foto 1. groeveWat is cement, hoe wordt het gemaakt?door ir. K. L. A. Van der Leeuw-Het is opvallend, hoe -- zelfs in de kringen van hen, die jarenlang met cement hebbenomgegaan -- zeer weinig bekend is, wat cement nu eigenlijk precies is en hoe hetwordt vervaardigd. Het leek ons daarom een goede gedachte om m het eerste num-mer van ,,Cement" een poging te ondernemen om hierin meer klaarheid te brengen. Uitde aard der zaak zullen we ons hierbij tot algemeenheden moeten beperken.Wat cement isDe naam cement op zichzelf is eigenlijk weinig zeg-gend, want deze betekent niets anders, dan dat menmet een bindmiddel te doen heeft. Als we de zaakletterlijk opvatten, zou dus ieder bindmiddel rechthebben op de naam cement. Toch denken we bij dezenaam aan een zeer bepaald product en wel gewoon-lijk aan dat industrieproduct, dat offici?el de naamvan Portlandcement draagt; deze keer beperken weons daarom tot het Portlandcement.Het Portlandcement dan is een vrij ingewikkeldmengsel van kalk-, kiezelzuur- en aluminiumverbin-dingen, die alle de eigenschap hebben met water eenreactie aan te gaan. Tengevolge van deze reactie ont-staan nieuwe verbindingen, die deels uitkristalli-seren en daarbij een harde vaste massa vormen. Dezeharde massa is het juist, die het cement tot de grond-slag van allerlei bouwkundige werken maakt.Eigenlijk is het in chemisch opzicht niet geheel juistover uitkristalliseren te spreken, want het grootstegedeelte der reactieproducten vormt een collo?dalemassa, die in een later stadium van de verhardingwater afstoot en dan grotendeels verantwoordelijk isvoor de genoemde vaste massa.Men moet wel goed in het oog houden, dat in iedergeval een reactie met water de grondslag vormt vande waarde van cement als verhardend materiaal.Nog maar al te veel heerst de mening, dat een ver-hardende cement zou moeten drogen.4De 4 voornaamste in het cement voorkomende ver-bindingen zijn het tricalciumsilicaat (3CaO.SiO2),dicalciumsilicaat (2CaO.SiO2), tricaiciumaluminaat(3CaO.Al2O3) en het zgn. Brownmilleriet, dat de for-mule 4CaO.Al2O3.Fe2O3 heeft. Hiervan reageren delaatste twee zeer snel met water. Uit het aluminaatontstaan gekristalliseerde producten, die oorzaak zijnvan het ontstaan van een stijve massa. Dit gedeeltevan het verhardingsproces staat bekend als de binding.De reactie verloopt snel onder vrij aanzienlijkewarmte-ontwikkeling; de ontstane massa heeft eenzekere stijfheid, is vormvast, doch bezit nog slechtseen zeer geringe sterkte.Wanneer de eerste reactie heeft plaats gehad en debinding is afgelopen, begint het tweede gedeelte vanhet hydratatieproces, de verharding. Dit is de reactievan de silicaten, die veel langzamer verloopt, maaroorzaak is van de hoge mechanische vastheden,welke kenmerkend zijn voor het Portlandcement.Tengevolge van de ontleding van de silicaten, vooralvan het tricalciumsilicaat, vormt zich een kiezel-zuurgel, die in een later stadium van de verhardinguitdroogt en dan een aaneengesloten harde massavormt.In aansluiting op wat hieromtrent reeds hierbovenis gezegd, willen wij hier nog opmerken, dat dit,,uitdrogen" van de gel ook geschiedt bij verhardingonder water! Is dus in het begin van het verhardings-proces water noodzakelijk om de reactie in te leiden,later verloopt het eenmaal begonnen proces onaf-hankelijk van de omgeving.Hoe Portlandcement wordt gemaaktHet zal na lezing van het bovenstaande duidelijk zijn,dat bij de vervaardiging van cement, kalkhoudendegrondstoffen een grote rol spelen. Inderdaad is dezerol zo belangrijk, dat practisch gesproken een cement-industrie alleen daar kan ontstaan, waar kalkhouden-de gesteenten worden gevonden (foto 1). Voor deandere samenstellende bestanddelen, namelijk kiezel-zuur en aluminiumverbindingen staan verschillendegrondstoffen ter beschikking. Zowel klei, leisteen alsmergel leveren beide bestanddelen in voldoende hoe-veelheid en het zal uitsluitend van plaatselijke om-standigheden afhangen, welke dezer grondstoffen menzal kiezen. De benodigde ijzerverbindingen komensoms al in voldoende hoeveelheid voor in de genoemdegrondstoffen; soms is het bijvoegen van een afzonder-lijke sterk ijzerhoudende grondstof nodig.Het principe van de cementvervaardiging is nu, datde goed gemengde grondstoffen aan een hoge tempe-ratuur (ca. 1450? C) worden blootgesteld, waarbijde verbindingen zich vormen, die in het eerste ge-deelte van dit artikel zijn genoemd. De voorbereidingder grondstoffen voor dit proc?d? kan op twee ge-heel verschillende manieren geschieden, namelijklangs de natte en langs de droge weg.Bij het natte proc?d? worden de grondstoffen metwater gemengd (foto2), meestal onder een gelijktijdigemaalwerking. Het grote voordeel van deze methodeis, dat het gemakkelijk is om een innige menging derverschillende grondstoffen tot stand te brengen; ookhet latere fijnmalen van de dus ontstane ,,pap" levertgeen moeilijkheden op. Juist met het oog op hetmaalproces, dat alleen behoorlijk uitvoerbaar is bijeen vloeibare of bij een volkomen droge massa, nietechter met ,,halfnatte" substanties, is de natte me-thode de aangewezen weg voor de bedrijven, die sterkwaterhoudende grondstoffen gebruiken. De bij ditproc?d? gemaakte pap bevat 30--40% water en dezegrote hoeveelheid water moet bij het brandpr?cesworden verdampt; dit is, vooral in kolenarme streken,een nadeel.Uit het voorgaande volgt reeds, dat het droge proc?d?eigenlijk alleen maar kan worden gebruikt, wanneermen grondstoffen heeft met gering vochtgehalte. Hetverkrijgen van een volledige menging der grondstof-fen is hier veel moeilijker. Een andere complicatie,waarop nu niet ver kan worden ingegaan, is deze, dathet niet wel doenlijk is de gemengde grondstoffen involkomen droge toestand in de oven te brengen. Menmoet het mengsel op een nauwkeurig gedoseerdvochtgehalte brengen om niet te veel verstuiving tekrijgen. De grote kolenbesparing tegenover het natteproc?d? is echter ontegenzeggelijk een voordeel.De natte methode wordt het meest gebruikt; daaromwordt deze verder als voorbeeld genomen. De uit degrondstoffen en water vervaardigde pap wordt inkogelmolens fijngemalen tot een vrij hoge graad vanfijnheid. Een fijne verdeling van het materiaal be-vordert uit de aard der zaak de goede reactie in deoven. De pap wordt dan in grote bassins opgeslagen,waarbij ze tevens door een eenvoudige analyse op dejuiste samenstelling wordt gecontroleerd. Het mengenen in d? vloeistof zwevende houden van de vaste be-standdelen gebeurt meestal door middel van pers-lucht, die door de dikvloeibare massa wordt geblazen.foto 2. slibkuipen5De in de cementindustrie gebruikelijke ovens (foto 3)zijn in overgrote meerderheid roterende buisovens;daarnaast zijn in sommige kleinere bedrijven nogschachtovens in gebruik.De roterende ovens zijn lange buizen (tot 150 m), diezwak hellend zijn opgesteld. Aan het hoogste deelloopt een straal pap erin, terwijl aan het laagste eind(foto 3) een stofkoolvlam naar binnen wordt geblazen.Het materiaal loopt derhalve in tegenstroom met devlamgassen en wordt daardoor eerst gedroogd. Bij hetvoortbewegen van de massa in de richting van devlam neemt de temperatuur voortdurend toe en nahet verdampen van het water beginnen de chemischereacties. Deze bestaan in de eerste plaats uit het ver-dwijnen van chemisch gebonden water. Zo bevindtzich in de klei, als een der voornaamste bestanddelenhet kaolien, een waterhoudend aluminiumsilicaat, datbij verhoging van temperatuur zijn kristalwater ver-liest. Is alle chemisch gebonden water verdwenen,dan gaat de reactie verder. De kalkhoudende grond-stoffen zijn aanwezig in de vorm van calciumcarbo-naat, dat bij een temperatuur van ongeveer 900? Contleedt. Het ontstane kooldioxyde (koolzuur) wordtmeegevoerd met de schoorsteengassen; de kalk blijftin de massa achter in de vorm van calciumoxyde. Isook deze reactie afgelopen, dan nadert de massa debrand- of sinterzone. De temperatuur is hier zo hoogopgelopen, dat een gedeelte van de massa begint tesmelten. De makkelijkst smeltbare verbindingen wor-den vloeibaar, waardoor de gehele massa aan elkaarbakt, zgn. samensintert. Een volledig vastbakken wordtverhinderd door de draaiende beweging van de oven.Hierdoor wordt de aaneengebakken massa voort-durend gebroken. Het gebrande materiaal verschijntdientengevolge in de vorm van kleine bolletjes, dit isde zgn. cementklinker. De klinker doorloopt in deoven tenslotte nog een gedeelte, dat uitsluitend voorkoeling dient. In deze ruimte wordt meteen de toe-gevoerde verbrandingslucht voorgewarmd door deovertollige warmte van de klinker.De reeds enigszins afgekoelde klinker wordt in eenvoorraadruimte opgeslagen en tenslotte in kogel-molens tot de gewenste fijnheid gemalen. Aangezienhet aldus verkregen cement uiterst snel met waterreageert en de binding binnen zeer korte tijd afge-lopen is, blijkt het noodzakelijk een stof toe te voegen,die de binding iets vertraagt. Zou men dit nalaten,dan zou het cement door de snelle binding vrijwel on-verwerkbaar zijn. Het vereiste vertragend elementheeft men gevonden in gips. Deze wordt in een hoe-veelheid van enkele procenten aan de cementklinkertoegevoegd en daarna tezamen gemalen. Het zou ophet ogenblik te ver voeren nader op de vertragendewerking van de gips in te gaan; wij willen daaromvolstaan met er op te wijzen, dat dit minerale water-houdende gips moet zijn. Deze heeft dus zelf geenverhardende werking.Na de maling wordt het cement in silo's opgeslagen enis dan gereed voor de expeditie.Hiermee wordt thans het overzicht besloten. Eenandere maal hopen wij op sommige details naderterug te komen.foto 3. klinkeroven