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

Как это делают цемент

Как делают цемент?

Цемент считается распространенным скрепляющим материалом, а также используется в качестве вяжущего в большом количестве строительных растворов. Чаще всего для его изготовления используются карбонатно-силикатные горные породы. Полученный из этого сырья материал носит название портландцемента и занимает более 90% рынка. Но в состав входят и другие компоненты. Давайте разберем все типы сырья подробнее.

Производство цемента

Основной компонент для производства цемента – клинкер. Клинкер представляет собой смесь материалов природного происхождения (обычно извести и глины), прошедших высокотемпературный обжиг в специальных печах. В общем случае рецептура клинкера для производства цемента включает в себя 75% известняка и 25% глины. Иногда глину заменяют другими природными материалами – доломитом или трепелом.

В окружающей среде имеется натуральный клинкер, который можно использовать для производства цемента напрямую, без обжига. Это горная порода – мергель. Вследствие малой мощности месторождений натурального клинкера его применения очень ограничено, поэтому подавляющее большинство цементных заводов России используют для производства цемента клинкер, состоящий из глины и извести.

В процессе производства цемента, при помоле клинкера в него добавляют так называемые «гидравлические» материалы – гипс (3% от объема клинкера) или доломит (15% от объема клинкера).

Основные характеристики

На какие свойства цемента стоит обратить внимание в первую очередь:

  • прочность цемента, как и бетона, – важнейший показатель, который является определяющим при выборе сырья для строительства. Этот параметр тестируется исходя из максимальной нагрузки, которую может выдержать цементная балка;

Интересный факт! Тестируемый образец, прежде чем подвергнуться тесту, должен сохнуть не менее 28 суток.

Обычно о прочности можно узнать по маркировке блока. Обычно используются такие обозначения: М400 или М500. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

Внимание! Многие технологи экспериментируют, добавляя меньшее количество цемента, если он имеет первую группу при пропаривании. За счёт хорошей активности необходимая прочность изделия набирается быстрее. Если результаты испытаний показали третью группу активности, значит, самое время увеличить температуру ТВО, её продолжительность или, вообще, количество вяжущего элемента.

Это две самые важные характеристики вяжущего вещества, применяемого в любой сфере строительства. Поэтому с каждой новой партии, даже если есть на руках паспорт качества, проводятся тестирования таких свойств. На основании полученных данных выполняется корректировка состава.

  • сроки схватывания – время, когда начинает схватываться цементный состав. Обычно оно составляет от 45 минут до 10 часов. Чем выше температура, тем быстрее наступает схватывание;

Прибор Вика для определения сроков схватывания

  • насыпная плотность – в рыхлом состоянии она равна примерно 900−1100 кг/см 3 , в уплотнённом – 1400−1700 кг/см 3 , истинное это значение − 3000−3100 кг/см 3 ;
  • водопотребность – необходимое количество воды для гидратации цемента и создания пластичности теста. Как правило, берётся примерно 17% воды от массы цемента, необходимой для гидратации. Но бывает, что такой показатель увеличивают из-за того, что водопотребность самого цемента выше.

Насколько качественно вяжущее свойство получилось, тестируют ещё в заводских лабораториях и на основании подобных испытаний выдают паспорт качества, из которого мы и узнаем все характеристики. Но его получаем только через месяц, так как паспорт выдаётся на основании испытаний образцов в 28-суточном возрасте. Поэтому каждую новую партию независимо тестируют в лаборатории, чтобы узнать, насколько он качественный. Последнее же зависит от состава самого вяжущего материала.

Изготовление цемента осуществляют во многих странах мира, в том числе и в России. Несколько крупных заводов обеспечивают различные отрасли промышленности этим нужным сырьем для материальных отраслей. Изобретателем, согласно данных Википедии, считается англичанин Джозеф Аспдин. Он в первой четверти XIX века запатентовал порошок серого цвета, дав ему название «портландцемент» в честь расположенного неподалеку города Портленд.

