Из чего делают цемент?

Из чего делают цемент: описание состава, ингредиентов, разновидностей материала и способов его производства.

Что такое цемент?

Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.

Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.

Виды цемента и что это такое

Под цементом чаще всего подразумевают связывающее вещество, которым скрепляют газоблок, кирпич, шлакоблок и другие элементы для создания строений. Также цемент используется для создания фундамента, так как с его помощью можно связать между собой арматуру или щебень, которые служат укрепляющим основанием и сам бетон, из которого получается искусственный камень.

Бетоном является жидкая масса, которая чаще всего состоит из песка и цемента, смешанного с водой в определённых пропорциях. Из-за своего химического состава порошкообразное вещество смешиваясь с водой меняет свои свойства.

Вначале цемент становится жидким или вязким, в зависимости от количества жидкости. После этого под действием температуры вода испаряется, а вся масса начинает густеть. Когда все высохнет, цемент станет твёрдым, а его плотность будет разной, что зависит от состава самого порошка, а также от правильности рецепта бетона. Для быстрого перехода от состояния пасты до вида кирпича, цементу нужен тёплый и влажный воздух.

Пример свежего и подсохшего раствора

Пример свежего и подсохшего раствора Источник blogspot.com

В древние времена цемент делали из подручных материалов, которые могли найти в природе, так как технологии искусственного создания большинства химических составляющих тогда ещё не было. Даже сейчас у каждого вида цемента есть свои пропорции и состав, так как все они отличаются сферой использования.

Например, для мостов, опоры которых монтируются в воду, подводных сооружений, стройках под землёй или для конструкций, которые должны выдерживать агрессивные погодные условия, применяется сульфатостойкий цемент. Его особенность в том, что он медленно застывает, но в его составе меньше содержание алюминатов кальция, что даёт ему возможность выдерживать низкие температуры.

Аналогами сульфатостойкого цемента являются пуццолановые и глинозёмные составы. Их также применяют для создания конструкций в среде с повышенным содержанием влаги или сильными морозами. Отличительной чертой глинозёмного является то, что химический состав цемента разбавляется глинозёмным шлаком или гипсом. Эти вещества дают возможность делать конструкции, которые не подвержены коррозии и быстро твердеют.

Разновидность гипса для цемента (алебастр)

Разновидность гипса для цемента (алебастр) Источник drago-kamni.ru

Один из самых популярных видов связывающего вещества является портландцемент. Его белую разновидность применяют для создания декора, наливных потолков или прочих элементов внешнего вида. В состав цемента добавлено больше гипса, что меняет его цвет на белый. Если добавить к составу порошка пигменты, которые изменяют окрас вещества, то можно подобрать цвет готового цемента под требуемый декор.

Также одной из разновидностей «портланда» является шлаковая, которая применяется для очень больших и тяжёлых конструкций. В её составе находиться до 25 % шлаковых гранул, которые сильно повышают прочность готового бетона.

Для того, чтобы ускорить производство, цемент должен быстро затвердевать, поэтому есть разновидность, в состав которой входят минеральные добавки, ускоряющие затвердевание бетона. Чаще всего такой цемент применяют для создания железобетонных конструкций или постройках, для которых сильно ограниченны временные сроки.

Пример изделий из бетона

Пример изделий из бетона Источник yandex.net

Для специализированных предприятий по добыче и переработке газа или нефти применяется тампонажный цемент. Исходя из названия можно понять, что он применяется для закрытия отверстий. Чаще всего с его помощью герметизируют скважины, так как он начинает твердеть и набирать прочность в начале процесса сушки.

Чтобы сделать конструкции загнутой формы или изгибающиеся под определённым углом требуется пластифицированный цемент. Эта разновидность укрепляющего вещества содержит добавки, которые делают замешанный цемент мягким, гибким и пластичным.

Пример состава пластичного цемента

Пример состава пластичного цемента Источник infourok.ru

komp.png

Для среды с повышенной кислотностью используется вид цемента, который содержит в составе камнефтористый натрий и кварцевый песок. Эти вещества увеличивают защиту бетона от внешнего воздействия. Из-за особенностей использования и состава кислотоупорного цемента, его требуется разбавлять не водой, как остальные виды, а жидким кварцевым стеклом.

Бетон, в раствор которого входит цемент, является крепким только, если состав укрепляющего вещества подобран правильно. Следует знать, как и из чего делают цемент, так как при использовании неправильной смеси, конструкция будет подвержена разрушению. Агрессивная внешняя среда быстро разрушает связи между веществом, что сильно уменьшает прочность.

