Из чего делают цемент?

Состав

Полная химическая формула стройматериала довольно сложная. Он содержит следующие вещества:

• кальциевый оксид в количестве 67%;
• кремниевый диоксид в объеме 22%;
• алюминиевые окиси порядка 5%;
• оксид железа, содержание которого составляет 3%;
• модифицирующие компоненты – не более 3%.

Основу стройматериала составляют следующие ингредиенты:

клинкер, произведенный из глины и известняка. От качества клинкера зависят прочностные свойства. Клинкер – это главный компонент, произведенный при нагреве известково-глинистого состава во вращающейся печи. При обжиге плавится глиносодержащее сырье и известняковые материалы с образованием гранул, насыщенных кремнеземом. Затем производится повторный отжиг и дробление клинкера до пылеобразного состояния;

До сих пор аналогов данного стройматериала еще не найдено, что свидетельствует об уникальных свойствах цемента

• компоненты минерального происхождения. Введение специальных добавок расширяет сферу применения, повышает эксплуатационные характеристики, придает необходимые свойства. Добавляются гранулированные шлаки, измельченные сланцевые материалы, пуццолановые ингредиенты и измельченная известь. В нормативных документах, регламентирующих состав стройматериала, имеется информация о содержании в минеральных компонентах различных химических веществ;
• специальные добавки и вспомогательные компоненты, содержащие сульфат кальция. Добавление данных ингредиентов не оказывает влияния на скорость поглощения влаги и продолжительность использования рабочей смеси. Изменение концентрации кальциевого сульфата, входящего в состав модификаторов, позволяет регулировать в необходимых пределах продолжительность процесса гидратации. Для этого производится добавление гипсового порошка.

Кроме указанных основных составляющих, вводятся специальные присадки, повышающие устойчивость цементного состава к высокой температуре, воздействию кислот, щелочей, агрессивных сред. Добавки также повышают влагостойкость, улучшают адгезию со стальной арматурой, а также влияют на подвижность цементного раствора.

В сухом виде — это сыпучая однородная масса серого цвета

Как делают цемент

Технология изготовления заключается в получении и последующем измельчении клинкера. Так называются гранулы, которые являются промежуточным продуктом производства. Их состав всегда неизменен. Это известняк и глина, смешанные в пропорции 3:1. В природе существует минерал, полностью идентичный по составу клинкеру. Он называется мергель. Однако его запасы ограничены и не могут обеспечить потребность производства.

Поэтому на заводах используется искусственный аналог мергеля. Для его получения необходимые ингредиенты тщательно смешиваются в больших емкостях специальными барабанами. Подготовленная таким образом масса подается в печи, где обжигается около четырех часов. Температура процесса составляет порядка 1500оС. В таких условиях порошок начинает спекаться в небольшие гранулы. После остывания клинкерные зерна направляются на помол. Их измельчают в больших барабанах с шаровыми ситами грохотами

На этом этапе важно размолоть гранулы и получить порошкообразный продукт определенных размеров. Помол определяется размерами ячеек сита

Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют марку и свойства продукта

Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют марку и свойства продукта.

Instagram tsement_82

Готовые цементные материалы поступают на хранение или на участок расфасовки, где распределяются в тару различной вместимости либо загружаются в специальные автомобили-цементовозы.

Несмотря на общую технологию, для производства состава в зависимости от свойств сырья могут использоваться три способа.

Сухой способ

Этот метод позволяет значительно сократить время и затраты на изготовление цементной смеси. Он предполагает несколько этапов:

1. Сырье дробится до получения зерен мелкой фракции.
2. Подготовленные гранулы сушатся до достижения нужной влажности. Это делается, чтобы облегчить последующие операции.
3. Ингредиенты смешивают в определенных пропорциях. После чего измельчают, получая муку.
4. Порошок подается во вращающуюся печь, где обжигается, но не спекается в гранулы.

После остывания готовый продукт направляется на склад или на участок фасовки.

Сухой способ считается наименее энергозатратным, а потому очень выгоден для производителей. К сожалению, он применим не для всех категорий сырья.

Мокрый способ

В некоторых случаях необходимо увлажнение подготовленного к производству материала. В таких случаях используется мокрый способ. Для приготовления клинкера, который состоит из известняка и глины, замешивается смесь из основных компонентов с добавлением воды. В результате получается вязкая масса, которую называют шламом.

Ее закладывают в печь, где происходит обжиг. В этом процессе из шлама формируются гранулы, которые после остывания отправляются на измельчение.

