Aprospect.ru

Агентство недвижимости
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как делают цемент – методы производства

Как делают цемент – методы производства

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.


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.

Из чего делают цемент — основное сырье

Исходными материалами для производства служат твердые полезные ископаемые, вблизи которых и располагают цементные заводы. Используются при изготовлении клинкера — продукта совместного обжига горных пород — карбонатные камни и глины. Первая категория минеральных образований потребляется в большем количестве и представлена известняковыми разновидностями аморфной или кристаллической структуры, это:

  • мел — мягкая горная порода белого цвета, состоит из карбоната кальция с примесью магния, оксидов металлов и зерен кварца;
  • мергель — естественная смесь из 50-75% кальцитовых производных с 25-50% силикатных глинистых образований, хорошо подходит для производства цементного клинкера;
  • ракушечник — это известняк из раковин морских животных, его метаморфизованная давлением при высокой температуре разновидность называется мрамором;
  • доломит — помимо кальциевого карбоната СаСО3, имеет в составе магниевую составляющую: MgCO3.

Глинистые породы, привносящие в клинкер силикаты, это лесс, суглинки и глинистые сланцы. Для удешевления производства и придания цементу особых свойств в технологии используют легирующие добавки — глинозем, железо, кремний, отходы металлургических заводов.

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.

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.

На протяжении тысячелетий изменялись методы изготовления цемента. Постепенно утратили актуальность связующие вещества, обладающие пониженной прочностью. На смену им пришел клинкер, полученный путем обжига, а также специальные модифицирующие компоненты.

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

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.

Основные характеристики

Использование цемента связано с его свойствами. Действующий стандарт регламентирует следующие характеристики:

  • прочностные свойства. Они изменяются для цементных составов различных марок. Прочность определяется лабораторным методом путем сжатия эталонного образца застывшей смеси. Контроль прочности согласно требованиям нормативного документа производится в три стадии: через двое суток, а также через одну и четыре недели после заливки. Величина параметра измеряется в мегапаскалях. Цифровое значение прочности соответствует марке цементного состава;
  • продолжительность схватывания. Параметр характеризует временной промежуток, в течение которого изменяются пластические характеристики цементной смеси. Правильно приготовленный раствор начинает застывать через пару часов после заливки в жаркое время года. В осенний период процесс гидратации может занимать 8–10 часов. Резко возрастает продолжительность схватывания при нулевой температуре и может составлять 15–20 часов. Введение добавок позволяет регулировать скорость схватывания;
  • устойчивость к воздействию отрицательных температур. Эта характеристика называется морозостойкостью. Она характеризует способность затвердевшего цементного массива воспринимать глубокое замораживание с дальнейшим оттаиванием на протяжении многих циклов. При этом должна сохраняться целостность массива и прочностные характеристики. Причиной разрушения является увеличение объема воды, насыщающей поры. Введение добавок повышает порог морозостойкости;
  • плотность. Параметр характеризует массу порошкообразного вещества в одном кубическом метре материала. Свежеприготовленный цементный состав имеет наименьший удельный вес. При длительном складском хранении материал слеживается, а при перевозке – уплотняется. При этом плотность возрастает. Характеристика зависит от крупности измельченного клинкера. Среднее значение – 1,3 т/м3.
Читайте так же:
Рынок цемента курсовая работа


После застывания цемента образуется прочное соединение, не уступающее по своей плотности камню
Среди прочих характеристик можно отметить:

  • гигроскопичность. Степень поглощения воды отличается для различных марок;
  • крупность помола. Определяется путем просеивания через сито;
  • коррозионная стойкость. Повышается путем введения специальных добавок;
  • срок годности. Он зависит от условий хранения и допустимого уровня влажности.

Качество снижается после длительного хранения на складе при повышенной влажности. Приобретая стройматериал, обратите внимание на наличие сертификата соответствия, гарантирующего качество продукции.

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

Особенности маркировки

Для классификации используются два способа маркировки:

  • согласно европейской классификации по ГОСТ 31108-2003 различным видам цемента присваивается маркировка ЦЕМ с цифровым индексом от 1 до 5;
  • по государственному стандарту 10178-85, каждый вид цементного состава имеет буквенный индекс – ПЦ, ШПЦ, БЦ.

