Из чего цемент

Из чего и как делают цемент?

Дата: 10 января 2019 Просмотров: 40772 3.1 / 5 ( 74 голоса )

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством. Цементная основа – вяжущие компоненты неорганического происхождения. Из цемента производятся бетонные, кладочные, штукатурные растворы, железобетонные изделия, используемые при строительстве промышленных объектов и частных построек.

Особенностью порошкообразной цементной массы, смешанной с водой, является способность постепенно твердеть, превращаясь в каменный массив. Процесс приобретения эксплуатационной прочности происходит как в воздушной среде, так и в воде. Главное условие твердения – избыточная влажность.

Все сталкивались с цементом, однако мало кто знает, из чего делают этот универсальный строительный материал, как его производят. Его основа – клинкер, специальные минеральные добавки и гипс. Рассмотрим подробно, как делают цемент, какое сырье для этого используется.

По-прежнему клинкер – это основной компонент, входящий в состав цемента

Сырьевые материалы

Производство цемента осуществляется на специальных заводах, расположенных близко к местам добычи исходного сырья для его изготовления. Главным исходным сырьем для цементного производства являются следующие естественные породы:

  • ископаемые карбонатного типа. Это ценное природное сырье, отличающееся особенностями кристаллической структуры, физическими характеристиками. Материал может иметь кристаллическую или аморфную структуру, определяющую эффективность его взаимодействия при обжиге с другими компонентами;
  • глинистые материалы, горные породы осадочного характера. Они имеют минеральную основу, становятся пластичными, объемно увеличиваются при избыточном увлажнении. Сырье характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Мнение эксперта: Из чего делают цемент

Всегда покупайте упакованный в мешки цемент с аннотацией на упаковке и никогда не берите его на развес, так Вы максимально увеличиваете шанс приобретения некачественного продукта. Старайтесь выбирать максимально свежий продукт, так как цемент старого производства имеет низкие характеристики. Выбирайте продукт известных производителей. Для стяжки и заливки фундамента наиболее предпочтителен цемент марок М400 и М500.

Дмитрий Орлов

Карбонатные породы

Остановимся на карбонатных породах, характерными представителями которых являются:

  • Мел, являющийся горной породой осадочного характера, которая легко перетирается, относится к разновидностям мажущего известняка. Он популярен при изготовлении цемента.
  • Мергель или мергелистый известняк – ископаемые осадочного типа, которые добываются в рыхлом или твердом состоянии, отличаются удельным весом, концентрацией влаги. Содержат примеси глины, что позволяет относить их к переходному сырью, имеющему много общего с известняковыми породами и ископаемыми на основе глины.

    В состав входят активные минеральные добавки (15%) в соответствии со стандартами производства

  • Известняковое сырье, ракушечники, отличающиеся отсутствием включений кремния. Порода обладает пористой структурой, легко разрушается под воздействием сжимающих усилий.
  • Породы доломитового типа, а также горные ископаемые осадочного происхождения, содержащие карбонаты. Они характеризуются ценными физическими свойствами.

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

  • глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
  • суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
  • сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
  • лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире? Однозначно квартира! Комфорт, уют и тепло, вокруг люди и инфраструктура 839 ( 7.59 % ) Только частный дом! Вокруг тишина, покой, много места и мало людей! 5041 ( 45.63 % ) Зачем выбирать что-то одно? В городе квартира, а за городом — частный дом. 4674 ( 42.31 % ) Я — свободный Гражданин Планеты Земля! Мне не нужна рукотворная клетка! 494 ( 4.47 % ) Назад

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

  • Глинозем.
  • Кремнезем.
  • Глину.
  • Плавиковый шпат.
  • Апатиты.

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

  • стойкость к воздействию коррозионных процессов;
  • устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
  • прочностные характеристики;
  • продолжительность твердения;
  • подвижность цементного раствора, его эластичность;
  • степень проницаемости водой.

Состав

Задумывались ли вы, из чего сделан цемент? Его состав обусловлен особенностями сырья и конкретной маркой продукции. Так, пользующийся широкой популярностью портландцемент имеет следующий состав:

  • Кремниевый диоксид (кремниевая кислота или кварц) – 25 %.
  • Известь – 60 %.
  • Алюминий (глинозем) – 5 %.
  • Оксиды железа и гипс – 10 %.

