Článek obsahuje informaci o rozšíření počtu druhů směsných cementů prostřednictvím nově zavedené neharmonizované normy EN 197 – 5 a nastiňuje výhled dalšího rozšíření o cementy s novou hlavní složkou – jemným betonovým recyklátem – dle připravované předběžné neharmonizované normy FprEN 197 – 6. Článek obsahuje také informace o probíhajícím procesu implementace těchto nových cementů do národní dodatkové normy ČSN P 73 2404, která upřesňuje požadavky při jejich použití v ČR.
Schválený přechod stávajícího evropského systému pro obchodování s emisemi EU ETS (Emissions Trading System) s omezeným přídělem volných povolenek na emise skleníkových plynů pro výpal slínku při výrobě cementu na nový systém CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), který od roku 2026 zahájí každoroční snižování přídělu volných povolenek po dobu následujících cca 7 let, zesílil v posledních letech environmentální a s tím související ekonomické tlaky na optimalizaci samotného výpalu slínku, následně na výrobu cementu a v konečné fázi i na složení nabízeného sortimentu cementů pro výrobu betonu.
Současně je však zapotřebí tuto konečnou fázi optimalizace sortimentu cementu považovat za počátek procesu stanovení dalších parametrů pro možnost obecného použití směsných harmonizovaných i neharmonizovaných cementů do betonů včetně postupů jejich zkoušení tak, aby vyhověly při použití v betonu pro stupně vlivu prostředí, pro které dosud obecná použitelnost konkrétních druhů stanovena není (např. v ČSN P 73 2404). Tak bude splněno ustanovení harmonizovaných i neharmonizovaných výrobkových norem pro cement, aby byl výběr cementu, pokud jde o druh a pevnostní třídu, prováděn podle požadavků na trvanlivost betonu v místě jeho použití.
Potřeba reagovat na požadavky a vytyčené cíle v oblasti udržitelného rozvoje snižováním uhlíkové stopy, a to jak při výrobě cementu, tak i při výrobě betonu, vedla k intenzivní spolupráci mezi odbornými skupinami Svazu výrobců cementu ČR a Svazu výrobců betonu ČR. Svaz výrobců betonu ČR je navíc i centrem technické normalizace pro oblast betonu v České republice.
Stávající harmonizované a nové neharmonizované cementy
V září roku 2021 byla vydána neharmonizovaná norma EN 197 – 5 Cement – Část 5: Portlandský směsný cement CEM II/C‑M a Směsný cement CEM VI [1]. Norma uvažuje výrobu cementů se sníženým obsahem slínku, tedy cementů více odpovídajících současným environmentálním požadavkům na snižování uhlíkové stopy. Norma nově obsahuje portlandský směsný cement CEM II/C‑M, dosud nezahrnutý v harmonizované EN 197 – 1 [2], se sníženým obsahem slínku o 15 % oproti cementům CEM II/B‑M. Dále zavádí odlišný druh cementu CEM VI se třemi přesně definovanými hlavními složkami. Ten má vyšší obsah slínku než cementy CEM III/B a CEM V/A a B a obsahuje přesně vymezený obsah vysokopecní strusky (tab. 1).
Vzhledem k tomu, že je tato norma neharmonizovaná, byl zahájen proces na její zařazení mezi normy zahrnuté do systému českých technických norem a zákona č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky.
K dosud zavedeným 27 druhům portlandských cementů přibylo tedy dalších 5. V tab. 2 je pro porovnání uveden obsah slínku a ostatních hlavních složek v jednotlivých druzích cementu. Z tab. 1 a 2 vyplývá, že u nově zavedených cementů CEM II/C‑M a CEM VI došlo k snížení obsahu slínku na úroveň v pásmu CEM III/A a k možnosti použít ve složení cementu více dalších hlavních složek.
Nové hlavní složky cementů
Zároveň je potřeba v budoucnosti počítat s další cementářskou neharmonizovanou normou, jejíž příprava již probíhá, a to FprEN 197 – 6 [3] Cement with recycled building materials s novou hlavní složkou cementu s označením F (fines – recycled concrete fines, volně přeloženo jako jemné částice recyklovaného betonu). Podíl této složky bude moci být až do 20 % obsahu cementu (tab. 3).
Normalizační proces by mohl být dokončen nejdříve na podzim 2023, ale již z názvu normy se dá předpokládat její rozšiřování o další recyklovatelné stavební materiály v rámci environmentálních principů cirkulární ekonomiky.
Dokončení normy nicméně nebude jednoduché s ohledem na zpracovávané připomínky (např. zavedení dalších sledovaných veličin – limitování obsahu látek nebetonového původu, zpřesnění definice nové hlavní složky fines, hodnocení obsahu jílovitých látek podle EN 933 – 9 zkouškou methylenovou modří, sledování obsahu alkálií v recyklovaném betonu ad.).
Je zde namístě dodat, že přidávání recyklovaných složek je již v současnosti možné, a to např. hydraulických stavebních pojiv definovaných v normě ČSN EN 15368+A1.
Implementace cementů dle ČSN EN 197 – 5 do betonářských standardů
Srovnáme-li předmět harmonizované normy ČSN EN 197 – 1 [2], zahrnující 27 dlouhodobě používaných druhů cementů pro obecné použití, s předmětem neharmonizované ČSN EN 197 – 5 [1] a připravované FprEN 197 – 6 [3], které sortiment cementů doplňují o nové druhy, jde o výrobky se shodným určením, tedy pro výrobu stavebních materiálů na bázi hydraulického pojiva, kterým je cement.
Standardy v úvodu obsahují důležitou poznámku ohledně výběru cementu pro konkrétní zamýšlené použití, a to že výběr cementu má být prováděn mimo jiné i s ohledem na:
- požadavky na trvanlivost podle stupňů vlivu prostředí a druhu konstrukce,
- příslušné normy a/nebo předpisy pro beton nebo maltu platné v místě použití.
To vychází ze skutečnosti, že i cement je jako pojivo vyráběn z místních surovin, byť obecně stejných, nicméně v konkrétních případech se lišících. Logicky je tedy obtížné, nebo možná i prakticky nemožné najít univerzální parametry pro výrobu a složení cementu přenosné do obecných podmínek pro složení betonu.
Předpisem platným v místě použití betonu, který konkretizuje použití jednotlivých druhů cementu do betonu pro konkrétní vliv prostředí (stupně vlivu prostředí), je ČSN P 73 2404:2021 Beton – Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda – Doplňující informace [4].
Používání složek pro výrobu betonu není jen záležitost technická či technologická. Výrobce betonu odpovídá i za bezpečnost výrobku ve smyslu příslušných nařízení EU, která jsou v ČR konkretizována zákonem č. 22/1997 Sb., v platném znění o technických požadavcích na výrobky. Evropská neharmonizovaná norma EN 206 v platném znění a ČSN 73 2404:2021, jako předpis platný v místě použití betonu, jsou vyhlášeny jako normy určené a při splnění podmínek a parametrů v nich uvedených se má za to, že beton je výrobek bezpečný.
První etapa návrhu
V první etapě implementace směsných cementů do předpisů byla provedena rešerše předpisů a postupů platných v okolních státech. Na základě této rešerše byla navržena zásadní změna současného postupu uvedeného v ČSN P 73 2404:2021, který vyžaduje ověření použitelnosti směsného cementu pro beton vystavený působení konkrétního vlivu prostředí formou průkazních zkoušek betonu. Nově navržený systém předpokládá ověření obecné použitelnosti cementu do betonů pro konkrétní stupně vlivu prostředí (s. v. p.) výrobcem cementu. Navržený postup je znázorněn na obr. 1.
