Из чего и как делают цемент?

Что такое глиноземистый цемент, его состав, свойства, особенности и применение

Что такое глиноземистый цемент и каковы его характеристики? Глиноземистый цемент — быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Получается путем измельчения клинкера или сплава, изготавливаемого путем расплавления (реже обжигом до спекания) сырьевой смеси (бокситов и известняков) надлежащего состава. В готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Нельзя смешивать глиноземистый цемент с другими цементами и известью. Он разрушается при взаимодействии даже со слабыми растворами щелочей. Одно из основных условий нормального твердения этого цемента и длительного сохранения его прочности — пониженная (ниже 25 °С) положительна температура раствора (бетона) в период твердения и при эксплуатации. В противном случае он теряет до 50% прочности. Из-за особенностей глиноземистого цемента применение этого вяжущего вещества в условиях жаркого климата исключено. По этой же причине изделия из него нельзя пропаривать.

Прочность сопротивления сжатию и растяжению глиноземистого цементного камня нарастает с большой скоростью и уже через сутки достигает 50% проектной прочности. Он используется для получения кислотостойких растворов расширяющихся и безусадочных цементов. Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент получается путем совместного помола кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Кислотоупорный цемент затворяется водным раствором натриевого жидкого стекла. Цементный камень может быть устойчив к действию некоторых минеральных и органических кислот, но при взаимодействии с водой он теряет прочность. В едких щелочах он полностью разрушается.

Благодаря своему составу и свойствам, основное применение глиноземистого цемента – это изготовление кислотостойких бетонов (растворов). Для такого цемента используются заполнители из кислотостойких пород: гранит, андезит, бештаунит. Свежеуложенная в конструкцию кислотоупорная бетонная (растворная) смесь в период твердения обрабатывается минеральной кислотой (откисловывается), например соляной. При этом бетонная (растворная) смесь уплотняется за счет выделения новых количеств геля кремниевой кислоты и обезвоживания дигидрата Si(OH)4 концентрированной кислотой. Гель кремниевой кислоты переходит в твердый опаловидный кремнезем Si02-H20. Прочность при сжатии обработанного концентрированной кислотой кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа.

При применении глиноземистого цемента содержание окиси кремния не должно быть в процентном отношении менее 92%, кислотостойкость — не ниже 93%.

Состав и свойства

Внешне «портланд» цемент выглядит как порошок серого цвета с зеленоватым оттенком. Мы уже говорили, из чего он состоит. А вот из чего состоит главный компонент клинкер, как он влияет на конечные свойства бетона, обсудим сейчас.

На фотографии вы видите зерна клинкера.

Итак, после обжига минералов в разном соотношении получают:

• Белит. Не очень прочный материал, медленно твердеет. Его добавляют в бетон, чтобы уменьшить скорость схватывания. Но при этом бетон теряет свою марочную прочность.
• Алит. Если его количество будет составлять около 37%, получится прочный, быстроотвердевающий состав высокой марки.
• Алюминат. Быстро схватывается. Его добавляют не больше чем 15%, потому что коэффициент его прочности не очень велик.
• Алюмоферрит. Достаточно прочен, быстро схватывается. Добавляют в рабочую смесь в размере 15 %.

Чтобы производителю контролировать качество продукции, а покупателю не сомневаться в заявленных характеристиках, написан ГОСТ 10178-85. Его название «Портландцемент и шлакопортландцемент технические условия». Зная это, ищите надпись о соответствии ГОСТу на упаковке.

Исходя из состава, цемент может быть наделен такими свойствами:

• Время, за которое происходит схватывание раствора. Гостовское время для качественной смеси составляет примерно 40 минут. На время затвердевания влияет также качество помола компонентов.
• Прочность, которая предписана Гостом (это 250-300 мг/кг) тоже зависит от тонкости помола.
• Количество воды, необходимое для получения бетона нужной прочности. Вода – главный компонент, который запускает все химические и физические процессы. Жидкость делает раствор пластичным и подвижным. Ее нормативное количество должно быть около 25% от массы всей смеси. Чтобы по неопытности не перелить воды, для удобства укладки рекомендуется добавлять в растворы пластификаторы.
• Водоотделение или объем жидкости, который выделяется при оседании цементных частиц. Чтобы снизить показатель выделения воды, вносят минеральные добавки.
• Морозоустойчивость. Эта характеристика показывает, сколько циклов изменений температуры может выдержать бетон без потери своих качеств. Для улучшения стойкости к морозам существуют специальные добавки. Одни исключают проникновение влаги в поры. Другие присадки наоборот делают бетон пористым. Тогда вода при замерзании расширяется не толщу бетона, а в каналы пор.
• Устойчивость к коррозии. Коррозия бетона – это разрушение его структуры. Поверхность становится хрупкой из-за воздействия агрессивных сред. Такое же влияние оказывают атмосферные явления. Для повышения коррозионной устойчивости важна тонкость помола компонентов, а также контроль порообразования при укладке.
• Тепловыделение. Это показатель повышения температуры при схватывании раствора. Не рекомендуется использовать материал, слишком интенсивно выделяющий тепло. При высокой температуре окружающей среды (выше 25 градусов) такой раствор схватывается в разы быстрее, но наполовину теряет свои качества. Для оптимизации этого процесса вносят специальные присадки.

«Сухой» и «мокрый» способ

Существует два способа получения нужного состояния смеси: «сухой» и «мокрый». Если влажность компонентов высокая, глина и мягкий известняк (мел) растворяются в воде, затем из этой суспензии, называемой сырьевым шламом, вода сильным нагревом (испарением) удаляется. Получается равномерная тонкоизмельченная смесь. Более экономичный способ – «сухой», где нет стадии доведения шлама до кипения, а смесь измельчается механическим способом.

Далее во вращающихся печах – цилиндрах диаметром около 5 м, длиной около 200 м, имеющих уклон для перемещения сырьевой массы в процессе обжига, происходит образование клинкера – окатанных гранул, появляющихся в процессе спекания смеси при температуре 1450 ⁰С в результате физических и химических взаимодействий.

Клинкер охлаждается и выдерживается до двух недель перед окончательной операцией – совместным измельчением с определенным количеством гипса, который добавляется для замедления процесса схватывания. Здесь окончательно формируется состав цемента, на этой же стадии вводятся различные минеральные добавки, придающие вяжущему нужные специфические свойства.

Производственная схема

Начинается всё со смешивания составляющих будущего клинкерного порошка — известняка и глины в процентном соотношении 75 на 25 процентов. Далее замес обжигается под температурной нагрузкой в 1450 градусов по Цельсию. Шаровый мельничный механизм способен перемолоть гранулированную часть в порошок. Причем здесь действует обратная пропорция — большей фракции в результате соответствует меньшее марочное наименование.

Технологически производственная процедура может происходить в мокром, сухом или комбинированном виде. От выбранного варианта зависит, как будет подготавливаться сырьевое наполнение:

• Мокрая схема. Мел засыпается с остальными элементами в барабан, а также туда заливается жидкость — все это параллельно с дроблением. Так создаётся шихта с влагосодержанием до 30-50%, которая и обжигается для получения основного клинкерного порошка (после еще одного этапа перемалывания).
• Сухая. В мельницу подается горячий газ, что позволяет не только перемалывать, но и высушивать элементы.
• Комбинированная. Два варианта предполагают либо последовательное дробление с высушиванием влажной шихты, либо увлажнение уже порошкообразной россыпи.

Так, в рамках данной статьи, мы представили подробную информацию о производственных нюансах. Обратившись в группу , вы можете забыть о необходимости производственного контроля, т.к. мы почти два десятилетия представляем на рынке высококачественную продукцию от проверенных изготовителей, каждый из которых известен как в России, так и на международной арене.

Разновидности материала

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.

Журнал

Выпуск № 3, 2021

подписаться

В номере

• Торжественный пуск завода по производству белого цемента ООО «Цемикс»
• CEMBUREAU — цементные рынки в Европе и мире
• Цементная промышленность Польши
• Ко­процессинг отходов — способ сохранения ресурсов в ресурсоемких отраслях. На примере цементной промышленности

Все статьи номера

О журнале

Журнал «Цемент и его применение» — независимое издание, посвященное техническим, экономическим и научным аспектам производства и применения цемента в России, на постсоветском пространстве и во всем мире.

