Essentieel, duurzaam en maatschappelijk waardevol
De maatschappelijke rol van cement en beton
Klimaat
De cementindustrie is zich bewust van haar invloed op de klimaatverandering, maar investeert en versnelt nog steeds haar omschakeling om haar emissies te verminderen en koolstofneutraliteit te bereiken. Bovendien kunnen veel koolstofarme overgangsoplossingen (mobiliteit, huisvesting, energie) niet zonder cement.
Circulaire economie
Al vele jaren staat de cementindustrie in het middelpunt van de circulaire economie, zowel bij de productie van cement als bij het gebruik van beton.
De lokale bouwwaardeketen
onze industrie is een essentiële schakel in de bouwwaardeketen. Zonder cement is er geen beton, zonder beton is er geen bouw! De cementindustrie gebruikt lokale grondstoffen in een korte keten. Daarom kan het moeilijk verplaatst worden, en is het bovendien veel minder gevoelig voor bevoorradingsproblemen, zodat efficiënte en duurzame oplossingen voor bouwproblemen kunnen worden gevonden.
Cement in transitie
De Belgische cementproducenten bevestigen hun voortdurend engagement in de transitie naar circulair en klimaatneutraal bouwen.
Cement productie
Ontginning en voorbereiding van de grondstoffen
Cementfabrieken (of meer bepaald klinkerfabrieken) liggen gewoonlijk in de nabijheid van natuurlijke materialen zoals kalksteen of krijt, de belangrijkste grondstof van cement, die hiertoe worden ontgonnen in groeves. Om klinker te produceren zijn vier hoofdbestanddelen nodig, in nauwkeurig bepaalde verhoudingen: 65 % calciumcarbonaat (CaCO3), 20 % silica (SiO2), 10 % aluminiumoxide (Al2O3) en 5 % ijzeroxide (Fe2O3).
Alles begint met de ontginning van grondstoffen die vervolgens verbrijzeld, fijngemalen en gedroogd worden. Er worden eventueel complementaire mineralen toegevoegd om tot een nauwkeurige verhouding van de verschillende noodzakelijke chemische elementen te komen. Deze materie wordt ‘cru’ genoemd.
Klinker productie
Deze cru belandt in poedervorm eerst in een voorverwarmingstoren en vervolgens in de eigenlijke oven. De roterende cementovens zijn licht hellend opgesteld. Door hun trage rotatie beweegt het materiaal geleidelijk tegen de stroom van de hete gassen in. De binnenkant van de oven is bekleed met vuurvaste stenen. De vlamtemperatuur bedraagt ongeveer 2.000°C. De grondstof ondergaat bij deze hoge temperaturen twee chemische reacties: decarbonatatie en klinkerisatie:
• Decarbonatatie: bij ongeveer 850°C valt calciumcarbonaat uiteen in calciumoxide en in calciumoxide en CO2 volgens deze chemische reactie: CaCO3 ➔ CaO + CO2. De uitgestoten koolstofdioxide noemen we ‘process-CO2 ‘: dit is de belangrijkste bron van uitstoot van broeikasgassen in relatie tot de cementproductie. Een tweede belangrijke bron van uitstoot van broeikasgassen is verbonden met het gebruik van fossiele en vervangingsbrandstoffen.
• Klinkerisatie: bij ongeveer 1.450°C verbinden de verschillende oxiden zich tot ‘klinker’, het actieve bestanddeel van cement.
Cement productie
Bij het verlaten van de oven worden de gloeiende klinkerkorrels snel afgekoeld tot ongeveer 150°C. De klinker wordt vervolgens naar enorme opslagsilo’s vervoerd. De volgende fase is het vermalen, ook wel de ‘mouture’ genoemd. In deze fase worden de diverse bestanddelen (waaronder klinker) gedoseerd, vermengd en vermalen tot een homogeen en zeer fijn poeder: cement. Klinker is hoofdbestanddeel van portlandcement. Het kan worden vermalen met andere materialen, al dan niet van natuurlijke oorsprong: hoogovenslak, vliegas van steenkoolcentrales, kalksteen, gecalcineerde klei of de fijne fractie van betongranulaat. Er worden in het mengsel ook verschillende vormen van calciumsulfaat gebruikt (gips, anhydriet) om de uithardingstijd van het cement te reguleren. Die is cruciaal bij de uitvoering.