Сегодня производится множество видов цемента

Процентное соотношение ингредиентов может изменяться, согласно особенностям технологии и марки цементной продукции. Отдельные виды цементов, в частности шлакопортландцемент, включают в свой состав шлак, представляющий уголь, полученный в результате обжига клинкера.

Независимо от рецептуры, основные ингредиенты при изготовлении цементного состава – глина и известняк. Концентрация известняка трехкратно превышает содержание глины, что обеспечивает необходимое качество клинкера для производства цементной продукции.

Основными компонентами, из которых производят цемент, являются:

  • клинкер, определяющий прочностные характеристики, получаемый при обжиге исходного сырья (известняка, глины). Клинкер является основой конечной продукции, используется в гранулированном виде диаметром 10-60 мм. Клинкер термообрабатывается при температуре порядка полторы тысячи градусов Цельсия. Он плавится с образованием массы с высоким содержанием кальциевого диоксида и кремнезема, которые определяют эксплуатационные характеристики цементных составов. Гранулы дробятся до пылеобразного состояния с последующим обжигом;
  • гипс, процентное содержание которого определяет период твердения. Базовая рецептура предусматривает использование до 6% чистого порошкообразного гипса или гипсового камня, содержащего примеси;
  • специальные добавки, вводимые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения.

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций

Процесс изготовления

Производство цемента осуществляется поэтапно, предусматривает следующее технологические операции:

  • Предварительное смешивание ингредиентов для изготовления клинкера, который делают из известняка, вводимого в количестве 75%, и из глины, доля которой составляет 25%.
  • Высокотемпературный обжиг, после которого образуется клинкер. Он – результат процесса соединения глины и извести под воздействием повышенной до 1450 градусов Цельсия температуры.
  • Измельчение, осуществляемое с помощью шаровых мельниц. Они представляют горизонтально расположенные барабаны с находящимися внутри стальными шарами, обеспечивающими измельчение клинкера до порошкообразного состояния. С уменьшением фракции помола возрастают эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Этапы производства

Особенности производства предусматривают изготовление цемента различными методами, что сказывается на особенностях применяемого сырья. Это обусловлено расположением цементного производства, спецификой применяемого оборудования, спросом на определённые марки продукции.

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

  • мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
  • сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
  • комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.

Материал статьи предоставляет информацию о том, как делают цемент, какое сырье применяют, какие технологические особенности используют в процессе производства. Имеется множество технологических нюансов, которыми в совершенстве владеют специалисты, занимающиеся изготовление цемента.

3.1 / 5 ( 74 голоса )

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Любое строительство или ремонтные работы невозможны без использования универсального строительного материала – цемента разных видов и марок. Мы настолько привыкли к этому продукту, что даже не задумываемся над проблемой, а как делают цемент. Можно ли его можно изготовить в домашних условиях и не переплачивать?

Сразу ответим на вопрос – можно ли сделать цемент своими руками? Имея необходимое оборудование и исходные материалы – получить цемент в домашних условиях можно. На данный момент времени в Российской Федерации большим спросом пользуются мини-заводы по производству цемента, мощностью порядка 120 000 тонн цемента в год. Производить же цемент для единичной стройки экономически невыгодно. Проще и дешевле купить этот необходимый строительный материал на заводе или в магазине.

Состав цемента

Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:

  • Мокрый способ.
  • Сухой способ.
  • Комбинированный метод.

Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.

циклы производства цемента

Сухой способ

Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.

Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.

Мокрый способ

Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.

Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.

Комбинированные способы

Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.

В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.

Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.

Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).

В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).

Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.

Теперь вы знаете, как делают цемент на заводе в общем случае. Информацию как правильно делать цемент во всех подробностях, цифрах, схемах, таблицах и других тонкостях смотрите в специальной литературе.