Instagram tabys.cement

Полученный из клинкера порошок смешивается с размолотыми добавками. Только после этого продукт готов к расфасовке и складированию. Произведенный по такой технологии состав имеют самую высокую себестоимость.

Комбинированный способ

Применяется для снижения стоимости готовой продукции. Представляет собой своеобразный симбиоз сухой и мокрой технологии. Изначально замешивается шлам, который впоследствии обезвоживается. Таким образом делают клинкер. Он поступает в печь, работающую по «сухой» технологии. Далее при необходимости проводится смешивание с наполнителями, и продукт готов. Более подробно процесс показан на видео.

Качество цемента во многом зависит от сырья, из которого он произведен, и точности соблюдения всех технологических этапов

Учитывая, что характеристики изготовленных из него строительных материалов определяются качеством смеси, стоит обратить на нее самое пристальное внимание

Химический состав цемента

Самым популярным и востребованным видом цемента на государственных и частных строительных площадках стал портландцемент, из которого чаще всего делают бетон. На его примере мы и рассмотрим химический состав цемента:
• SiO2 –кремний диоксид не менее 20%;
• Аl2O3 – глинозем не менее 4 %;
• Fe2O3 – оксид железа не менее 2%;
• MgO – оксид магния не менее 1%.

Окончательной химической формулы цемента на сегодняшний день не существует. В зависимости от характера работ и качества поверхности может использоваться определенный вид (тип, марка) продукта. И формула цемента конкретного сорта будет изменяться. Строители ориентируются на состав цемента и пропорции минеральных веществ.

Типы вяжущих составов

Для соединения камней, из которых возводились доисторические постройки, использовалась глина. Но такое связующее вещество не поддавалось технологии обжига, поэтому большинство помещений были разрушены под воздействием эрозии, возраста и других факторов. Единственные дошедшие до нынешнего времени дома обрабатывались известковым раствором.

Еще много сотен лет назад люди дошли до мнения, что обожженный и измельченный оксид кальция, более известный как известняк, при контакте с водой начинает затвердевать, поглощая газ из воздуха, а затем становиться камнем. Из минусов подобного материала выделяют низкую устойчивость к воздействию влаги, поэтому такой вариант может быть актуальным только при производстве силикатных кирпичей.

Существует еще один тип вяжущего сырья, способного достигать высоких прочностных свойств при воздействии воздуха — гипс. Его производят посредством тепловой обработки и последующего размола природного гипсового камня (CaSO 4-2 H 2) или ангидрида CaSCu.

Что касается воздушных веществ, то они могут применяться только там, где постройкам не грозит повышенная влага. В противном случае необходимо добавлять в состав гидрофобизирующие добавки или заниматься обустройством гидроизоляционного слоя. Из-за этого недостатка строители отдают предпочтение гидравлическим вяжущим растворам.

В их числе — составы, создающие гидратные соединения, способные набирать прочность в условиях повышенной влажности. При этом воздействие воды никак не грозит таким изделиям и не вызывает их деформацию.

Растворы для возведения водостойких построек создаются из гидравлической извести, которая включает в себя осадочные известковые породы — мергели, а также портландцемент. Последний компонент делает конечное изделие монолитным, гарантируя отличные прочностные свойства. Известковые варианты актуальны лишь для тех условий эксплуатации, где отсутствуют интенсивные нагрузки.

Из чего состоит цемент, его химические свойства

Цемент представляет из себя сыпучее вещество неорганического происхождения, которое состоит из глинистых и минеральных пород.

В составе глинистой группы:

суглинок (почва с преобладанием глины и большим количеством песка);

Суглинок

глина;

Глина

• глинистый сланец (одно из самых древних геологических отложений);
• лесс и лессовидные суглинки (пористые образования из различных силикатов).

В составе минеральной породы карбонатной группы: осадочные образования кальциты и доломиты, а также мел, известняк, и порода промежуточного состава мергель.

Известняк относится к типичным породам, слагающим земную кору, она представляет собой кальцит с примесями. Мергель может быть нескольких видов: доломитовый, гипсовый, мелоподобный. Он относится к горным породам, которые образуются в результате разрушения и переотложения.

Известняк

Концентрация известняка в составе готового материала должна превышать количество глины, тем самым обеспечивая наилучшее качество цементного состава, отвечающего всем требуемым нормам.

Самая широко используемая карбонатная группа мел, поскольку обладает лучшими характеристиками при прочих равных.