Подробно о журнале

Работа в условиях COVID-19

03.04.2020Джон Клайн. Способы обеспечения непрерывной деятельности, используемые цементными заводами

23.04.2020Комментарий Ярослава Стоупы, вице-президента «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»

01.06.2020Комментарий Фредерика Гумбаля, генерального директора «Холсим Азербайджан»

Все материалы

Статистика

03.07.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей стран на постсоветском пространстве за первый квартал 2020 года

Материал подготовлен с использованием оперативных статистических данных за январь-март 2020 года национальных статистических бюро, комитетов, служб и профессиональных ассоциаций.

29.05.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей Российской Федерации за 3 месяца 2020 года

Предлагаем вашему вниманию материалы, подготовленные журналом «Цемент и его применение» на базе данных Федеральной службы государственной статистики и Федеральной таможенной службы Российской Федерации.

01.04.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей стран на постсоветском пространстве за 2019 год

Подборка оперативных статистических данных за январь-декабрь 2019 года на основе исходных материалов национальных статистических бюро, комитетов и служб. 

Вся статистика

Календарь событий

26.10.2021 08:00:00 — 29.10.2021, Москва, Россия

24-я международная выставка химической промышленности и науки – «ХИМИЯ-2021»

В центральном выставочном комплексе «Экспоцентр» состоится 24-я международная выставка химической промышленности и науки, которая является одной из наиболее престижных выставок в своей отрасли

24.04.2022 — 26.04.2022, Санкт-Петербург, Россия

11-я международная конференция по цементу PetroCem 2022

24-26 апреля 2022 года журнал «Цемент и его применение» проводит одиннадцатую международную конференцию по цементу PetroCem.

01.05.2023 — 01.05.2023, Дюссельдорф, Германия

Interpack 2020

Высокий уровень экспонентов и посетителей из самых разных отраслей делает выставку interpack значительным международным событием. Выставка знакомит участников с новыми интеллектуальными решениями, охватывающими всю технологическую цепочку: складирование, логистику и даже администрирование.

Все события

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.

История возникновения

Вяжущие материалы стали использовать еще в древние времена. Сначала это была необожженная глина. Благодаря своей простоте получения и распространенности она применялась повсюду. Но из-за слабой вязкости и устойчивости глина уступила место термически обработанным материалам.

В Египте были получены первые качественные строительные вещества. Это известь и гипс. Они обладали способностью твердеть на воздухе, благодаря чему и получили широкое применение. Эти стройматериалы удовлетворяли требованиям, пока не начало развиваться мореплавание. Стало необходимо новое вещество, которое сопротивлялось бы действию воды.

В XVIII веке был изобретен материал ­– романцемент. Это продукт, который мог твердеть как в воде, так и на воздухе. Но усиленное развитие промышленности требовало более качественных материалов и вяжущих свойств. В XIX веке было изобретено новое вещество для связывания. Оно получило название портландцемент. Этот материал используется и по сей день. С развитием человечества к вяжущим веществам предъявляются все новые требования. Для каждой отрасли используется своя марка, обладающая необходимыми свойствами.

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.

• 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.

Виды быстросохнущего цемента и их маркировка

Вид и марка цементных растворов ориентируют пользователей в правильном выборе строительной смеси. Ассортимент быстродействующих цементов с различной скоростью твердения на строительном рынке:

• Особо быстротвердеющий цемент, строительный материал с минимальным содержанием присадок. Такой цемент твердеет за 24 часа до плотности 30 Мпа, затем в течение 48 часов этот параметр возрастет на 10 Мпа. Для производства этого вида цемента применяют клинкер помола 4000 см2/г, содержащим 8% целита 68% алита.
• Сверх быстротвердеющий вид цемента в первые сутки после заливки достигает марочную прочность близкую к 70%. В период от 2 до 4 часов плотность строительной смеси достигает 10 Мпа, что позволяет выполнить демонтаж конструкции. Для такой смеси используется клинкер особого помола, площадью не меньше 8000 см2/г.

Для маркировки быстросохнущего цемента существует общая формула, содержащая обозначение типа цемента (XXX), марку, процентное содержание добавок (Y0), Z — обозначение вида — Б. Вид формулы:

XXX 000 Y0Z

Корректирующие добавки

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.

Состав бетона

Бетон – это многокомпонентный состав, в который входит цемент, вода, песок и мелкая фракция щебня (гранитный, реже гравийный).