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры, но впервые патент на его изобретение был получен в 1824 году

Данное неорганическое вещество имеет искусственное происхождение. Оно используется как самостоятельно, так и в составе разнообразных растворов:

  • кладочные;
  • бетонные;
  • штукатурные.

Основное отличие от иных вяжущих веществ, типа алебастров или известей, заключается в том, что материал приобретает высокую твердость при наличии значительного количества влаги.

Действующие нормативы

Производство цемента регламентировано действующим законодательством. Технические условия на выпускаемую продукцию должны согласовываться с ГОСТ № 10178, установленным в 1985 году. Согласно нему в составе принимается определенное количество минеральных добавок.

Активные минеральные добавки, % по массе

Обозначение вида цемента

Доменные гранулированные и электротермофосфорные шлаки

Осадочного происхождения, кроме глиежа

Прочие активные, включая глиеж

Более ранним стандартом является ГОСТ № 10178-76, но его действие прекращено с внедрением нового ГОСТа, хотя разница между ними не является существенной. Заметны различия лишь в отдельных позициях, которые не оказывают значительного влияния на конечный продукт.

Также используется производителями стандарт ГОСТ 15825-1980. Он в большей степени регламентирует цветовую дифференциацию продукта.

Производители постоянно работают над усовершенствованием своего продукта. В ход идут эксперименты как с физико-химическим составом материала, так и с выбором пропорций разных составляющих.

Из чего состоит цемент

Выясним, из чего состоит цемент. Традиционными компонентами для него являются гипс, клинкер и набор связующих добавок. Степень измельчения клинкера является важным фактором.

Клинкер

Он является базовым компонентом и формирует главные итоговые характеристики будущей цельной плиты. Образуется материал после обжига сырьевой массы с определенной температурой до получения гранулированных комочков диаметром 1-5 см. для термообработки задействуют спецпечи. Данный этап, из всех этапов производства, как делают цемент, является наиболее энергозатратным и трудоемким.

Известняк с глиной

Добывают в открытых карьерах. Затем они проходят предварительный этап обработки и отправляются в мельницу для формирования из них шламов. Полученный материал проходит сырьевые мельницы и отправляется в шламбассейны.

Все этапы производства кирпича на одной схеме

Мелкий шлам отправляют в печь, которая вращается вокруг собственной оси. Такие узлы могут иметь длину до 200 м и диаметр несколько метров, как на уральском заводе Lafarge в Челябинске. Топливом для них служит природный газ, ведь необходимо создать рабочую температуру в 1450°С.

Сырье во время термообработки частично спекается, формируя клинкер. Печи располагают горизонтально с наклоном до 40, чтобы дать возможность перемещаться массе внутри.

Масса состоит из диоксида кальция и кремнезема. Эти химические элементы оказывают влияние на долговечность будущих изделий и прочность скрепления строительных материалов с вяжущим составом.

Изготовление цемента продолжается в холодильнике, где у состава понижают температуру. На следующей стадии происходит дробление и передача в бункер для перемалывания в пыль.

В современном производстве цемента и его составляющих предусмотрены способы экологической защиты, к которым относятся электрофильтры. Они блокируют выход пыли эффективнее традиционных способов в 10-30 раз.

Пропорция глины и известняка в составе клинкера составляет 1 к 3. Такие вещества входят в цементы различных компаний. Зерно готового продукта составляет в пределах 1-100 мкм диаметра.

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.

Состав цемента на 3-7% состоит из гипса. С его помощью производители варьируют сроки хранения сырья. Он отвечает за качество «отвердения». Исследование сырья показывают, что для цемента может применяться чистый материал или гипсовый камень, имеющий разнообразные примеси.

Добавки

Примеси, внедряемые производителями, способны усиливать характеристики продукта или придавать ему новые свойства. Популярными являются вещества, обеспечивающие такие свойства:

  • повышающие сопротивляемость низкотемпературным режимам;
  • для расширения диапазона применения готового продукта;
  • минимизирующие влагопоглощение;
  • обеспечивают пластичность.

