Termín „stavebná chémia“ sa kedysi používal len pre prísady do betónových zmesí. V priebehu rokov sa toto odvetvie výrazne rozvinulo a vyvinula sa aj samotná definícia. V súčasnosti je v tejto kategórii chemikálií k dispozícii celý rad látok potrebných ako pri bežných stavebných, tak aj pri dokončovacích prácach.
Stavebná Chémia a Základy Cementu
Cement je hydraulické spojivo, ktorého vlastnosti po zmiešaní s vodou spôsobujú tvrdnutie. Používa sa pri výrobe mált a betónov.
Zloženie a Výroba Cementu
Zložky v cemente zahŕňajú prvky, ktoré sú bežné v prírode, napr. vápnik, kremík, hliník, železo a kyslík. Suroviny používané pri výrobe cementu sú prírodné minerály ako vápenec, slieňový vápenec, slieň a ílovité minerály. Každý z nich pochádza z povrchových baní, ktoré sa najčastejšie nachádzajú v blízkosti cementární. Základnou zložkou cementu je cementový slinok a ťažba a prvotné spracovanie surovín je kľúčovou technologickou fázou výrobného procesu, pretože priamo ovplyvňuje zachovanie jeho konzistentného zloženia a kvality.
Slinok je zodpovedný za spojivové vlastnosti cementu. Základné oxidy, ktoré tvoria slinok, sú SiO2, Al2O3, Fe2O3. Zloženie cementu určuje jeho typ: portlandský cement, hutnícky cement s prídavkom trosky a pucolánový cement s prídavkom pucolánu. Portlandský cement sa získava mletím cementového slinku so sadrou v cementárskych mlynoch. Portlandský slinok sa skladá z 55 - 58 %C3S, 12 - 19 %C2S, 5 - 12 %C3A a 3 - 7 %C4AF. Pridaním sadry sa reguluje čas tuhnutia cementu, pretože bez prítomnosti síranov pri hydratácii by tvrdnutie cementu prebiehalo takmer okamžite po pridaní vody.
Cementové a Anhydritové Potery: Voľba pre Podlahy
Poter slúži na vyrovnanie povrchu podlahy a zaistenie jej pevnosti a odolnosti. Dvoma najčastejšími voľbami sú cementový a anhydritový poter. Existujú potery buď na báze cementu alebo na báze síranu vápenatého, teda anhydritu. Oba materiály spolu majú veľa spoločného, v niektorých parametroch sa ale zásadne odlišujú.
Anhydritový poter umožňuje rýchle vysušovanie a nezmršťuje sa. Najväčšou mierou rozhodne pri výbere medzi cementom a anhydritom budúce používanie miestnosti, v ktorej sa podlaha realizuje. Ak počítame s trvalou vlhkosťou v miestnosti, cement bude oveľa istejšia voľba, pretože vyzretý anhydrit nesmie prísť do kontaktu s vodou, inak stráca pevnosť a mäkne, čo sa môže nepríjemne prepísať do podlahovej krytiny.
Po aplikácii poteru musíme pamätať na časové možnosti a spôsob, akým sa o podlahu môžeme a chceme postarať. Cementový poter síce obsahuje menej vody pri spracovaní, ale treba veľmi starostlivo dohliadať na rýchlosť jeho vysúšania. Po prvé pri rýchlom vysušovaní praská a krúti sa, za druhé rýchle vysychanie cementového poteru v počiatočnom štádiu môže mať za následok jeho tzv. zhorenie.
Anhydrit, hoci obsahuje viac vody, môže vysychať (a to aj nútene) oveľa rýchlejšie. Ak máme napríklad v skladbe podlahové vykurovanie, je možné ho pustiť, aby sme tak urýchlili vysychanie už po siedmich dňoch. Pri cemente je nutné počkať 28 dní. Na druhej strane, pokiaľ podlahové vykurovanie v skladbe zabudované nie je, môže anhydritový poter vysychať veľmi dlho. Veľký rozdiel medzi cementovým a anhydritovým poterom je najmä vo veľkostiach dilatačných celkov. Anhydrit sa dilatuje tzv. na celok. Z dôvodu prerušenia akustických mostov by tým celkom mala byť vždy jedna miestnosť, pričom dilatácia sa robí v mieste dverí. Umožňuje minimalizovať prenos zvukov medzi miestnosťami a tým zvyšuje akustický komfort. Pri správnom vykonaní dilatácie sa tak minimalizuje prenos hluku a zvukové izolácie sú účinnejšie. Avšak anhydritový poter zvládne bez toho, aby popraskal, napríklad aj úsek 200 metrov, preto sa v praxi bohužiaľ často na dilatácie medzi miestnosťami zabúda. Pri cementovom potere sa pomerne často používa výstužná karí sieť, ktorá pri menších hrúbkach pomáha pri zmršťovaní a poter potom toľko nepraská. Naopak anhydrit väčšinou vystužiť nepotrebuje.
