Hvad er Portlandcement?

Mange mennesker forveksler udtrykkene “cement” og “beton”. Portlandcement er et fremstillet produkt, der er en bestanddel i forskellige betonprodukter. Portlandcement sælges som et fint pulver, der blandes med vand og tilslagsstoffer for at fremstille Portlandcementbeton (PCC). Portlandcement består af calciumsilikater, calciumaluminater, calciumaluminoferrit og normalt en smule gips. Når der tilsættes vand til cementen, hydrerer calciummineralerne og danner en gel. Det er denne gel, der holder aggregatet sammen i beton.

Der findes otte typer Portlandcementer, hver med særlige anvendelsesformål og kemiske krav. Fremstillingsprocessen er dog i bund og grund den samme og er et produkt af en ovnoperation. Cementfremstilling er en proces i to faser. Materialer som kalksten, der indeholder calciumoxid, blandes med silica- og aluminiumoxidmaterialer som f.eks. sand, skifer eller ler. Råmaterialerne tørres og formales normalt, hvorefter blandingen opvarmes i en rotationsovn for at danne klinker. Klinkeren blandes derefter med gips og andre materialer og males til det fine pulver (200 mesh sigte), der er kendt som Portlandcement.

Hvordan bruges støbesand til fremstilling af Portlandcement?

G støbesand betragtes som et “alternativt materiale”, der kan erstatte jomfruelige råmaterialer. Råmaterialer, der anvendes til fremstilling af portlandcement, skal indeholde passende proportioner af calciumoxid, silica, aluminiumoxid og jernoxid. Portlandcementblandinger indeholder typisk 10-12 vægtprocent silica og 2-5 vægtprocent aluminiumoxid og jernoxider. Disse mineralkomponenter er væsentlige bestanddele af de fleste støbesande, som derfor kan erstatte nye mineraler. Ifølge en undersøgelse foretaget i 2008 af Portland Cement Association købte 13 af landets cementovne støbesand fra støberier. Formalet kuppelslagge kan også anvendes som råmateriale til cementfremstilling.

Hvordan klarer portlandcement sig ved brug af støbesand?

Portlandcement fremstillet med støbesand opfylder alle kvalitets- og præstationskrav til portlandcement fremstillet udelukkende med jomfruelige materialer. En undersøgelse foretaget af American Foundry Society viste, at Portlandcement fremstillet med støbesand kan udvise en højere trykstyrke end Portlandcement fremstillet med konventionelle råmaterialer.

Grubesand anvendes som et fremstillingsmateriale i produktionen af Portlandcement. Forskellige typer portlandcement har forskellige kemiske og fysiske krav på grund af de forskellige anvendelser af cementen. ASTM Standard C-150, Standard Specification for Portland Cement, angiver de forskellige typer Portlandcement.

Hvilke tekniske problemer er der forbundet med støbesand i forbindelse med fremstilling af portlandcement?

Den kemiske konsistens af støbesand er vigtigere end de fysiske egenskaber, når det drejer sig om at bestemme egnetheden til fremstilling af portlandcement. Silicaindholdet i støbesand overstiger det minimumsindhold af silica på 80 %, som Portlandcementovne kræver, og tilstedeværelsen af andre grundstoffer såsom jern og aluminium er et aktiv. Lerindholdet i støbesand kan være et problem, hvis det giver problemer med flydeevnen i cementovne med våde råstofblandingsprocesser.

Selv om støbesand kan være et fremragende råmateriale til fremstilling af Portlandcement, kan transportafstande være en hindring for at skaffe mere støbesand til Portlandcementovne. Der er kun 118 cementovne i USA, hvoraf nogle ejer tilstødende stenbrud, hvor kalksten og andre nye aggregater forarbejdes til cementproduktion.

Er der særlige QA/QC-problemer, som leverandører og/eller slutbrugere skal være opmærksomme på?

Sorteret støbesand kan være et ønskværdigt materiale til cementfremstilling, hvis transportafstandene ikke udelukker brugen heraf. Ovnfodringssystemerne er konstrueret til at håndtere materialer i kornstørrelse, og sigtet støbesand er allerede et fint aggregat. Det betyder, at man ved at anvende støbesand undgår de omkostninger og miljøpåvirkninger, der er forbundet med formaling af andre råmaterialer.

Gødningssand, der er bestemt til en cementovn, bør sigtes for at være fri for alt affald, kernestumper, slammetal og fremmedlegemer. Især spildmetal kan beskadige ovnens tilførselssystemer. Kernestumper kan formales og blandes med andre sandstrømme, så længe den kemiske konsistens bevares. Natriumsilikatstøbesand bør undgås, da denne særlige bindemiddeltype ændrer cementens kemi. Den største hindring for at øge brugen af støbesand i cementfremstillingen er at skaffe de nødvendige mængder af sigtet sand på et ensartet grundlag.

Er der særlige miljøproblemer forbundet med brugen af støbesand i Portlandcement?

Portland Cement Association har etableret et program for at gøre fremstillingen og brugen af Portlandcement mere bæredygtig. Anvendelse af støbesand i fremstillingsprocessen af portlandcement bidrager til at skabe et mere bæredygtigt produkt. Der kræves enorme mængder af råmaterialer, der indeholder kalk, silica, aluminiumoxid og jernoxid, for at imødekomme efterspørgslen efter portlandcement. Cementfremstilling er en meget energiintensiv industriaktivitet. Ud over at reducere forbruget af jomfruelige materialer sparer brugen af støbesand energi ved at undgå minedrift, knusning og formaling af jomfruelige råmaterialer ned til kornstørrelse.