Sement

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til: navigasjon, søk

Sement er i vid forstand et materiale med adhesive egenskaper. I moderne bruk henviser betegnelsen sement til finmalte materialer som sammen med vann danner et bindemiddel med sterke vedhengende egenskaper. Disse materialene kalles hydrauliske sementer og er som regel et laget av gips, kalk, pozzolaner og portlandsement. For betong er det stort sett portlandsement som benyttes.

Ordet kommer fra latin caementum[1], «utilhogd stein (til byggearbeid)». I dagligtale er sement synonymt med portlandsement. Sement blir ofte også feilaktig brukt som navn på produktene betong eller mørtel, hvor sement riktignok er bindemiddelet. Sement blir i første rekke brukt til å fremstille betong og mørtel. Sement blir også brukt som injeksjonsmiddel i tunnelarbeid, og til å stabilisere og/eller solidifisere grunn. Det er også utviklet sement til bruk i oljebrønner.

Produksjon (Portlandsement)[rediger | rediger kilde]

Produksjon av sement kan deles i tre faser: Råvarefremstilling, klinkerproduksjon og oppmaling til sement. Den beskrevne prosess gjelder såkalt prekalsinert sementproduksjon.

Råvarefremstilling[rediger | rediger kilde]

Kalkstein er hovedråvaren i sementproduksjon. Steinen brytes normalt i dagbrudd og fraktes med dumper til videre nedknusing. Bildet er fra Norcem Kjøpsvik, Tysfjord i Nordland.

Kalkstein er hovedråvaren for produksjon av sement og en sementfabrikk vil normalt ligge tett ved kalksteinsuttaket, som nesten alltid er et dagbrudd. Norcem Brevik er verdens eneste sementfabrikk som henter kalkstein fra gruve med underjordsdrift. Steinen knuses ned i knuseverket. Kalkstein av god kvalitet for sementproduksjon har en høy andel kalsiumkarbonat. Det er i tillegg behov for en mindre mengde andre mineraler som blant annet silisium, jern og aluminium. Disse mineralene hentes enten fra naturlige råstoffer som kvarts eller bauxitt, eller fra industrielle restprodukter. Mineralene males ned og kalles nå råmel.

De store rotérovnene er et kjennemerke i sementproduksjonen. De lange ovnsrørene er av stål, og er kledt med ildfast materiale på innsiden. Materialene kommer opp i en temperatur på omlag 1450 grader.

Klinkerproduksjon[rediger | rediger kilde]

Råmelet føres inn i ovnssystemet. I moderne fremstilling med tørrprosess går råmelet først gjennom en serie sykloner. Syklonene er plassert over hverandre i et syklontårn. Råmelet virvler nedover gjennom syklonene, mens det blir varmet opp av varme gasser som går motsatt vei. Mot slutten er temperaturen i råmelet rundt 700 ºC. Etter den nest siste syklonen blir råmelet sendt inn i kalsinatoren. Her foregår en ytterligere temperaturøkning til over 850 ºC, og kalsineringen starter. Det innebærer at karbondioksid blir skilt ut fra kalsiumskarbonatet. Fra kalsinatoren går råmelet via den siste syklonen og videre inn i rotérovnen, som er en lang, roterende, sylindrisk ovn. Rotasjonen og den svake helningen gjør at råmelet langsomt fraktes nedover ovnen. I denne fasen stiger temperaturen opp mot 1450 ºC og råmelet går gjennom en delvis smelting (sintring) som gjør at det klumper seg til det som kalles klinker. For å bevare de kjemiske egenskapene går klinkeren gjennom en rask nedkjøling før den blir lagret på siloer.

Klinker er et eget handelsprodukt og kan lett fraktes i bulk. I en del land hvor de ikke har tilgang på kalkstein blir klinker importert for lokal fremstilling av sement.

Sementmølle[rediger | rediger kilde]

I sementmøllen brukes møllekuler av stål til å male ned klinkeren til fint pulver; sement.

For å produsere sementen blir klinkeren malt til fint pulver i store, roterende sementmøller. Møllen er et stort stålrør med flere kamre fylt med stålkuller. Møllen roterer hurtig slik at kulene maler ned klinkeren til fint pulver. Det blir tilsatt gips og eventuelt andre stoffer som flygeaske eller slagg for å oppnå ønsket kvalitet. I en integrert sementfabrikk blir det både produsert klinker og malt sement. . Sement ble tidligere distribuert i tønner og sekker, men nå skjer nesten all distribusjon i bulk, enten med bil, jernbane eller båt.

Historikk[rediger | rediger kilde]

Tidlige sementer[rediger | rediger kilde]

Romerne var de første til å produsere sementer i større skala. Disse var såkalte pozzolansementer, vanligvis fremstilt fra vulkansk aske blandet med lesket kalk. Den romerske sementen kunne brukes både som mørtel i murarbeid, eller til ren konstruksjon slik som i Pantheon. Romernes sement gikk i glemmeboken, og helt fram til begynnelsen av 1800-tallet var det lesket kalk som var i vanlig bruk for bygg i mur og stein.