Свойства позволяют делить продукт на определенные группы, подбирая оптимальный для каждого конкретного случая. Они определяют специфику эксплуатации. Минеральные добавки входят в состав цемента на 10-15%.

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.:

  • мел относится к осадочным породам, легко растирающимся и измельчающимся;
  • мергель – также осадочная порода, которая находится ниже известняка, ближе к глинистым пластам, иногда имеет рыхлую фактуру и зависит от массовой доли глинистых составляющих (материал используется для работы с огнеупорными средами, например, печи или камины);
  • известняки предпочтительней выбирать пористые, так как их состав и свойства имеют небольшой порог прочности и в них исключены кремневые образования;
  • к востребованным глинистым пародам относятся лессовидные суглинки, лесс, суглинок, глинистый сланец.

На каждом производстве имеется собственная лаборатория. Там ведется регулярный учет качества выпускаемой продукции. Специалисты контролируют дозы входящих компонентов и добавок. Также на территории проводятся испытания прочности. Результаты тестирования подтверждаются соответствующими документами.

Определяя, из чего состоит цемент, необходимо указать его ориентировочный химический состав:

  • две трети в нем занимает оксид кальция СаО до 67%;
  • менее четверти содержится диоксида кремния SiO2 до 22%;
  • двадцатая часть оксидов алюминия Al2О3 5%;
  • порядка 3% оксида железа Fe2O3;
  • иные компоненты.

Марка указывается после буквы «М» на лицевой части упаковки и обозначает, сколько килограммов выдержит квадратный сантиметр поверхности.

ВИДЕО: Химический состав цемента

Различные технологии изготовления цемента

Существует несколько используемых технологий изготовления. Отличие между ними заключается в основном в процессе подготовки сырья. Применяют такие методики:

  • сухая;
  • мокрая;
  • комбинированная.

Сухая технология

Является наиболее прогрессивной, так как делают цемент по ней, совмещая несколько процессов. Это позволяет снизить себестоимость производства. Сушку и помол при таком варианте проводят в шаровой мельнице. В нее проникают горячие газы, поток которых направлен к заготовкам. В результате шихта получается в виде измельченной пыли.

Мокрая

Для мокрой технологии задействуют мел без извести. Перемешивание элементов осуществляется в спецбарабане. Там же проводится помол. Внутрь барабана пропускают определенное количество воды, от чего технология называется «мокрой».

Комбинированная

В комбинированной методике применены различные способы. Например, в отдельных случаях происходит мокрая обработка, а затем заготовленную массу доводят до полувлажного состояния с 18-20% влаги. Далее осуществляется гранулирование.

Как делают цемент в домашних условиях

Для бытовых условий понадобится печь с высокотемпературным нагревом. Также не обойтись без подготовленных мельниц, создающих необходимую фактуру. Необходимо учесть, что потребуется затратить много энергии на переработку материала.

Технология приготовления цемента

Измельчаем 1 часть подготовленной глины и три части известняка. Тщательно перемешиваем состав и перекладываем в барабанную печь. Температурный режим в ней ставим на 1450°С. В итоге у нас оказывается клинкер в виде крупных комьев. Домешиваем 5-6% гипса к составу. Хранить приготовленный цемент своими руками необходимо подальше от влажных мест.

ВИДЕО: Процесс производства цемента на примере одной компании

Сырьевой материал

Цемент изготавливается на профильных заводах. Они, как правило, расположены вблизи от мест добычи первичного сырья, из которого позже будут изготавливать смесь.

Наиболее часто в качестве составляющих для цементного производства добываются несколько разновидностей полезных ископаемых.

Карбонатный тип.

Структура такого типа может быть как кристаллической, так и аморфной. Она положительно влияет на результат обжигания с другими составляющими. При достаточном уровне влажности этот наполнитель становятся пластичным, вязким, разбухает и достигает больших объемов. Карбонатное сырьё чаще используется при сухом варианте изготовления.

Рассмотрим подробнее карбонатные породы. К ним можно отнести:

  • Мел. Относится к осадочно-горным породам, очень легко перетирается. Наиболее распространенная составляющая цемента.
  • Мергель. Иначе его ещё называют мергелистый известняк. Это ископаемое осадочной породы, которое добывается как в твердом или разрыхленном состоянии. Оно отличается высокой концентрацией влаги. Мергель может содержать в себе примеси глины, благодаря чему оно имеет общие черты с известняковыми и глинистыми породами. Эти примеси могут влиять на строительные свойства и технические характеристики цемента, но незначительно, поскольку в смесь, в соответствии с утвержденными производственными стандартами, входят минеральные вещества в количестве не менее 15%.
  • Известняк, ракушечник. Это сырьё, в котором не наблюдается включений кремния. Поэтому он обладает пористой структурой, которая легко поддается силовому воздействию.
  • Доломитовые и осадочные породы, которые содержат в себе карбонаты. Такое сырьё очень ценно благодаря своим особенным свойствам.

Глинистое сырьё.

Корректирующие добавки

Дополнительно при изготовлении цементной массы добавляются специальные пластификаторы. Материал может обладать разными свойствами в зависимости от состава.

Например, если даже на несколько процентов увеличить или уменьшить содержание той или иной добавки, свойства цемента уже будут немного другими.

Современная технология производства этой вяжущей массы предусматривает введение в состав специальных корректирующих добавок, с помощью которых значительно улучшаются характеристики цемента. Пластификаторы положительно влияют на такие свойства цементного состава:

  • устойчивость к разрушительному воздействию коррозионных процессов;
  • стойкость по отношению к перепадам температурных режимов;
  • прочность будущих конструкций;
  • скорость застывания;
  • пластичность раствора;
  • степень к размыванию водой.

Что надо знать о цементе, если вы не строитель, но затеяли ремонт

Не надо разбираться в строительстве, чтобы знать: стройка невозможна без цемента. Он нужен везде, начиная от фундамента и заканчивая внутренней отделкой помещений. Если вы затеяли строительство дома или просто хотите проложить дорожку на дачном участке, цемент вам точно понадобится. Даже если все работы будут делать опытные строители, есть важные нюансы, в которых стоит разбираться. И, конечно же, мы расскажем, как получить кэшбэк, если вам нужен хороший цемент.

Из чего делают цемент

В составе цемента принципиальных изменений не было уже полтора столетия, с тех пор как английский каменщик Джозеф Аспдин в 1824 году разработал современный портландцемент. В смеси с песком, щебнем и водой из него получался бетон. С тех самых пор основные компоненты цемента остались прежними.

  • Клинкер. Это основное вещество в составе цемента, которое получается после спекания глины и известняка. Известняка берут в три раза больше, что определяет показатели прочности. При производстве цемента клинкер обрабатывают в течение четырех часов при температуре 1500 °С. В процессе расплавления появляется масса с большим количеством кремнезема и кальциевым диоксидом. Интересно, что в природе существует минерал, идентичный по составу клинкеру. Он называется мергель, однако его запасы ограничены.
  • Гипс. Он влияет на скорость гидратации цемента, то есть регулирует скорость схватывания. Стандартно в состав цемента добавляется до 6 % гипса.
  • Вспомогательные добавки. Присадки нужны для увеличения пластичности состава, повышения устойчивости к холодам, ускорения застывания. Благодаря добавкам цемент применяется в огромном спектре работ. Однако если концентрация присадок выше 20 %, свойства стройматериала сильно изменятся.