Pre lepšiu prehľadnosť je k dispozícii porovnávacia tabuľka:
| Parameter | Cementový poter | Anhydritový poter |
|---|---|---|
| Odolnosť voči vlhkosti | Vysoká (vhodný do vlhkých miestností) | Nízka (nesmie prísť do kontaktu s vodou, stráca pevnosť) |
| Obsah vody pri spracovaní | Menej vody | Viac vody |
| Rýchlosť vysychania | Pomalé (nutné dbať na postupné vysychanie, inak praská; 28 dní pred vykurovaním) | Rýchlejšie (aj nútené; 7 dní pred vykurovaním) |
| Dilatačné celky | Menšie, často s výstužou | Na celok (napr. celá miestnosť), väčšinou bez výstuže |
| Použitie reflexných fólií s hliníkom | Vyžaduje PE separačnú vrstvu | Vyžaduje PE separačnú vrstvu |
Hliník v Stavebníctve a Jeho Nežiaduce Reakcie s Cementom
Hliník je stříbřitě bílý kov o objemové hmotnosti 2700 kg/m³, ktorý je tažný a kujný a má výbornou tepelnou a elektrickou vodivost. Okrem lehkých konstrukcí a profilů pro otvorové výplně se ve stavebnictví používá ve formě reflexních fólie nebo jako vložek do hydroizolačních a protiradonových izolací. Často je doporučováno použití reflexní fólie na zdi za topením, tak aby odrážela teplo. Někteří dodavatelé reflexních fólií se snaží přesvědčit stavebníky, že tento princip lze využít i v případě podlahového topení, snížit tak spotřebu elektrické energie a ušetřit. Doporučují instalovat hliníkové reflexní fólie pod trubky podlahového topení, aby odrazily teplo směrem nahoru, zvýšily výkon a urychlily nátop.
Chemická Reakcia Hliníka s Alkalickými Prostrediami
První pochybnost přináší úvaha, zda princip odrazivosti tepelného záření vůbec funguje, když je hliníková reflexní fólie zalita, a tedy těsně spojena s litou podlahou. Při zalití odrazové fólie a podlahových trubek litým potěrem dojde k jejich dokonalému obtečení, aby byla tepelná vodivost co nejvyšší. Víme, jak se chová hliník v zásaditém prostředí litých podlahových potěrů a není náhoda, že se dříve ve formě jemně mletého prášku využíval jako plynotvorná přísada při výrobě plynobetonů.
Hliník totiž reaguje s alkáliemi Ca(OH)2 v čerstvých směsích betonu, anhydritových potěrů, cementových potěrů, malt, mazanin apod. Pri tejto reakcii uniká vodík, ktorý vo směsi způsobí vznik pórů. Pokud se tedy stane, že na připravenou desku s podlahovým vytápěním, která je opatřena odrazivou fólií z hliníku bez mezivrstvy z PE fólie, uložíme litý potěr na bázi anhydritu nebo cementu, okamžitě dojde ke korozi hliníkové fólie. Reakce připomíná var, potěr začne bublat, fólie se zcela rozleptá a při zatvrdnutí potěru lze na povrchu pozorovat drobné krátery. Přestože je tento jev již dlouhou dobu obecně známý, občas se v praxi s problémem nesprávného užití reflexní fólie (ale i jiných hliníkových prvků, např. lepicích pásek nebo sponek podlahového topení) setkáváme. Takové poškození nelze sanovat, většinou je nutné podlahu zhotovit novou. Pokud se však stavebník pro použití hliníkové reflexní fólie rozhodne, je v každém případě třeba pozorně číst technický list výrobce reflexní fólie a zjistit, zda je taková fólie ještě potažena vrstvou z PE nebo zda je třeba na reflexní fólii dodatečnou vrstvu z PE fólie pod litou roznášecí vrstvu umístit.