Например, портландцемент, изготовленный по европейским нормам, маркируется ЦЕМ 1 или ЦЕМ 2, в зависимости от вида добавок. Аналогичный материал, изготовленный по внутригосударственному стандарту, маркируется ПЦ. Соответственно, обозначение шлакопортландцемента может быть ЦЕМ 3 или ШПЦ. Оба нормативных документа сейчас действуют, что удобно производителям цементной продукции.

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:

Цемент марки М500: производство, рабочие характеристики и применение

m500

Цемент (или портландцемент) марки М500 повсеместно применяется в строительной сфере в качестве вяжущего вещества. В гражданском и промышленном строительстве он востребован при кладке газобетонных, каменных либо кирпичных стен; в процессе изготовления железобетона и специальных бетонных растворов повышенной прочности; в ходе формирования ответственных монолитных конструкций и т. п. Застывший цементный состав на основе данного материала примечателен высокой нагрузочной способностью готовой стройконструкции при надлежащих параметрах морозостойкости и долговечности.

1. Технология изготовления цемента М500

Сырьем для изготовления портландцемента М500 выступают гипсовый камень, клинкер (продукт спекания глины и известняка), доменная шихта, а также пластифицирующие, кислотоупорные и гидрофобные добавки. Для специальных видов материала могут использоваться некоторые другие компоненты. Технологический процесс производства цемента делят на две укрупненных стадии, которые в свою очередь подразделяются на отдельные этапы.

Первая стадия — получение клинкера, являющегося по сути основой сухой цементной смеси. Клинкер получают из особого минерала — зеленки или желтовато-зеленого известняка, который добывается с глубины до 10 м в ходе разработки известняковых месторождений. Желтовато-зеленый известняк в промышленных условиях подвергают предварительной сушке, после чего смешивают с другими компонентами. После обжига клинкер готов к последующим технологическим операциям.

Читайте так же:
Рецепт цемента для стен

На второй стадии клинкер измельчается до порошкообразной консистенции с примешиванием к нему гипса и специальных добавок. В результате получается сыпучая однородная масса. В зависимости от качества и состояния исходного сырья здесь возможно применение одного из трех промышленных способов получения кондиционного материала: мокрого, сухого или комбинированного.

При сухом способе смешанное сырье подвергается сушке непосредственно перед помолом либо в его процессе. После размалывания компонентов в порошок смесь проходит обработку горящим газом. Этот способ ныне считается самым перспективным и экономичным с точки зрения расходования энергоресурсов. Мокрый способ предполагает предварительное измельчение сырья в воде. Образовавшаяся водная суспензия подается в печь и подвергается обжигу. В завершении процесса сформировавшиеся гранулы измельчаются до получения готового цемента. Комбинированный способ в разных вариантах сочетает обе вышеописанные технологии. Причем, в одном случае после сухого приготовления смеси идет образование гранул с добавлением воды, а в другом — за измельчением смеси в воде следуют ее сушка и обжиг.

2. Потребительские качества и главные технические характеристики цемента марки М500

Основным рабочим параметром цемента, определяющим его марку, является прочность застывшей водно-цементной смеси, то есть устойчивость таковой к внешней нагрузке. Другими базовыми характеристиками материала считаются его плотность, время схватывания, водо- и морозостойкость.

процность цемента м500

2.1. Прочность

Именно прочность портландцемента на сжатие, выраженная в кг на см. кв., входит в маркировку материала, задавая его тип. Это значит, что цемент М500 после смешивания с водой и застывания в течение 28 суток способен выдерживать нагрузки, как минимум, в 500 кг на квадратный сантиметр плоской поверхности. Такая прочность (в современной классификации — от 42,5 МПа) считается высокой и признана оптимальной для большинства ответственных стройработ. При этом следует учитывать, что у описываемого материала быстрота схватывания короче, чем у цементов менее прочных марок.

2.2. Плотность насыпная и поверхностная

Параметр плотности цемента М500 необходим для рационального расчета количества материала в смеси при проведении строительных работ. Плотность материала может быть насыпной и истинной.