Какие бывают виды цемента

От состава цемента зависят его свойства и сфера применения. Например, для отделочных работ, для строительства загородного дома, для возведения мостов, для дорожных покрытий и архитектурных работ – везде будет применяться разный цемент. Вот его самые популярные виды:

  • Портландцемент (на упаковке обозначается ПЦ) – самый популярный в строительстве. Его делают из портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Портландцемент бывает разных марок – М400-М600 (о них расскажем ниже). Отличается высокой скоростью затвердевания. Его активно используют в современном строительстве благодаря способности создавать монолитные конструкции при смешивании с водой. Но он не подходит для возведения сооружений, которые контактируют с морской водой.
  • Белый портландцемент (на упаковке обозначается БЦ) изготавливается на основе гипса, диатомита и глинисто-песчаных пород с минимальным содержанием красящих веществ. Этот состав быстро схватывается, обладает высокой прочностью и устойчивостью к атмосферным воздействиям. Выпускается только двух марок – М400 и М500. Его используют для внешних отделочных работ, для изготовления элементов декора, например, статуй или колонн, для наливных полов. Белый портландцемент имеет эстетичный вид, и на нем редко бывают трещины.
  • Сульфатостойкий портландцемент (на упаковке обозначается СС) производят на основе портландцементного клинкера и гипса, часто бывает без добавок. Главные отличия сводятся к низкой скорости застывания и высокой устойчивости к минусовым температурам. Его марки – М400 и М500. Используется при создании и возведении конструкций, которые будут эксплуатироваться под воздействием минерализованных вод. Это могут быть сваи, опоры мостов, гидротехнические сооружения.
  • Быстротвердеющий портландцемент (на упаковке обозначается Б). Название говорит само за себя: материал твердеет уже в первые часы работы, а через три дня и вовсе достигает предела прочности. Такие свойства объясняются точным подбором и дозировкой специальных добавок. Такой вид цемента часто используют при производстве железобетонных конструкций.

О чем говорит марка цемента

Самая важная характеристика – прочность цемента. Она также бывает разной, и определить ее можно по маркировке. Цифры от 100 до 600 обозначают уровень прочности стройматериала при сжатии.

  • М100 – цемент самого низкого качества, но и с самой невысокой стоимостью. Сфера его применения ограничена – его используют при выполнении бетонных стяжек, при черновых дорожных работах, при кладке кирпича.
  • М200 – цемент этой марки используют для приготовления бетонов, растворов. Однако такой бетон будет обладать меньшей сопротивляемостью к нестабильным температурам. Он пригоден лишь для строительства конструкций небольшого веса и сооружений легкого типа.
  • М300 обладает большей прочностью. Цемент с такой маркировкой используют при кладке кирпича и для отделочных работ.
  • М400 чаще всего используется в строительстве. Этот цемент нужен для производства бетонов низких и средних классов, фундаментных блоков, шлакоблоков, стяжек и кладочного раствора. Материал водонепроницаемый, не подвержен перепадам температур, способен длительное время находиться во влажной среде. Цемент этой марки прочный и долговечный. В его состав входят гипс, минеральные добавки и различные наполнители.
  • М500 используется для постройки гидротехнических сооружений, сборных железобетонных конструкций, при производстве ячеистых бетонов асбестоцементных изделий, а также при дорожном строительстве. 500-ая марка цемента предназначена для зимних бетонных работ. Этот вид цемента отличается довольно высокой прочностью и отличным качеством. В большинстве случаев эта марка цемента содержит различные активные добавки, например, часто используется гипс.
  • М600 называют военным. Такой цемент обладает повышенной прочностью, стоит намного дороже М500 и используется при строительстве бункеров и прочих военных объектов.

Подписывайтесь на нашу рассылку и получайте уведомления о новых статьях!

Окончательное дробление

Клинкер помещается в вращающийся барабан, с металлическими шариками внутри. К содержимому добавляют гипс, количество которого зависит от марки цемента. Под воздействием вращательных движений и перемещения шариков, смесь измельчается до порошкообразной формы – это и есть готовый цемент.

Производство цемента проходит на специализированных заводах с использованием силы трения и термической энергии. При этом, известняковые породы медленно превращаются в цемент. По завершению технологического процесса, готовый продукт можно использовать для строительства любых конструкций, больших и маленьких размеров.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector