Cement je práškové stavební pojivo. Výroba cementu se provádí jemným mletím křemičitanových, hlinitanových i dalších slínků.
Základem křemičitanových cementů, mezi které patří i nejběžnější portlandský cement, je trikalciumsilikát (3 CaO.SiO2) a dikalciumsilikát (2 CaO.SiO2).
Výroba portlandského cementu se provádí vypalováním směsi vápence a hlíny nebo břidlice v cementářské peci. Dnes je nejrozšířenější výroba cementu pomocí rotační pece. Šachtové cementářské pece jsou již zastaralé a v průmyslové výrobě cementu se dnes nepoužívají.
Suroviny pro výrobu cementu se připravují třemi rozdílnými způsoby:
- mokrý způsob – suroviny se melou společně za mokra
- polosuchý způsob – hlína se plaví, vápenec se mele za sucha
- suchý způsob – všechny suroviny se melou za sucha
Výroba cementu v rotační peci
Rotační cementářská pec je mírně nakloněný válec, který pomalu rotuje okolo podélné osy. Do horního konce pece je dávkována surovina, do dolního konce se přivádí palivo se vzduchem a současně zde vypadává vypálený slínek.
Během vypalování prochází surovina pásmem vysoušecím, kalcinačním, slinovacích a chladícím. Surovina se postupně vysouší, ztrácí chemicky vázanou vodu, dochází k tepelnému rozkladu vápence i dalších nerostů. Uvolněné oxidy spolu postupně reagují za vzniku slínku a taveniny. Jako palivo se v rotační peci používá uhelný prach nebo častěji topné oleje.
Rotační cementářská pec pro zpracování surovin připravených suchým způsobem bývá obvykle dlouhá přibližně 80 m. Pec pro vypalování surovin připravených mokrým nebo polosuchým způsobem dosahuje délky až 150 m.
Moderní rotační pece soustavy Lepol (Lellep-Polysius) jsou doplněny předsunutým vysoušecím a kalcinačním roštem. Tyto pece tedy obsahují pouze slinovací a chladící pásmo a bývají proto dlouhé jenom okolo 50 m.
Vypálený slínek se po ochlazení nechává delší dobu vyzrávat na skládce, dochází při tom k samovolnému vyhašení volného oxidu vápenatého a ke stabilizaci ostatních vlastností cementu.
Po vyzrání se slínky melou na požadovanou jemnost. Přídavkem sádry během mletí se oddaluje počátek tuhnutí. Během mletí se ke slínku mohou přidávat i další suroviny, nejčastěji se používá vysokopecní struska. Podíl strusky činí podle požadovaného druhu cementu 15 – 80%.
Hydraulický, silikátový a aluminátový modul cementu
Vzájemný poměr vstupních surovin před vypalováním se také řídí požadovanými vlastnostmi cementu.
Poměr hmotnosti oxidu vápenatého k hmotnosti ostatních oxidů se nazývá hydraulický modul cementu – Hm. Hydraulický modul dosahuje obvykle hodnot 1,7 – 2,4. Cement s vyšším hydraulickým modulem uvolňuje při tuhnutí více tepla, více se roztahuje a má vyšší počáteční pevnost.
Poměr hmotnosti oxidu křemičitého k součtu hmotností oxidu hlinitého a železitého se nazývá silikátový modul cementu – Sm. Silikátový modul cementu dosahuje hodnot 1 – 2,5. Cementy s vyšším silikátovým modulem tuhnou pomaleji a během tuhnutí uvolňují méně tepla.
Poměr obsahu Al2O3 k obsahu Fe2O3 se nazývá aluminátový modul cementu – Am. Aluminátový modul dosahuje hodnot 1 – 3,5 a podstatným způsobem ovlivňuje vlastnosti cementu, zejména množství hydratačního tepla, vznikajícího během procesu tvrdnutí betonu.