Насыпная плотность цемента — это удельная масса разрыхленного материала, учитывающая присутствующие в нем частицы воздуха. Данная характеристика помогает оценить реальные пропорции раствора и используется на практике. Для портландцемента М500 насыпная плотность варьируется от 1100 до 1300 кг на м. куб., однако после транспортировки она часто увеличивается до 1400-1500 кг на м. куб. Плотность цемента истинная определяется удельным весом смеси без частиц воздуха. Она превышает насыпную почти в 2 раза и для цемента М500 составляет около 2500 кг на м. куб.

Для расчета количества ингредиентов бетонно-растворной смеси в отдельный сосуд засыпают отмеренное по объему количество материала, затем он взвешивается и результат делится на объем емкости. Подобным образом определяют необходимое количество добавок в раствор (песка и пр.). Обычно в массовом строительстве применяют усредненную величину насыпной плотности, равную 1200-1300 кг на м. куб. В среднем масса куба портландцемента М500 составляет 3 тонны при стандартной тонкости помола 92%. При этом гипсовые добавки облегчают объем, а шлаковые — утяжеляют.

2.3. Морозоустойчивость

Для материала марки М500 гарантированная морозостойкость составляет не менее 70 циклов полного замерзания-оттаивания затвердевшей смеси (F70). Благодаря этому, материал может использоваться в регионах с резкими климатическими перепадами, в том числе для зимнего бетонирования.

2.4. Водостойкость

Цемент М500 без примесей обладает нормальной водостойкостью, позволяющей использовать его при возведении жилых, служебных и промышленных строений. Однако при обустройстве фундаментов, бассейнов и иных бетонных резервуаров рекомендуется применять материал с индексом Д20, в котором присутствуют особые добавки, отвечающие за дополнительную устойчивость смеси к постоянному воздействию влаги.

2.5. Время схватывания жидкой смеси

Портландцемент М500 относится к материалам с ускоренным затвердеванием, что позволяет действенно применять его как в обычном строительстве, так и в процессе проведения ремонтно-аварийных работ. При этом прочностные качества смеси начинают проявляться не позднее, чем через 45 минут после использования, начальное затвердевание таковой происходит через 10-12 часов, а 50-процентное твердение — за трое суток.

3. Чистый цемент М500 и его специальные виды

Чистый или клинкерный цемент М500, свободный от минеральных добавок и примесей (индекс Д0), имеет достаточно низкую стоимость и повсеместно используется в строительстве. Каменная кладка и промышленные бетонные конструкции с его применением хорошо выдерживают статические нагрузки, прочны, долговечны и морозостойки. Опыт строительства показывает, что надежность строений на основе портландцемента марки М500 гораздо выше, чем с использованием материала М400.

Отдельные разновидности материала выпускаются с нормированным содержанием модифицирующих или технологических добавок, которые помогают ускорить процесс помола гипсово-клинкерной смеси, повысить морозо- и влагоустойчивость застывшего материала, ускорить затвердевание и пр.

Чистый цемент М500

Среди предлагаемых на отечественном рынке специальных видов цемента М500, активное применение находят:

  • быстротвердеющий цемент БТЦ, востребованный в скоростном строительстве;
  • сульфатостойкий портландцемент ССПЦ, применяемый при обустройстве массивных фундаментов, плотин, причалов и конструкций, пребывающих под постоянным воздействием грунтовых вод с сульфатами;
  • материал с поверхностно активными компонентами (ПЛ), обладающий повышенной пластичностью;
  • цемент ГФ с минимальной водопроницаемостью, используемый в специфических условиях;
  • портландцемент ВРЦ (водонепроницаемый расширяющийся) с высокой плотностью , применяемый в шахтных сооружениях и при заделывании трещин в водопроводных трубах;
  • тампонажный цемент для тампонирования буровых скважин;
  • декоративный цветной цемент белого (БЦ) или цветного колера.

Весовое количество добавок в цементе М500 относительно исходной клинкерной смеси согласно госстандарту может находиться в пределах 0-20%, что отражается в заводской маркировке материала после буквы Д.

4. Маркировка цемента М500 согласно старому и новому ГОСТ

Маркировка портландцемента М500 доныне ведется как по устаревшему госстандарту ГОСТ 10178-85 либо по обновленному ГОСТ Р 31108-2003 с дополнениями от 2016 г.

Маркировка цемента М500

В первом случае начальными буквами обозначения будут ПЦ (портландцемент) или ШПЦ (шлакопортландцемент), а затем следует индекс М500, говорящий о марке материала. При этом буква М часто пропускается. Далее следует информация о процентном содержании примесей — Д5, Д10, Д15, Д20, а затем — о специальных свойствах цемента. Пример подобной маркировки — ПЦ-500-Д10-СС ГОСТ 10178-85, то есть портландцемент марки 500 с десятью процентами примесей, сульфатостойкий.

Читайте так же:
От запаха мокрого цемента

По стандарту ГОСТ Р 31108-2003, согласованному с европейскими нормами EN 197 1, прочностные качества цемента выражаются в мегапаскалях (МПа). В отечественной версии маркировка материала начинается с букв ЦЕМ и следующей за ними римской цифры I или II, соответственно говорящей об отсутствии/наличии в таковом минеральных добавок. Здесь под цифрой I подразумевается цемент из молотого клинкера и технологических добавок в количестве до 5% от массы материала, а под цифрой II — присутствие добавок в массовой доле 6%-35%. Портландцемент с примесями имеет дополнительный индекс А (6%-20% добавок) или В (21%-35% добавок). В конце обозначения может стоять буква Н или Б, говорящая о скорости застывания смеси — нормальная или быстрая. Пример такой маркировки для цемента М500 — ЦЕМ II/А 42,5Н, то есть цемент М500 с долей примесей 6%-20% и нормальной скоростью застывания.

5. Плюсы и минусы материала

В числе эксплуатационных плюсов портландцемента М500, делающих материал привлекательным для различных направлений строительной деятельности:

  • простота в применении, поскольку здесь приготовление раствора сводится к тщательному перемешиванию смеси воды, цемента, песка и при необходимости щебня в заданных соотношениях;
  • химическая инертность, предполагающая стойкость готовых ЖБИ и стройконструкций к коррозии, воздействию щелочей, солей и кислот;
  • экологичность, так как в материале отсутствуют токсичные вещества, испарения которых могут причинить вред человеку и окружающей среде;
  • оптимальное сочетание прочности, влагостойкости и долговечности готовых конструкций;
  • умеренный расход стройматериала, помогающий минимизировать расходы застройщика.

К единственному значительному недостатку цемента М500 можно отнести его стоимость, которая несколько выше, чем у материала более низких марок. Это отчасти сдерживает его использование при возведении ненагруженных сооружений и строений, не подвергающихся особым внешним агрессивным воздействиям.

6. Сферы применения портландцемента М500

Рабочие свойства цемента марки М500 обусловили широту спектра применения материала. В числе сфер массового использования строительных смесей на его основе:

  • возведение фундаментов жилых многоэтажных и капитальных промышленных стройобъектов;
  • строительство торговых центров, складов большой вместимости, портовых сооружений, вокзалов и общественных зданий, в том числе на водонасыщенных грунтах;
  • ремонтные и аварийно-восстановительные работы на бетонных конструкциях и строениях;
  • сооружение эстакад, мостов, плотин, шлюзов, опор ЛЭП;
  • обустройство автомагистралей с высокой проходимостью;
  • изготовление массивных железобетонных плит (аэродромных, дорожных и пр.).

применения портландцемента М500

Помимо этого, портландцемент М500 применяется в особых случаях, когда необходимы смеси с быстрым застыванием и гарантированной прочностью (создание напольных стяжек, декоративных парковых элементов и пр.).

7. Полезные рекомендации по применению цемента М500

7.1. Нормы расхода

Исходя из строительной практики, чем выше марка цемента, тем меньше его требуется для создания объемной единицы бетона или раствора. Поэтому использование портландцемента М500 считается экономически выгодным относительно более дешевых марок. При этом его расход для получения конструкции гарантированной прочности на 15%-20% ниже, чем с применением материала марки М400.

