Из чего сделан цемент: Из чего сделан цемент и как его получают?

Содержание

Из чего сделан цемент и как его получают?

Цемент – самый распространенный строительный материал. Без него не построить ни одно сооружение. Он используется везде – от фундамента до внутренней отделки. В переводе с латыни слово «цемент» (caementum) означает «битый камень». Такой материал представляет собой ни что иное, как неорганическое, выпущенное искусственным путем, вяжущее вещество. А получают его из клинкера.

Что такое клинкер

И вот тут-то кое-кто придет в недоумение: «Как из клинкера? Ведь это же брусчатка, кирпич или специальная керамическая плитка!». Увы, это не совсем так, поскольку все вышеперечисленные материалы сами сделаны из того самого клинкера, потому часто в народе им же и называются.

На самом деле клинкер – всего лишь вид глины. Причем, чем меньше в ней содержится солей, тем она лучше. Чтобы получить цемент, глину спекают при температуре около 1 450 градусов. А дальше образовавшиеся гранулы размалывают в порошок и смешивают с гипсом. И только после добавляют наполнители и модифицирующие добавки, определяющие марку цемента.

Вы, наверное, замечали, как на стенах или заборах из симпатичного клинкерного кирпича появляются белые разводы. Это высолы. Они возникают тогда, когда конечный продукт изготавливался из клинкера с большим содержанием солей. В результате от намокания они проникают наружу и буквально уродуют фасад строения. Пройдет ни один год, пока атмосферные осадки не удалят все соли, содержащиеся в таком кирпиче.

Как выглядит базовый состав цемента

Так получается отличное связующее. При разведении его водой образуется пастообразный пластичный материал, который прекрасно держится на шероховатых поверхностях. Со временем он превращается в твердый искусственный камень. Правда, в раствор добавляют еще наполнитель – песок. Без него по крепкому и плотному застывшему цементному раствору пошли бы трещины или расколы.

Химический состав готового цемента выглядит примерно так:

  • оксид кальция (СаО) – 67%;
  • диоксид кремния (SiO2) – 22%;
  • окись алюминия (Al2O3) – 5%;
  • оксид железа (Fe2O3) – 3%;
  • прочие соединения – 3%.

Это базовый состав. А дальше, в зависимости от видов модифицирующих добавок цементы разделяют на такие виды:

  • ПЦ – портландцемент;
  • ШПЦ – шлаковый;
  • А – пуццолановый;
  • БЦ – белый;
  • ВРЦ – водонепроницаемый расширяющийся;
  • ВБЦ – водонепроницаемый безусадочный;
  • ГФЦ – гидрофобный;
  • ГЛЦ – глиноземный;
  • МГЦ – магнезиальный;
  • специальный (сульфатостойкий, кислотоупорный, цветной, тампонажный и пр.).

Что такое качественный цемент

ГОСТ 21108-2003 регламентирует характеристики строительных цементов.

Ранее в России сертификация цемента осуществлялась по ГОСТ 10178-85. Однако в последнее время все больше предприятий сертифицируется как раз по новому стандарту — ГОСТ 21108-2003. Этот документ ужесточил требования к качеству связующего и к условиям проведения испытаний.

Кроме того, новые требования полностью адаптированы под европейские стандарты. Это позволяет нашим производителям предлагать свою продукцию на мировых рынках. Ведь по качеству российские цементы абсолютно не уступают зарубежным. Да и стоимость их вполне конкурентоспособна.

ГОСТ 31108-2003 преобразует понятие «марка цемента» (обозначается буквой М) в термин «класс прочности» (обозначается литерой В). Правда, учитывая, что потребители по старинке ориентируются как раз на марку связующего, на упаковке, предназначенной для внутри российского употребления, присутствует двойная маркировка – и буква «М», и буква «В».

Цемент – важнейший компонент в производстве бетона. Компания «СпецМонолитСтрой» использует только высококачественный сертифицированный цемент от лучших производителей. Однако даже такой материал проходит внутризаводской контроль в лаборатории ОТК. Мы занимаемся продажей бетона более 30 лет и дорожим репутацией больше, чем прибылью. Поэтому если хотите приобрести отличный товарный бетон любой марки, обращайтесь – нам есть что вам предложить!

из чего состоит, пропорции компонентов, производство

Качества любого искусственного вяжущего определяются его способом изготовления и процентным содержанием сырьевых компонентов. Цемент не является исключением, из всех видов он относится к самым сложным. Это вещество получают путем измельчения до порошкообразного состояния гипса и обожженного однородного многокомпонентного клинкера и соединения их со специальными добавками. В итоге свойства и сфера применения вяжущего зависят от соотношения этих веществ между собой, температуры обработки и тонкости помола.

Оглавление:

  1. Разновидности
  2. Пропорции компонентов
  3. Особенности маркировки

Группы цементов по составу

Главными компонентами являются оксиды алюминия, кальция и кремния, при затворении водой они образуют химические соединения, упрочняющиеся при затвердевании во влажной среде. Общие требования регламентируются ГОСТ 30515-2013, согласно этому межгосударственному стандарту все цементы классифицируются на группы, различающиеся по виду клинкера на портландцементные, глиноземистые и смешанные (ПЦ и сульфатоалюминаты). В первом случае типичный состав содержит CaО (67%), SiO

2 (22%), Al2O3 (5%), Fe2O2 (3%) и до 3% посторонних веществ.

Для производства глиноземистых и высокоглиноземистых цементов в качестве сырья используются бокситы и известняки (преобладает доля низкоосновных алюминатов кальция, процентное содержание Al2O3 возрастает до 50 %). Соотношения остальных компонентов у них зависят от целевого назначения и варьируются в следующих пределах: СаО – 35-45 %; А12О3 – 30-50 %; Fe2O3 – 0-15 %; SiO2 – 5-15 %. Для изготовления сульфатсодержащих смесей используются клинкеры на основе ферритов кальция.

В зависимости от пропорций компонентов и вещественного состава выделяют следующие востребованные в частном и промышленном строительстве группы:

  • Портландцементы – самая популярная разновидность, представляющая смесь тонкого помола клинкера с преобладающей долей высокоосновных силикатов кальция и гипса. Сырьем служат известняк (до 78%) и глина (до 25%).
  • Глиноземистые, изготавливаемые путем помола сырья из бокситов и известняков, обожженных или расплавленных до однородного состояния. Эти виды характеризуются высокой скоростью затвердевания, их используют как в качестве самостоятельного вяжущего, так и для производства специальных марок: водонепроницаемых, расширяющихся, напрягающихся. Из-за повышенной твердости клинкера они проигрывают портландцементу в энергозатратности и себестоимости.
  • Шлакопортландцементы – с долей доменного, электротермофосфорного или топливных шлаков от 36 до 65%.
  • Пуццолановые, с добавлением к продуктам помола ПЦ клинкера активных минеральных добавок. Их пропорция достигает 40%, из-за образования химических реакций с зернами цемента они имеют отличные от обычных марок свойства.
  • Смешанные – получаемые путем совместного помола клинкеров разных видов или вводом многокомпонентных минеральных смесей (например, шлака и золы-уноса).

К реже используемым видам относят романцемент (соединение помола ПЦ клинкера и известняковых и магнезиальных мергелей, не производится промышленных масштабах), магнезиальные (затворяемые солевыми растворами, характеризующиеся высокой скоростью схватывания и стойкостью к механическим нагрузкам после застывания) и кислотоупорные составы на основе кварца, разводимые жидким стеклом.

Химический состав цементов разных групп

Пропорции клинкера и остальных компонентов:

Наименование Вещественный состав сухой смеси, % Минералогический состав клинкера, в % по массе
Доля клинкера Доля гипса Другие добавки
Обычный ПЦ До 80 1,5-3,5 Минеральные примеси – до 20% ЗСаО х SiO2 – 45-67

2CaO х SiO2 – 13-35

ЗСаО х Al2O3 – 2-12

4СаО хAl2O3 х Fe2O3 – 8-16

Гидрофобный До 90 Мылонафт, олеиновые кислоты – до 0,05
Тампонажный Активная минеральная добавка – до 25

инертная – до 10

шлак – до 15

песок – до 10

пластификаторы – 0,15

Шлако-портландцемент 40-70 До 3,5 Гранулированный диатомитовый шлак – 30-60
Пластифицированный До 90 пластификаторы – 0,15-0,25
Быстротвердеющий 90 1,5-3,5 Активная минеральная добавка – до 10 ЗСаО х SiO2 и

ЗСаО х Al2O3 – до 65

2CaO х SiO2 и

4СаО хAl2O3 х Fe2O3 до 33

Высокопрочный 90 1,5-3 ЗСаО х SiO2 – до 70

ЗСаО х Al2O3 – 8

Декоративный (белый цемент) 80-85 Диатомит – 6

Инертная минеральная добавка – 10-15

3CaO х SiО2 – 45-50

2CaO х SiO2 – 23-37

ЗСаО х Al2O3 – до 15

4СаОхAl2O3хFe2О3 – до 2

Пуццолановый сульфатостойкий До 60 До 3,5 Породы осадочного происхождения – 20-35

Лава, обожженная глина, топливная зола-унос – 25-40

ЗСаО х SiO2 — до 50

ЗСаО х Al2O3 – 5

ЗСаО х Al2O3 и

4СаОхAl2O3хFe2О3 – 22

Al2O3— 5

MgO – 5

 

Сульфатостойкий До 96 До 3,5
Глиноземистый 99 1 Точные пропорции зависят от назначения

СаО·Аl2О3 – преобладающая доля

СА2

С12А7

C2S

2СаО·Аl2О3·2SiO2

То же, расширяющийся До 70 20 Бура – 10
Напрягающийся Клинкер ПЦ – 65-70

Глинозем – 13-20

6-10 Совместный помол глиноземистого и портландцементного клинкера

Сфера применения и основные свойства разновидностей приведены ниже:

Наименование Оптимальная область использования, преимущества Ограничения, возможные недостатки
Портландцемент Монолитные и сборные бетонные и ж/б конструкции, изготовление растворов, дорожное строительство Окончательный набор прочности – через 28 дней
ЩПЦ Массивные сооружения, подвергаемые воздействию пресных и минерализованных вод. Характеризуется повышенной сульфатостойкостью Медленное затвердевании в начале, низкая морозостойкость
Пуццолановый Подземные и подводные конструкции, подверженные агрессивному воздействию сульфатных вод Не рекомендуются для объектов с перепадами уровня влажности, при риске частых промерзаний или твердении раствора в сухих условиях
Глиноземистый Производство жаростойких строительных смесей, быстротвердеющих или аварийных бетонов Не используются для заливки массивных конструкций, максимально допустимая температура окружающего воздуха на начальной стадии затвердевания составляет +25 °C
Напрягающий Изготовление тонкостенных изделий, напорных ж/б труб, гидроизолирующих покрытий Зависят от марки, возможны ограничения в температуре эксплуатации. Единственным недостатком является сложный процесс производства, и как следствие – высокая цена

Основные марки

Вид выбранного вяжущего определяет пропорции и свойства строительных смесей. Важно заранее проверить, из чего состоит цемент, величину его водопотребности, размеров зерен и сроки схватывания. Главным критерием качества является прочность на сжатие, в лаборатории она определяется для изделий из ЦПР, смешанного в соотношении 1:3 и затвердевающего в нормальных условиях в течение 28 дней. В зависимости от выдерживаемого давления выделяют группы от 100 до 600 кг/см2. Из них в частном строительстве наиболее востребованы марки от М300 до М500, но бывают и исключения.