Мел

По своему химическому составу цемент будет выглядеть следующим образом:

• алюминий;
• железо;
• кальций;
• кремний;
• магний.

Все эти элементы смешаны с кислородом и представляют собой оксиды, их специально добавляют в состав материала для улучшения технических характеристик.

Для придания готовой сыпучей смеси определенных качеств в нее примешивают специальные модификаторы, которые могут влиять на время застывания бетона, на показатель его морозоустойчивости, на стойкость к влаге.

Исходные материалы для приготовления

Размещение производства цемента стараются планировать рядом с основными запасами сырья. Сырьем являются природные горные породы, добываемые открытым способом. Итак, из чего производят цемент:

• Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
• Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
• Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.

Добавки в цемент. В строительной отрасли используются различные виды цементных материалов, отличающиеся следующими параметрами:

• составом;
• концентрацией ингредиентов;
• наличием специальных добавок;
• назначением;
• свойствами.

На упаковке, помимо марки, указывается также процентный состав добавок Различают следующие виды портландцемента:

• быстротвердеющий. Содержит добавки минерального происхождения, которые сокращают продолжительность набора прочности. Применяется для ускоренного выполнения строительных мероприятий и изготовления железобетонных конструкций;
• сульфатостойкий. Основное достоинство – устойчивость к воздействию сульфатов, достигается уменьшением в клинкере кальциевых алюминатов. Используется для конструкций, эксплуатирующихся во влажной или агрессивной среде;
• гидрофобный. Содержит поверхностно-активные компоненты, значительно снижающие гигроскопичность. Результат введения добавок – повышение подвижности, удобство укладки раствора. Материал сохраняет свойства при повышенной влажности;
• белый. Его легко отличить от других цементных составов. Имеет светло-серый цвет, не содержит титановых оксидов, солей железа и марганца. Используется для отделочных мероприятий;
• цветной. Содержит специальные пигменты органического и неорганического происхождения, добавляемые в клинкерный материал перед измельчением. Цветные составы, например, желтый цемент, используются при отделочных мероприятиях;
• пуццолановый. Устойчив к воздействию сульфатов, быстро твердеет при повышенной температуре. Автоклавная обработка значительно повышает прочностные характеристики. Предназначен для эксплуатации в почве, а также во влажной среде;
• тампонажный. Производится исключительно для герметизации скважин на газовых и нефтяных разработках. Обеспечивает надежную изоляцию от грунтовых вод, устойчив к давлению и температуре. Приобретает прочность на начальном этапе твердения.

Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора На основе извести, шлаков и глины производят следующие цементные составы:

• шлаковый. Медленно набирает прочность. Применяется в гидротехнической отрасли и портовом строительстве;
• шлаково-известковый. Отличается замедленным твердением. Применяется для штукатурных работ и кладки;
• глиноземистый. Относится к огнеупорным материалам. Отличается устойчивостью к коррозии, а также влагонепроницаемостью.

Коротко о главном

Цемент – это связующее вещество, которое при застывании становиться крепким и может заменить собой камень. Чаще всего его используют для создания фундамента, соединения кирпичей или блоков, а также изготовления плитки или облицовочных материалов.

В зависимости от вида цемента отличается его состав. Поэтому следует знать какие есть разновидности этого вещества, так как некоторые их них используются только в узконаправленных предприятиях. Например, тампонажный цемент применяется только при герметизации газовых или нефтяных скважин, а сульфатостойкий – при сложных географических и погодных условиях.

Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)

Цемент для строительных растворов — малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей

• Какой процесс называется титрованием кратко

    

• Как общаться с меланхоликом кратко

    

• Как осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой кратко 9 класс

    

• Тушеная картошка без мяса как в детском саду

    

• Статус функционирует в детский сад что значит

Особенности отвердения и основные компоненты

После попадания воды, атмосферных осадков или в условиях повышенной влажности структура застывшего раствора меняется. Он становится тверже, тем самым повышая надежность и устойчивость всей строительной конструкции.

В этой особенности строительного раствора проявляются его гидравлические свойства. Она же выгодно отличает цемент от других вяжущих материалов (гипса, воздушная известь), используемых в строительстве. Последние минеральные растворы твердеют и застывают только под воздействием воздуха.