Цемент как строительный материал
Цемент – это материал искусственного происхождения, в основе состава которого лежат минеральные вещества (известняк и глина). Он является гидравлическим веществом, т.к. его затвердевание происходит с участием воды. Основной особенностью цемента является т.н. затворение водой, т.е. образование камнеподобного нерастворимого соединения. Этот процесс происходит благодаря образованию гидратов, которые при взаимодействии с воздухом или водой превращаются в безводные минералы гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферраты(III) Са. В процессе затвердевания образуется карбонат кальция и двойные сульфаты, нерастворимые в воде.
Химический состав
Формула цемента может отличаться, однако в наиболее общем смысле материал представляет собой смесь известняка, основную часть которого составляет CaCO3, и глины, породобразующим веществом в которой является каолинит. Так, широко используемый портландцемент имеет в своем составе 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Аl2О3, 3 % Аl2О3 и около 3 % вспомогательных веществ. Для обозначения часто используют сокращенную формулу CCN.
Свойства
Основным качеством цемента является способность к затвердеванию и получению прочных соединений, стойких к внешним нагрузкам. Смешанный с водой он пластичен, что позволяет создавать изделия различных форм. Материал отличается по тонкости помола, срокам застывания, плотности. К основным характеристикам цемента относят равномерность изменения объема при схватывании, количество водоотделения, стойкость к различным внешним воздействиям (влага, температуры, кислоты и т.п.).
Добыча сырья
Добыча природных компонентов проводиться в карьерах открытым способом с применением бульдозеров и другой техники. Также может использоваться гидротехнический метод или буровзрывательные работы. Чаще всего производства располагают недалеко от мест добычи.
Из карбонатных пород применяют известняк, мел, известняк-ракушечник, мергели и др. В качестве глинистого сырья могут использовать мергель, глинистый сланец, лесс и т.п. Широкое применение в цементной промышленности нашли шлаки, золы, шлам, гипсосодержащие отходы, которые снижают себестоимость продукта.
Способы производства
Мокрый. Отдельно измельченные породы смешивают и еще раз перемалывают в водной среде. Полученная суспензия — шлам — перемешивается, в нее добавляют вещества, корректирующие состав. После этого порошок с водой подается на обжиг в печь. В результате спекания получают клинкер.
Сухой метод предполагает сушку (до влажности менее 1 %) измельченных пород. Такую смесь, в которую при необходимости добавляют корректирующие составы, нагревают до образования клинкера.
Комбинированный способ предполагает переработку сырья до состояния шлама мокрым способом. Смесь с водой до поступления в печь обезвоживают в фильтрах (влажность не более 19 %). В некоторых случаях шлам обжигают во вращающихся печах до влажности 6-10 %, а затем отправляют на обжиг.
Полученный клинкер перемалывается в цемент и упаковывается.
Применение
Сфера использования цементов широка. Их применяют для кладки кирпича, обустройства фундаментов зданий различного назначения. Цемент является одним из основных компонентов бетона, который используют как самостоятельно, так и в форме железобетона. Сегодня эта смесь активно вытесняет другие строительные материалы (дерево, камень и т.п.), ее используют в гражданском и промышленном строительстве.
Отдельного внимания заслуживает декоративное применение цемента.
Из него производят изделия для садово-парковых ансамблей, которые отличаются не только высокими эстетическими качествами, но и длительным сроком службы. Удобен он для изготовления беседок, скамей, ротонд, колонн и других малых архитектурных форм или внутренних декоративных элементов.
Его применяют при производстве фасадных панелей, брусчатки и тротуарной плитки.

Цементный раствор.

Цементный раствор – это, наверное, самый важный элемент в качественном строительстве. На первый взгляд кажется, что приготовить такую смесь проще простого. По большому счету, это верное предположение. Но, для получения первоклассного цементного раствора стоит очень внимательно подойти к подбору компонентного состава и оптимальной пропорций. Перед тем как познать тонкости получения подобного стройматериала, давайте выясним функции каждого из компонентов в его образовании. Онлайн расчет состава цементного раствора.

Цементно-песчаный раствор.

С технической точки зрения, основу раствора составляет вода. Поэтому, лучше брать чистую без содержания каких-либо примесей воду. Наполнителем в растворе выступает песок, а связывает все компоненты воедино цемент. В процессе получения цементного раствора нужно тщательно подойти к вопросу качества песка. Во-первых, стоит убедиться в отсутствии глины и других пород, мусора. Во-вторых, подобрать правильный посев песка. Например, мелкодисперсный песок лучше использовать для кирпичной кладки, а грубый песок в штукатурных работах может стать причиной дополнительной шлифовки или выравнивания.