Распространенные пропорции смесей таковы:

  1. Для фундаментов и перекрытий — 1 часть цемента к 2-м частям песка;
  2. Для кладочных смесей — 1 часть цемента к 4-м частям песка;
  3. Для стяжек пола, садовых дорожек и штукатурных работ — 1 часть цемента к 5-ти частям песка.

Если сухая смесь создана более чем за месяц до замешивания, необходимо учесть ухудшение рабочих характеристик цемента — примерно на 10% активности каждые 30 дней хранения. То есть, через 60 дней материал марки М500 соответствует свежеизготовленному цементу М400 и вышеописанные пропорции следует скорректировать.

7.2. Смешивание с цементом других марок

Производитель описываемого стройматериала строго не рекомендует смешивать его с цементом других марок и модификаций, поскольку готовая смесь не будет иметь гарантированных эксплуатационных качеств. Кроме того, из-за неконтролируемого взаимодействия примесей разных типов портландцемента возможно быстрое растрескивание застывшего раствора, его шелушение и иные механические аномалии.

фасованный цемент М500

7.3. Покупка фасованного цемента М500: на что обращать внимание

При покупке фасованного портландцемента М500, равно как и других марок, следует обращать внимание на следующие моменты:

Из чего и как делают цемент?

Из чего и как делают цемент?

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.

Из чего и как делают цемент?

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.

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.

Из чего и как делают цемент?

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

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.

Из чего и как делают цемент?

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

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 %.

Из чего и как делают цемент?

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.

Из чего и как делают цемент?

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.

Заключение

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.

Из чего делают цемент

Цемент выполняет функцию вяжущего вещества. От его качества зависит окончательная прочность бетонного изделия. Многих начинающих строителей интересует вопрос про цемент – из чего делают, и от чего зависят его качества? Материал получают в процессе разрушения клинкера, гипса и добавок. Клинкер – это основное вещество в составе цемента, получающееся после спекания сырья, основу которого составляют глина и известняк. В составе могут присутствовать мергель, шлак из доменных печей, нефелиновый шлам.

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 %;

  • 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 %.

Пропорции химических веществ в цементном растворе могут отличаться, но обычно в пределах указанных значений.

Основные характеристики цемента

Технология изготовления предусматривает соблюдение нормативов ГОСТ 10178-76. Состав может включать добавки.

Если они присутствуют, изменяются характеристики цемента:

  • прочность – возможность материала выдерживать определённые нагрузки до наступления разрушения. Прочностные показатели и способность к затвердеванию в процессе гидратации – это взаимосвязанные понятия, для приобретения прочности требуется длительное время, от 28 дней. Цемент разделяется на марки, обозначаются буквой М и индексом: 300, 400, 500, есть менее распространённые составы высокой прочности – М600, М700, М800;

  • время застывания. На процесс гидратации и окончательного застывания материала влияет тонкость помола клинкера. По мере уменьшения зерна увеличивается прочность. При определении застывания растворов и бетонов учитывается нормальная густота состава. Продолжительность до схватывания зависит от водопотребности и количества минералов. При нормальной густоте схватывание заснимает от 45 минут до 10 часов. При увеличении температуры сроки сокращаются, в холодное время – увеличиваются;
  • водопотребность – это потребление воды для гидратации вещества и приобретения достаточной пластичности. Обычно рекомендуется состав с 15–17 % жидкости. Для увеличения подвижности раствора можно закладывать воду в пропорции 30–35 %;
  • плотность насыпи. Истинная плотность материала составляет 3000–3100 кг/см3. Плотность после высыпания 900–1100 кг/см3, после уплотнения показатель составляет 1400–1700 кг/см3;
  • устойчивость к коррозии. На показатель влияет минеральный состав и плотность цемента. По мере снижения зернистости клинкера и увеличения пористости уменьшается устойчивость к коррозии;
  • тепловыведение. В ходе застывания из цемента неизбежно выделяется тепло. Если скорость течения процесса относительно низкая, уменьшается риск появления трещин в процессе эксплуатации. Быстрое тепловыделение – это нежелательный процесс при строительстве многоэтажных и высоконагруженных зданий. Для регулировки тепловыделения в состав вносятся активные и инертные добавки;
  • морозостойкость. Показатель отражает устойчивость к замерзанию и оттаиванию как в пресной, так и солёной воде.