Компоненты для производства цемента

В состав цемента входят:
• клинкер; гранулированный клинкер является промежуточным продуктом;
• минеральные добавки (микрокремнезем, туфы, обожженные глины, сланец, шлаки, цеолит) определяют свойства и вид цемента;
• гипс; порошкообразное белое вещество или гипсовый камень; этот компонент определяет длительность застывания (отвердения) раствора.
Эти компоненты составляют основу цемента. Но в зависимости от его типа (марки) пропорции основных компонентов, из которых состоит цемент, изменяются или появляются новые добавки.

Процесс изготовления

Цемент изготавливается в несколько этапов, к каждому из которых нужно относиться с должным вниманием. Специалисты производят следующие операции:

1. Заранее смешиваются известняк и глина (75% и 25% соответственно) для дальнейшего получения клинкера.
2. Глино-известняковая смесь подвергается температурному воздействию в районе полутора тысяч градусов по Цельсию. Полученная масса — это и есть клинкер.
3. Далее клинкер измельчается в шаровой мельнице. Это специальный горизонтальный барабан, внутри которого находятся стальные шары. Они перемалывают клинкер в порошок. Чем меньше получаются фракции клинкера, тем более качественным будет конечный продукт.

Этапы производства

В современных реалиях предусмотрены различные методы производства цемента, по-разному действующие на сырье. Выбор метода может быть обусловлен расположением конкретного завода, наличием нужного оборудования, а также спросом на определенные марки цемента.

Различные варианты технологий производства цемента отличаются друг от друга особенностями предварительной подготовки исходного сырья. Она может осуществляться:

• По мокрой технологии. При использовании такого метода вместо извести в состав вводят мел. Мел и другие составляющие перемешиваются с обязательным добавлением воды. Одновременно с перемешиванием происходит измельчение материалов в горизонтальном барабане. Влажность получившейся шихты будет на уровне 30-50%. Получившаяся масса обжигается в печи и превращается в шарообразный клинкер, который затем измельчается.
• Сухим методом. Данная технология обладает сниженной себестоимостью и сокращением времени производства. Этому способствует объединение технологических операций: перемалывание в шаровой мельнице и сушка компонентов горячими газами осуществляются одновременно. В результате получается шихта в виде порошка.
• Комбинированным методом. При использовании данного способа объединяются особенности двух предыдущих методов производства, хотя на разных производствах есть некоторые отличия. Например, один вариант предусматривает получение полусухого состава с содержанием воды до 18%. Этого можно достичь при просушивании шихты, произведенном мокрым методом. Другой вариант предполагает последовательную подготовку сухой смеси, затем её 14%-ое увлажнение, затем гранулирование и заключительный обжиг.

Таким образом, становится понятно, какое сырьё применяется при изготовлении цемента, как именно он производится, какие технологические особенности присутствуют на каждом из этапов его производства. От сбора сырья до конечного этапа имеется множество тончайших нюансов изготовления, которые стоит доверить профессионалам, занимающимся изготовлением цемента.

Что такое цемент?

Цемент (с латинского caementum – «битый камень») – это вяжущее вещество, используемое для строительства и добываемое искусственным путем. При перемешивании с водой создает жидкую или пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в искусственный камень: бетон. Используют для приготовления различных бетонных растворов: для кладки, для штукатурки, для заливки фундаментов, для производства бетонных изделий (тротуарной плитки) и пр. Отличительная черта растворов на основе цемента – возможность застывания в условиях высокой влажности, что отличает его от других вяжущих составов: известняка и глины, которые набирают прочность только в условиях относительно сухого воздуха.

Обычный портландцемент представляет собой серую порошкообразную смесь мелкой фракции. При стандартных условиях хранения (в бумажном мешке на сухом складе) портландцемент сохраняет свойства от 3 до 12 месяцев (гарантийный срок хранения – 3-6 месяцев), но при добавлении воды свойства и форма изменяются:

• становится вязким или жидким (зависит от количества добавленной воды);
• получает темно-синий оттенок после застывания (при добавлении песка оттенок светлеет);
• быстро набирает твердость и превращается в искусственный камень (схватывается за первые сутки, полностью твердеет в течение 28 дней).

Помимо прочего, качество вяжущего вещества зависит от условий хранения и срока годности. При контакте с влажной средой или при истечении срока годности в портландцементе образуются комки, которые уже не размешиваются с водой.

Разновидности марок

Цемент различается в зависимости от его марки, применения и расшифровки.

М 800

Цемент М 800, эта самая редко используемая марка. Его число означает, что бетон, сделанный из этого цемента, выдерживает нагрузку до 800 кг/см3.