Выбирая цемент нужно учитывать некоторые его особенности. Во-первых, при долгом хранение даже нераспечатанный цемент может закаменеть и стать непригодным к работе. Поэтому, разумнее будет купить цемент перед стартом работ. Во-вторых, цемент должен быть только в бумажной упаковке. Немаловажно подобрать правильную марку цемента в зависимости от вида строительных работ. Например, для фундамента нельзя использовать цемент с маркой ниже М300.

Рассмотрим рекомендации и стандарты приготовление цементно-песчаного раствора в зависимости от вида работ. Цемент марки М400 используется при строительстве массивных цельных строений нужно использовать цемент М400. Если смешать цемент М400 и песок в соотношении 1:2, то получим состав М200. Для отделочных работ, подготовке поверхности к облицовке желательно брать для смеси цемент М400 или М500, песок и воду в соотношении 1:3:0,5. Если увеличить относительную долю цемента в растворе, то можно сократить время затвердения штукатурки. Также хороший результат получают при соотношении цемента, песка и известкового молока 1:5:2 в штукатурных работах, а для половой стяжки – при соотношении 1:2-1:6. При построении рядовых стоячих построек оптимальным является соотношение от 1:3 до 1:6. В быту же популярны пропорции — 1:3 и 1:4.

Свойства цементных растворов.

При работе с кирпичом, например, марки 75 отлично подойдет цементный раствор марки 75 (рабочие пропорции 1:5:3.) Кирпичной кладке можно также придать некий цвет, добавив в раствор сажу. При этом нужно учитывать, что большое количество сажи приводит к уменьшению прочностных характеристик цементного раствора.

Нередко возникает проблема, когда после внесения нужной пропорции воды в цементный раствор он очень сильно теряет в плотности массы. Для повышения вязкости такой смеси нужно добавить немного цемента и песка, сохраняя соотношение их частей.

Для работ по плиточной отделке оптимальный цементно-песчаный раствор соотношением 1:2,4:0,4. При выполнении таких работ важно контролировать плотность смеси. Сделать это весьма просто. Малый объем раствора выкладываем равным слоем на тыльную сторону плитки и пробуем его стряхнуть. Если после таких манипуляций на плитке остался слой толщиной больше 3 мм, то приготовленный высококачественный раствор. При полном отваливании смеси от поверхности стоит немного повысить ее плотность (просто добавить песок и цемент согласно выбранной пропорции). Также технологично правильно увлажнить рабочую сторону плитки цементным молоком (1 часть цемента к 3-4 частям воды).

Цементно-известковый раствор.

Для приготовления цементно-известкового раствора используются цемент и известь (вяжущие компоненты), песок (наполнитель), вода. Очень важно брать свежий цемент, поскольку при долговременном сбережении значительно ухудшаются его свойства. Так, например, после месяца хранения марка М500 понижается в характеристиках до М450. Причем, за полгода хранения цемент может утратить до ¼ своих полезных качеств. Фракция песка должна быть 3-5 мм. При этом подойдет как речной, так и карьерный песок. Например, для штукатурки песок с карьера предпочтительней, поскольку содержащаяся в нем примесь глины делает смесь намного мягче. Чтобы повысить упругость раствора нередко практикуют добавление клея ПВА в соотношении 0,5 л клея на 20 л рабочего раствора. Вместо клея добавлять можно жидкое мыло (0,2 л на 20 л раствора), пластификаторы.

Стоить отметить, что на соотношение компонентов цементно-известкового раствора влияет вид выполняемых работ. Например, штукатурить лучше цементным раствором с пропорцией 1:1:6 или 1:2:9.

Раствор кладочный цементный.

Значительно облегчает подсчет объема компонентов для цементного раствора и выбор соответствующей марки цемента специальные таблицы. Такие таблицы существуют и для приготовления песчано-цементного раствора с учетом типа грунта и их без проблем можно найти на просторах сети.

Таблица содержит соотношения компонентов для различных цементно-известковых растворов.

Для получения качественного кладочного цементного раствора оптимально использовать заранее просеянный песок. Просев на специальном строительном сите позволяет избавится от ненужных камней, грунта и прочих ненужных примесей.