Следующим фактором идет процентное соотношение добавок к клинкеру, у стандартных видов максимум составляет 20%. Маркировка этого показателя обозначается буквой «Д», идущее за ней число характеризует долю минеральных примесей (пример: ПЦ М400 Д0 указывается для портландцемента с прочностью на сжатие не менее 400 кг/см2 без добавок). Приведенная маркировка соответствует ГОСТ 10178-85, помимо вышеперечисленной она включает информацию о дополнительных свойствах (обозначается только при их наличии), также зависящих от состава клинкера и введенных добавок. Из них наиболее востребованы:

  • Н – нормированный;
  • Б – быстротвердеющий;
  • СС – сульфатостойкий;
  • ВРЦ – расширяющийся водонепроницаемый;
  • ПЛ – с пластификаторами;
  • БЦ – белый (декоративный) цемент.

С 2003 г вступил в силу ГОСТ 31108 (соответствующий евростандартам), согласно которому вначале указывается состав с примечанием о наличии или отсутствии добавок (II или I). Все варианты с минеральными примесями разделяются на две группы: А – с процентным содержанием от 6 до 60%, Б – от 21 до 35%. Тип добавки обозначают римскими цифрами. Последними идут класс прочности и норма сжатия материала. Стандартный диапазон для общестроительных смесей варьируется от 22,5 до 52,5 (соответствует марке от М300 до М600). Для исключения ошибок рядом с маркировкой всегда указывается ГОСТ, введение цемента осуществляется со строгим соблюдением пропорций.

состав, пропорции, характеристики, типы, как сделать самостоятельно

Бетон – основа любой строительной конструкции. Практически каждое строение, находящееся вокруг нас, так или иначе, было возведено с помощью цементного раствора. Строительный бетон, созданный на основе цемента, десятилетиями выдерживает многотонную нагрузку, практически не испытывая негативного влияния извне. Почему уже многие десятилетия именно цемент является самым популярным строительным материалом? Редакция HouseChief.ru попытается раскрыть ту самую секретную формулу, благодаря которой, мы наконец-то узнаем, из чего именно делают цемент и почему его считают одним из самых прочных материалов во всём мире.

Цемент – связующее звено любой конструкции. От ступенек подъезда до элитных небоскрёбов

Читайте в статье

Нормативные документы

Цемент, как и любой другой товар, обязательно должен пройти процедуру сертификации. Существует несколько ГОСТов и СНиПов, которые в той или иной степени касаются качества цементной смеси. Перечислим основные из них:

  1. ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия».
  2. ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия».
  3. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Здесь же можно найти ссылки на дополнительные акты и нормативные документы, которые могут пригодиться при глубоком изучении данного вопроса.

Стандарты определяют не только качество самого сырья, но и допустимые сферы его использования, правила транспортировки, время схватывания, особенности заливки и другие параметры

Химический состав цемента

Сам по себе цемент − не что иное, как порошок. Его создают на основе клинкера. В составе могут содержаться разные компоненты и наполнители.

Интересный факт! Когда цементный раствор застывает, его плотность не уступает плотности камня. Для создания искусственного камня используется тоже цемент.

Гранулы клинкера (основного элемента, из которого создают цемент) получаются путём нагрева при экстремально высоких температурах известняка и глины

Нагрев происходит до показателей +1450°C. Структура природных компонентов меняется, и получается новое вещество – клинкер. После этого полученное вещество соединяют с гипсом и перемалывают, в результате и получается знакомый всем цементный порошок.

Комментарий

Михаил Старостин

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании «Дом Премиум»

Задать вопрос

«Вот так выглядит химический состав готового цементного порошка: 67% оксида кальция (СаО), 22% диоксида кремния (SiO2), 5% окиси алюминия (Al2О3), 3% оксида железа (Fe2O3), 3% прочие составляющие.

«

Основные характеристики

Для цемента главной технической характеристикой остаётся его марка, именно эта маркировка скажет о такой важной характеристике, как показатель максимальной нагрузки в кг.

Обычно этот показатель имеет обозначение буквой «М». Далее идут цифры, показывающие прочность, к примеру, М400 или М500

Числа указывают на максимальный показатель нагрузки, которую может выдержать застывший цемент. Его ещё называют показателем прочности на сжатие. На практике такое значение говорит о весе, который способен выдержать материал и при этом не разрушиться. Например, при использовании цемента М200 нагрузка, которую сможет выдержать 1 см³, составляет 200 кг.

Интересно, что тестировать цемент разрешено только после полного высыхания, а это происходит через 28 суток и не ранее. После этого тестовый образец цемента укладывают под пресс и сжимают. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Причём процедуру повторяют шесть раз, а потом из 4 лучших показателей вычисляют среднее арифметическое. Показатель этот измеряется в МПа и кг/см².

Комментарий

Михаил Старостин

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании «Дом Премиум»

Задать вопрос

«Буквой «Д» обозначаются данные о специальных добавках, использующихся в цементе. Например, Д10 говорит о том, что в сухую смесь добавили 10% добавок. Благодаря им удаётся придать готовой конструкции дополнительную прочность и морозостойкость.

«Добавки могут влиять на износостойкость материала, его влагоустойчивость, защиту от коррозии, влиять на цвет и крепость. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

Типы цемента по сфере использования

Как мы уже замечали ранее, на качество цементной смеси влияют разные добавки. От этого зависит его сфера применения и прочность. К примеру, морозостойкие образцы применяются в строительстве жилых домов и строений на территориях с суровым климатом, в сейсмически опасных зонах применяются добавки, увеличивающие параметры клейкости смеси. Они, в свою очередь, не дают бетонным конструкциям растрескиваться.

Интересный факт! В процессе заморозки вода, содержащаяся в бетоне, расширяется и начинает разрушать его изнутри. Однако современные технологии позволяют улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, нейтрализованный древесный пек. Они создают прочную оболочку вокруг водяных частиц.

Самая популярная марка цемента с прочностью 400 кг/см³, или М400. Её используют для проведения самых различных строительных работ

Чаще всего в цементную смесь добавляют разные добавки, процентное содержание которых может достигать 10 и 20%. Для возведения монолитных зданий использую цемент марки М500. У такого материала более высокая скорость застывания и прочность. Обычно именно из такой цементной смеси возводят перекрытия и несущие конструкции.

Из чего делают цемент

Обычно заводы по производству цемента строят там, где находятся залежи известняка и других пород, которые используются при создании клинкера. Главными природными элементами, из которых делают цемент, являются:

  • ископаемые карбонатного типа: кристаллические породы, поддающиеся обжигу;
  • глинистые материалы, а также горные породы осадочного характера минерального происхождения. Сырьё характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Комментарий

Михаил Старостин

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании «Дом Премиум»

Задать вопрос

«При выборе цемента обращайте внимание на такой показатель, как тонкость помола. Чем мельче структура порошка, тем крепче будет смесь.

«

Карбонатные породы

Какие карбонатные породы используются при производстве цемента:

  • мел (вариация известняка) – легко подвергается обработке, дёшев и универсален;
  • мергель, или мергелистый известняк. Плюс этих пород в том, что в них находится достаточное количество влаги, кроме того, они содержат необходимые частички глины;
  • известняковое сырьё, ракушечники, отличающиеся отсутствием включений кремния. Порода обладает пористой структурой, легко разрушается под воздействием сжимающих усилий;
  • карбонатные породы. Они характеризуются ценными физическими свойствами.
Сырьё добывается разными фракциями, уже на производстве ведётся его отбраковка и сортировка

Глинистое сырьё

К глинистым породам относятся:

  • глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
  • суглинки − разбавлены песчаной фракцией;
  • сланцы – прочные глинистые породы;
  • лёсс – неэластичная пористая порода с включением кварца.

Корректирующие добавки

Кроме минерального сырья, при производстве цемента используются специальные пластификаторы. Чаще всего используют добавки на базе ископаемых, содержащих плавиковый шпат, а также апатиты.

Важно! Основой любого вяжущего является цементный клинкер и всего 15-20% минеральных добавок. Именно от него зависит крепость будущего цемента и прочие его характеристики.

Как делают цемент на производстве

Как и любое производство, создание цементной смеси происходит строго по специальной технологической схеме. И состоит из следующих этапов:

  1. Создание клинкера. Его, напомним, делают из известняка и глины в процентном соотношении 75×25. Смесь помещается в печь, при температуре примерно +1500°C происходит изменение состава. Образуется вязкое вещество, надёжно скрепляющее все гранулы клинкера. Получаемый клинкер охлаждается в специальных холодильных установках.
  2. Затем гранулы дополнительно дробят. Измельчение происходит в специальных перемалывающих мельницах. Они представляют собой барабаны с помещёнными туда стальными шариками.
  3. К измельчённому клинкеру добавляют также тонкодисперстный гипс и минеральные добавки.
Чем мельче фракции цемента, тем крепче и надёжнее будет состав, тем выше марка

Существуют разные технологии подготовки исходного сырья. Рассмотрим основные из них.

Мокрый метод

Мокрая технология предполагает обязательное добавление воды на этапе измельчения, в этом случае вместо извести используется мел. При этом образуется специальная смесь, или шихта, которая затем повторно высушивается в печи, превращаясь в подобие стеклянного шара, который затем вновь измельчается. При этом себестоимость цемента значительно увеличивается. Считаете, что смесь, приготовленная таким способом, более прочная.

Сухой способ

Сухой способ – более дешёвый вариант. В этом случае на практике объединяют две технологические операции – помол и сушку смеси. В шаровую мельницу направляют горячие газы, которые и осуществляют просушку. Здесь на выходе получается уже готовый порошок.

Комбинированные методики

Комбинированный вариант объединяет в себе особенности мокрого и сухого способа. Технологии отличаются на каждом предприятии. Иногда вместо мокрого способа, допускающего увлажнение клинкера до 50%, используют варианты с понижением влажности на этом этапе до 18 или 20%. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом. Всё зависит от задач, которые стоят перед технологом.

Как сделать цемент в домашних условиях

Несмотря на кажущуюся сложность производства цемента, сделать его своими руками в домашних условиях возможно. Понятно, что этот вариант не будет таким технологичным, как на заводе, и обжечь его при необходимой температуре также не получится. Однако кое-какие хитрости мы можем вам рассказать. Рассмотрим один из популярных рецептов создания состава, вполне подходящего для заделки щелей и стяжек. Для создания смеси нам потребуется водная известь, каменная зола и обычная вода.

Комментарий

Михаил Старостин

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании «Дом Премиум»

Задать вопрос

«При создании смеси берутся равные пропорции ингредиентов.

«Вещества аккуратно перемешиваются до получения однородной консистенции. Помните, что этот состав «схватывается» практически моментально. Поэтому смешивать его очень много не нужно

Ещё один популярный рецепт создаётся с применением обычного глицерина. Для этого необходимо взять свинцовый глёт, его растирают до тонкого состояния, высушиваем в печи, можно на обычном металлическом противне. В такой «клинкер» добавляется глицерин. Такой цемент больше всего похож на магазинный аналог.