Hrdzavie výstuž?
Hliník: Všadeprítomný Prvok v Prírode a Potravinách
Hliník je jedným z prvkov najčastejšie sa vyskytujúcim v prírode - v vode, pôde, vzduchu. Zemská kôra ho obsahuje 8,1 %.
Hliník vo Vode
Obsah hliníka v pitnej vode stúpa znižovaním pH vody (kyslé dažde) a používaním zmesí hliníka na koaguláciu pri čistení odpadových vôd (chlorid hlinitý, chlorid-hydroxid hlinitý a chlorid-hydroxid-síran hlinitý, síran hlinitý, chlorid hlinito-železitý, chlorid-hydroxid hlinito-železitý a síran hlinito-železitý). Čistené vody všeobecne zvyšujú obsah rozpustných, chemicky reaktívnych a rýchlejšie absorbovaných druhov hliníka. V upravovanej pitnej vode koncentrácia hliníka nemá prekročiť hodnotu 0,2 mg/l (200 µg/l) - WHO. Pri neutrálnych hodnotách pH vody sú koncentrácie hliníka vo vode zvyčajne nízke, v rozsahu 1-50 µg/l. V kyslejších vodách stúpajú až na 500-1000 µg/l. Koncentrácie hliníka v morskej vode sú závislé na slanosti vody, typicky sa pohybujú v hodnotách 1-2 µg/l, v otvorených oceánoch sú koncentrácie hliníka ešte nižšie a dosahujú hodnoty okolo 0,5 µg/l. Celkové koncentrácie hliníka v povrchových vodách sú zvýšené počas obdobia prívalov, po búrkach alebo na jar pri topení snehu.
Kyslé dažde zvyšujú nielen vyplavovanie hliníka z pôd, ale aj vyplavovanie kyseliny kremičitej z rozpustných kremičitanov. Výskumy anglických vedcov poukazujú na to, že kyselina kremičitá viaže veľmi aktívne hliník, čím sa podstatne zníži jeho toxický účinok na živý organizmus. Zvyšovanie kyslosti pôdy spôsobuje zvýšenie rozpustnosti rôznych foriem hliníka s rozdielnou toxicitou pre živé organizmy. Mnoho štúdií ukázalo, že hliník spôsobuje morfologické zmeny a imunologické zmeny rastlín. Nahromadený hliník brzdí príjem iných iónov, hlavne fosforu, vápnika a horčíka a naopak v nadzemných častiach rastlín zvyšuje obsah železa a mangánu.
Hliník v Potravinách a Kozmetike
Hliník sa vyskytuje takmer vo všetkých potravinárskych výrobkoch. Pochádza z prírodných zdrojov, vody používanej na prípravu potravín, potravinových prísad alebo kuchynského náradia. Okrem prirodzeného množstva hliníka v potravinách sa jeho obsah zvyšuje pri výrobe a spracovaní potravín. Síran draselno-hlinitý AlK(SO4)2 je súčasťou prášku do pečiva. Iné soli hliníka sa pridávajú do piva a tavených syrov. Aj kuchynská soľ môže obsahovať až 1 % zlúčenín hliníka. Hliník nájdete aj v mrazených potravinách. Značné množstvo hliníka obsahujú aj potraviny v prášku, ako je instantná káva, sušené mlieko, stužovač šľahačky.
Kovový hliník sa môže využívať aj ako potravinárske farbivo k povrchovej úprave cukroviniek (napr. strieborné guličky na zdobenie tort) alebo sa využíva v kozmetickom priemysle a nájdeme ho vo farbách na vlasy, púdroch, zubných pastách, antiperspirantoch alebo v tabletkách a používa sa aj pri výrobe niektorých potravinových obalov - alobal.