Значительно облегчает процесс получения цементного раствора бетономешальные машины. Последовательность добавления компонентов в мешалку таков: сперва добавляем часть от нужного объёма воды, а дальше, последовательно, цемент и песок. В конце выливаем оставшуюся воду. Сам процесс смешивания длится не меньше 2 минут. По прошествии этого времени можно переливать раствор в ведро или другой рабочий сосуд. Нужно помнить, что цементный раствор быстро затвердевает, поэтому не стоить приготовлять очень большое его количество. Оптимально такое количество цементного раствора, которое можно израсходовать за несколько часов работы. И также не стоит забывать про периодичное перемешивание кладочного цементного раствора во избежании его расслоения.

Чтобы лучше понимать свойства цемента, предлагаем разобраться с его составом и узнать, из чего и как делают этот универсальный строительный материал.

Начнем с определения. Словари сообщают нам, что название этого вещества произошло от латинского слова «caementium», что означает «битый камень». В Древнем Риме цемент получали, измельчая и перетирая мелкие осколки горных пород, отсюда и его название. Затем порошок смешивали с гашеной известью и использовали для скрепления каменной кладки. Чем же отличается современный строительный материал от того, который когда-то использовался для акведуков и пристаней?

Цемент — это гидравлическое вяжущее средство минерального происхождения. Такое сложное определение на деле означает несколько простых вещей. Во-первых, для приготовления цемента используется минеральное сырье, то есть горные породы. Во-вторых, он способен застывать под водой и не растворяться после твердения, в отличие от других минеральных составов (например, гипса). В третьих, исключительная вязкость цемента позволяет изготавливать на его основе различные строительные растворы, обладающие высокой прочностью. Из чего же делается цемент?

Его составляющие:

  • клинкер (сплав известняка и глины);
  • минеральные добавки;
  • гипс.

Каждый ингредиент мы будем рассматривать подробно, чтобы понять, какую роль он играет в готовой смеси.

Химический состав цемента

Итак, мы знаем, из чего состоит цемент, но за счет чего получают разные виды этого строительного материала? Дело в том, что свойства сортов цемента зависят от пропоций перечисленных компонентов, а также от различных минеральных добавок, влияющих на его химический состав.

Для примера рассмотрим составные части портландцемента, который более всего востребован в строительной промышленности:

  • CaO — это формула оксида кальция, более известный нам как негашеная известь — его минимальная доля в цементе 62%;
  • SiO2 – диоксид кремния или кремнезем — не менее 20%;
  • Аl2O3 – оксид алюминия или глинозем — не менее 4%;
  • Fe2O3 — оксид железа, магнитный железняк — 2%;
  • MgO — оксид магния или жженая магнезия — 1%.

Оставшаяся процентная доля — это дополнительные присадки, которые вводятся в состав цемента для достижения требуемых характеристик.

Таким образом, точную химическую формулу цемента вывести не удается, ведь существуют разные сорта и марки этого материала, которые отличаются друг от друга по составу. Поэтому более важной информацией о цементной смеси является список минералов, которые туда входят.

Теперь вернемся к основным компонентам цемента и рассмотрим их более детально:

клинкер — основной ингредиент при производстве любого цемента. Это смесь известняка и глины, взятых в пропорции 3:1. Именно такое соотношение дает нужную прочность готовому материалу. Сырье нагревают при температуры почти 15000 до тех пор, пока оно не начнет плавиться и образовывать отдельные частицы. Диаметр этих гранул — от 1 до 6 см. Они содержат около 5% глинозема и 3% оксида железа. Клинкерные частицы для дальнейшей обработки дробятся в мельчайшую пыль;

гипс — компонент, влияющий на скорость твердения цемента, а также на его прочность, усадку. Максимальное содержание гипса в цементной смеси — 6%.

дополнительные вещества, с помощью которых получают разные сорта и модификации цемента.

Среди смесей можно выделить несколько наиболее известных и востребованных в разных областях строительства.

Портландцемент

Это цемент на клинкерной основе с добавлением силикатов кальция и других веществ. Используется для изготовления бетона и железобетона разной скорости твердения.

Сульфатостойкий

Главная характеристика этого вида — стойкость к воздействию кислот, солей, других химических соединений. Из бетона на основе сульфатостойкого цемента можно, например, отливать сваи для различных построек. Их не будут разрушать грунтовые воды, агрессивные элементы почвы. Мосты, насосные станции, водозаборные сооружения также строят с помощью сульфатостойких смесей.