Интересный факт! Один из самых неоднозначных способов создания цемента на основе крови придумали в Китае. В качестве одного из ингредиентов применяется свиная кровь. Несмотря на то, что моральная сторона вопроса вызывает этические споры. Говорят, что по крепости такой цемент не уступает камню.

Как приготовить цементный раствор

В обычный кладочный раствор добавляется цемент и песок в долях 1:3. По желанию к нему можно засыпать пластификаторы.

Такой состав чаще всего применяют для шпатлёвки швов и трещин, кладки кирпича, стяжки бетонных конструкций, выравнивания пола

Мыльные и моющие средства в смесь добавлять нельзя, они со временем вымываются из состава и могут стать причиной возникновения трещин. Для выравнивания небольших трещин подойдёт приготовление цементной пасты без использования песка. Однако в качестве вяжущего вещества может выступать любой подручный материал. Даже яичный желток. В смесь при этом добавляется совсем немного воды. Такая масса практически не оставляет шероховатостей, подходит для финальной отделки стыков и неровностей.

Из чего и как делают цемент – видео

А для того чтобы закрепить полученную информацию, посмотрите обучающее видео, из чего делают цемент.

А если у вас есть вопросы к автору статьи, задавайте их в комментариях.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Из чего делают цемент | Из чего это сделано

Цемент фасованный в мешки

Цемент фасованный в мешки

Цемент является одним из основных строительных материалов. Без цемента нельзя сделать бетон и другие необходимые строительные растворы. Из чего же сделан цемент и почему он обладает такими свойствами?

Цемент — это искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное твердое тело.

Цемент обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем кардинально отличается от некоторых других минеральных вяжущих веществ, таких как: гипс, воздушная известь, которые твердеют только на воздухе.

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

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки:

-гипс для регулирования сроков схватывания,

-до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре +1450…+1480 °C

По наличию основного минерала цементы подразделяются на:

— романцемент — преобладание белита, в настоящее время не производится;

— портландцемент — преобладание алита, наиболее широко распространён в строительстве;

— глинозёмистый цемент — преобладание алюминатной фазы;

— магнезиальный цемент (цемент Сореля) — на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;

— кислотоупорный цемент — на основе гидросиликата натрия , сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

— биоцемент — производится при помощи биотехнологий.

В подавляющем большинстве случаев под цементом имеют в виду портландцемент и цементы на основе портландцементного клинкера.
Внешний вид цемента

Внешний вид цемента

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5% гипсового камня.

Типичный клинкер обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза.

1. Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров, содержание его составляет 50—70 %. Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности. Для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

2. Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки.

Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

3. Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

4. Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Прочность

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1:3 с кварцевым песком.

Марки выражаются в числах М200 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см² (10—60 МПа).

Определение прочности бетона

Определение прочности бетона

Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и так далее.

В настоящее время цемент делится на классы по прочности. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95 % обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Для лучшего понимая из чего сделан цемент рекомендую посмотреть фрагмент передачи «Как это сделано» про производство цемента:

Составные элементы цемента | Стандарт-Ресурс

Цемент — один из наиболее распространенных строительных материалов. В основе его изготовления лежит применение пород глинистого и карбонатного типа. В ряде случаев сырьевой основой выступает шлак и другие отходы производства. Карбонатные породы распространены больше всего К их числу относится мергель, мергелистый известняк, камень-ракушечник, и другие природные материалы. Качественные характеристики сырья зависят в первую очередь от его физических характеристик. Лучшими признаются породы с аморфной структурой, как более эффективной в процессе обжига. На их фоне породы, обладающие кристаллической структурой, считаются менее качественным исходником для получения цемента.

  • Мел. Очень мягкая порода, легко подвергаемая измельчению. При производстве цемента пользуется значительной популярностью.
  • Мергель. Порода, представляющая собой переходный материал между известняком и глинистыми составами. Между собой мергель отличается по показателям влажности и плотности состава. Качественные характеристики материала зависят от доли глины в составе.
  • Известняк. При производстве цементе наибольшее предпочтение имеют породы с пористой и мергельной структурой, обладающие минимальным сопротивлением сжатию.
  • Глинистые породы. В цементной промышленности используются суглинки, непосредственно глина и иные сырьевые продукты группы.

Глина обладаат способностью при контакте с водой приобретать пластичность вместе с увеличением в объеме. Данная особенность активно применяется технологами в процессе выпуска цемента на основе сухой технологии, позволяя проводить его измельчение до состояния муки. Суглинками считаются глины, в составе которых имеется повышенная концентрация пылевых частиц.

Глинистый сланец относится к числу твердых материалов, в процессе механического воздействия расслаивающихся на отдельные пластинки небольшой толщины. Для него свойственна незначительная влажность и постоянство состава. Лесс относится к числу пород с тонкозернистой структурой. В его составе находятся кварц, силикаты, полевой шпат. Особенностью материала является невысокая степень пластичности.

В процессе производства цемента требуется применение разнообразных добавок, позволяющих усилить те или иные свойства строительного материала. Наибольшее распространение получили глиноземистые и кремнеземистые виды добавок. Необходимо отметить, что сырьевой состав цемента зависит от конкретного завода и сырьевой базы, на которой он базируется. Оказывает на конкретный состав сырья и используемое на предприятии оборудование.

что входит в состав, сырье и пропорции при изготовлении

Автор Редактор На чтение 9 мин Просмотров 976 Опубликовано Обновлено

Цемент – это распространенный материал не только в строительстве, но и в декорировании. Из него создают строительные блоки и целые фундаменты, элементы интерьера или сада. Но чаще всего он используется в возведении сооружений. Рассмотрим подробнее этот материал, что это такое и из чего делают цемент.

Что такое цемент — описание и технические характеристики

Сухой цемент выглядит как мелкий порошок, который при перемешивании с жидкостью переходит в пластичную массу. В таком виде материал может принимать любые формы под воздействием человека. После продолжительного контакта с воздухом масса застывает до твердого, каменного состояния.

Смеси принято делить по следующим признакам:

  • Назначению.
  • Времени, за которое раствор схватывается.
  • Виду основного материала (клинкера).
  • Скорости затвердевания.
  • Веществам, входящим в состав.
  • Показателям прочности.

К основным техническим характеристикам материала относят:

  • Морозоустойчивость. Сколько раз можно заморозить и дать оттаять материалу без потери прочности.
  • Прочность. Проверяют путем механического давления на затвердевший образец. В зависимости от скорости разрушения цементу присваивается та или иная марка.
  • Срок, за который схватывается материал. Важно при проведении работ в холодное время года.

История появления и сфера использования

Цемент пришел на смену вяжущим смесям, затвердевающим на воздухе, – гипсу и известняку. Эти материалы обладали низкой водостойкостью и быстро разрушались под воздействием внешних факторов. Прочность воздушных вяжущих веществ пытались повышать, добавляя к ним обожженную глину мелкого помола.

Точно известно, когда изобрели цемент, – в 1824 году. Тогда появился современный портландцемент, названный так из-за английского острова Портланд, состоящего из известняковых пород. После добавления в портландцемент мелких камней, песка и воды раствор можно было применять в качестве бетона. Он хорошо выдерживал нагрузки на сжатие, но плохо работал на растяжение. Через несколько десятилетий начали использовать металлическую арматуру для укрепления конструкций из цемента.

В зависимости от типа добавок и физических свойств цемент применяют в разных сферах:

  • изготовление скульптур или частей фасадов,
  • декоративное покрытие,
  • создание конструкций, находящихся в постоянном контакте с водой, кислотами или под землей.

Некоторые марки раствора используют для проведения аварийных работ в условиях пониженных температур.

Из чего сделан цемент, состав и пропорции сырья

Требования, предъявляемые к физическим и химическим показателям цемента, влияют на состав. Есть четкие пропорции того, из чего состоит цемент – это глина и известняк в соотношении 3:1.

Главные составляющие цемента:

  • Клинкер (получают путем обжига известняка и глины. Под действием большой температуры происходит плавление и получается масса с большим содержанием кремнезема и диоксида кальция. От этих веществ зависят физические свойства материала).
  • Гипс (от его количества зависит, как быстро затвердеет раствор).
  • Добавки для придания тех или иных свойств.

Исходным сырьем при производстве цемента выступают различные горные породы. Это могут быть ископаемые карбонатного типа (мергель, мел, ракушечник, доломитовые породы) или осадочные породы (суглинок, лёсс, глинистый сланец).

Пропорции сырья для получения цемента:

  • 60% – известь.
  • 20% – кремниевый диоксид.
  • 4% – алюминий.
  • 2% – гипс.

К корректирующим добавкам относится: минерализаторы, железо, белитовый шлам, апатиты, глинозем и пр.

Самый распространенный состав цемента – портландцемент, имеет следующие пропорции: 25% кремниевого диоксида, 60% извести, 10% гипс и оксид железа, 5% глинозем.

Иногда говорят, что бетон – это то же, что цемент, но это неверное утверждение.

Марки цемента, какие бывают, применение

По ГОСТу упаковка смеси должна содержать информацию о нем: наименование, производителя, класс и марку. Марка обозначает предел прочности затвердевшего образца в килограммах на один квадратный сантиметр. Прочность зависит от того, из чего делали цемент.

Смеси с маркировкой М300 используют во время монтажа сооружений без больших нагрузок.

Цемент М400 подойдет для производства железобетонных изделий и малоэтажного строительства.

Марку М500 применяют для строительства многоэтажных объектов и производства ЖБИ повышенной прочности.

Самый прочный вид цемента – М600, используют для возведения мостов и строительства военных объектов.

Маркировка по виду добавок

Марки цемента указаны в ГОСТе 31108-2016. Это последовательность букв и цифр, которая зависит от использованных в ходе производства добавок и целевого назначения смеси.

Первым идет обозначение вида смеси:

  • ЦЕМ I – обычный портландцемент, не имеющий добавок.
  • ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками (если добавок от 5 до 20%, то в маркировку добавляют букву А, если от 21 до 35% – В).
  • ЦЕМ III – шлакопортландцемент, содержит размолотый шлак (имеет три подтипа в зависимости от его количества в смеси: А – от 6 до 20%, В – от 21 до 35%, С – от 36 до 60%).
  • ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с добавками вулканического происхождения.
  • ЦЕМ V – композиционный цемент, может включать в себя несколько добавок.

После латинских букв А, В и С кириллицей указывается тип присадки:

  • И – известняк.
  • М, МК – микрокремнезем.
  • З – зола-унос.
  • Ш – шлак.
  • П – пуццоланы.
  • Г – глиеж.
  • К – композиционный, содержащий несколько присадок.

Следом в маркировке указан класс прочности застывшего материала. Нормальным принято считать набор прочности за 28 дней, хотя проверка также проводится на второй и седьмой день. После этого на 28-й день образец испытывают на специальном станке. Цифры указывают, какое давление в МПа может выдержать материал.

Соответствие класса и марки представлено в таблице:

КлассМарка
22,5М300
32,5М400
42,5М500
52,5М600

После цифр могут идти буквы Б, Н или М. Они говорят о том, с какой скоростью затвердеет раствор: быстротвердеющий, нормальнотвердеющий или медленнотвердеющий. Этот показатель зависит от того, из чего была сделана цементная смесь.