Виды цемента

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал различается по группам. Каждый вид обладает особыми техническими характеристиками.

Сегодня производится множество видов цемента

На основании материала изготовления выделяют группы:

  • известковый;
  • мергелистый;
  • глинистый. Рекомендуется внесение вспомогательных компонентов цемента, боксита и шлака для повышения водонепроницаемости, огне- и морозоустойчивости.

Преимущественно производство цемента включает соединения карбона и глины, но в отдельных видах выполняется внесение искусственных веществ (шлаков, отходов металлургии и химического производства) и естественных компонентов (глинозема).

Цемент делят на следующие виды:

  • портландцемент. Отличается высокой скоростью затвердевания, включает 10–15 % минеральных веществ. В основу портландцемента закладывается гипс и клинкер, которые проходят обжиг при температуре 1500 °С. Его активно используют в современном строительстве благодаря способности создавать монолитные конструкции при смешивании с водой;
  • шлакопортландцемент. В составе присутствуют те же компоненты, а также доменные шлаки;
  • гидравлический;
  • напрягающий – быстро схватывается и застывает;
  • тампонажный. Применяется для создания бетонных конструкций в сфере газо- и нефтедобычи;
  • декоративный, отличается белым цветом;
  • сульфатостойкий. Главные отличия сводятся к низкой скорости застывания и высокой устойчивости к минусовым температурам.

Различают портландцемент и шлакопортландцемент

Сферы использования

Бетон применяют в строительстве повсеместно, его область применения практически не ограничена. С помощью цементного раствора создают железобетонные конструкции, заливают фундаменты, балки, основания и другие части сооружения. В последнее время популярно изготовление монолитных построек, где стены, основа и крыша выполнены полностью из бетона, не считая кровельных и отделочных материалов.

Что делают из цемента:

  • несущие стены, колонны, перегородки;
  • плиты перекрытий;
  • фундамент, стяжка, цокольный этаж;
  • различные плиты, стеновые блоки и т. д.

Состав

На практике процедура изготовления материала не слишком сложна, а химические вещества представляются в виде распространённых природных ресурсов. Правила, как делают цемент, приблизительно одинаковые для всех марок, в основе всегда известняк и глина.

Основные компоненты состава:

  • клинкер. Чаще всего концентрация известняка в клинкере в 3 раза превосходит количество глины, что определяет показатели прочности. Вносится в форме гранул с размерами до 60 мм. Компонент подвергают термообработке при температуре 1500 °С. В процессе расплавления появляется масса с большим количеством кремнезёма и кальциевым диоксидом;

  • гипс влияет на скорость гидратации цемента. Стандартно в состав добавляется до 6 % компонента;
  • различные вспомогательные добавки. Присадки используются для увеличения пластичности состава, повышения устойчивости к холодам, ускорения застывания. Благодаря наличию добавок цемент можно применять в более широком спектре работ.

Процесс изготовления

Важно точно знать, как делают цемент и из чего, это поможет правильно понимать свойства материала и обеспечит высокое качество конструкции.

Рассмотрим поэтапно цемент как делают:

  1. Перемешивание всех компонентов для создания клинкера. В его состав вводится 75 % известняка и 25 % глины.
  2. Обжиг при воздействии высокой температуры, процедура помогает сформировать клинкер. Глина с известью соединяются при нагреве до температуры 1450 °С и выше.
  3. Разрушение материала для создания пылеобразной фракции. Измельчение выполняется шаровыми мельницами – это барабаны с горизонтальным размещением, внутри их располагаются металлические шары, которые разрушают твёрдые, крупные частицы клинкера. По мере снижения фракции увеличиваются технические характеристики и марка состава.

Заключение

Отличительными чертами цемента являются долговечность, относительно быстрый процесс застывания, устойчивость к внешней среде, лёгкость приготовления и использования. После застывания получается высокопрочный материал, который способен удерживать многоэтажные здания с минимальным износом и низким риском деформаций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector