Cement (bouwmateriaal)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Cement (Frans: ciment, ontleend aan het Latijnse caementum, breuksteen of bouwsteen, dat refereert aan het verbinden (metselen) van gehouwen steen) is een snelhardend bindmiddel dat gebruikt wordt voor bouwwerken. Cement, dat voornamelijk uit calciumwaterstofsilicaat bestaat, is een fijngemalen materiaal dat na mengen met water een plastische massa vormt, die zowel onder water als in de buitenlucht verhardt. Met cement kunnen daartoe geschikte materialen aaneengekit worden tot een, ook in water, stabiele massa. Cement wordt voornamelijk gebruikt als grondstof voor beton en metselspecie.

Geschiedenis[bewerken]

De Grieken waren de eersten die metselkalk maakten door het branden van kalksteen. De Romeinen verbeterden dit bindmiddel, een luchtkalk, door er inert vulkanische as, meer bepaald tras, en/of baksteengruis aan toe te voegen. Zo ontstond een hydraulisch bindmiddel, een tussenvorm van luchtkalk en hedendaags portlandcement. Dankzij dit bindmiddel konden grote constructies worden gebouwd, zoals arena's, baden, amfitheaters of aquaducten, waarvan sommige zelfs twintig eeuwen later nog perfect bewaard zijn gebleven.

In de lage landen verdween de kennis over het maken en toepassen van cement met de terugtrekking van de Romeinen. Tot in de Middeleeuwen werd voornamelijk met hout gebouwd. Vanaf de 12e eeuw keerde het gebruik van steenachtige materialen, waaronder baksteen, terug. Het metselwerk van muren werd vervaardigd door middel van kalkmortels, onder andere van schelpkalk. Deze mortels droogden zeer traag. Voor waterbestendige muren werd aan de kalkmortel tras toegevoegd en dit geheel werd cement genoemd. Tras is gemalen tufsteen afkomstig uit de Duitse Eifel. De handel in tufsteen werd vanaf de 17e eeuw gedomineerd door handelaren uit Dordrecht. Tufsteen werd over de rivier naar Dordrecht vervoerd en aldaar vermalen tot tras. Het met tras verrijkte cement werd om deze reden aangeduid als Dordts of Hollands cement. Dit werd via de Dordtse stapelmarkt verhandeld in noordwest Europa. Voor de verbouwing van het Kasteel van Versailles door Lodewijk XIV leverden de Dordste handelaren de benodigde ´tras ofte cement´[1]

Aan het eind van de 18e eeuw proberen de Duitse tufsteenhandelaren zich te mengen in de trashandel. De Nederlandse staten-generaal introduceren een invoerbelasting op ´bovenlandsche´ tras om de lokale trashandel te beschermen. De Duitse keurvorst van Pfalz voerde als tegenmaatregel een exportbelasting op tufsteen in. Door deze maatregelen werd de prijs van tras hoger en konden andere cementsoorten tot ontwikkeling komen. De kennis over de hydraulische werking van cement nam in de 18e eeuw toe door onderzoek aan Romeins cement door het onderzoek van de Brit John Smeaton en de Fransman Louis Vicat. Smeaton ontwikkelde in 1759 een mortel die even hard was als steen, door luchtkalk te vermengen met vulkanische as. In 1817 ontdekte de Fransman Louis Vicat de chemische principes van hydraulisch cement. Zij worden dan ook beschouwd als de vaders van de moderne cement.

In Nederland experimenteerde de Amsterdamse cementhandelaar Adriaan de Booys in 1789 met een ´kunst-cement´, die hij vervaardigde uit ´beklonkene molenklei´ gewonnen uit het Amsterdamse IJ. De klei werd gebakken en daarna vermalen. Deze vermalen klei werd gevoegd bij kalkmortel en hieruit ontstond het zogenaamde Amsterdamse cement. In 1790 startte Booys een cementbranderij, waar het Amsterdamse cement werd vervaardigd. Tevens verkreeg hij een octrooi dat hem exclusieve rechten verleende voor de cementlevering voor de publieke werken van Amsterdam. In Utrecht richtte in 1792 Gijsbert Dirk Cazius een cementbranderij op, waar Utrechtse cement werd vervaardigd uit klei uit de Vaartsche Rijn. Het Amsterdamse octrooi oogstte veel afgunst bij de trashandelaren, en negatieve reclame en laster richtte het oorspronkelijke bedrijf van Booys in 1810 ten gronde. Unico W.T. Cazius, zoon van Gijbert, nam met het Utrechtse bedrijf de leveringen aan de Amsterdamse publieke werken over. Nadat in 1810 uit onderzoek de betere kwaliteit van de Amsterdamse cement boven het Utrechtse was vastgesteld, schakelde het Utrechtse bedrijf over op productie van Amsterdamse cement met klei uit het IJ. Uit het onderzoek bleek verder dat het Amsterdamse cement in kwaliteit nagenoeg gelijk was aan de Dordtse variant waarin tras was verwerkt. Cazius, Booys en een investeerder, Gijbrecht Asschenbergs, verwierven in 1810 een nationaal octrooi voor de vervaardiging van Amsterdamse cement, dat in 1814 door koning Willem I werd herbevestigd. In aanbestedingen van publieke ´waterdichte´ werken werd het geoctrooieerde Amsterdamse cement vereist. Het cement werd toegepast in vele sluizen van Amsterdam, kazernes van de genie en het droogdok bij het Nieuwe Diep, dat gebouwd werd onder leiding van inspecteur-generaal van de Waterstaat Jan Blanken. Door het exclusieve octrooi was er veel weerstand bij de reguliere aannemerij bij het gebruik van Amsterdamse cement. Na afloop van het octrooi in 1840 nam het gebruik van de Amsterdamse cement af.

In 1824 nam de Engelsman Joseph Aspdin een patent op portlandcement, een product van het branden van kalksteen en klei in steenkoolovens. De Eerste Engelse Portlandcementfabriek werd in 1843 opgericht, de eerste Duitse Portlandcementfabriek stamt uit 1855. De import en productie vanaf 1870 van deze cementsoort in Nederland decimeerde de handel in het Dordtse cement.

Productie[bewerken]

Hete klinker
Nuvola single chevron right.svg Zie voor een uitgebreid overzicht het hoofdartikel Cementindustrie.

De productie van klinker, een actief element van cement, vindt plaats met de droge methode of, zij het minder vaak vanwege het hogere energieverbruik, met de natte methode.

Typen[bewerken]

Samenstelling[bewerken]

Er zijn verschillende cementtypen, aangeduid met CEM I tot CEM V, met een kleiner of groter gehalte aan Portlandcement en hoogovencement.

  • CEM I Portlandcement met maximaal 5% andere stoffen
  • CEM II Allerlei mengvormen met portlandcement en bijvoorbeeld leisteen, minimaal 65% portlandcement
  • CEM III Hoogoven/portlandcement mengsel in 3 klassen: A,B en C; waarbij CEM III/A de minste (40%) en CEM III/C de meeste (90%) hoogovenslak bevat.
  • CEM IV Puzzolaancementsoorten.
  • CEM V Composietcementen, met mengsels van portlandcement, hoogovenslak en puzzolanen.

Sterkte[bewerken]

De indeling in klassen (32,5 42,5 52,5) gebeurt door een drukproef na 28 dagen. Zo moet mortel van klasse C 52,5' minstens een druksterkte van 52,5 MPa hebben.

De mortelprisma's zijn daarbij gebaseerd op een standaardverhouding van cement, water en zand. De sterkteaanduiding van de cement heeft slechts beperkte invloed op de te behalen sterkte van beton (gebaseerd op zand en grind) of mortels (gebaseerd op zand). Dit komt doordat een betonspecie met o.a. een lagere water-cement-factor (verhouding cement ten opzichte van water) kan worden aangemaakt dan de mortelspecie die wordt gebruikt voor de sterkteclassificatie van cement. Ook de opbouw van het toeslagmateriaal heeft invloed op de uiteindelijke sterkte van beton. De sterkteklasse van de cement is daarom niet direct terug te voeren tot een maximale sterkteklasse voor beton of mortel.

  • De klasse 32,5 is aangewezen voor toepassingen waar geen hoge aanvangssterkte en geen snelle ontkisting vereist zijn. Wordt niet aangeraden in de winter (een al trage reactie in koud weer geeft een zeer trage reactie).
  • Cementen van sterkteklasse 42,5 worden veelal toegepast in geval de vereiste druksterkte van mortel/beton op 28 dagen de 30 N/mm² moet overschrijden (t.t.z. hoger dan de klasse C25/30 volgens NBN B 15-001).
  • De klasse 52,5 ontwikkelt snel een hoge aanvangssterkte, en wordt daardoor voor geprefabriceerde elementen gebruikt.

Bijzondere kenmerken[bewerken]

  • HSR (High Sulfate Resistance): Cement met hoge bestandheid tegen sulfaten (volgens NBN B12-108). Dergelijke cementen bevatten minstens 65% slak, in verhouding tot de som van klinker en slak. Dergelijke cementen worden toegepast in agressieve milieus. Het moet gebruikt worden voor beton dat in contact komt met water dat meer dan 500 mg sulfaten per kg bevat of grond die meer dan 3000 mg sulfaten per kg bevat.
  • LA (Low Alkali): Cement met een begrensd alkaligehalte (volgens NBN B12-109). Het alkaligehalte wordt uitgedrukt in % Na2O equivalent, en wordt begrensd tot 0,6% voor CEM I; 0,9% voor CEM III/A en 2% voor CEM III/B - C. Dergelijke cementen hebben een grote weerstand tegen een reactie tussen de alkaliën van het cement en de granulaten (alkaligranulaatreacties).
  • HES (High-Early-Strength): Cement met hoge aanvangssterkte conform de druksterkte op 1 dag bepaald voor de HES Portlandcementen (NBN B12-110). Wordt gebruikt bij een snelle ontkisting, wanneer een snel gebruik noodzakelijk is, en bij geprefabriceerd beton.
  • LH (Low Heat) cement met een lage hydratatiewarmte; gebruikt voor grote betonvolumes.

Gebruik[bewerken]

Cement wordt gebruikt in:

  • mortel (cement, zand en water)
  • beton (granulaten, zand, cement en water)
  • vezelcementproducten (eerder met asbestvezels, maar na het verbod op asbest in juli 1993 werd dit vervangen door niet schadelijke kunststofvezels)

Allergieën[bewerken]

De chroom(VI) houdende preparaten in cement veroorzaken bij de mens in bepaalde omstandigheden, na rechtstreeks en langdurig huidcontact, allergische reacties. Moderne betonsoorten worden speciaal behandeld om dit tegen te gaan.

Zie ook[bewerken]

Noten[bewerken]

  1. ´Vaderlandse Cementgeschiedenis´ De Ingenieur Jg.83, nr 44, p 829.

Externe bron[bewerken]

  • A. Heerding, 1971, Cement in Nederland. Amsterdam: Meijer Pers. Uitgave ter gelegenheid van 40 jaar Cemij.
  • ´Vaderlandse Cementgeschiedenis´ De Ingenieur Jg.83, nr 44, pp 828-848

Externe link[bewerken]

Kalkboek Rijksdienst voor de Monumentenzorg