Kwaliteitscontrole, opslag en transport
Het cement is dan klaar voor levering (meestal in bulk) om de hele waardeketen van beton te bevoorraden.
Proces
Stap 1
Steengroeve (kalk, klei)
Stap 2
Peiler
Stap 3
Kipauto
Stap 4
Vergruizen
Stap 5
Voorbereiding van de homogenisering
Stap 6
Vermaling
Stap 7
Filter
Stap 8
Voorverhitting
Stap 9
Roterende oven
Stap 10
Koelinstallatie
Stap 11
Opslag van klinker
Stap 12
Toevoegingen
Stap 13
Vermaling van cement
Stap 14
Cement silo’s, verzending
Stap 15
Vermaling
Stap 16
Aanlengen en homogenisering
Stap 17
Filter
Stap 18
Oven
Historie van cement
Het woord cement is afgeleid van de Latijnse term “caementum”, wat mortel of bindmiddel van metselwerk betekent. Vandaag verwijst deze oorspronkelijke betekenis naar hydraulische bindmiddelen, d.w.z. bindmiddelen die verharden als ze in contact komen met water.
De Grieken waren de eerste bouwers die kalk maakten door het bakken van kalksteen. De Romeinen verbeterden dit bindmiddel door er vulkanische as en baksteenpoeder aan toe te voegen. Zo ontstond een hydraulisch bindmiddel, een tussenvorm van kalk en echt cement. Dankzij dit bindmiddel konden grote constructies worden gebouwd zoals arena’s, baden, amfitheaters of aquaducten, waarvan sommige zelfs twintig eeuwen later nog perfect bewaard zijn gebleven.
In de 18de eeuw werd voor het eerst hydraulische kalk geproduceerd die erg dicht in de buurt komt van ons modern cement. Dit was vooral te danken aan de vooruitgang die werd geboekt in de bakprocédés. In 1759 produceerde de Engelsman John Smeaton een mortel die even hard was als steen, door hydraulische kalk te vermengen met vulkanische as. In 1817 ontdekte de Fransman Louis Vicat de chemische principes van cement en bepaalde hij de fabricatieregels voor hydraulisch cement. Hij wordt dan ook beschouwd als de vader van het moderne cement.
In 1824 nam de Engelsman Joseph Aspdin een patent op Portlandcement, een product van het branden van kalksteen en klei in steenkoolovens. De naam Portland dankt dit materiaal aan zijn grote gelijkenis qua kleur en hardheid met Portlandsteen (Zuid-Engeland). Portland is nog steeds een veelgebruikte naam in de cementindustrie.
De eerste cementfabriek in België dateert van 1872 (de heren Duffossez en Henry stichtten de eerste productiesite voor Portlandcement van het land in Cronfestu). Sinds het eind van de 19de eeuw wordt modern beton op basis van Portlandcement op grote schaal gebruikt in de bouwindustrie.
In de loop van de 20ste eeuw werd de cementproductie nog talloze malen verbeterd. Er werden met name speciale cementen geproduceerd, zonder echter te raken aan de fysisch-chemische eigenschappen en de fundamentele kenmerken van het Portlandcement.
ABC van cement en beton
In het ‘ABC van cement en beton’ vind je helder en beknopt een overzicht van verschillende aspecten van beton – van de productie van cement tot de eigenschappen van verhard beton, met bijzondere aandacht voor betonsamenstellingen en uitvoeringstechnieken.
Het ‘ABC van cement en beton’ is opgedeeld in vier hoofdstukken: Betonbestanddelen, Beton maken, Vers beton en Verhard beton.