Именно по этим составляющим бетон делится на марки и классы. В ряде случаев может иметь в составе специальные добавки, а также может не содержать воды (например, асфальтобетон).

Марка бетона – это самый главный показатель качества материала. Прочность различают по назначенным маркам бетонов.

Основные марки бетона

• Бетон В7,5 (М100) — легкий тип бетона.
• Бетон В12,5 (М150) – разновидность легкого бетона.
• Бетон В15 (М200) – охватывает широкую область строительных работ, благодаря высокой прочности на сжатие.
• Бетон В20 (М250)  – по области применения и характеристикам похож на В15, но он более прочнее.
• Бетон В22,5 (М300) – чаще всего используется для плитных фундаментов при строительстве многоэтажек.
• Бетон В25 (М350) – один из видов тяжелого бетона, используется для сложных бетонных конструкций в частном строительстве.
• Бетон В30 (М400) – характеризуется быстрым схватыванием и высокой стоимостью, поэтому по сравнению с марками В15 и В22,5 он не так популярен.
• Бетон В40 (М500) и В45 (М550) в своем составе имеет большой процент цемента, отличается высокой прочностью, используется в строительных конструкциях специального назначения, гидротехническом строительстве. Для возведения зданий, как правило, не применяется.

Класс или марка бетона («В» или «М») — важный показатель его качества. Второстепенными характеристиками являются: водонепроницаемость (W), морозостойкость (F), подвижность (П). Бетон выбирается по его прочности, то есть по марке (классу). Цифрами обозначен предел прочности при сжатии.

Классы бетона

• Гидротехнический. Чаще всего применяют для постройки мостов, каналов водопровода. Он водонепроницаем и обладает высокой морозоустойчивостью (около трехсот циклов замораживания). Не поддаётся разбуханию и деформации при большом давлении воды.
• Жаростойкий. Постройки с применением такого бетона могут, вынести высокие температуры до +700 С. Практически всегда применяется в постройке, труб ТЭЦ, промышленных печей.
• Кислотоустойчивый. При его изготовлении применяется жидкое стекло, которое позволяет выдерживать температуру до +1000 С. И с уверенностью можно заметить, что он является альтернативой дорогим материалам. Применяется для сооружения предметов химической индустрии.
• Морозоустойчивости достигают с помощью химических добавок. Это смесь имеет специальную маркировку «F», а наличие цифр указывает, сколько раз может оттаивать и замерзать бетон, не теряя своих исходных качеств.
• Водоустойчивый оказывает сопротивление плохому влиянию влаги. Что бы вывести показатель, бетон подвергают несколько раз увлажнению и высыханию, обозначается «W», а цифры, находящиеся рядом обозначают величину давления воды.

Полное застывание бетона наступает через двадцать восемь суток. Шестьдесят процентов прочности бетон “набирает” по истечении семи суток. По залитому бетону можно ходить спустя трое суток. Для достижения максимальной прочности должно пройти от 6 до 12 месяцев в зависимости от сложности конструкции.

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.

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, септики, 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 М500, как наиболее универсальный.

Что такое цемент

Многие слышали слово «цемент». Определение этого термина можно найти в специализированных источниках. Незаменимый в строительной отрасли цемент – это сухое порошкообразное вещество неорганического происхождения. Он изготавливается путем высокотемпературного обжига известково-глиняной смеси, содержащей данные компоненты в определенных соотношениях. Полученный стройматериал обладает особыми эксплуатационными характеристиками.

При добавлении воды он меняет свойства:

• стает вязким (пастоподобной консистенции);
• приобретает темно-серый оттенок;
• ускоренно набирает твердость в воздушной и влажной среде;
• превращается в камень искусственного происхождения.

Неоднократно убедились все, кто использовал цемент, что это достаточно прочный стройматериал. Искусственный монолит по твердости не уступает природному камню.

Трудно представить себе область строительства, где не использовался бы цемент

Стройматериал имеет древнюю историю. В источниках отсутствует достоверная информация про цемент. Кто изобрел его первым, – неизвестно. Историки также затрудняются дать однозначный ответ на вопрос, где был изобретен цемент. В результате раскопок и научных исследований неоднократно изучался древний цемент. Когда изобрели его? Ученые пытались ответить на этот вопрос. Они пришли к заключению, что материал появился задолго до нашей эры. Это подтверждают найденные в разных странах образцы. Они содержали гипс, известь и даже вулканический пепел.