Пуццолановый

Имеет сходство с сульфатостойким, но включает большое количество активных добавок (до 35%). Чрезвычайно устойчив к воздействию воды, поэтому широко используется для подводного, подземного строительства, сооружения шлюзов, тоннелей, шахт и т. д.

Глиноземистый

Как можно понять из названия, в этом составе повышено содержание глинозема, поэтому такая смесь быстро набирает прочность как на воздухе, так и в воде. Глиноземистый цемент используют для ремонтных работ (например, быстрой заделки трещин или пробоин), срочной починки дорог, скоростного зимнего строительства.

Кислотоупорный

Применяется в химической промышленности — для изготовления резервуаров, облицовки оборудования. Состоит из веществ, не поддающихся влиянию кислот, разводится натриевым или калиевым жидким стеклом. От постоянного действия воды разрушается, поэтому требует специальных гидрофобных присадок.

Пластифицированный

Производится с добавлением специальных веществ, замедляющих схватывание раствора, делающих его более текучим. Такой цемент требует меньше воды при замешивании, а значит, бетон на его основе получается более прочным. К тому же этот вид обладает повышенной стойкостью к низким температурам, коррозии.

Шлакоцемент

80% от его объема занимает гранулированный шлак, который измельчается вместе с клинкером и гипсом. Это позволяет снизить цену строительного материала примерно на 1/10. Получившийся состав хорошо переносит высокие температуры, не боится воздействия пресной и минеральной воды.

На практике в строительных работах чаще всего используют портландцемент, как наиболее универсальный.

Цемент производят на заводах, которые находятся в непосредственной близости от мест разработки горных пород, служащих сырьем для строительного материала. К естественному сырью для цемента относятся:

  • карбонатные минералы. К ним принадлежат известняки, доломиты, мергели, а также смеси этих пород. Большинство этих минералов было образовано на дне морей и озер осадочным способом. Толщина пластов может достигать нескольких сотен метров. Кристаллическая решетка разных видов карбонатных минералов имеет разную степень устойчивости. Это определяет их способность сплавляться с другими компонентами в процессе изготовления цемента.
  • глинистые материалы. Мелкодисперсные породы, которые также были образованы осадочным способом. Состоят из основы — глинистого вещества и большого количества примесей. Это сырье при добавлении воды увеличивается в объеме, становится вязким, пластичным.

Остановимся подробнее на основных сырьевых компонентах, входящих в состав цемента.

Главными представителями семейства карбонатных пород считаются:

мел — мягкая горная порода, которая легко крошится и перетирается до пылеобразного состояния. В составе цемента может содержаться до 20-25 процентов мела. Эта добавка улучшает сцепление цемента с песком в процессе приготовления раствора;

мергелистый известняк или мергель является переходным звеном между известняком и глинистыми породами. На вид это слоистый или монолитный камень, твердость которого зависит от того, какой процент глины в нем содержится;

известняки, не содержащие кремний. Чаще всего они представлены в виде ракушечника, пористого и легко разрушающегося при нажатии;

доломитовые породы, обладающие исключительной прочностью. Доломитовый цемент — это продукт высокого класса, экологически чистый, быстро твердеющий.

Содержание карбонатных пород в цементе обычно ограничивается 30%, но в отдельных случаях может достигать 60%.

Существует несколько видов глинистых пород:

  • чистая глина, состоящая из одного или нескольких глинистых минералов. Она разбухает под воздействием воды и обладает способностью связывать между собой другие вещества;
  • суглинок, в котором кроме глины содержится большое количество песка и пыли;
  • глинистые сланцы, образованные наслоением глины и ила. Не растворяются в воде, легко делятся на слои. Сланец используют как самостоятельный строительный материал и как составную часть цементной смеси;
  • лесс — однородный пористый суглинок. Легко впитывает воду, приобретая текучесть. Очень мягкий, его можно растереть руками в мелкую пыль.

При производстве цемента в его состав кроме естественного сырья включают некоторые промышленные отходы (шлак, золу, целлюлозу и др.).

Помимо перечисленных компонентов, которые составляют основу цементной смеси, туда вводят ряд специальных добавок — пластификаторов. Базой для их изготовления тоже служат ископаемые:

  • апатиты;
  • глина;
  • кремнезем;
  • глинозем;
  • плавиковый шпат.

Сухие пластификаторы добавляют в цемент на этапе его изготовления. Существуют жидкие добавки, которые применяют для замешивания на строительных площадках. Делают это для того, чтобы улучшить качество материала, придать ему дополнительные свойства:

  • устойчивость к разрушению и коррозии;
  • сохранение прочности при перепадах температуры, при замораживании и оттаивании;
  • повышенную прочность;
  • увеличенный срок схватывания;
  • текучесть и пластичность раствора;
  • водонепроницаемость.

Покупка цементных смесей на развес — это риск приобретения некачественного товара. Поэтому для стройки или ремонтных работ лучше брать материал в заводской упаковке, с указанием производителя, марки, даты изготовления. Старый цемент теряет свои качества и не позволит получить прочный монолит.

Как делают цемент

Как и из чего делают цемент на заводе, в общих чертах поясняет схема:

Согласно ей, изготовление цементой смеси происходит по следующей технологии:

  1. Добыча и измельчение горных пород, из которых формируется клинкер. Он, как мы уже знаем, состоит на ¾ из глины, а на ¼ — из известняка. Проще всего использовать мергель, который имеет тот же состав. Но, во-первых, это ископаемое бывает разных видов и не каждый из них подходит для производства клинкера. Во-вторых, запасы мергеля в природе ограничены, а на его образование уходят миллионы лет. Поэтому чаще всего основные компоненты цемента добывают по отдельности и смешивают на заводах в нужной пропорции.
  2. Тщательно измельченную смесь помещают внутрь печи, где при температуре около 1500оС она обжигается в течение 4 часов. К концу обработки достигается эффект гранулирования подплавленной массы.
  3. Далее полученные гранулы охлаждают и измельчают до состояния порошка с помощью специальных барабанов. Однородность помола достигают, просеивая порошок через сито с определенным размером ячеек.
  4. Перемолотый клинкер смешивают с другими ингредиентами, после чего отправляют на фасовку и хранение.
    Эта технология производства цемента остается неизменной для всех способов его изготовления.

Это сравнительно быстрый и экономичный способ производства цемента. Он делится на несколько этапов:

  1. Добытое сырье в непрерывном режиме доставляется на завод, где измельчается несколькими дробилками.
  2. Затем получившиеся гранулы сушат, чтобы упростить следующие этапы.
  3. Просушенные частицы глины и известняка смешивают в нужной пропорции и перемалывают, получая цементную муку.
  4. Порошок помещают в печь, где обжигается, не спекаясь.
  5. После этого цемент фасуют в мешки или на специальных машинах отправляют на складирование.

Изготовление сухим способом подходит для однородного сырья с низкой влажностью. При этом не требуется больших энергозатрат на просушивание компонентов.

Если в производстве цемента используется влажный материал или ингредиенты требуют тщательного перемешивания, применяют мокрый способ.

  1. Клинкер готовят, добавляя в воду глину и известняк. Получается кашеобразная вязкая масса — шлам.
  2. Насосами его перекачивают в печной цех, где шлам отправляется на обжиг. Печь представляет собой длинное вращающееся сооружение. Там материал оплавляется и превращается в клинкер.
  3. Гранулы после обжига охлаждаются, дробятся и перемалываются вместе с гипсом и остальными добавками.
  4. На заключительном этапе цемент фасуется и готовится с складированию.

Мокрый способ позволяет сэкономить энергию при смешивании сырья, так как это легче делать в полужидком состоянии. Однако при обжиге шлама расходуется гораздо больше топлива, чем при работе с сухими гранулами. Поэтому мокрое производство цемента получается более дорогим.

Комбинированный способ

Этот метод заключается в том, чтобы смешать компоненты, затворяя их водой, а затем удалить жидкость и продолжать обработку сырья по сухому способу. Этапы производства выглядят так:

  1. Сырьевая смесь замешивается, образуя шлам.
  2. С помощью вакуума или пресса из него устраняется влага.
  3. Образовавшиеся куски «сухаря» поступают во вращающуюся печь и дальнейшие этапы проходит по сухому методу.

Имея представление как и из чего делают цемент, легко понять, насколько важно качество сырья и соблюдение технологии при изготовлении этого строительного материала.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *