石灰、空気entrainers、抑制剤、waterproofersおよび着色代理店を含むかもしれないいくつかの他の原料およびポートランドクリンカーを含んでいる複雑な専有公式である。 それらは急速な、一貫した石工仕事を可能にする実行可能な乳鉢をもたらすために作り出される。 米国の石工セメントの微妙な変化はプラスチックセメントおよびスタッコのセメントである。 これらは石工ブロックが付いている農産物によって制御される結束に設計されている。

膨張性のセメント 、ポートランドクリンカーに加えて、膨張性のクリンカー(通常sulfoaluminateのクリンカー)を含み、水硬セメントと普通見つけられる収縮を乾燥する効果を相殺するように設計されている。 これは大きい床の平板(60までのmの正方形)が収縮目地なしで準備されるようにする。

白い混ぜられたセメント 高純度のような白いクリンカーそして白い補足材料を使用して作られるかもしれない metakaolin.

着色されたセメント 装飾的な目的のために使用される。 ある標準では、「着色されたポートランドセメント」を作り出す顔料の付加は許可される。 他の標準(例えば。 ASTMは)、顔料ポートランドセメントの要素を与えられないし、着色されたセメントは「混ぜられた水硬セメント」として販売される。

非常に精巧にひかれたセメント 非常に精巧にひかれる砂が付いているまたはスラグまたは他のpozzolanタイプ鉱物が付いているセメントの混合物から作られる。 そのようなセメントは化学反応のためのそこに高められた表面積のために50%の正常なセメントと同じ物理的特性をより少ないセメント特に有することができる。 集中的な粉砕とそれらは製造するのに通常のポートランドセメントよりより少ないエネルギー50%まで使用してもいい。 EMCのセメント

非ポートランド水硬セメント

Pozzolan石灰セメント。 地面の混合物 pozzolan そして石灰はRomansによって使用されるセメント今でも立つローマの構造で見つけられるべきである(例えば。 ローマのパンテオン)。 それらは強さをゆっくり開発する、最終的な強さは非常に高い場合もある。 強さを作り出す水和プロダクトはポートランドセメントによって作り出されるそれらと本質的に同じである。

スラグ石灰セメント。 地面は高炉スラグを粒状にした 自分自身で油圧が、しかし最も経済的に「活動化させる石灰を使用してアルカリの付加によって」、ない。 それらは特性のpozzolan石灰セメントに類似している。 粒状にされていたスラグだけ(すなわち。 水癒やされた、ガラス状のスラグは)セメントの部品として有効である。

Supersulfatedのセメント。 これらは活性剤として約80%の地面によって粒状にされている高炉スラグ、15%のギプスまたは硬石膏およびポートランド小さいクリンカーまたは石灰含んでいる。 それらは形成によって強さをの作り出す ettringite、遅いポートランドセメントと同じような強さの成長と。 それらは硫酸塩を含む積極的な代理店へのよい抵抗を、表わす。

カルシウムアルミン酸塩セメント 石灰岩およびボーキサイトから主になされる水硬セメントはある。 有効成分はmonocalciumアルミン酸塩CaAlである₂O₄ (カリフォルニア セメントの化学者表示法)そしてMayeniteカリフォルニア₁₂Al₁₄O₃₃ (C₁₂A₇ CCN)。 強さはカルシウムアルミン酸塩水和物に水和によって形作る。 それらは処理し難い(高温抵抗力がある)コンクリートの使用のために、例えばよ合わせられる。 炉ライニングのため。

カルシウムsulfoaluminateのセメント 含んでいるクリンカーから作られる yeの」 elimite (カリフォルニア₄(AlO₂)₆そう₄ またはC₄A₃ セメントの化学者の表示法)第一次段階として。 それらは膨張性のセメント、超高度の早い強さのセメント、および「低エネルギーの」セメントで使用される。 水和はettringiteを作り出し、専門にされた物理的性質はカルシウムおよび硫酸塩イオンの供給の調節によって(拡張か急速な反作用のような)得られる。 ポートランドセメントへの低エネルギーの代わりとして使用は1年ごとの複数の百万トンが作り出される中国で開拓された、^[9][10]. エネルギー条件は反作用に必要なより低い炉の温度および(endothermically除炭酸されなければならない)のより低い量のためにより低い組合せの石灰岩。 さらに、より低い石灰岩の内容およびより低い燃料消費料量はCOに導く₂ ポートランドクリンカーとのその準半分ののまわりの放出。 但し、そう₂ 放出は通常かなりより高い。

「自然な」セメント 燃焼によって作り出される前ポートランド時代のある特定のセメントに対応しなさい 粘土質の石灰岩 適当な温度。 石灰岩(およそ30-35%)の粘土の部品のレベルは多量のbelite (ポートランドセメントの低い早強さ、高い遅強さの鉱物)が余分な量の自由な石灰の形成なしで形作られることそのような物である。 あらゆる自然な材料と同じように、そのようなセメントに非常に可変的な特性がある。

Geopolymer セメント フライアッシュおよびmetakaolinのような水溶性のアルカリ金属のケイ酸塩そしてaluminosilicateのミネラル粉の混合物から作られる。