Производство цемента, основные этапы изготовления

Сухой способ производства п/ц.

Процесс изготовления цемента состоит из двух основных этапов: производство клинкера и его перемалывание до вида мелкого порошка. Рассмотрим, как делают непосредственно цемент.

В первую очередь добывают сырье (глина и известняк), доставляют его до места переработки, измельчают и смесь обжигают под воздействием высоких температур.

С целью сокращения затрат на транспортировку, заводы по изготовлению цемента чаще строят недалеко от места добычи сырья.

Существует три способа изготовления цемента:

1. Сухой.
2. Мокрый.
3. Комбинированный.

Сухой способ используется в основном зарубежными странами, тогда как в России производят цемент в основном по мокрому. Сырьем для мокрого выступает мягкая глина и сухой твердый известняк. В начале производства материалы тщательно измельчают (сначала дроблением, а затем помолом). Известняк дробят до частиц размером 8-10 мм. Глину измельчают до размера кусков не более 10 мм в вальцевых дробилках и вымачивают в болтушках, где она достигает влажности 70%.

Измельченная глина попадает в мельницу, где к ней добавляют известняк. Компоненты перемешивают и размалывают. В результате получают шлам влажностью 40%, который погружают в вертикальный бассейн. На этом этапе происходит корректировка состава с помощью добавок и оценка качества шлама. Одобренная смесь перекладывается в горизонтальные накопители, где она ожидает обжига.

В печи для обжига под действием высоких температур шлам расплавляется в клинкер. После охлаждения, его отправляют в дробилки, а затем в мельницы. Туда же досыпают гипс и добавки. Готовый цемент проходит оценку качества, упаковывается и поступает в продажу, или отправляется навалом.

В сухом методе все исходные компоненты – мергель, мел, известняк, глину, уголь – пропускают сквозь сушильный барабан и загружают в мельницу. Измельченные и перемешанные составляющие проходят оценку, и происходит корректировка состава смеси. Далее она поступает в шнеки с целью увлажнения и образования гранул. После этого смесь поступает в печь для изготовления клинкера. Дальше процесс такой же, как и у мокрого метода.

В комбинированном способе сырье подготавливается также, как в мокром. Затем шлам в специальном фильтре обезвоживается до влажности 12-15%. После смесь обжигают в печи, и дальше процесс повторяет мокрый способ.

Теперь известно, как производят этот материал, что входит в его состав. Останется только вычислить, сколько же потребуется цемента по формуле или через специальные онлайн калькуляторы, и можно приступать к необходимым работам.

Из чего делают бетон — состав и пропорции

Технология изготовления газобетонных блоков своими руками

Виды асфальтобетонных смесей и их описание

Технология применения глиноземистого цемента

Состав цемента

В вопросе, из чего сделан цемент, принципиальных изменений не было уже давно, состав сохранился с прошлых столетий. Основу всегда составлял клинкер, также в состав входят минеральные добавки с оптимальным содержанием 15-20 %. В такой концентрации минералы оказывают малозначимое влияние на эксплуатационные и технические характеристики. Если концентрация добавок свыше 20 %, свойства сильно изменятся, состав называют пуццолановый цемент.

Химический состав цемента:

• алит (Са3SiO5) – увеличивает скорость взаимодействия с водой. Компонент важен на этапе приобретения прочности. В составе клинкера количество трёхкальциевого силита составляет 50–70 %;
• белит (Ca2SiO4) – обеспечивает набор прочности на поздних этапах застывания. Изначально слабо реагирует на воду, увеличение прочности за счёт двухкальциевого силиката вначале практически не происходит. В клинкере содержится 15–30 %;

Цемент – вяжущая субстанция, которая имеет свойство твердеть в воде и на открытом воздухе

• алюминатная фаза (Са3Al2O6) – при смешивании с водой провоцирует быструю реакцию, обеспечивает начальное схватывание. Для контроля за процессом застывания в состав добавляют гипс и подобные вещества. Трёхкальциевого алюмината содержится 5–10 %;
• ферритная фаза (Са3Al2O6). Вступает в активную фазу реакции между циклами алита и белита. Количество четырёхкальциевого алюмоферрита составляет 5–15 %;
• остальные компоненты – сульфаты щелочного типа, оксид кальция – до 3 %.