Иногда на упаковке также встречается маркировка «СС». Она не относится к современному ГОСТу и говорит о том, что состав сульфатостойкий.

Нередко производители указывают на упаковке устаревший ГОСТ 10178-85. В нем маркировка материала отличается. Чтобы не запутаться, можно воспользоваться таблицей соответствия маркировок.

Что такое цементный клинкер

Клинкер – это материал, возникающий после первого этапа производства цемента. В специальной печи при температуре свыше 1000 градусов обжигают смесь известняка и глины. В результате получают гранулированный полуфабрикат.

Свойства готового клинкера определяются технологией нагрева, методом помола и охлаждения, составом сырья и добавлением присадок.

В клинкере обязательно присутствуют четыре элемента в определенных пропорциях: не менее 52% алита, 14-31% белита, 4-11% алюмината, 5-15% алюмоферрита.

Кроме изготовления цемента, клинкер используют для облицовки искусственных водоемов и печей, украшения фасадов зданий. Его применяют в качестве керамогранита для украшения интерьеров. Материал может выдержать высокую влажность, а также обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.

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.

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.

Основы: из чего делают цемент и состав марки М400


Мало какое строительство обходится без применения цементных смесей – начиная от фундамента и заканчивая отделочными работами. Производство капитальных бетонных элементов также основано на вяжущих компонентах, поэтому знание технологии их производства и параметров сырьевого материала обеспечивают надежность строительных процессов.

Из чего делают основные виды и составы цементов в производственных масштабах

 


Основой цементной смеси по-прежнему является клинкер, который получается в процессе высокотемпературного обжига глины и известняка с добавлением небольшого процента гипса. В дальнейшем клинкерные гранулы посредством тонкого измельчения приводятся в порошковое состояние. От качества базового материала зависят главные свойства портландцемента – прочность и скорость ее формирования, а также устойчивость к агрессивным средам.

В производственных масштабах не только цемент марки М400 и технические характеристики его компонентов в процессе изготовления постоянно находятся под контролем – все виды растворов регулярно инспектируются. Формула химического состава готовой смеси выглядит следующим образом:

  • Оксид кальция (СаО) – 67 %.
  • Диоксид кремния (SiO2) – 22%.
  • Окись алюминия (Al2O3) – 5%.
  • Оксид железа (Fe2O3) – 3%.
  • Другие элементы – 3%.

Взаимодействуя с водой, клинкерные минералы образуют новые соединения – гидраты, которые, в свою очередь, создают цементный камень. В зависимости от предназначения и наличия минеральных добавок цементные смеси делятся на следующие виды:

  • Портландцемент (ПЦ).
  • Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ).
  • Гидрофобный портландцемент (ГФ).
  • Сульфатостойкий портландцемент (СС).
  • Пластифицированный портландцемент (ПЛ).
  • Белый и цветные портландцементы (БЦ).
  • Шлакопортландцемент (ШПЦ).
  • Пуццолановый портландцемент (ППЦ).
  • Расширяющиеся цементные смеси.

Особое внимание стоит уделить пластифицированному составу строительного цемента, а также, из чего его делают в промышленных масштабах. Дело в том, что его повышенная текучесть обеспечивает качественное уплотнение при формировании изделий из бетона.

В смеси традиционно присутствуют клинкер и гипс, но в совместном помоле участвует и активная добавка. В ее качестве применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,2% от веса. Отличия от других видов портландцемента заключаются в более высокой морозостойкости и сопротивляемости коррозийным процессам, а также повышенной прочности.

 

Базовые технические характеристики цементных смесей и цемента М400 в частности

Для оценки качественных параметров цементных составов используется маркировка, указывающая на определенные свойства материала. Рассмотрим основные величины:

  • Прочность на сжатие – один из главных параметров, демонстрирующий способность 1 см³ готового бетона после 28-дневной выдержки противостоять разрушению под воздействием определенного веса. Например, кубический сантиметр, изготовленный из портландцемента марки М400, держит нагрузку в 400 кг.
  • Зернистость помола – указывает удельную поверхность частиц, входящих в 1 кг сухой цементной смеси, в среднем находится в пределах 3 000-3 200 кг/ м³. Чем меньше этот показатель, тем крепче будет бетон после затвердения.

  • Морозостойкость – демонстрирует способность готового цементного камня противостоять циклам замораживания/оттаивания и зависит от размера внутренних капилляров. Данный фактор зависит от того, из чего делают морозостойкий состав цемента – обычно это сульфатостойкие или алитовые смеси. Наименее способны противостоять перепадам температуры пуццолановые и шлаковые потртландцементы.
  • Скорость застывания – определенный отрезок времени для полноценного формирования структуры. По нормативам ГОСТ период схватывания должен наступать не ранее 45 минут, а окончательный срок застывания – не позднее 12 часов. Регулирование сроков осуществляется на стадии приготовления сухой смеси путем уменьшения или увеличения процентного содержания гипса (1,5-3,5%).
  • Густота – характеризует необходимое количество воды для затворения раствора в процентном соотношении к массе сухой смеси. В зависимости от химико-минералогического состав клинкерной массы показатель находится в пределах 22-28 %.
  • Равномерность изменения объемной составляющей – показатель изменений объема камня, выраженный в степени усадки или расширения в его твердой фазе. Большинство портландцементов допускает колебание первоначальных размеров в пределах 3-10 мм.
  • Тепловыделение – процесс выделения тела при гидратации цементного раствора. В результате неравномерного охлаждения и нагрева бетона в массе бетона появляются векторы напряжения, которые могут вызвать трещины покрытия. Снижение экзотермических явлений достигается при помощи количественного увеличения люмоферритов кальция и двухкальциевого силиката.
  • Набухание и усадка – эта техническая характеристика обуславливает способность цемента М400 и бетона изменять свой объем в зависимости от химических процессов, проходящих при гидратации. Набухание приводит к увеличению общей массы камня в пределах 3-5%. Усадка происходит в результате потери воды. Скорость усадочных процессов возникает при уменьшении влажности и может привести к появлению микротрещин.

 

Параметры смеси марки 400

Этот материал является чуть ли не базовым в строительстве. Его универсальность обусловлена приемлемыми параметрами и экономической рациональностью:

  • Выдерживает нагрузки до 400 кг/см².
  • Содержание гипса – не более 5%.
  • Содержание активных добавок – 0-20%.
  • Водопотребность – 22-26%.
  • Срок застывания – 10-12 часов.

Основные разновидности смеси:

  • Марка 400 Д0 – для устройства бетонных конструкций, контактирующих с пресными и минеральными водами.
  • Марка 400 Д5 – минеральные добавки, находящиеся в растворе, обеспечивают его высокие водостойкие и антикоррозионные параметры. Его используют при производстве плит, фундаментов и др.
  • Марка 400 Д20 (Д20Б) – обладает высокой прочностью уже на начальном этапе затвердевания. Служит для производства ЖБ-конструкций сборного типа, а также тротуарных и дорожных плит.

Коротко

Многими начинающими застройщиками игнорируется изучение качественных свойств цементной смеси – их интересует только цена материала. Между тем некоторые недобросовестные производители не соблюдают технологию производства. Специалисты рекомендуют обходить стороной строительные компоненты, стоимость которых ниже рыночной на 15-20%. Это особо важно при организации цементно-песчаной стяжки в частном домостроительстве.

Также следует грамотно подобрать соответствующий вид материала, необходимый для проведения определенных работ. Не нужно стесняться требовать у продавца документацию на цементную продукцию, а также визуально проверять ее качество.
 

 



Поделиться в социальных сетях

Из чего сделан цемент и как он используется в строительстве?

Из каких материалов состоит цемент?

Существует множество материалов, из которых состоит цемент, но наиболее распространенными являются:

Однако цемент можно комбинировать с мергелем, песком и железной рудой (в зависимости от требуемого использования). При нагревании вышеуказанные компоненты образуют твердое камнеподобное вещество, которое затем тонко измельчается в порошкообразное вещество, известное как цемент!

Как производится цемент?

В современном строительстве цемент производится в лабораториях и проходит ряд строгих химических и физических испытаний, чтобы убедиться, что он соответствует всем спецификациям, связанным со строительством.Большинство компаний, производящих цемент, будут использовать так называемый сухой метод. Этот тип производства включает в себя измельчение сырья (преимущественно известняка и глины) до твердой формы. Затем он комбинируется с другими материалами, включая железную руду, песок и летучую золу, смешивается и затем помещается в печь.

Когда цемент загружается в печь

Печи

обычно устанавливаются на температуру около 2700 градусов по Фаренгейту, чтобы эффективно приступить к работе с цементом.Большинство традиционных обжиговых печей имеют диаметр примерно 10-14 футов, а некоторые промышленные печи достигают высоты 50-этажных зданий. Печь состоит из двух частей: верхней и нижней. В верхнюю часть вставляется мелко измельченный материал, который взрывается пламенем, возникающим в нижнем конце.

Во время горения материала в печи некоторые элементы сгорают и превращаются в газы, и образуется новое вещество, известное как клинкер. Клинкер выглядит как маленькие серые шарики, которые отфильтровываются из нижней части печи, а затем охлаждают до приемлемой температуры.После охлаждения клинкер измельчается и смешивается с гипсом и известняком и теперь готов к использованию в любом бетонном строительном проекте.

Интересный факт

Знаете ли вы, что цемент измельчается настолько мелко, что каждый 1 фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен?

Хотя сухой процесс является наиболее современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в США используется мокрый процесс. Эти два процесса по сути схожи, за исключением мокрого процесса, когда сырье измельчается с водой перед подачей в печь.

Почему мы используем портландцемент?

Портландцемент остается наиболее часто используемым и распространенным типом цемента на строительном рынке. Он создается с использованием описанных выше методов с основными материалами, включая известняк и глина в печи (это связующие материалы). Портландцемент обычно бывает двух цветов; серый и белый. Примерно в начале 19 века известь уступила место цементу, так как она принесла с собой ряд преимуществ:

  • Более быстрое время схватывания
  • Цемент имеет свойства, позволяющие ему схватываться под водой (известь не затвердевает).
  • Цемент затвердевает быстрее, чем известь
  • Цемент также набирает прочность намного раньше, чем известь

Одна из основных причин, по которой мы все еще используем портландцемент сегодня, — это его исключительные связывающие свойства.Портландцемент способен обеспечивать прочность конструктивных элементов, он намного прочнее при сжимающих нагрузках и может использоваться как в цементном растворе, так и в бетоне. Это основной ингредиент для раствора и бетона.

Как цемент используется в бетоне

Как известно, бетон состоит из гравия и песка (заполнителей), цемента, воды и воздуха. Вместе цемент и бетон работают вместе, создавая прочные конструкции, формируя бетонные полы для целых зданий. Бетон также можно отлить в любую форму.Бетон является самым популярным строительным материалом во всем мире и используется в качестве несущего элемента (термин, который относится к использованию одного или нескольких прямоугольных элементов для поддержки значительных структурных нагрузок на конструкции).

Для чего используется цемент?