Пример изделия из цемента, которое начало разваливаться под воздействием внешней среды

Пример изделия из цемента, которое начало разваливаться под воздействием внешней среды Источник promportal.su

Нормативные документы

Любой строительный материал требует обязательной сертификации. Существует огромный перечень ГОСТов и СНиПов, согласно которым выпускаются цементные смеси. Стандарты определяют не только качество сырья, но и сферу применения, правила транспортировки, тестирования и много другое.

Где посмотреть нормы:

  • ГОСТ 31108-2003 «ЦЕМЕНТЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
  • ГОСТ 30515-97 «ЦЕМЕНТЫ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
  • ГОСТ 10178-85 «ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИя».

В этих же документах можно найти дополнительные акты и стандарты, которые помогут правильно выбрать материал для строительных работ.

Состав цемента

Разберём из чего состоит цемент на примере самого распространённого варианта – «портланда». Состав изменяется не только от места использования, но и от самого производителя, так как у разных фирм рецепт отличается. Чаще всего в цемент входит:

  • от 59 % известняка;
  • от 18 % диоксида кремния (кислота или кварц);
  • от 4-5 % алюминия или глинозёма;
  • от 8 % оксида магния или железа, а также гипса.

В зависимости от марки или производителя к этим составляющим может добавляться другое вещество, например, шлак или красители.

В этом видео показан химический состав цемента

plotnost-tsementa-m500-m400-nasypnaya-istinnaya-327145.jpg

Сырье и основные компоненты

Основной составляющей цемента, которая определяет его свойства и прочность является клинкер. Его производят из глины (75 % состава) и известняка (25 % от общей массы). Чаще всего в качестве извести используется мел, так как он легко перетирается до состояния пыли, а также сильно распространён.

Его аналогом является мергель, который относят к переходному сырью, так как в его составе находится глина. Он отличается большим содержанием влаги и массой, которая приходится на его объем. Мергель считается природным клинкером, но из-за того, что его запасы сильно ограничены, то для больших промышленных предприятий его используют редко, чаще всего заменяя на искусственно сделанный клинкер.

В качестве замены известняка применяются ракушечник и осадочные ископаемые, так как в их составе содержится карбонат, а также их легко крошить до состояния порошка.

Пример того, как выглядит мергель

Пример того, как выглядит мергель Источник rockref.vsegei.ru

Вторым элементом клинкера является глинозём или глина. Чаще всего для создания цемента применяют породу, в состав которой входят минеральные вещества. Они увеличиваются в объёме после попадания на них воды. Так как делают цемент чаще всего из веществ, которые находятся недалеко от места производства, то в его состав могут входить даже отходы из других промышленных предприятий.

В качестве глины применяются суглинки, которые содержат пыль и песок. Они используются, как и мергель в качестве переходного вещества. Также для создания гранул клинкера применяются сланцы, которые расходятся на слои при сильном измельчении. Они содержат мало влаги, что позволяет быстрее их сушить и перемалывать.

Для включения в состав клинкера силиката или кварца применяются непластичные горные породы, которые имеют рыхлую структуру. Они отличаются тем, что имеют высокую пористость, а при крошении рассыпаются на мелкие зерна.

Пример силикатной породы

Пример силикатной породы Источник himya.ru

skolko-vyeder-tsementa-v-meshke-50-kg-prostye-khitrosti-po-raschetu-obema-ot-opytnykh-stroiteley-274192.jpg

После обработки и очистки всех составляющих, её обжигают с помощью печи при температуре до 1,5 тыс. °C. Во время обжига печь вращается, что даёт возможность сплавить состав в гранулы, размер которых изменяется от 1 до 6 см. Клинкер при расплавке образует массу из кремнезёма и диоксида кальция, наличие которых влияет на прочность цемента. После остывания гранул их дробят до состояния порошка и обжигают в печи.

Скорость затвердевания бетона зависит от того, из чего делается цемент. Чаще всего скорость дегидратации вещества (высыхания) зависит от количества гипса, который входит в состав цемента. Для этого используются вещества с содержанием сульфат кальция. Данные добавки не влияют на то, как быстро смесь будет поглощать влагу или время использования раствора. От них зависит только длительность удержания влаги внутри состава.

Пример сульфата кальция, а также немного информации о нем

Пример сульфата кальция, а также немного информации о нем Источник infourok.ru

Для улучшения характеристик цемента используются минеральные добавки. Они могут увеличить срок эксплуатации бетона, защиту от агрессивной внешней среды, а также увеличить прочность или пластичность состава. Для этого используются шлаки, сланцы, пуццолан или перетёртая известь.

Также в процессе производства можно определить, как и из чего делают цемент, состав добавок, а также дополнительные вещества, которые добавляют новые свойства к составу. Например, пластификаторы или примеси, которые делают цемент огнеупорным, влагостойким или защищённым от кислоты. Такие добавки могут улучшить адгезию (прилипание, связывание) раствора с армирующими деталями, что позволит укрепить конструкцию.