Prídavné látky môžu byť používané pri výrobe potravín do hodnoty najvyššieho povoleného množstva (NPM). Pre prídavné látky, ktoré nemajú stanovené NPM platí, že sa používajú pri výrobe potravín v množstve nutnom k dosiahnutiu požadovaného technologického účinku pri zachovaní správnej výrobnej praxe. Vyhláškou je určené, že hliník ako farbivo (E173), je používaný iba na vonkajší povrch cukroviniek určených k dekorácii cukrárskych výrobkov. U síranu hlinitého (E520) je stanovené NPM na 30 mg/l pri spracovaní vaječného bielka. Pre síran sodno-hlinitý (E521), síran draselno-hlinitý (E522) a síran amónno-hlinitý (E523) je stanovené NPM 200 mg/kg u presladeného, v cukre obaleného alebo glazovaného ovocia a zeleniny. Hydrogen-fosforečnan sodnohlinitý (E541) sa používa do jemného piškótového pečiva a jeho NPM je 1000 mg/kg. Najčastejšie používané prísady sú fosforečnan sodno-hlinitý (E541) ako regulátor kyslosti a kremičitan sodnohlinitý (E554) ako prostriedok proti pripečeniu. Ďalšími prísadami používanými proti pripečeniu sú kremičitan draselno-hlinitý (E555) a kremičitan vápenato-hlinitý (E556). Látky tejto skupiny sa pridávajú do potravín ako je ryža, soľ, plátkové a strúhané syry alebo korenie. Ako plnidlá sa používajú síran hlinitý (E520), síran sodno-hlinitý (E521) a síran amónno-hlinitý (E523). Pomáhajú zväčšovať objem potraviny a nezvyšujú pritom jej energetickú hodnotu. Pre kremičitan draselno-hlinitý (E555), kremičitan vápenato-hlinitý (E556) a kremičitan hlinitý (E559) NPM nie je stanovené, používajú sa v nevyhnutnom množstve. V SR sa používanie hliníkových prísad v potravinách riadi Vyhláškou Ministerstva zdravotníctva č.
Rozpúšťanie hliníka z kuchynských nádob závisí od pH, teploty a doby prípravy, od prítomnosti ďalších kovov v hliníkovej nádobe (Si, Mg, Fe), od stavu povrchu nádoby a koncentrácie komplexotvorných zložiek potravín. Organické kyseliny a fluoridy môžu niekoľko násobne zvýšiť tvorbu rozpustných komplexov hliníka. Hliník a jeho zliatiny by nemali prísť do dlhodobého niekoľko hodinového styku s potravinami a hlavne kyslými a tekutými potravinami, pretože sa ľahšie vylúhujú do potravín.
Vplyv Hliníka na Ľudský Organizmus a Zdravie
Prijateľná denná dávka hliníka je 0-0,5 mg/kg telesnej váhy. Hliník vstupuje do organizmu štyrmi hlavnými vstupnými cestami: inhalačne, orálne, transdermálne a intravenózne (parenterálna výživa - infúzie, dialýza). Časť inhalovaného hliníka a jeho zlúčenín je odstránená mukociliárnou činnosťou, časť je prehltnutá a vstupuje do tráviaceho traktu, časť sa pomaly rozpúšťa a prechádza do krvného obehu. Vstrebávanie hliníka v tráviacom trakte človeka sa za normálnych podmienok odhaduje na 0,1-0,3 %. Prítomnosť malých organických kyselín, ako citrónovej a mliečnej, zvyšuje biologickú dostupnosť hliníka, zatiaľ čo fosfory a kremík môžu absorpciu redukovať. Transdermálna absorpcia hliníka bola zistená po aplikáciách antiperspirantov. Rovnako aj v tele sa podiel a rozpustnosť hliníka zvyšujú kyselinami (napr. kyselinou citrónovou). Hliník reaguje s kovmi, kyselinami aj zásadami.
Hliník a Neurologické Ochorenia
V mozgoch ľudí, ktorí zomreli na Alzheimerovu chorobu bol nájdený vyšší obsah hliníka ako v mozgoch u zdravých ľudí. Oblasťou s najvyšším obsahom hliníka bol hippokampus, čelová a spánková mozgová kôra a likvor. Klinicky sa ochorenie prejavuje progresívnym zhoršením učenia a pamäte vedúce k spomaleniu myslenia, reči a pohybových funkcií zvyčajne behom 7-8 rokov. Vyvíjajú sa neurologické znaky ako nekoordinovanosť, myoklonia, tras alebo Parkinsonova choroba, depresia a úzkosť a zníženie neurotransmiterov - acetylcholín, dopamín, serotonín. Nevie sa však, či je zvýšená hodnota hliníka v β-amyloidných stareckých plakoch primárny alebo sekundárny dej alebo hliník zohráva úlohu ako kofaktor.
Niektoré štúdie ukazujú, že hliník spoluúčinkuje so železom a meďou na tvorbe oxidačného stresu. Oxidačný stres je jav vznikajúci v dôsledku tvorby reaktívnych foriem kyslíka (ROS), ako je peroxid vodíka, superoxid, kyselina chlórna a oxid dusnatý, hydroxylový radikál, ktoré môžu poškodiť lipidy, DNA, cytosol a membránu buniek. Dlhodobé zvýšenie normálnej produkcie reaktívnych medziproduktov môže viesť k zníženiu antioxidačnej obrany, ktorú sprostredkujú katalázy a superoxiddismutázy. U pacientov s Alzheimerovou chorobou sa v hippokampuse mozgu vyskytuje zvýšená úroveň prozápalových cytokinov TNF-alfa, NF-kappa B, IL-6, ktoré sa vyznačujú cytotoxicitou. Privolávajú a aktivujú makrofágy, ktoré svojou aktivitou vytvárajú vysoké koncentrácie kyslíkových radikálov a zároveň znižujú funkčnosť a počet neurónov a aktivujú a zvyšujú počet mikro a astroglie. Zvýšené množstvo astroglií a β-amyloidných senilných plakov je popisované i u pacientov postihnutých Alzheimerovou chorobou. Odstránenie hliníka z mozgu je oveľa pomalšie ako odstráňovanie z iných orgánov, možno kvôli nedostatočnému neurónovému obratu.
Hliník ako Adjuvans vo Vakcínach
Adjuvans je látka, ktorá podporuje, doplňuje a zosilňuje účinok vakcín. Hliník je najbežnejšie používaným adjuvans v očkovaní človeka. Nachádza sa v mnohých vakcínach vrátane vakcín proti záškrtu-tetanu-čiernemu kašľu, ľudskému papilomavírusu a hepatitíde. Kamenec vyvoláva silnú odpoveď Th2 (cez B lymfocyty a protilátky), ale je dosť neúčinný proti patogénom, ktoré si vyžadujú imunitu sprostredkovanú Th1 bunkami (kontrola intracelulárnych mikroorganizmov). Pretože klasické adjuvansy indukujú silnú Th2 reakciu s malou alebo žiadnou Th1 reakciou, súčasnou výzvou je vyvinúť adjuvansy, ktoré indukujú Th1 odpoveď. K takýmto adjuvans patrí napr. dvojvláknová RNA (dsRNA), ktorá sa produkuje počas replikácie väčšiny vírusov, a jej syntetický analóg poly (I: C) kyselina polyinozín-polycytidylová.
Podľa príbalového letáku sa dozviete nasledujúce zdelenie: Hodnotenie farmakokinetiky nie je pri očkovacích látkach potrebné. Už hodinu po očkovaní hliník v malej miere spontánne preniká do krvi. Na miesto vpichu sa privolajú monocyty (imunitné bunky), intenzívne ho pohlcujú a transformujú sa na dlhoveké dendritické bunky. V mikroglii a astrocytoch koncentrácia hliníka postupne vzrastie až 26-násobne oproti prvým týždňom po očkovaní. Polomer iónov Al3+ je 54 pm je podobný s iónmi železa Fe3+ (65 pm) a vápnika. Preto môže čiastočne interferovať s ich metabolizmom. Predpokladá sa aj, že hliník môže viazať kyselinu kremičitú a vytvoriť hlinitokremičitanové koloidné častice, ktoré sa potom ukladajú do retikuloendoteliálnych orgánov. Hliník je schopný prenikať aj hematoencefalickou bariérou do mozgu, pravdepodobne vďaka transferínu a nešpecifickej difúzii malých proteínových molekúl. Je uložený vo vnútri mozgovej kôry vo forme fokálnych ložísk, v oblasti pyramídových neurónov, ktoré vyžadujú viac železa/transferínu.
V súčasnej dobe sa stretávame aj s takzvanou makrofágovou myofascitídou (MMF), pre ktorú je typická prítomnosť makrofágov naplnených hliníkom, pretože sa pokúšajú hliník z tela odstrániť - čo je jednou z povinností imunitného systému. Avšak, ak hliník nedokážu zneškodniť a vylúčiť, ostáva v tele a spoločne s pohybom makrofágov a ich metabolizmom je zavlečený do iných častí tela. Encefalitický plač je prejav, ktorý vzniká ako reakcia dojčiat na zápal mozgu po očkovaní v dôsledku preniknutia hliníka do mikroglie a tvorby zápalových cytokínov. Plač trvá dlhé hodiny a signalizuje opuch a zápal mozgu.
V roku 1998 publikoval Andrew Wakefield štúdiu, podľa ktorej je rizikovým faktorom pre vznik autizmu očkovanie proti osýpkam, mumpsu a rubeole. Štúdia bola publikovaná v prestížnom časopise The Lancet. Bola pre závažné etické aj vecné pochybenia v roku 2010 stiahnutá. V roku 2010 bol proti vtedajšiemu prevažujúcemu chrípkovému vírusu H1N1 jedinou dostupnou vakcínou Pandemrix od firmy GlaxoSmithKline (GSK), ktorá využíva mŕtvy resp. inaktivovaný vírus. Epidemiologické štúdie z Fínska a Švédska vzápätí ukázali, že v týchto dvoch štátoch je v skupine mladších ako 20 rokov až 6-13 × vyšší výskyt narkolepsie, ako zvyčajne. Neskôr bol zvýšený výskyt hlásený z Francúzska, Nórska, Británie a Nemecka, ale v niektorých krajinách naopak nebol preukázaný. Po dvoch rokoch sa vo všetkých krajinách vrátil počet hlásených narkolepsie k normálu. Zvýšený výskyt narkolepsie bol hlásený aj z Číny po prírodnom nakazení vírusom H1N1, kde očkovanie proti H1N1 neprebehlo. Zvýšené prejavy narkolepsie sú pravdepodobne autoimunitné a sú pravdepodobne spojené s istou ľudskou genetickou mutáciou. V celkom 47 krajinách sveta (vrátane Európy) bolo zaočkovaných cez 31 miliónov osôb a hlásených celkom iba 162 prípadov narkolepsie (z toho 70% vo Fínsku a Švédsku). V roku 2015 vypršala autorizácia Pandemrixu u Európskej liekovej agentúry a koncern GSK nepožiadal o predĺženie kvôli nezáujmu o vakcínu. Syndróm adjuvans indukovaného autoimunitného ochorenia (autoimmune Syndrome Induced by adjuvants, ASIA) je hypotetické ochorenie, ktorého existenciu navrhli v roku 2011 Y. Schoenfeld a N. Agmon-Levin ako pomerne širokú skupinu autoimunitných ochorení, ktorých vznik je podľa tejto hypotézy indukovaný pôsobením adjuvans.
Pri kultivácii humánnych typov vírusov pre ich pomnoženie a rast sa používajú ľudské a zvieracie bunky, odobraté priamo zo živého tkaniva. Tieto bunky boli imortalizované (mutované) tak, aby bola umožnená ich reprodukcia po "neobmedzenú" dobu. Mutácia zahŕňa inaktiváciu génov bunky, ktoré bránia nádorovému bujneniu. Stopy fragmentov DNA buniek v líniách nevyhnutne zostávajú. Odkiaľ pochádzajú bunkové línie: humánne línie ako HeLa, WI-38, MRC-5, WI-26 VA4, IMR-90, PER.C6, HEK 293 a Namalwa. Nehumánne línie sú napríklad primárne kuracie embryonálne fibroblasty.
Vybrané Zlúčeniny Hliníka
Oxid hlinitý, Al2O3, ktorý sa prirodzene vyskytuje ako kryštalický korund, mimoriadne tvrdý a chemicky odolný, je aj základným materiálom pre drahé kamene rubín a zafír. Oba kamene majú významné využitie v technike, vybavujú sa nimi špičkové vedecké prístroje. Chemicky pripravený oxid hlinitý má podľa podmienok výroby rôzne fyzikálne vlastnosti, základné typy sú označované ako alfa, beta a gama.