Cement naturalny

Po upadku Imperium Rzymskie­go zanikła sztuka wyrobu do­brych spoiw wiążących. W XIX w. francuski inżynier Louis Joseph Vicat zajmował się badaniami mechanizmów zachodzących w wapnie, które w tamtych czasach było głów­nym spoiwem używanym podczas prac budowlanych. W 1818 r. Vicat wykazał, że jeżeli w wapieniu brak jest substancji ilastej, to tej samej jakości wapno hydrauliczne można otrzymać przez sztuczne zmieszanie wapienia z gliną. Wypalanie gliniaste­go wapienia przy stosunkowo niskich temperaturach 500-1200^oC umożli­wiło produkcję cementu naturalnego. W 1976 r. Joseph Parker stwierdził, że wypalone bryły wapienia margliste- go ze zbocza góry Kent dają znakomity cement hydrauliczny. Kilka lat później cement ten nazwano romańskim. Od­krycie klinkieru cementowego umożli­wiło produkcję sztucznego cementu, mimo że prace na terenie Francji były znacznie zawansowane, nie zostały na czas opatentowane. Dlatego wy­nalezienie sztucznego cementu przy­pisywane jest Anglikowi Josephowi Aspdinowi, który w 1824 r. uzyskał patent na jego wyrób.

Fot. 1 Panteon w Rzymie (©kevers – Fotolia.com)

Przyjęta nazwa cement portlandzki pochodzi od koloru otrzymanego ce­mentu, który przypominał wynalazcy szary kolor skał z wyspy Portland. Poza kolorem i właściwościami różni je znacznie wyższa temperatura wy­pału 1450^oC, co powoduje większą emisję szkodliwych gazów do atmo­sfery.

Cement naturalny nazywany jest tak­że cementem romańskim, gdyż głów­ny surowiec margiel i niskie tempera­tury wypału 900^oC charakteryzowały cementy używane przez Rzymian do wznoszenia swoich budowli (fot. 1). Modyfikowano je dodatkowo popiołami wulkanicznymi, które zwiększały szczelność spoiw używanych do budo­wy np. akweduktów. Pozostałości bu­dowli sprzed 2 tys. lat potwierdzają doskonałe właściwości użytych spoiw. Cement naturalny jako spoiwo ma bardzo duże możliwości stosowa­nia. Charakteryzuje się bardzo krót­kim czasem wiązania i twardnienia, który pozwala szybciej uzyskać peł­ną wytrzymałość. Skrócenie czasu prowadzonych prac i mniejszy wpływ czynników atmosferycznych różni go od współczesnych materiałów. Nie zawiera także stosowanych obecnie dodatków, którymi są często mate­riały wtórne, jak popioły i inne surow­ce odpadowe, powodujące często szkodliwe wysolenia i zmiany barw gotowych elementów. Ciepły kolor jasnej ochry zdecydowanie różni go od szarych cementów portlandzkich. Wykonywane w XIX i XX w. elemen­ty architektoniczne z tzw. sztucz­nego kamienia na spoiwie z cemen­tu naturalnego często mylone są obecnie z elementami kamiennymi. Wysoka wodoodporność cementów naturalnych pozwoliła na wybudowanie wielu kanałów i śluz w czasach rozwoju Europy XIX i XX w., które funkcjonują do dziś.

Jakość cemen­tu naturalnego została potwierdzona w zachowanym budownictwie i deko­racjach architektonicznych z tam­tych lat w wielu miastach Polski. Najliczniejsze zachowane oryginalne przykłady można spotkać w Łodzi. W innych miastach szybciej i wię­cej wyremontowano współczesnymi cementami portlandzkimi o innych właściwościach, co często prowa­dziło do nieodwracalnej destrukcji warstw pierwotnych. Dlatego tam gdzie mamy do czynienia z substan­cją historyczną, powinno się stoso­wać materiały i spoiwa z danej epo­ki, jak cement naturalny. Ze względu na swoje właściwości sprawdza się również w budownictwie hydrotech­nicznym oraz ekologicznym. Jednak najwięcej materiału używa się obec­nie do prac renowacyjnych oraz de­koracyjnych. Właściwości materiału umożliwiają wykonywanie elementów zarówno w formie odlewów (prefabrykacja elementów) za pomocą sza­blonów na stole lub bezpośrednio na murach, jak również do modelowania z ręki rzeźb lub ornamentów. Cement naturalny, w zależności co chcemy uzyskać, można modyfikować do­datkami kruszyw (mączek) o różnym uziarnieniu oraz dodatkiem wapna. Zaprawy można barwić pigmentami, ze względu na szybkie wiązanie przy wyższych temperaturach powie­trza należy użyć opóźniacza Tempo. Wszystkie dodatki dozuje się objęto­ściowo na litr cementu. Mimo uzyska­nia wczesnej wytrzymałości elementy wykonywane w formie odlewów lub za pomocą szablonów zachowują wilgot­ność rdzenia przez okres co najmniej dwóch tygodni. Pozwala to na równe wiązanie, co eliminuje skurcz podczas wiązania, a co za tym idzie spękania, charakterystyczne dla cementów portlandzkich. Większe elementy wy­konywane w formie odlewów lub za pomocą szablonu należy wykonywać dwuwarstwowo: wierzchnia warstwa odwzorowująca rysunek formy lub szablonu z cementu z kruszywem o drobniejszym ziarnie, wewnętrzna lub podkładowa tworząca rdzeń – z dodatkiem grubszego kruszywa. Ze względu na szybkość wiązania prace należy wykonywać metodą mokre na mokre, aby nastąpiło dobre przewią­zanie kolejnych warstw. Elementy przestrzenne, wykonywane metodą odlewu lub te modelowane w świe­żej masie z ręki, czasami wymagają zbrojenia lub konstrukcji wsporczej ze stali nierdzewnej.