Tento postup byl následně zapracován do návrhu změny Z ČSN P 73 2401 a byl projednán. Obecná použitelnost cementu a použitelnost cementu podmíněná prokazováním je v tomto návrhu rozpracována do tabulky F.3.1 a F.3.2 (viz tab. 4 a 5).
a) Při chemické síranové agresivitě se stupněm vlivu prostředí vyšším než XA1, se musí použít síranovzdorný cement SR.
b) Pokud se jedná o stupeň XA2 až XA3 vyvolaný CO2 agresivním, nepoužijí se portlandské směsné cementy CEM II, které
obsahují vápenec jako hlavní složku s výjimkou cementů druhu (S‑LL), (V‑LL) a (T‑LL) obsahujících vápenec v maximálně 20 % hmotnostně.
c) Cementy obsahující P nejsou přípustné, neboť nebyly pro tyto případy vyzkoušeny.
d) Přípustné jen v případě, že obsah příměsí do betonu nepřesáhne 40 kg/m3.
e) Obsah vápence v cementech (S‑LL, (V‑LL) a (T‑LL) je omezen na max. 20 % hmotnostně. Maximální povolené množství
vápence v cementu musí být deklarováno výrobcem/prodejcem.
f) Cementy smějí obsahovat pouze popílky se ztrátou žíháním ≤ 5 % hmotnostních.
g) Specifické kombinace hlavních složek mohou být příznivější. Pro cementy CEM II/M se třemi hlavními složkami, viz
tabulka F 3.2. Pro cementy CEM IV a CEM V se dvěma až třemi hlavními složkami, viz tabulka F.3.2.
h) Platí pro pevnostní třídu cementu ≥ 42,5, nebo pro pevnostní třídu cementu ≥ 32,5, avšak s obsahem vysokopecní strusky
≤ 50 % hmotnostního podílu.
i) CEM III smí být použit pro plochy letišť do betonu v/c ≤ 0,35; nebo do betonu minimální pevnostní třídy C40/50 a obsahem
c ≥ 360 kg/m3.
k) Platí jen pro pucolán dle DIN 51043 jako hlavní složku do max. 40 % hmotnostního podílu.
l) Platí jen pro pucolán dle DIN 51043 jako hlavní složku.
Druhá etapa návrhu
Druhá etapa implementace vychází z postupu pro certifikaci cementu mimo již obecně povolené použití, jehož schéma je uvedeno na obr. 2.
Během přípravy na návrh nové dodatkové certifikace cementů byla provedena řada zkoušek srovnávacích cementů CEM I a CEM II, které měly potvrdit nikoliv konkrétní výsledky, ale vhodnost navrženého postupu po vzoru německé certifikace Allgemeine bauaufsichtlige Zulassung a v souladu s dokumentem Working Draft 10 EN 206 part 100 Exposure Resistance Classes. Rozsah zkoušek úvodního experimentu je uveden v tab. 6.
Výsledkem systémových zkoušek bude právě zpracovávaná samostatná příloha ČSN P 73 2404 popisující uvedený způsob dodatkové certifikace k již vydanému ověření podle TN 01.01.03.
Závěr
Návrh nové dodatkové certifikace cementů, byť v České republice dosud nepoužívaný, přinese první faktické propojení cementářských a betonářských norem a pro výrobce cementů přímou možnost uplatnění a odzkoušení cementů pro použití pro jednotlivé stupně vlivu prostředí v betonech pro konstrukční použití. Bude to na určitou dobu znamenat stabilizaci složení směsných cementů a předběžnou znalost použití pro výrobce betonu.
Lze ale předpokládat, že s ekologizací evropské společnosti mohou být během nadcházejících desetiletí nedostupné další známé hlavní složky cementu, např. vysokopecní granulovaná struska anebo kvalitní křemičité popílky. Tomu odpovídá i současný výzkum a vývoj v cementářském průmyslu zaměřený na použití dalších povolených hlavních složek, např. přírodních kalcinovaných pucolánů Q, popř. kalcinované břidlice T.