Цемент чаще всего используется при строительстве крупных объектов как на бытовом, так и на промышленном уровне. От строительства стен, полов и крыш в вашем доме до строительства школ, автостоянок, больниц и даже плотин.Бетон является одним из самых универсальных материалов в строительной отрасли, и его можно смешивать и создавать для удовлетворения практически любых требований, будь то облицовка бассейна дома или строительство школы.

Альтернативы портландцементу

Существуют материалы, которые можно использовать вместо портландцемента, к ним относятся:

  • Летучая зола (побочный продукт угольных электростанций)
  • Рисовая шелуха
  • Шлак доменный гранулированный
  • Мелочь известняковая

Различные виды цемента

Ниже мы подробно описали различные типы цемента и их применение:

Цемент ПВХ — Цемент ПВХ обычно предназначен для различных нужд дренажа и водопровода.ПВХ идеально подходит для фильтрации сточных вод и любых отходов.

Асфальтобетон — используется в основном для смесей для дорожных покрытий. Он состоит из 5% асфальтобетонного цемента и 95% заполнителей, которые в основном состоят из песка и гравия. Асфальтовый цемент чрезвычайно опасен, поэтому его необходимо выслушивать и смешивать с агграстом на сертифицированном заводе по производству смесей.

Цементные плиты — состоят из цемента, содержащего целлюлозу. Плиты обычно используются в качестве облицовочной плитки и предпочтительнее гипса, покрытого бумагой.Плитка обычно используется в местах, подверженных воздействию воды, поэтому важно установить водостойкий щит. Цементные плиты отлично справляются с этой задачей.

Fire Cement — термостойкий цемент на основе шпатлевки, который используется для герметизации швов в горячих зонах (например, в печах). Огнеупорный цемент также используется при креплении огнеупорных кирпичей.

Костный цемент — костный цемент не имеет отношения к строительству. Костные цементы существуют уже давно и используются в ортопедической хирургии.

Фиброцемент — композитный материал, сочетающий цемент с целлюлозными волокнами. Он используется как в домашнем, так и в промышленном строительстве, обычно для кровли зданий. Большинство фиброцементных плит предварительно окрашены (или окрашены), но в противном случае вы можете сделать это после того, как они будут установлены.

Green Cement — этот вид цемента изготавливается из кальцинированной глины и порошкообразного известняка. Как следует из названия, у зеленого цемента есть производственный процесс, который снижает выбросы углерода.Мало того, зеленый цемент обладает повышенной механической прочностью.

Гидравлический цемент — тип цемента, который изготавливается из известняка, гипса и глины, обожженных при очень высоких температурах. Результат — гидравлический цемент. Сохнет очень быстро, всего за несколько минут. В случае негидравлического цемента здесь используется другой подход к затвердеванию, и может потребоваться до одного месяца или более, прежде чем его можно будет использовать.

Цемент каучуковый — в строительстве не используется; резиновый клей используется для склеивания и переплета таких предметов, как книги и фотографии.Это клейкий материал с гибкой связью.

Белый цемент — очень прочный вид цемента, который в основном используется для обеспечения потрясающих и последовательных вариантов дизайна. Это декоративный цемент, используемый в основном в домашних условиях, особенно в архитектурном бетоне.

Цемент — лучший строительный материал?

Цемент, безусловно, является одним из самых популярных строительных материалов во всем мире, и он очень универсален, что делает его фантастическим вариантом практически для любого домашнего или промышленного строительства.Цемент также является одним из самых экономичных строительных материалов, и потребность в ремонте зачастую очень низка. Однако больше всего пользы от цемента достигается в сочетании с бетоном. В то время как цемент очень прочен, бетон прочнее, поскольку в нем используется цемент как часть процесса агрегации.

Мы написали статью о том, что такое бетон и почему он так важен в строительной отрасли.

Нужна помощь в закладке промышленной или коммерческой собственности? Связаться со специалистами

Заказчикам, выполняющим крупномасштабные строительные проекты, могут помочь наши подрядчики по бетону.Для квалифицированной укладки бетона как на бытовом, так и на промышленном уровне наша команда с более чем 40-летним опытом может построить потрясающие бетонные полы для вашей собственности. Мы специализируемся на полированных и промышленных бетонных полах, а также на композитных металлических настилах.

Выберите полированный бетон для потрясающей, долговечной отделки больших внутренних помещений, промышленный бетон, автостоянки и другие места с интенсивным движением транспорта, композитный металлический настил для укладки фундамента из бетона.Наши услуги по укладке бетонных полов распространяются по всей Великобритании, от укладки бетона на многоэтажных автостоянках и складах до установки потрясающих полированных бетонных полов на всю жизнь в университетах.

Наши услуги разработаны, чтобы быть быстрыми, эффективными и обеспечивать долгосрочные результаты для вашей коммерческой недвижимости. Когда вы будете готовы связаться с нами, просто введите свои данные и запрос в нашу контактную форму или позвоните нам по номеру, указанному выше.

Как производится цемент? [2021]

Цемент является важным ингредиентом в бетоне и строительном растворе, которые являются основным строительным материалом.

Что такое цемент?

Цемент представляет собой мелкодисперсный порошок, получаемый при нагревании известняка и глинистых минералов до очень высоких температур. Полученный материал, называемый клинкером, затем измельчается с помощью пуццолана, такого как микрокремнезем или летучая зола, в порошкообразный продукт, который мы называем цементом.

Цемент и вода образуют пасту, через которую почти не проходят частицы. Цемент является прочным фундаментом практически для всех построек современной цивилизации: мостов, дорог, плотин и зданий. Везде, где идет строительство, есть бетон.

Выбор типа цемента зависит от многих факторов, включая стоимость, время схватывания и характеристики развития прочности, необходимые для конечного продукта. Эти требования не обязательно одинаковы для разных областей применения, поэтому во всем мире существуют буквально тысячи различных типов цемента.

Где найти материалы для цемента?

Сырье, используемое при производстве цемента, — это природные горные породы и минералы. Наиболее важными из них являются силикаты, в основном известняк (карбонат кальция), глина (кремнезем и глинозем) и железная руда (магнетит).Это сырье превращается в очень мелкие частицы в процессе обжига в «цементной печи», который удаляет все примеси, углекислый газ и воду, содержащиеся в измельченной породе.

Части этого материала будут включены в новую породу, но некоторые останутся в виде мелкодисперсного порошка для использования в цементе или новых строительных продуктах других типов, таких как газобетонные блоки.

Из чего сделан цемент?

Это вопрос, который обычно сводит с ума инженеров цементной промышленности.Многие думают, что цемент состоит только из одного материала, в основном из известняка. Для производства портландцемента требуется около 25% известняка, но для производства высококачественного цемента требуется еще 10 видов сырья.

Основное сырье

Сырьем для производства цемента является известняк, глина и сланец. Минералы в этих породах измельчаются в порошок перед нагреванием до температуры от 780 ° C до 1000 ° C. В процессе нагрева химические реакции превращают материал в клинкер, который затем измельчается в мелкий порошок, из которого образуется цемент.Летучая зола, промышленный побочный продукт, используется вместо цементного порошка.

Как производится цемент?

Цемент получают путем нагревания известняка и глины до очень высоких температур в процессе производства цемента на цементном заводе. При этом выделяются три разных материала, которые затем измельчаются в мелкий порошок, из которого получается цемент.

Части этого материала будут включены в новую породу, но некоторые останутся в виде мелкодисперсного порошка для использования в цементе или новых строительных продуктах других типов, таких как газобетонные блоки.

Что такое портландцемент?

Портландцемент — основной ингредиент бетона. Его получают путем нагревания известняка (карбонат кальция — CaCO3) с глиной (кремнезем и глинозем — SiO2 Al2O3) при высоких температурах во вращающейся печи.

Портландцемент назван в честь его цвета — знакомого серого цвета многих зданий. Портландцемент — это цемент общего назначения, который используется с заполнителями для изготовления бетона, используемого в строительстве и машиностроении.

Другие типы цемента, такие как сульфатостойкий и низкотемпературный цемент, используются для особых целей, требующих особых характеристик.

Как производится современный цемент?

В современный портландцемент добавлено множество ингредиентов, повышающих его прочность и долговечность. Сырье, известняк и глина, нагреваются на цементных заводах во время производства цемента до тех пор, пока не выделяется свободный известковый газ. Это первый шаг в процессе производства цемента и изготовления портландцементного клинкера или исходного материала для смешанного цемента, который содержит менее 30% клинкера. После нагрева сырье проходит через вращающуюся печь, которая превращает его в порошкообразные частицы.В результате химического процесса, происходящего при нагревании, образуются силикаты и алюминаты кальция, которые затем измельчаются в цементный порошок. Если часть цементного порошка заменяется летучей золой, полученный смешанный цемент может иметь лучшую прочность и долговечность.

Какие основные компоненты цемента?

Основными компонентами цемента являются силикаты, алюминаты и ферриты кальция. Все эти составы придают продукту высокие прочностные свойства.

Количество глинозема, присутствующего в клинкере, может быть увеличено путем добавления боксита или нефелина в цементную печь.

Что такое цементный завод?

Цементный завод — это место, где производится портландцемент. Есть много разных типов цементных заводов — мокрый процесс, сухой процесс и полусухой процесс. На заводах по производству сухого и полусухого цемента используется технология вращающихся печей. Эти производители цемента используют цементные печи с вертикальной шахтой, которые являются наиболее распространенным способом производства цемента во всем мире.

Среднее производство цемента

Мировое производство составляет около 4 миллиардов тонн цемента в год.Китай, Соединенные Штаты Америки, Индия, Япония и страны Юго-Восточной Азии являются крупнейшими производителями цемента и бетона.

Процесс производства цемента

Производственный процесс производства цемента представляет собой последовательность этапов на производственном предприятии, известном как цементные мельницы. Основными ингредиентами для изготовления цемента являются известняк и глина. Это сырье смешивается с водой и измельчается с помощью измельчающего оборудования, известного как шаровая мельница, для образования суспензии. Затем эту суспензию смешивают с гипсом в соотношении 1: 0.5, чтобы приготовить сырую смесь.

Шаровая мельница представляет собой вращающийся барабан, содержащий стальные шары. Сырье подается в мельницу, и процесс измельчения начинается с измельчения стальных шаров друг о друга. Скорость вращения мельницы составляет от 50 до 100 об / мин. Шары из легированной стали используются для производства различных марок цемента. Вы можете узнать больше о шаровой мельнице

Что такое цементный завод сухого производства?

Завод по производству цемента сухим способом не использует воду для производства портландцемента.Вместо этого во вращающуюся печь для производства портландцемента подают сырьевую смесь, включающую клинкер, угольную золу, шлаковый цемент и гипс.

Сырьевая смесь поступает в установку сухого производства через винтовой конвейер или входной распределитель. Часто для лучшего смешивания материалов используются два впускных распределителя. Затем этот материал измельчают с добавлением воды в шаровой мельнице до образования суспензии. Этот процесс занимает меньше часа.

Этот полусухой смешанный материал (ремикс) перемещается по ленточным конвейерам к трем различным печам — подогревателю, декарбонизатору и охладителю.Длина каждой печи составляет более 200 метров с шестью вращающимися барабанами, которые действуют как теплообменники внутри печи.

По мере того, как материал движется по печи, тепло выделяется за счет сжигания угля, который превращает материал в вещество, называемое клинкером. Тепло также производится за счет трения вращения барабана.