Он предназначен для укрепления конструкций, к которым предъявляются очень высокие требования к прочности, пропорции раствора тщательно соблюдаются.

Его свойства:

• высокая способность противостояния агрессивному воздействию сульфатов на долгий период;
• морозостойкость;
• влияет на ускоренное затвердевания готового состава;
• не требует при изготовлении много жидкости для лучшей подвижности.

М 700

Бетон из цемента М 700 относится к тяжелым бетонам и обладает высокой прочностью. В состав цементной смеси входят вещества, которые ускоряют скорость схватывания раствора и также, как и М 800 увеличивают прочность конструкций.

Цемент М 700 обладает такими достоинствами:

• эстетическими качествами;
• высокой прочностью;
• водонепроницаемостью;
• использование на любых типах покрытия;
• белый цемент стоек к минусовым температурам.

М 600

Цемент М 600. Эта марка изготавливается, как и большинство других, часто используемых марок из глины и известняка и подвергается обработке при высокой температуре.

Также он используется при:

• аварийных работах;
• реконструкции;
• восстановительных работах.

Этот вид цемента не используют при изготовлении ЖБИ общего назначения. Конечно, можно данную марку использовать, например, в частном строительстве для увеличения срока службы сооружений, но это приведет к полной отсутствии экономии, которая не будет оправдана.

М 500

Марка цемента М 500, схожа с маркой 600, но имеет более широкую сферу применения:

• изготовление армированных фундаментов;
• армированных плит и колонн;
• аварийно-восстановительные работы;
• изготовление балок и плит перекрытия;
• монтаж дорожных покрытий.

У марки есть две разновидности.

М 500

Первая — М500 Д0 в которой нет никаких примесей и добавок, эта чистая смесь глиняных и известняковых пород, бетон из этой смеси водостоек и быстро застывает.

М 500 Д0

Вторая — М 500 Д20, предполагает добавки в состав цемента не более 20%.

М 500 Д20

Первый вариант используется при строительстве и изготовлении бетона, второй вариант с добавками чаще идет на приготовление штукатурно-отделочных смесей и для выполнения кладочных работ, смесь из такого цемента хорошо противостоит коррозии.

М 400

Цемент М 400 используется во многих видах строительства, относится к портландцементам.

М 400

Также, как и М500 может маркироваться Д0, Д20, что будет означает с добавками цемент или без добавок.

М 400 Д0 и Д20

Смесь применяется:

• при изготовлении ЖБИ изделий;
• в многоэтажном строительстве;
• при возведении мостов;
• для изготовления подпорных стенок;
• в устройстве свайного и ленточного фундаментов.

М 300

Цемент М 300 один из самых распространенных марок, и он используется:

• в малоэтажном строительстве;
• в гражданском строительстве;
• для монтажных работ.

Экономически обоснованной сферой применения этой смеси является строительство монолитных фундаментов.

М 300

Такая марка по своим характеристикам и составу хорошо подходит также для изготовления заграждений ленточного типа, подпорных конструкций, автомобильных дорог и дорожного покрытия, плиточных каркасов, плит перекрытия, стен, ступеней лестниц и т. д.

М 200, М 100

Эти две марки имеют стоимость ниже остальных и не отличаются повышенными прочными характеристиками. Основная сфера использования М100 — отделочные работы, стяжка полов, черновые дорожные работы.

В настоящее время обе марки сняты с производства.

М 200

Каждая марка цемента имеет дополнительное буквенное обозначение, например:

• ПЦ означает портландцемент;
• ШПЦ — шлакопортландцемент;
• ПЛ — пластификат;
• СС — сульфатостойкий цемент;
• БЦ — белый цемент;ГФ — гидрофобный;
• ВРЦ — цемент со скорым затвердеванием.

Гидрофобный цемент, который способен отталкивать воду и быть устойчивым к влаге, изготавливается с добавлением веществ мелкого помола, которые не размокают в воде. Такой цемент в сухом виде дольше хранится. Гидрофобный сухой материал придает бетону и повышенную морозоустойчивость в сравнение с обычным.

Богатый выбор цемента и постоянно развивающиеся технологии при его производстве и добыче горных пород позволяет воплощать в реальность многие задумки по строительству или ремонтным, архитектурным работам даже при любых климатических условиях.

Так было не всегда и, хотя бетонные постройки существовали более 5000 лет назад до нашей эры, по-настоящему высокая технологичность процесса изготовления цемента появилась только в 20 веке и продолжает развиваться.