Τσιμέντο – Το Θεμέλιο του σύγχρονου κόσμου

Τι είναι το τσιμέντο;

Το τσιμέντο είναι ένα ετερογενές μίγμα ανόργανων ενώσεων, οι σημαντικότερες εκ των οποίων παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα.

Πώς παράγεται το τσιμέντο;

Μίγμα από αλεσμένο ασβεστόλιθο με άργιλο τοποθετείται σε κλιβάνους, όπου θερμαίνεται στους 1450^oC. Σε αυτές τις υψηλές θερμοκρασίες λαμβάνει χώρα μία σειρά από χημικούς μετασχηματισμούς, οι οποίοι οδηγούν στο προϊόν μίγμα, το κλίνκερ. To κλίνκερ αλέθεται σε μέγεθος σκόνης, η οποία αποτελεί το γνωστό μας τσιμέντο.

Πού χρησιμοποιείται το τσιμέντο;

Το τσιμέντο χρησιμοποιείται κυρίως για την παρασκευή του σκυροδέματος αλλά και άλλων υλικών, τα οποία χρησιμοποιούνται στον τομέα των κατασκευών (τοιχοποιία, οδοποιία, κατασκευή φραγμάτων κ.α).

Πώς χρησιμοποιείται το τσιμέντο;

Το τσιμέντο χρησιμοποιείται κυρίως ως υδραυλική κονία, που σημαίνει πως η ποικιλία των δράσεων του εμφανίζεται μετά την ανάμιξη του με το νερό.

Ποια είναι η δράση του νερού κατά την ανάμιξή του με το τσιμέντο*;

Το νερό αντιδρά με τις χημικές ενώσεις του τσιμέντου συμμετέχοντας σε πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις ,εκ των οποίων οι πιο σημαντικές λαμβάνουν χώρα με τις ασβεστοπυριτικές (C₃S και C₂S) . Αυτές συμβάλλουν και στην αντοχή του σκυροδέματος μετά την ενυδάτωση. Είναι σημαντικό να αναφέρουμε πως η Χημεία του τσιμέντου κατά την ανάμιξή του με το νερό είναι ιδιαιτέρως πολύπλοκη και αποτελεί εκτενές αντικείμενο έρευνας.

2Ca₃SiO₅ + 7H₂O –> 3CaO•2SiO₂•4H₂O + 3Ca(OH)₂ + 173.6Κj (διαμόρφωση αντοχής στις πρώτες 7 μέρες)
2Ca₂SiO₄ + 5H₂O –> 3CaO•2SiO₂•4H₂O + 2Ca(OH)₂ + 58.6 Kj (διαμόρφωση αντοχή μετά τις 7 μέρες)

*Αναφερόμαστε στην περίπτωση του τσιμέντου Portland που αποτελεί τον πιο γνωστό τύπο.

Πώς είναι η μικροδομή του τσιμέντου;

Υπάρχουν κίνδυνοι για την υγεία κατά τη χρήση του τσιμέντου;

H σκόνη του τσιμέντου προκαλεί μια σειρά από πνευμονικές δυσλειτουργίες ενώ σχετίζεται και με την ανάπτυξη καρκίνων του πνεύμονα, του στομάχου και του εντέρου. Επιπλέον έρευνες έχουν υποδείξει πως η σκόνη πιθανότατα εισέρχεται στη συστηματική κυκλοφορία προσεγγίζοντας ιστούς όπως της καρδιάς, του συκωτιού, της σπλήνας και των οστών επηρεάζοντας καθοριστικά την μικροδομή τους και την φυσιολογική λειτουργία τους.¹

Ποια είναι η ποσότητα του τσιμέντου που παράγεται κάθε χρόνο;

To 2014 παρήχθησαν περί τους 4.2 Gtn (1 Gtn= 10⁹ τόνοι). Από αυτή την ποσότητα πάνω από το μισό παρήχθη στην Κίνα², η οποία στην περίοδο 2011-2013 χρησιμοποίησε περισσότερο τσιμέντο (6.6Gt) από ότι οι Η.Π.Α τα τελευταία 100 χρόνια (4.5Gt). To 2015 υπολογίστηκε ότι σε κάθε άτομο στην Ευρωπαϊκή ένωση αντιστοιχούν περί τα 300kg τσιμέντου.

Ποιες είναι οι πιο γνωστές κατηγορίες του τσιμέντου (από χημική άποψη);

Σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 197-1:2000 έχουν οριστεί οι ακόλουθες κατηγορίες τσιμέντου (βλέπε πίνακες). Η κάθε κατηγορία ενδείκνυται για διαφορετικές χρήσεις και παρουσιάζει και διαφορετική αντοχή.

Παράγεται τσιμέντο στην Ελλάδα;

Η βιομηχανία παραγωγής τσιμέντου, η οποία είναι μια αμιγώς μεταλλευτική-μεταλλουργική δραστηριότητα, είναι ίσως η σπουδαιότερη βιομηχανική δραστηριότητα στην Ελλάδα με μεγάλες εξαγωγικές δυνατότητες και πολύ μεγάλη συμβολή στην εθνική οικονομία. Στην Ελλάδα σήμερα δραστηριοποιούνται 8 εργοστάσια τσιμέντου.³

Ποιες προσπάθειες γίνονται για την εξέλιξη του σύγχρονου τσιμέντου; Πώς η παραγωγή τσιμέντου επηρεάζει το περιβάλλον;

Ήδη αναφέρθηκε πόσο έντονες και ενεργειακά κοστοβόρες είναι οι διαδικασίες παραγωγής του τσιμέντου. Υπολογίζεται πως για κάθε τόνο τσιμέντου που παράγεται εκλύεται στην ατμόσφαιρα περίπου ένας τόνος CO₂. Επιπρόσθετα, το τσιμέντο ΄΄ευθύνεται΄΄ για το 5% επί των ανθρωπογενών αερίων θερμοκηπίου. Οι περισσότερες προσπάθειες εστιάζονται στην ανακάλυψη νέων ή στη μετατροπή των ήδη υπαρχόντων διαδικασιών παρασκευής του τσιμέντου ώστε αυτές να καταστούν ενεργειακά αποδοτικότερες και περιβαλλοντικά φιλικότερες ενώ εντείνεται και η έρευνα στην κατεύθυνση της δημιουργίας νέων τύπων τσιμέντου με ανάλογες ιδιότητες και σύσταση που θα απαιτεί μικρότερο ποσό ενέργειας κατά την παρασκευή του.^4,5  Τέλος, αναπτύσσεται τάση αυτή την στιγμή σε προϊόντα τσιμέντου τα οποία θα προσφέρουν τη δυνατότητα καθαρισμού της ατμόσφαιρας σε αστικές περιοχές από ατμοσφαιρικούς ρύπους (όπως τα οξείδια του αζώτου) σε συνδυασμό με την αισθητή μείωση της θερμοκρασίας σε πλατείες και ανοιχτούς χώρους.