Печь с подогревателем обычно имеет четыре вращающихся барабана, которые могут обеспечивать температуру от 800 ° C до 900 ° C. Обжиговая печь имеет пять вращающихся барабанов со средней температурой от 1150 ° C до 1250 ° C.Последняя ступень, охладительная печь, снижает температуру до комнатной, что упрощает работу с цементом.

Что такое цементный завод мокрого способа производства?

В процессе производства цемента на заводе мокрого процесса вода добавляется к сырьевой смеси вместе со связующим. Затем суспензия транспортируется во вращающуюся печь для производства клинкера. Он может иметь один или несколько подогревателей и одну или несколько кальцинаторов в зависимости от мощности установки.

Сырьевая смесь измельчается в шаровой мельнице, как на цементном заводе сухого производства.Но вместо угольной золы используются альтернативные источники, такие как летучая зола электростанций, доменный шлак сталелитейной промышленности или природные пуццоланы из вулканических регионов.

Этот материал движется к одному или двум подогревателям, где он нагревается до 650–700 ° C перед входом в первую ступень печи. С первой ступени печи этот материал перемещается в один или несколько барабанов декарбонизатора. Тепло подается за счет сжигания природного газа для более высоких температур и мазута в случае более низких температур.

Процесс измельчения цемента

Последним этапом перед изготовлением клинкера является измельчение сырьевой смеси (помол цемента) с использованием различных типов мельниц, таких как шаровая мельница, трубная мельница и краевая мельница, в зависимости от мощности завода и типа завода по производству цемента. это — сухой или влажный.

Сырьевая смесь, измельченная в шаровой мельнице (вертикальный вал), состоит на 65% из частиц размером менее 45 микрон, в то время как используемые шары имеют размер 12 мм и скорость вращения 60-80 об / мин. Типичная шаровая мельница может производить 3500 тонн цемента в час.Клинкер охлаждается во вращающемся охладителе, где пар используется для нагрева до 150 ° C перед поступлением в печь.

Измельчение начинается, когда сырая смесь движется к мельнице через дымовые газы или воздух. Процесс измельчения можно описать следующим образом: трение между шарами и материалом заставляет шары нагреваться. Это тепло передается с помощью жидкости (масла), а затем неочищенной смеси.

Сколько стоит цементный завод?

Завод по производству портландцемента стоит 300-600 миллионов долларов США в зависимости от различных факторов, таких как местоположение и мощность.

Выбросы пыли в процессе производства

Любой цементный завод выделяет пыль, горячие газы и мелкие частицы сырьевой смеси в процессе измельчения. Важно отметить, что большинство видов пыли не опасны и с ними можно справиться с помощью мокрых скрубберов. Летучая зола, выделяемая на стадии кальцинирования, содержит тяжелые металлы, которые требуют специальной обработки с помощью скрубберов, чтобы избежать проблем со здоровьем рабочих на предприятии.

Доменный шлак и угольная зола, используемые на установках мокрого производства, повышают щелочность цемента.Это увеличивает вероятность образования дыма и горячих газов во время производства, которые могут быть опасны для здоровья рабочего, а также увеличивают затраты из-за увеличения количества рабочих, необходимых для технического обслуживания.

Сколько электроэнергии потребляет цементный завод?

Типичная установка мощностью 100 тонн в день требует около 50 МВт электроэнергии при стоимости 16-26 миллионов долларов США. Это электричество вырабатывается на отдельной установке, которая подает пар в печь, а также обеспечивает электричество.

Примером цементного завода является установка для измельчения клинкера с вращающейся печью на базе нафты, где основным сырьем, используемым для производства, является клинкер, гипс, известняк и химические добавки.

Разница между цементом и бетоном?

Цемент — это порошкообразное вещество, изготовленное из сырья, которое связывает песок и камни и имеет особый процесс изготовления цемента. Бетон получают путем смешивания цемента с песком, гравием или щебнем и водой до образования пасты. Эту пасту можно заливать в формы для изготовления таких конструкций, как дороги, аэродромы и взлетно-посадочные полосы.

Что такое компании по производству товарных бетонных смесей?

Готовая смесь Бетон — это предварительно смешанный бетон (цемент, песок и гравий), произведенный на центральных производственных объектах (бетонные заводы).Компании по производству товарных смесей поставляют готовые смеси, произведенные в этих местах, для удовлетворения потребностей строительства. Эти компании по производству товарных бетонных смесей увеличили производство цемента.

С чем можно смешивать цемент?

Песок — наиболее распространенное вещество, используемое с цементом для изготовления бетона. Его также можно смешивать с другими материалами, такими как летучая зола или шлак.

Бетон получают путем смешивания цемента, песка и гравия или щебня с водой. Компании по производству товарных смесей поставляют готовые смеси, произведенные в центральных точках, для удовлетворения потребностей строительства.Производство цемента увеличилось с увеличением спроса. Железная руда, известняк, глина и сланцы являются одними из сырьевых материалов, используемых в производстве цемента. Сырьевая смесь, измельченная в шаровой мельнице, состоит на 65% из частиц размером менее 45 микрон с использованием шариков диаметром 12 мм, которые вращаются со скоростью 60-80 об / мин.

Альтернативные виды топлива

Альтернативные виды топлива, используемые на цементных заводах, работают на газе. Уголь является наиболее распространенным ископаемым топливом, используемым во всем мире для производства энергии. Он используется на тепловых электростанциях для производства электроэнергии, для производства стали и в цементной промышленности.Альтернативные виды топлива более экологичны по сравнению с традиционными видами топлива, такими как уголь или нефтяной кокс.

История цемента — CEMEX USA

Знаете ли вы?

  • Египтяне использовали цементоподобный материал (содержащий гипс), чтобы построить Великую пирамиду в 2600 году до нашей эры.
  • Пять штатов производят почти 50% всего цемента, производимого в Америке. Это (по порядку): Калифорния, Техас, Мичиган, Пенсильвания и Миссури.
  • Цемент каустик. Он может обжечь кожу и глаза, как кислота.

Данные предоставлены Институтом минеральной информации, © 2002 www.mii.org


История портлендского цемента

Цемент в том виде, в каком мы его знаем, впервые был разработан Джозефом Аспдином, предприимчивым британским каменщиком 19 века, который нагрел смесь измельченного известняка и глины в своей кухонной плите, а затем превратил смесь в мелкий порошок.

Результатом стал первый в мире гидравлический цемент: затвердевающий при добавлении воды.Аспдин назвал свое творение портландцементом из-за его сходства с камнем, добываемым на острове Портленд у британского побережья. В 1824 году этот блестящий мастер получил патент на самый распространенный строительный материал в мире, заложив основу современной мировой индустрии портландцемента.


Производственный процесс

Портландцемент — комбинация кальция, кремнезема, алюминия и железа — является основным ингредиентом бетона.

Производство силикатно-кальциевого портландцемента, соответствующего определенным химическим и физическим характеристикам, требует тщательного контроля производственного процесса.

Во-первых, сырье — известняк, ракушки или мел, а также сланец, глина, песок или железная руда — добывается в карьере, который обычно находится недалеко от завода-изготовителя. Перед выходом из карьера эти материалы измельчаются двумя комплектами дробилок. Первичный комплект измельчает камень до диаметра около пяти дюймов (125 мм), а вторичный комплект измельчает его до размера всего 3/4 дюйма (19 мм). Затем сырье отправляется на завод-изготовитель, где оно дозируется для создания цементов с определенным химическим составом.

Портландцемент

производится двумя способами: мокрым и сухим.

При сухом способе сухое сырье перед измельчением в мелкий порошок, смешанным, затем подается в сушильную печь.

При мокром способе суспензия создается путем добавления воды к правильно подобранным сырьевым материалам перед их измельчением, смешиванием и подачей в верхний конец наклонной и вращающейся цилиндрической печи, где скорость их прохождения регулируется наклоном печи. и скорость вращения.

Горящее топливо — обычно порошкообразный уголь или природный газ — затем нагнетается в нижний конец печи, нагревая сырье до 2600–3000 градусов F (1430–1650 градусов C). При температуре 2700 градусов по Фаренгейту (1480 градусов по Цельсию) сырье плавится в результате нескольких химических реакций, в результате чего образуется так называемый цементный клинкер: серовато-черные гранулы размером с мрамор.

Раскаленный клинкер выгружается из нижнего конца печи и переносится в различные типы охладителей, чтобы снизить их температуру и обеспечить безопасное обращение с ними.После охлаждения клинкеры объединяют с гипсом и измельчают в серый порошок, настолько мелкий, что он может проходить через сито с размером ячеек 75 микрон или 200 меш.

Этот мелкий серый порошок — портландцемент.


Типы портландцемента

Гибкость портландцемента проявляется в различных типах, которые производятся с учетом различных физических и химических требований.

Спецификация C-150 Американского общества испытаний и материалов (ASTM) предусматривает восемь отдельных типов портландцемента.

  • Тип I — для использования, когда особые свойства, указанные для любого другого типа, не требуются.
  • Тип IA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип I, где требуется воздухововлечение.
  • Тип II — Для общего использования, особенно когда требуется умеренная сульфатостойкость.
  • Тип IIA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип II, где требуется воздухововлечение.
  • Тип II (MH) — для общего использования, особенно когда желательны умеренная теплота гидратации и умеренная сульфатостойкость.
  • Тип II (MH) A — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип II (MH), где требуется воздухововлечение.
  • Тип III — Для использования, когда требуется высокая ранняя прочность.
  • Тип IIIA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип III, где требуется воздухововлечение.
  • Тип IV — Для использования, когда требуется низкая теплота увлажнения.
  • Тип V — для использования, когда требуется высокая сульфатостойкость.

Белый портландцемент

Когда по архитектурным соображениям требуется белый или цветной бетон или строительный раствор, портландцемент можно адаптировать для производства белого портландцемента, который является лишь одним из множества доступных типов гидравлического цемента специального назначения.

Белый портландцемент идентичен по составу традиционному продукту серого цвета, за исключением цвета. Это стало возможным в процессе производства благодаря выбору сырья, содержащего лишь незначительное количество оксидов железа и магния, которые придают портландцементу его серый цвет.


Гидравлические цементы смешанные

Гидравлические цементы с добавками, разработанные в соответствии со специальными требованиями стандартов ASTM C595 или C1157, производятся путем смешивания портландцемента, измельченного и гранулированного доменного шлака, летучей золы, природных пуццоланов и микрокремнезема.Эти цементы также могут быть воздухововлекающими, умеренно сульфатостойкими или с умеренной или низкой теплотой гидратации, в зависимости от необходимости.


Цементы, соответствующие ASTM C1157, включают:

  • Тип ГУ — смешанный гидроцемент общестроительного назначения.
  • Тип HE — цемент высокой ранней прочности.
  • Тип МС — цемент средней сульфатостойкости.
  • Тип HS — высокосульфатостойкий цемент.
  • Тип МН — цемент умеренной теплоты гидратации.
  • Тип LH — цемент с низкой теплотой гидратации.

Цементы, соответствующие стандарту ASTM C1157, также могут иметь низкую реакционную способность (вариант R) с заполнителями, реагирующими с щелочами. Ограничений по составу цементов С1157 нет. Производители могут оптимизировать ингредиенты, такие как пуццоланы и шлаки, для достижения определенного набора свойств бетона.