環境および社会的な影響

セメントの製造によりプロセスのすべての段階で環境影響を引き起こす。 これらは塵、ガス、騒音および振動の形にそして発破の間に機械類を作動させるとき空輸の汚染の放出を含んでいる 石切り場および切り出すことからの田舎への損傷。 切り出すことの間に塵の放出およびセメントの製造を減らす装置は広く利用されて、排気ガスを引っ掛け、分ける装置は高められた使用に入って来ている。 環境保護はまた田舎にそれらがそれらを性質へ戻すか、または再耕すことによって閉まった後石切り場の再統合を含んでいる。

気候

セメントの製造は二酸化炭素の生産によって温室効果ガスを両方直接時貢献する 炭酸カルシウム 熱くしがあり、作り出す 石灰 そして 二酸化炭素 [2]、特にエネルギーがあればまた間接的にエネルギーの使用によって、からsourced 化石燃料. セメント工業は全体的な人造COの5%を作り出す₂ 50%が化学プロセスからある、および40%非常に熱い燃料からの放出。^[11] COの量₂ COのほぼ900のkgはセメント工業によって出る₂ セメントの1000のkg毎にのために作り出した。 ^[12]

燃料および原料

セメントの植物は使用される原料およびプロセスによって、作り出されるクリンカーの1トンあたり燃料の3,000から6,500 MJを消費する。 ほとんどのセメント・キルンは第一次燃料として今日石炭および石油のコークスを、およびそれ程ではないにせよ天燃ガスおよび重油を使用する。 厳密な指定を準じれば回復可能な発熱量の指定無駄そして副産物は慣習的な化石燃料の部分を、石炭のような取り替えるセメント・キルンで燃料として使用することができる。 カルシウム、無水ケイ酸、アルミナおよび鉄のような有用な鉱物を含んでいる指定無駄および副産物は粘土のような原料、頁岩および石灰岩を取り替える炉で原料として使用することができる。 ある材料に有用なミネラル内容および回復可能な発熱量が両方あるので、代替燃料と原料間の区別は明確常にではない。 例えば、下水汚泥に低く重要な発熱量がありが、クリンカーのマトリックスに有用な鉱物を含んでいる灰を与えるために燃える。^[13]

ローカル影響

セメントを作り出すことにローカルレベルで重要で肯定的で、否定的な影響がある。 肯定的な側面で、セメント工業は経済開発のための他の少数の機会がある発展途上国の遠隔地でローカル人々のための雇用そして商機を、特に作成するかもしれない。 否定的な影響は景色に妨害を、塵および騒音および石灰岩(セメントのための原料)を切り出すことからのローカルbiodiversityに中断含んでいる。

セメントビジネス

2002の水硬セメントの世界生産は1,800,000,000メートルトンだった。 上の3人の生産者は世界3の最も人口稠密な州によって704の中国、100のインド、および世界の合計約半分のの結合された合計のための91,000,000メートルトンの米国行った。^[14]

「過去18年、中国間一貫して世界の他のどの国もよりより多くのセメントを作り出した。 出荷される11,000,000トンとの1994年に最高になる[...]中国のセメントの輸出は安定した低下にその後あり。 5.18百万トンただ2002年に中国から輸出された。 トン$34で提供されて、中国のセメントは市場からタイが同じ質を$20少し頼んでいるので価格設定自体である。「^[15]

「中国のセメントのために5.4%を毎年進め、2008年に1,000,000,000メートルトンを超過すると期待される遅延建設支出の健康な成長によって運転される要求しなさい。 中国で消費されたセメントは全体的な要求の44%になり、中国は大きい差益によって世界でセメントの最も大きい国民の消費者に残る。「^[16]

2006年に中国が世界の合計のセメントの生産の44%であるセメントの1.235十億メートルトンを製造したと推定されていた。^[17]

また見なさい

• 賭理論
• セメントの化学者表示法
• フライアッシュ
• ポートランドセメント
• Rosendaleのセメント
• セメントはする

外部リンク

• イギリスのセメント連合(イギリス)
• Cembureau (EU)
• ポートランドセメント連合(米国)
• Verein Deutscher Zementwerke e。 V。 (VDZ)、(ドイツ)
• 全体的なセメント工業からの二酸化炭素の放出(1994年に)
• 国際的なセメント企業の持続性の率先
• セメントはいかになされるか。 抜け目がない生気
• 土木工学の辞書

深い読み

• Aitcin、Pierreクロウド(2000年)。 "のそして今日セメント昨日: 明日のコンクリート". セメントおよび具体的な研究 30 (9): 1349-1359年。 doi:10.1016/S0008-8846 (00) 00365-3. 

• Friedrich W。 Locher: セメント: 生産および使用の原則、Duesseldorf、ドイツ: 、2006年Gmbh、Verlag Bau + Technik ISBN 3-7640-0420-7
• Javed I。 Bhatty、F。 MacGregorミラー、スティーブンH。 Kosmatka; 編集者: ポートランドセメントの製造業の革新、SP400のポートランドセメント連合、Skokie、イリノイ、米国2004年、 ISBN 0-89312-234-3
• 「セメント企業気候変動の討論の中心にある」は のエリザベスRosenthal著作の記事 ニューヨーク・タイムズ 2007年10月26日

• Neville、AM。 (1996). コンクリートの特性。 第4そして最終的な版標準. Pearsonの無経験ホール。 

• テイラー、H.F.W。 (1990). セメント化学. 学術出版物、475。 

参照