Tsement: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P →Välislingid: +2 |
Resümee puudub |
||
1. rida:
{{See artikkel|räägib ehitusmaterjalist; tsemendi kohta geoloogias vaata artiklit [[Tsement (geoloogia)]] ja anatoomias [[Tsement (luukude)]].}}
'''Tsement''' (ka '''Portlandtsement''', [[saksa keel]]es ''Zement'' < [[ladina keel]]es ''caementum'' 'purustatud kivi, kivipuru') on [[hüdrauliline sideaine|hüdrauliliste sideainete]] hulka kuuluv laialtkasutatav [[ehitusmaterjal]]. Seda kasutatakse suure [[tugevus]]e ja [[kõvadus]]e saavutamiseks, eriti [[betoon]]i tootmisel. Tsementi kasutatakse maa- või veealustes betoon- ja [[raudbetoon]]konstruktsioonides, samuti ehitus[[mört]]ides koos [[lubi|lubja]], [[savi]] ja teiste [[plastifikaator|plastifitseerivate]] [[täitematerjal]]idega. On olemas kaht tüüpi tsemente: mittehüdrauliline tsement ja hüdrauliline tsement.▼
*Mittehüdrauliline tsement, kus kuiv[[aine]]s ei tahkestu veega kokkupuutel, vaid õhus leiduva [[süsinikdioksiid]]i tõttu. Mitmed [[agressiivsed kemikaalid]] võivad aga hiljem seda tüüpi tsementi hakata kahjustama.
▲[[Pilt:Firestop mortar mixing.jpg|pisi|250px|Tsemendi segamine|]]
*Hüdrauliline tsement, kus kuivaines tahkestub veega kokkupuutel. Hüdrauliliseks tsemendiks loetakse näiteks portlandtsementi, mis on ka peamiselt kasutusel tänapäeval.
▲'''Tsement''' (ka '''Portlandtsement''', [[saksa keel]]es ''Zement'' < [[ladina keel]]es ''caementum'' 'purustatud kivi, kivipuru') on [[hüdrauliline sideaine|hüdrauliliste sideainete]] hulka kuuluv laialtkasutatav [[ehitusmaterjal]]. Seda kasutatakse suure [[tugevus]]e ja [[kõvadus]]e saavutamiseks, eriti [[betoon]]i tootmisel.
==Tsemendi keemiline koostis==
Tsement on suhteliselt veekindel, eriti sulfaattsement, mida kasutatakse vesiehitistes, sest
==Tsemenditootmise ajalugu==
▲Tsement on suhteliselt veekindel, eriti sulfaattsement, mida kasutatakse vesiehitistes, sest ta sisaldab vähe vees lahustuvaid aineid. Tema põhilised koostisosad on [[ränioksiid]] SiO<sub>2</sub>, [[alumiiniumoksiid]] Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> ja [[raud(III)oksiid]] Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, mille [[molekul]]id on seotud [[lubi|lubjamolekulidega]]. Tsemendi kivistumisel toimub ühinemine [[vesi|veega]] ehk [[hüdratatsioon]], mille käigus moodustuvad ühendid eelkõige ränioksiidiga. Kristalliseerumise tulemusena tekivad vees lahustumatud [[hüdrosilikaadid]].
===Antiikajal kasutatud alternatiivid tsemendi asemel===
Tsemendiks peetakse produkti, milles lubi toimib peamise tsementeeriva ainena, aga lubi pole esimene materjal, mida on tsementeerumiseks kasutatud. [[Assüürlased]] ja [[babüloonlased]] kasutasid [[bituumen|bituumenit]], et põletatud telliseid või [[alabaster|alabastri]]plaate omavahel siduda. [[Egiptus|Egiptuses]] seoti kiviplokke omavahel [[mört|mördiga]], millest viimane koosnes liivast ja põletatud [[kips]]ist. Kips omakorda sisaldas tihti [[kaltsiumkarbonaat]]i ehk lupja, mis oli seega tsementeeruvaks aineks.<ref>Robert G. Blezard, "The History of Calcareous Cements" in Hewlett, Peter C., ed.. Leaʼs chemistry of cement and concrete. 4. ed. Amsterdam: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004. 1-24. Print.</ref>
Lupja kasutati ka [[Kreeta]]l ja [[Vana-Kreeka|vanade kreeklaste]] poolt. On leitud tõendeid, et [[minoa|minoalased]] Kreetalt kasutasid purustatud potikilde kunstlikuks [[pozzolan]]iks hüdraulilise tsemendi jaoks. Täpselt pole teada, kus avastati, et segades hüdratiseeritud mittehüdrauliline lubi ja pozzolan moodustub [[hüdrauliline side]]. Sellest segust tehtud [[betoon]]i aga kasutasid [[Vana-Makedoonia|vanad makedoonlased]]<ref>Brabant, Malcolm (12 April 2011). Macedonians created cement three centuries before the Romans, BBC.</ref><ref>Heracles to Alexander The Great: Treasures From The Royal Capital of Macedon, A Hellenic Kingdom in the Age of Democracy, Ashmolean Museum of Art and Archaeology, University of Oxford</ref> ja 3 sajandit hiljem suuremalt jaolt ka [[Vana-Rooma|Rooma]] insenerid<ref>Hill, Donald (1984). A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, p. 106, ISBN 0415152917.</ref>. Vanade roomlaste ja makedoonlaste tsemendikasutus kestis kuni [[suur rahvasteränne|suurte rahvasteränneteni]], kus [[rooma tsement]] kadus kuni 18. sajandi esimese pooleni.<ref name="kunda"> http://www.knc.ee/et/node/4903</ref>
===18. sajand ja 19. sajand===
Tehnilised teadmised tsemendi tootmiseks vormistati 18. sajandi algul prantsuse ja inglise inseneride poolt<ref>Sismondo, Sergio (2009). An Introduction to Science and Technology Studies. John Wiley and Sons, 2nd edition, p. 142. ISBN 978-1-4051-8765-7.</ref>. Sealt edasi arendati ja katsetati mitmeid meetodeid, et saada hea tsement ning 1824. aastal patenteeris [[Joseph Aspdin]] portlandtsemendi. Ta kutsus seda portlandtsemendiks sellepärast, et see meenutas värvi poolest [[Portlandi saar|Portlandi saarel]] kaevandatud [[lubjakivi]]. Tegu oli esimese sammuga kaasaegse portlandtsemendi poole ning seda kutsuti ka ''proto-portlandtsemendiks''<ref>Robert G. Blezard, "The History of Calcareous Cements" in Hewlett, Peter C., ed.. Leaʼs chemistry of cement and concrete. 4. ed. Amsterdam: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004. 1-24. Print.</ref>.
Aspdini meetodi puhul tehakse täpne kogus lubjakivi ja savi pulbriks, see põletatakse [[klinker|klinkriks]] ning jahvatatakse tsemendiks. Sellega võiks lugeda tema patenti oluliseks portlandtsemendi arengu etapis<ref>http://www.cement.ca/en/Manufacturing/History-of-Cement.html</ref>. 19. sajandil mängis väga tähtsat rolli ka [[Isaac Charles Johnson]], kes arendas portlandtsemendi tootmist edasi tänapäevasema tootmise poole<ref>Hahn, Thomas F., and Emory Leland Kemp. Cement mills along the Potomac River. Morgantown, WV: West Virginia University Press, 1994. 16. Print.</ref><ref name="kunda" />. [[Pöördahi]] võeti kasutusele inglase [[Frederick Ransome]]'i poolt, kes patenteeris seda tüüpi ahju 1885. aastal<ref name="kunda" />.
===20. sajand===
Tsement erineb põhimõtteliselt teistest sideainetest ([[kips]], [[kaltsiumoksiid|kustutamata]] ja [[kaltsiumhüdroksiid|kustutatud lubi]]), mis kas kõvenevad ainult õhu käes või siis pärast õhu käes kõvenemist niiskuse kätte sattudes jätkavad kõvenemist.▼
20. sajandi alguses hakati tööstuslikult valmistama pöördahje, mis vähendasid tootmiskulusid ning tõstsid tsemendi kvaliteeti<ref name="kunda" />.
===Tsemenditootmise algus Eestis Kunda Tsemenditööstuse näitel===
[[Kunda mõis]]a omanik [[John Girard de Soucanton]] otsustas luua 1869. aastal [[Eesti]]sse [[Venemaa]] kolmanda tsemenditööstustehase. 1870. aastal avati Kundas esimene [[šahtahi|šahtahjudega]] vabrik<ref>http://www.knc.ee/et/node/4118</ref>. Esimese tehase laiendus, ehk teine tehas saadi valmis 1898. aastal. Uus tehas oli kaasaegsem nii tehnoloogialt kui seadmetelt. Samuti asendati senine tooraine [[lubjamergel]] lubjakiviga, sest seda leidus Kunda lähedal küllalt<ref>http://www.knc.ee/et/node/4119</ref>. 1912. aastal alustas tööd kolmas tehas, mis töötas juba pöördahjudega. Sellega seoses ei olnud enam teist tehast vaja ja seal hakati järk-järgult tööd lõpetama. Kolmas tehas kasutas algselt kütuseks [[kivisüsi|kivisütt]], hiljem aga mindi täielikult üle [[põlevkivi]]le. 1965. aastal suleti lõplikult kolmas tehas<ref>http://www.knc.ee/et/node/4120</ref>. Neljas ehk kõige uuem ja siiani kasutuses olev tehas valmis neljas etapis ja lõplikult 1974. aastal. 1992. aastal võttis tsemenditehase tootmise üle vana ettevõte väliskapitali osalusega [[AS Kunda Nordic Tsement]]. AS Kunda Nordic Tsement tegutseb praeguseni<ref>http://www.knc.ee/et/node/4121</ref>.
==Tsemendi füüsikalised omadused==
▲Tsement erineb põhimõtteliselt teistest sideainetest (
Tsemendi põhinäitajad on [[tugevusklass]], [[eeltugevus]], [[normtugevus]] ja [[tardumine|tardumise]] algus.
Tsemendi mark ja tugevusklass määratakse tsementmördist (vahekorras 1:3
==Ohutus==
Tsemendikottidel on üldjuhul olemas tervist ja ohutust puudutavad sildid, sest tsement on kõrge [[leelisus]]ega ja samuti tsementeerumise protsess on [[eksotermiline reaktsioon|eksotermiline]]. Märg tsement on väga söövitav ja leeliseline (vee pH=13,5), mistõttu nahale sattudes tuleb koheselt veega maha pesta, et vältida nahaärritust või põletushaavu. Sarnaselt märjale tsemendile võib kuiv tsemendipulber ärritada [[limaskest|limaskestasid]], näiteks hingamisteid või silmi. Mõned [[jälgelement|jälgelemendid]], näiteks [[kroom]], võivad põhjustada allergilist [[dermatiit]]i, mis tuleneb toormaterjali ebapuhtusest tsemendi tootmisel<ref> http://www.hse.gov.uk/pubns/cis26.pdf</ref>. Tsemendile lisatakse tihti ka [[redutseerija|redutseerivaid aineid]] nagu näiteks [[raudsulfaat]] (FeSO4), mis aitab [[kantserogeenid|kantserogeenset]] kuue[[valentsus|valentset]] [[kromaat]]i (CrO42-) kolmevalentseks kroomiks muuta, mis on vähem mürgisem kroomi olek. Kõik, kes tsemendiga kokku puutuvad, peavad kandma selleks ettenähtud kaitsevahendeid, nagu näiteks kindaid ja muud kaitsevahendite hulka kuuluvat<ref>CIS26 – cement. Retrieved on 5 May 2011.</ref><ref>"Mother left with horrific burns to her knees after kneeling in B&Q cement while doing kitchen DIY". Daily Mail (London). 15 February 2011.</ref><ref>Pyatt, Jamie (15 February 2011). "Mums horror cement burns". The Sun (London).</ref>. Arendamisel on ka võrdlemisi väiksema leelisusega tsemente (pH<11)<ref>Coumes, Céline Cau Dit; Simone Courtois; Didier Nectoux; Stéphanie Leclercq; Xavier Bourbon (December 2006). "Formulating a low-alkalinity, high-resistance and low-heat concrete for radioactive waste repositories". Cement and Concrete Research (Elsevier Ltd.) 36 (12): 2152–2163. doi:10.1016/j.cemconres.2006.10.005.</ref>.
==Tsemenditööstuse mõju keskkonnale==
Tsemendi tootmine avaldab mõju keskkonnale selle igas tootmisetapis. Selle hulka võib lugeda tolmu, gaase, müra ja vibratsiooni, mis tekivad suurte masinate kasutusega ja tehes plahvatustöid kaevandustes. Samuti kannatavad kaevandamise all looduslikud alad. Kaevandamisel ja lõhkamisel on laialt kasutusele võetud ka seadmeid, mis vähendavad tolmu levikut ning ühtlasi on hakatud rohkem kasutusele võtma seadmeid, mis koguvad ja eraldavad heitgaase, et puhtasse õhku pääseks vähem mürgiseid kemikaale. Pärast kaevanduste sulgemist kaevandused [[rekultiveerima|rekultiveeritakse]] või taastatakse võimalikult looduslähedasse olekusse, mis oli enne kaevandamist.
===CO<sub>2</sub> emissioon===
[[Süsinik]]u sisaldus tsemendis võib varieeruda ≈5% kuni ≈8%, kus esimesel juhul on tsementi ehitistes ja teisel juhul teetöödes kasutatud<ref>Scalenghe, R., Malucelli, F., Ungaro, F., Perazzone, L., Filippi, N., Edwards, A.C. (2011). "Influence of 150 years of land use on anthropogenic and natural carbon stocks in Emilia-Romagna Region (Italy)". Environmental Science & Technology 45 (12): 5112–5117. doi:10.1021/es1039437.</ref>. Tsemenditööstuses vabaneb CO<sub>2</sub> atmosfääri nii otseselt kaltsiumkarbonaadi kuumutamisel, saades lupja ja CO<sub>2</sub>-te kui ka kaudselt, kui on vaja tootmisel kasutada energiat, mis eraldab CO<sub>2</sub>-te<ref> EIA – Emissions of Greenhouse Gases in the U.S. 2006-Carbon Dioxide Emissions. US Department of Energy.</ref>. Tsemenditööstus eraldab umbes 5% inimtegevusest põhjustatud süsinikdioksiidist, millest 50% tuleneb keemilistest protsessidest tootmise käigus ja 40% kütuste põletamisest<ref> The Cement Sustainability Initiative: Progress report, World Business Council for Sustainable Development</ref>.
CO<sub>2</sub> hulk, mida tsemenditööstus tekitab, on 900kg CO<sub>2</sub>-te 1000kg toodetud tsemendi kohta. Alates 1970. aastatest on [[Euroopa Liit|Euroopa Liidus]] kahandatud energia tarbimist klinkri valmistamiseks ligikaudu 30%.<br />
Lubjakivist tsemendi tootmisel väheneb lubjakivi mass tunduvalt, sest sellest tulenevast keemilisest reaktsioonist eraldub suurel hulgal süsinikdioksiidi. Majanduslikult on kasulikum tsemenditööstuseid asutada lähemale lubjakivikarjääridele kui tarbijaskonnale. See säästab raskete toormaterjalide transpordikulu, mis tuleneb toormaterjali toomisest kaugemalt ning muudest sellega seonduvatest kuludest<ref>Chandak, Shobhit. "Report on cement industry in India". scribd. Retrieved 21 July 2011.</ref>.
Teatud rakendustel imab [[lubjamört]] endasse sama koguse süsinikdioksiidi kui eraldus selle tootmisel. Samuti on lubjamördi tootmine vähem energiakulukam kui tänapäeva tsemendi tootmine. [[Novacem]]<ref>Novacem. imperialinnovations.co.uk</ref> ja [[Eco-cement]] on firmad, mis tegelevad uut tüüpi tsemendi tootmisega. Nende toodetud tsement imab endasse süsinikdioksiidi samal ajal, kui tsement kõveneb<ref>Jha, Alok (31 December 2008). "Revealed: The cement that eats carbon dioxide". The Guardian (London). Retrieved 28 April 2010.</ref>. Üks energiasäästlikke viise on kasutada ka [[Kalina tsükkel|Kalina tsüklit]] ehk soojust, mis tekib maapõues.<br />
===Raskmetallid õhus===
Kuumutades lubjakivi ja [[savimineraal]]e tekivad teatud juhtudel gaasid, mis sisaldavad [[raskmetall]]e. Need raskmetallid tulenevad tooraine koostisest ja päritolust. Mürgisemad neist on näiteks [[tallium]]<ref>"Factsheet on: Thallium" (PDF). Retrieved 15 September 2009.</ref>, [[kaadmium]] ja [[elavhõbe]]. Raskmetalle leidub tüüpilistes [[raudsulfiid|rauasulfiidides]] nagu näiteks [[püriit|püriidis]], [[sfaleriit|sfaleriidis]] ja [[galeniit|galeniidis]]. Neid sulfiide leidub aga ka tsemendi tooraines ([[settekivim]]eis nagu lubjakivi) [[sekundaarsed mineraalid|sekundaarsete mineraalidena]]. Paljudes riikides on raskmetallide emissioon kindlate seadustega reguleeritud. Alates 2011. aastast võib seaduslikult [[USA]] tsemendiahjudest rohkem mürkaineid atmosfääri paisata kui ohtlike jäätmete põletamisega<ref> Berkes, Howard (10 November 2011). "EPA Regulations Give Kilns Permission To Pollute : NPR". NPR.org. Retrieved 17 November 2011.</ref>.
==Taaskasutus Eestis Kunda näitel==
AS Kunda Nordic Tsement on kaasanud oma töösse ka jäätmete kasutamise ressursina. [[Fossiilkütus]]eid on klinkriahjudes asendatud alternatiivkütustega ning sellega on asendatud 32,4% tootmisprotsessi [[soojusenergia]] vajadusest. Sellega aga on kaasnenud teiselt poolt suurem küttevajadus, sest alternatiivkütused annavad vähem energiat<ref>http://www.knc.ee/et/node/8342</ref>.
==Tsemendi tootmine maailmas==
Tsemendi tootmine erinevates riikides 2013. aasta seisuga<ref> http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2014-cemen.pdf</ref>
{| class="wikitable sortable" style="text-align:right"
|- bgcolor="#ececec"
! Number !! Riik !! Mln tonni
|-
| 1 || align="left" | [[Hiina]] || 2,480<ref>http://www.stats.gov.cn/english/PressRelease/201502/t20150226_685805.html</ref>
|-
| 2 || align="left" |[[India]] || 280
|-
| 3 || align="left" | [[Indoneesia]] || 82.5(2015)
|-
| 4 || align="left" | [[Iraan]] || 75
|-
| 5 || align="left" | [[Ameerika Ühendriigid]] || 77.8
|-
| 6 || align="left" | [[Brasiilia]] || 70
|-
| 7 || align="left" | [[Türgi]] || 70
|-
| 8 || align="left" | [[Venemaa]] || 65
|-
| 9 || align="left" | [[Vietnam]] || 65
|-
| 10 || align="left" | [[Jaapan]] || 53
|-
| 11 || align="left" | [[Saudi Araabia]] || 50
|-
| 12 || align="left" | [[Lõuna-Korea]] || 49
|-
| 13 || align="left" | [[Egiptus]] || 46
|-
| 14 || align="left" | [[Mehhiko]] || 36
|-
| 16 || align="left" | [[Tai]] || 35
|-
| 17 || align="left" | [[Saksamaa]] || 34
|-
| 18 || align="left" | [[Pakistan]] || 32
|-
| 19 || align="left" | [[Itaalia]] || 29
|-
| 20 || align="left" | [[Alžeeria]] || 21<ref>http://www.reporters.dz/ciment-lalgerie-parmi-les-20-premiers-producteurs-au-monde/3014</ref>
|-
| || align="left" | Ülejäänud riigid || 597
|- bgcolor="#DCDCDC"
| || align="left" | 2013. aasta maailma kogutoodang || '''4000'''
|}[[Kasutaja:GertNeudorf|GertNeudorf]] ([[Kasutaja arutelu:GertNeudorf|arutelu]]).
==Viited==
{{viited}}
▲{{commonskat|Cement}}
[[Kategooria:Ehitusmaterjalid]]
| |||