Из всех доступных в мире смешанных цементов наиболее распространены типы IP и IS.В то время как Европа и Азия в настоящее время используют больше цементов с добавками, чем США, экологические и энергетические соображения, помимо потребительского спроса на цементы с особыми свойствами, могут изменить эту ситуацию.

Портландцемент — обзор

3.2.1 Портландцемент и смешанные цементы

Портландцемент — это коммерческий продукт, производимый во всем мире, с довольно постоянным годовым объемом производства около 4100 (Миллион тонн, Мт) с 2013 года (IEA, 2019).Основными производителями в 2019 году были Китай (2200 млн тонн), Индия (320 млн тонн), Вьетнам (95 млн тонн), США (89 млн тонн) и Египет (76 млн тонн) (Statista, 2020). Портландцемент — это гидравлическое вяжущее, которое производится в соответствии с национальными, региональными и международными стандартами. Обзор европейских, австралийских и американских стандартов на цемент дан в другом месте (Harrisson, 2019). ASTM C150 / C150M перечисляет стандартные спецификации портландцемента и соответствующие испытания, которые включают тонкость помола, химический анализ, прочность, содержание воздуха, время схватывания и сульфатостойкость, как описано в главе 12.

Сырье для портландцемента — это природные минералы, содержащие в основном кальций (например, известняк) и кремнезем (например, глина). Эти материалы проходят несколько промышленных процессов, включая добычу, хранение, измельчение и измельчение, смешивание и сжигание для производства портландцемента (Nigri et al., 2010; Glasser, 2011; Abdel Rahman et al., 2014b; NZ Institute of Chemistry, 2017 ; Стротер, 2019). Рис. 3.3 иллюстрирует эти процессы в технологиях производства портландцемента мокрым и сухим способом.Сырье измельчается, измельчается и смешивается для получения однородного корма. Затем сырье сжигается, охлаждается, смешивается с добавками, подвергается окончательному измельчению и хранится. Процесс обжига оптимизирован для минимизации свободной извести и максимального образования негидратированных фаз за счет применения комбинации химических и физических мер контроля. Во время горения происходят различные реакции, включая разложение, диффузию, плавление, жидкофазное спекание, зародышеобразование и рост кристаллов, полиморфное превращение и испарение / конденсацию (Glasser, 2003).Подробное обсуждение образования негидратированных фаз можно найти в других работах (Glasser, 2003, 2011; Telschow, 2012; Harrisson, 2019).

Рис. 3.3. Мокрые и сухие технологии производства портландцемента.

Авторские права принадлежат Абдель Рахман, Р.О., Рахимов, Р.З., Рахимова, Н.Р., Оджован, М.И., 2014a. Вяжущие материалы для иммобилизации ядерных отходов. Wiley, New York, ISBN: 9781118512005. http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118512006,subjectCd-CH50.html. https: // doi.org / 10.1002 / 9781118511992.

В технологии мокрого производства мокрое измельчение используется для получения однородной суспензии; затем его сушат. В технологии сухого производства используется сухой измельчение сырья, что впоследствии требует больше энергии на этой стадии, но снижает энергию, требуемую на стадии сушки. Топливо, используемое в мокрой вращающейся печи (5,3–7,1 ГДж / т), намного больше топлива, используемого в сухой печи с четырьмя или пятью ступенями подогревателя (3,2–3,5 ГДж / т) (Worrell, Galitsky, 2004; Lu et al., 2009 г.). Производство портландцемента зависит от использования программы обеспечения качества, в которой используются различные технологии определения характеристик с разной степенью сложности для обеспечения соответствия спецификациям.

Производимый портландцемент состоит из извести (CaO; 60–65 мас.%), Кремнезема (SiO 2 ; 21–24 мас.%), Глинозема (Al 2 O 3 ), оксидов железа (Fe 2 O 3 ; 3–8 мас.%), А также некоторые примеси, которые образуют основные и второстепенные негидратированные фазы цемента (Abdel Rahman and Ojovan, 2016). Химические сокращения, используемые при описании химического состава цемента, сводят формулу оксида к первой букве (например, C для CaO, S для SiO 2 и т. Д.). Основными чистыми негидратированными фазами являются ди- и трикальциевые силикаты (C 2 S и C 3 S), трикальциевый алюминат (C 3 A) и тетракальциевый алюмоферрит (C 4 AF). .Количество этих фаз влияет на реакции гидратации и, следовательно, на характеристики и долговечность цементирующих SSC. В главе 4 рассматриваются реакции гидратации и их влияние на свойства затвердевшего цемента. Количество основных негидратированных фаз цемента определяется расчетами или методами определения характеристик. Уравнения Бога используются для определения этих фаз по процентному содержанию оксидов, полученному в результате химического анализа портландцемента (Bogue, 1955; Glasser, 2003; Abdel Rahman et al., 2014c; Харриссон, 2019; Стротер, 2019). Кроме того, метод дифракции рентгеновских лучей используется для обнаружения основных минералов гидратации (то есть алита и белита), которые представляют собой нечистые ди- и трикальциевые силикаты. Впоследствии количества алита и белита, обнаруженные с помощью дифракции рентгеновских лучей, больше, чем те, которые оцениваются уравнениями Бога (Strother, 2019). Рентгеновская дифракция широко используется в программах обеспечения качества в цементной промышленности для измерения фаз портландцемента, но уравнения Бога все еще используются.

Смешанный цемент получают путем совместного измельчения портландцементного клинкера на заключительной стадии помола с добавками с процентным содержанием> 15% (Kosmatka et al., 2003; Saleh and Abdel Rahman, 2018). В классификации ASTM для смешанных цементов было выделено пять категорий: портландцемент-доменный шлак (тип IS), портландцемент-пуццолан (типы IP и P), портландцемент, модифицированный пуццоланом (тип I (PM)), шлаковый цемент ( Тип S) и портландцемент, модифицированный шлаком (тип SM) (Kosmatka et al., 2003; Ламонд и Пилерт, 2006; Салех и Абдель Рахман, 2018). Модифицированный цемент содержит менее 15% минеральных добавок. Спецификации характеристик пуццолановых материалов, летучей золы угля, летучей золы, шлаков и стандартных испытаний смешанного цемента предоставляются ASTM.

История цемента — Всемирная цементная ассоциация

Долгая дорога к сегодняшнему портлендскому цементу

Древняя история:

Цемент использовался людьми на протяжении всей истории; Варианты материала использовались до 12000 лет назад, когда на территории современной Турции было обнаружено первое археологическое открытие консолидированного беленого пола из обожженного известняка и глины.

Первые обожженные глиняные кирпичи были разработаны в так называемом Плодородном полумесяце, где было обнаружено, что из обожженного известняка можно производить известь для приготовления раствора. Приблизительно в 800 г. до н.э. финикийцы использовали знания о том, что смесь обожженной извести и вулканического пепла, которая сегодня называется «пуццолана», может быть использована для производства гидравлической извести, которая была не только сильнее, чем все, что использовалось ранее, но и затвердевала под водой.

Римляне разработали новые методы каменной кладки, с помощью которых они могли возводить величественные здания с тяжелыми фундаментами.Одним из таких достижений был «opus caementitium», тип бетона из извести с заполнителями из песка и щебня. Это в основном использовалось между камнями или кирпичами, служившими опалубкой. Другие цементы использовали в качестве заполнителей щебень, плитку и керамическую посуду. Римский архитектор и инженер Марк Витрувий Поллио всесторонне описал знания и методы строительства того времени, которые на протяжении сотен лет служили основой методов строительства.

Известные исторические здания из бетона, сохранившиеся до наших дней, — это Колизей и Пантеон в Риме и Собор Святой Софии в Стамбуле.

Средние века

Средние века были тихим временем в истории цемента; любые открытия, сделанные в эту эпоху, остаются неизвестными, хотя известно, что каменщики использовали гидравлический цемент для строительства таких сооружений, как крепости и каналы.

В гильдиях средневековья знание было секретом и передавалось студентам устно, а не записывалось, в то время как алхимики исследовали свойства и реакционную способность веществ, часто используя кодированный язык.Типичные растворы того времени состояли из извести и пескобетона, как мы знаем, тогда еще не существовало.

Промышленная революция в Европе в конце 18-го, -го, -го века ознаменовалась появлением новых разработок в области цемента и бетона с важным вкладом Джона Смитона, который обнаружил, что гидравлическая способность извести напрямую связана с содержанием глины в известняке, Джеймс Паркер, Луи Вика и Егор Челиев.

Рождение портлендского цемента:

Предшественник современного цемента был создан в 1824 году Джозефом Аспдином, британским каменщиком и строителем, который экспериментировал с нагреванием известняка и глины до тех пор, пока смесь не прокалилась, измельчая ее и затем смешивая с водой.Аспдин назвал этот портлендский цемент в честь знаменитого прочного строительного камня с острова Портленд в Дорсете, Великобритания. Его сын, Уильям Аспдин, сделал первый цемент, содержащий алит (нечистая форма трехкальциевого силиката).

В 1845 году Исаак Джонсон обжигал мел и глину при гораздо более высоких температурах, чем Аспдин, около 1400-1500 o ° C, что привело к клинкированию смеси, и произвел то, что по сути является современным цементом.

С 1850 года использование бетона из портландцемента значительно увеличилось.Такие проекты, как скульптуры, небольшие мосты и бетонные трубы, были типичными приложениями в то время и помогли повысить его известность. Затем последовали крупномасштабные системы канализации, такие как в Лондоне и Париже, а строительство метро и метро повысило спрос. К концу XIX века пустотелые бетонные блоки для жилищного строительства стали мейнстримом.

Появление железобетона началось в 1840-х годах во Франции, положив начало периоду инноваций, когда стали использоваться усиленные колонны, балки и т. Д., Что позволило возводить большие мосты, более высокие и большие здания и т. Д., И значительно снизило доминирование стальных конструкций.

Первый стандарт на портландцемент был утвержден в Германии в 1878 году, определяя первые методы испытаний и минимальные свойства, и многие другие страны последовали его примеру.

На рубеже веков мировое производство и применение цемента резко выросло. С 1900-х годов вращающиеся печи заменили оригинальные печи с вертикальным валом, так как они используют лучистую теплопередачу, более эффективную при более высоких температурах. достижение однородной температуры клинкера и получение более прочного цемента.Теперь к полученной смеси добавляется гипс для контроля схватывания, а для измельчения клинкера используются шаровые мельницы.

Другие разработки в прошлом веке включают цементы на основе алюмината кальция для лучшей сульфатостойкости, смешение Rosendale (природного гидравлического цемента, производимого в Нью-Йорке) и портландцементов для получения прочного и быстро схватывающегося цемента в США, а также более широкое использование вяжущих материалов для хранения ядерных отходов.

Будущее цемента и бетона

Постоянно появляются новые технологии и инновации для повышения устойчивости, прочности и сфер применения цемента и бетона.Некоторые передовые продукты включают волокна и специальные заполнители для изготовления черепицы и столешниц, например, в то время как производство вне помещений также приобретает все большее значение с развитием цифровых технологий и искусственного интеллекта, которые могут сократить отходы и улучшить эффективность и условия работы на месте. Также разрабатываются цементы и бетоны, которые могут поглощать CO 2 в течение своего срока службы, уменьшая углеродный след строительного материала.