Moderne sementer[rediger | rediger kilde]

Byutviklingen krevde stadig sterkere byggematerialer, og fra slutten av 1700-tallet var det flere som utviklet ny typer med sement hvor en kraftigere brenneprosess enn kalkovnen bidro til å gi større fasthet. Foregangspersoner var James Parker, John Smeaton og Louis Vicat. I 1824 tok Joseph Aspdin patent på det han kalte Portlandsement. Navnet ble brukt for å indikere at fargen på sementen lignet på den prestisjefylte Portland-steinen. Mot midten av 1800-tallet var produksjonsprosessen forbedret ytterligere slik at man fikk en sement med bedre herde- og fasthetsegenskaper. Dette banet vei for økt bruk av betong i bygninger og andre konstruksjoner.

Armert betong ble første gang benyttet som komposittmateriale og konstruksjonsmetode i 1849 av entreprenøren François Coignet. På denne måten ble de gode styrkeegenskapene til betong kombinert med strekkstyrken til stål.

Sementproduksjon i Norge[rediger | rediger kilde]

Norcems sementfabrikk i Kjøpsvik, Tysfjord, er verdens nordligste sementfabrikk.

Den første sementproduksjonen i Norge ble gjort på Nordre Langøen (senere en del av Langøyene) innerst i Oslofjorden. Produksjon ble startet i 1841. Omtrent samtidig ble en annen fabrikk anlagt på Bagaas Brug ved Akerselven. Sementen fra disse fabrikkene var ikke portlandsement og nådde ikke kvalitetsmessig opp til importerte sementer. Etter ca. 20 års drift opphørte de to pionerbedriftene.

Christiania Cement Aktiebolag kjøpte opp og utvidet driften ved det gamle teglverk på Slemmestad i 1888. Eierne bak dette drev allerede fire sementfabrikker i Sverige. Selskapet gikk konkurs etter to år og driften ble overtatt av A/S Christiania Portland Cementfabrik i 1892. Christiania Portland Cementfabrik bygget raskt opp en stor produksjon, og var i 25 år eneste produsent av portlandsement i Norge. Fabrikken ble nedlagt i 1989.

Cementfabrik Norge CE-NO Portland Cement A/S ble etablert i mai 1915 og bygget en sementfabrikk på Gullaug utenfor Drammen. Produksjonen tok til i 1917. Man klarte imidlertid ikke å etablere en lønnsom produksjon blant annet på grunn av dyr produksjon og langvarige streiker hos arbeiderne. Driften stanset helt i 1927.

Dalen Portland Cementfabrik ble etablert i 1916 og bygget en sementfabrikk ved Dalen ved Brevik, Telemark. Produksjonen kom i gang i 1919.

Nordland Portland Cementfabrik ble stiftet i 1918 og bygget en sementfabrikk i Kjøpsvik i Nordland. Produksjonen startet i 1920.

I 1968 fusjonerte de tre norske sementprodusentene til A/S Norcem.

Miljø[rediger | rediger kilde]

Sementproduksjon er energikrevende og bidrar til store utslipp av karbondioksid. Utslippene har to kilder; kalsinering og brensler.

  • Kalsineringen er den kjemiske prosessen som ligger til grunn for sementens egenskaper som bindemiddel. Under høye temperaturer drives karbondioksid ut av kalksteinen. Fra en kg kalkstein blir det frigitt om lag 500 gram karbondioksid. Når sementen kommer i kontakt med vann for å lage betong eller mørtel, startes karbonatiseringen. I denne prosessen blir CO2 bundet opp igjen i produktet. Opptil 70 % av CO2 avgitt ved kalsinering kan over tid tas opp igjen av betongen, avhengig bruk og avhending.
  • Den andre kilden til utslippene er forbrenning av brensel. Tradisjonelt har det vært benyttet olje og kull som brensel i ovnene. Allerede på 1980-tallet ble det satt i gang forsøk med å bruke alternative brenselskilder basert på avfall. I dagens produksjon (2016) utgjør avfallsbasert brensel over 65 % av tilført brenselsenergi til fabrikken i Brevik. 33 % av brenselet er biomasse og CO2-nøytralt.

Ytterligere reduksjon av miljøpåvirkningen gjøres ved å blande ut sementen med andre stoffer. I Norge benyttes flyveaske (FA), som er et avfallsprodukt fra kullfyrte kraftverk. Vanlig FA-sement inneholder 20 % flyveaske. Det er også produsert en spesialsement med 30 % flyveaske. Denne er blant annet brukt til støpingen av elementene til Bjørvikatunnelen.

Annen bruk[rediger | rediger kilde]

Sement blandet med asbestfibre ble tidligere markedsført under varemerket Eternit.

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Jfr. verbet caedō, «hogge (i stykker); bryte [stein]».

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]