В этом видео показано, как и из чего делают цемент

kak-sdelat-tsementnyy-rastvor-dlya-fundamenta-v-zavisimosti-ot-nagruzki-i-tipa-grunta-128134.jpg

Что такое марка цемента

Прочностной характеристикой портландцемента является его марка, которая устанавливается по результатам испытаний кубических образцов с гранью 10 см на сжатие. Состав раствора для заполнения форм: на 1 часть вяжущего порошка 3 меры чистого кварцевого песка.

После добавления воды масса перемешивается и остается твердеть на 28 дней. Заливается одновременно 6-10 металлоформ.

Из них произвольно отбирается 6 образцов и раздавливается под прессом. Среднее арифметическое давление рассчитывается по 4 кубикам, разрушившимся под наибольшей нагрузкой. Значения, измеренные в кг/см², укажут на марку цемента по ГОСТ 10178-85. Отображение напряжения в метрической системе единиц выполняется по ГОСТ 31108-2003 в МПа. Здесь распределение осуществляется по классу прочности цемента.

Получается, что для оценки прочностной характеристики одновременно пользуются старой и новой классификациями. Цифровой ряд марок: М200, М300, М400, М500, М600. Соответствующие значения класса твердости: В15; В22,5; В32,5; В42,5; В52,5.

Как делают цемент

Рассмотрим из чего сделан цемент, в каком порядке это добавляется и каким образом обрабатывается. Существуют несколько технологических разновидностей процесса изготовления цемента. Они отличаются тем, каким образом подготавливается сырье.

Одной из разновидностей такого процесса является мокрая обработка. В процессе изготовления клинкера в его состав вместо извести добавляют мел. Во время смешивания ингредиентов с помощью барабана, к порошку добавляется вода. Она нужна для образования шихта, в котором будет до 50 % влаги. После обжига это вещество превращается в клинкер шарообразной формы. После остывания шарики крошатся до состояния порошка.

Для уменьшения затрат на производство и себестоимости готового цемента применяется сухая методика изготовления. Для этого используется механизм, который объединяет в себе устройство по измельчению и печь для сушки. Во время дробления, к составу добавляются все нужные ингредиенты, которые обрабатываются в одном резервуаре.

Производственная печь для обжига и смешивания цемента

Пример производственной печи для обжига и смешивания цемента Источник yandex.net

Комбинированный способ изготовления цемента – это объединение методик сухого и мокрого производства. На предприятиях, использующих данный вид создания готового продукта используются технологии, которые отличаются чаще всего последовательностью обработки.

Например, некоторые производители сначала делают сухую смесь, которую в конце искусственно увлажняют до 13-15 % содержания влаги. Также можно создавать полусухой готовый продукт с содержанием влаги от 17 до 19 %, если перед помолом шихты с помощью мокрой технологии её немного высушить.

При любом из комбинированных методов требуется тщательно перемалывать все ингредиенты и смешивать их до полной однородности. На производстве используются специализированные силосные башни, в которых цемент искусственно насыщается воздухом, что позволяет ему храниться длительное время и не слёживаться.

В этом видео показан процесс изготовления цемента

kakoy-tsement-luchshe-dlya-trotuarnoy-plitki-izgotovlenie-sostavlenie-rastvora-vybor-materialov-346751.jpg

Корректирующие добавки

Для доведения смесей до требуемых химических и физических показателей, при изготовлении цемента используют различные добавки, чтобы скорректировать его состав. Чаще всего их добавляют для получения оптимальной пропорции диоксида кремния и карбоната кальция в клинкере.

Недостаток диоксида кремния компенсируют добавлением в смесь песка или глины с высоким содержанием кремнезема. Для повышения количества диоксида железа добавляют колчеданные огарки.

Известковый компонент обычно не корректируют, так как его содержание в сырье является ключевым фактором использования именно такой извести для производства цемента.

В готовую смесь также добавляют корректирующие вещества, например, пластификаторы. Они повышают качество смеси, ее морозостойкость, улучшают физические свойства. Для этих целей используют апатиты, глинозем, кремнезем, плавиковый шпат.

Корректирующие добавки применяют для снижения стоимости готовых смесей. К ним можно отнести отходы других отраслей промышленности – колошниковую пыль (отделяется в доменных печах), газовые отходы ТЭС, шлаковые отходы цветной и черной металлургии.

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.

Прочитать позже

Отправим материал на почту

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.

Советы

Выбирая цемент для тех или иных нужд, помните, что существует немало разновидностей. Правильно сделанный выбор на начальном этапе работ даст гарантию долговечности постройки. Не стоит всегда отдавать выбор более высоким и дорогим маркам. Прочность изделия от этого не повысится, а затраты не оправдаются.

Процесс получения цемента смотрите в видео ниже.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...