Текстовые материалы Райнера Нобиса, автора «Иллюстрированной истории цемента и бетона», доступны для покупки в Интернете.

Цемент

Цемент

Подавляющее большинство цемента используется для изготовления бетона и бетонных изделий. Производство и использование цементных продуктов делает цемент одним из самых ценных и полезных минеральных продуктов в мире.

Производство цемента включает смесь или сырье, обычно около 85% известняка (или подобных пород, таких как мрамор или мергель), а остальное — в основном глина или сланец. Эту смесь нагревают до тех пор, пока она почти не расплавится, а затем измельчают в порошок.Для производства 1 тонны цемента требуется около 1,7 тонны сырья.

Когда цемент смешивается с водой, образуется паста. Когда эта «паста» затем смешивается с другими материалами, такими как заполнители (песок, гравий и камни), паста связывает их все вместе и дает чрезвычайно прочный и твердый продукт, обычно называемый бетоном. Смесь затвердевает, потому что между всеми смешанными частями происходит химическая реакция, а не потому, что вода «испаряется». Во время этой реакции, называемой гидратацией, кристаллы излучаются наружу из зерен цемента и сцепляются с другими соседними кристаллами или прилипают к соседним агрегатам.Типичная смесь (по объему) для изготовления бетона состоит из примерно 10-15 процентов цемента, 60-75 процентов заполнителей и 15-20 процентов воды.

Практически единственный тип цемента, который используется в современном строительстве, называется гидравлический цемент, и есть два основных типа цемента: портландцемент и кладочный цемент. Более 95% цемента, производимого в США, составляет портландцемент; кладочный цемент, используемый для штукатурки и строительного раствора, составляет большую часть баланса.

Неизвестно, кто изобрел портландцемент, но он был запатентован Джозефом Аспдином в Англии в 1824 году. Он назвал его портландцементом, потому что его цвет напоминал камень, добытый на острове Портленд у южного побережья Великобритании.

Имя

Название «цемент» происходит от латинского слова caementum, означающего грубый камень. Название «бетон» происходит от латинского слова concretus; concretus — это причастие прошедшего времени от слова concrescere, означающее «расти вместе, укрепляться».

Источники

Производство цемента требует обильных запасов известняка или подобных пород поблизости. Примерно две трети штатов США производят цемент. В этих штатах ежегодно производится около 90 миллионов тонн цемента; это более 850 фунтов цемента на каждого человека, живущего в Соединенных Штатах. Крупнейшие штаты-производители цемента — Калифорния, Техас, Пенсильвания, Мичиган, Миссури и Алабама. Вместе на эти государства приходится 50% годового U.С. Производство цемента.

Около 20% цемента, потребляемого в США, импортируется из других стран, при этом основными поставщиками являются Канада, Таиланд и Китай.

использует

Около 75% всего производимого цемента используется для изготовления товарного бетона, из которого строятся здания, мосты, тротуары, стены и всевозможные строительные конструкции. Остальное используется для изготовления строительных материалов, таких как бетонные блоки, трубы и сборные плиты; в дорожном строительстве и ремонте, а также в других сферах применения.

Заменители и альтернативные источники

Заменители цемента и цементных изделий включают различные материалы, такие как дерево, стекло, сталь, алюминий, стекловолокно, камень, глиняный кирпич и асфальт. Выбор замены зависит от конструируемого предмета и физических свойств, которыми он должен обладать.

В Соединенных Штатах вместо бетона все чаще используется материал, называемый пуццоланами. Пуццоланы — это материалы, которые при смешивании с известью твердеют, как гидравлический цемент.Эти материалы включают вулканические породы и некоторые побочные продукты промышленного производства, такие как летучая зола и доменный шлак.

(Информация адаптирована из «Минералы в вашем мире», совместных усилий США. Геологическая служба и Институт минеральной информации.)

Авторское право © 2003-2008 Кэлвин и Розанна Гамильтон. Все права защищены.

История цемента

Как вы думаете, что удерживает пирамиды вместе?

Цемент и бетон могут быть синонимами бытовых терминов, но по своей природе разные: цемент, ультратонкий серый порошок, связывает песок и камни в масса или матрица из бетона.Действительно, цемент является ключевым ингредиентом конкретный.

Помимо семантики, бетон — это фирменный материал в подъездных путях, патио и т. Д. подвалы и множество других американских предметов домашнего обихода. Это также самый широко используемый строительный материал в мире . Годовое мировое производство бетона колеблется около 5 миллиардов кубических ярдов, объем приблизительно равен годовой уровень производства цемента составляет около 1,25 миллиарда тонн.

Глобальная привлекательность бетона не случайна — его вездесущие, похожие на камень материал производится из одних из самых богатых ресурсов мира, так как цемент.

Ранняя история и развитие портлендского цемента

С тех пор, как цивилизации только начали строиться, мы искали материал который связывает камни в твердую сформированную массу. Ассирийцы , и Вавилоняне использовали для этой цели глину, а египтяне продвинулись вперед. к открытию извести и гипсового раствора в качестве связующего вещества для строительства такие сооружения как Пирамиды .

греки внесли дальнейшие улучшения и, наконец, римляне разработали цемент, который позволил получить конструкции исключительной прочности.

Большая часть фундамента зданий на Римском форуме года была построена. формы из бетона, помещенного в некоторых местах на глубину до 12 футов. В великие римские бани построены около 27 г. до н. э., Колизей и огромная Базилика Константина — образцы раннеримской архитектуры в котором использовался цементный раствор.

Римская формула

Секрет римского успеха в изготовлении цемента был связан с его смешиванием. из гашеной извести с пуццоланом , вулканическим пеплом с Везувия.В результате этого процесса был получен цемент, способный затвердевать под водой. В течение В средние века это искусство было утеряно, и только после того, как научный дух исследования возродили, что мы заново открыли секрет гидравлического цемента — цемент, затвердевающий под водой.

Неоднократный обрушение конструкции маяка Эддистоун у побережья Корнуолл, Англия, led Джон Смитон , британский инженер, проводить эксперименты со строительными растворами как в пресной, так и в соленой воде.В 1756 г. эти испытания привели к открытию, что цемент, сделанный из известняка, содержащего значительная часть глины затвердеет под водой.

Воспользовавшись этим открытием, он перестроил маяк Эддистоун . в 1759 году. Он простоял 126 лет, прежде чем потребовалась замена.

Другие люди, экспериментирующие в области цемента в период с 1756 г. по 1830 г. — L. J. Vicat и Lesage во Франции и Joseph Parker. и Джеймс Фрост в Англии .

До открытия портландцемента и в течение нескольких лет после его открытия было использовано большое количество натурального цемента. Произведен натуральный цемент. путем сжигания смеси извести и глины природного происхождения. Поскольку ингредиенты натурального цемента были смешаны природой, его свойства были разными. так же широко, как и природные ресурсы, из которых он был сделан.

Аспдин получает патент

В 1824 г., , Джозеф Аспдин , каменщик и каменщик из Лидса, Англия, получил патент на гидравлический цемент, который назвал портландцемент потому что его цвет напоминал камень, добытый на острове Портленд у британского побережья.Метод Аспдина заключался в тщательном дозировании известняка и глины, измельчая их и превращая смесь в клинкер, который затем был измельчен в готовый цемент.

Портландцемент сегодня, как и во времена Аспдина, — это заранее определенный и тщательно продуманный продукт. пропорциональная химическая комбинация кальция, кремния, железа и алюминия .

Природный цемент уступил место портландцементу, который является предсказуемым, известным продукт неизменно высокого качества.

Сегодня около 98 процентов цемента, производимого в Соединенных Штатах, составляет портландцемент. цемент.Однако во времена Аспдина этот новый продукт медленно завоевал популярность. Аспдин основал завод в Уэйкфилде по производству портландцемента, некоторые из который использовался в 1828 при строительстве реки Темзы Туннель.

Но это было почти 20 лет спустя, когда J. D. White and Sons основали процветающий завод в графстве Кент, крупнейший в индустрии портландцемента. период ранней экспансии не только в Англии, но и в Бельгии и Германия. Портландцемент использовался для строительства лондонской канализационной системы в 1859-1867 годах.

Первой зарегистрированной отгрузкой портландцемента в США была в 1868 г. — г., когда европейские производители начали отгрузку цемента в качестве балласта. в трамвайных пароходах по очень низким ставкам фрахта. Громкость увеличилась до пика почти 3 миллиона баррелей в 1885 году. После этой даты американцы начали добывать увеличивая количество портландцемента для себя.

История и развитие портлендского цемента в


США Строительство системы каналов в первой половине XIX века. создала первый масштабный спрос на цемент в этой стране.В 1818 г. через год после открытия канала Эри, Canvass White , инженер, обнаружил залежи горных пород в округе Мэдисон, штат Нью-Йорк, из которых естественные гидравлические цемент можно было получить с небольшой дополнительной обработкой. Изготовил большой количество этого цемента для использования в канале Эри.

Другие месторождения были обнаружены, в основном, в районе Rosendale . Нью-Йорка, Луисвилля, района Индианы и Кентукки, и Lehigh Valley в Пенсильвании.К 1899 г. почти 10 млн барр. природного цемента ежегодно производилось в США и Канаде.

Хотя портландцемент набирал популярность в Европе с тех пор, как В 1850 году он не производился в США до 1870-х годов. Наверное первый Завод для запуска производства был завод David O. Saylor в Coplay, Пенсильвания. В 1871 году Сэйлор попробовал свои силы в выборе и смешивании различных видов камень из его карьеров для производства портландцемента.

После первоначальных трудностей ему это удалось, и на Столетней выставке в Филадельфии в 1876 г. образцы продукции Сэйлора и изделия Джона К.Shinn в Вампуме, штат Пенсильвания, выгодно отличается от лучшего импортного портленда. цементы. Пока Сэйлор совершенствовал свой продукт в Пенсильвании, Thomas Миллен и двое его сыновей экспериментировали с производством портленда. цемента в Саут-Бенде, штат Индиана . Первый портландцемент был обожжен в кусок канализационной трубы (возможно, первая экспериментальная вращающаяся печь, использованная в America) и полученный клинкер измельчали ​​на кофемолке.

Заметным пионером отрасли в Америке был Роберт У.Лесли. В 1874 году он основал фирму Lesley & Trinkle, брокеров по цементу, торговля как натуральными, так и портландцементами. Это привело к тому, что он вошел в производственный бизнес для себя в Египте, Пенсильвания. Из его предыдущих продаж контактов, он подобрал несколько идей для устройств, экономящих время и труд, для производство портландцемента, наиболее известным из которых был метод прессования измельченное сырье в «eggettes» для сжигания в печи.

В 1880 г. около 42 тыс. Барр.портландцемента было произведено в США Состояния; десять лет спустя эта сумма увеличилась до 335 000 баррелей. Одним из факторов этого огромного роста стало развитие вращающейся печи. Раньше использовались вертикальные стационарные печи, которым давали остыть после каждого обжига.

В 1885 году английский инженер, F. Ransome , запатентовал слегка наклонный горизонтальная печь, которую можно вращать, чтобы материал перемещался постепенно от одного конца до другого.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *