Откуда берется цемент: Из чего сделан цемент и как его получают? — ЖК Акваполис

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!

Состав цемента: характеристики и свойства цемента

Цемент – распространенный строительный материал, используемый чаще всего в качестве вяжущего в строительных смесях и растворах. Представляет собой мелкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым или другим оттенком. После взаимодействия с водой цемент и продукты на его основе образуют пластичную массу, которая при твердении трансформируется в искусственный камень.

Сырье для изготовления цемента

Сырьем для производства цемента являются горные породы, добываемые открытым способом:

Карбонатные – мел, известняки, известняки-ракушечники, доломит, мергель, туф. В промышленном производстве используются в основном известняки. Точное количество компонента зависит от его свойств и минерального состава. Чем больше в составе породы веществ с кристаллической структурой, тем выше температура плавления.
Глинистые – глина, глинистые сланцы, лесс, суглинки, монтмориллонит. Этот компонент осадочного происхождения разбухает при контакте с водой. Цель применения глинистых веществ – повышение пластичности смесей и растворов на базе цементного вяжущего.
Добавки. Их перечень определяется в зависимости от свойств, которые необходимо получить. Обычно добавки содержать глинозем, железо, кремний. Для их изготовления используют различные производственные отходы – доменную пыль и другие.

Единой формулы химического состава цемента не существует, так как производители предлагают большое количество разновидностей этого строительного материала с различными эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространен в строительстве портландцемент – без минеральных добавок и с минеральными добавками.

Существуют определенные ограничения по минимально допустимым ических соединений, из которых состоит портландцемент:

CaO – 62%;
SiO₂ – 20%;
Al₂O₃ – 4%;
Fe₂O₃ – 2%;
MgO – 1%.

Химические составы в процентах некоторых типов цементов

Химический состав, %					Характеристика
CaO	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	Другие оксиды	Характеристика
Портландцемент
63…66	21…24	4…8	2…4	3…5	Нормально твердеющий
Глиноземистый цемент
35…43	5…10	39…47	2…15	1,5…2,5	Быстро твердеющий

Что такое цементный клинкер?

Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый обжигом смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.

Весь процесс изготовления цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:

изготовление клинкера обжигом – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
помол клинкера до образования тонкодисперсного порошка;
смешивание клинкерного порошка с порошкообразными добавками.

Изготовление клинкера делится на следующие этапы:

доставка сырья для клинкера на цементный завод;
измельчение сырьевых компонентов;
смешивание компонентов в пропорциях, указанных в техдокументации, для последующего обжига.

Технологии производства цемента

Существует несколько технологий производства цемента.

Конкретный вид производства определяется тем, из чего делают цемент:

Мокрый. Клинкер изготавливается из мела, глины и воды. К измельченным компонентам добавляют воду. Влажную смесь (шлам) отправляют на обжиг. Полученный после обжига продукт транспортируют в холодильник. После охлаждения его измельчают, смешивают с добавками для получения необходимых свойств вяжущего. Эта технология требует финансовых затрат, поэтому производители в основном применяют другие. Но при необходимости получения цемента с прекрасными эксплуатационными свойствами применяют именно этот способ, позволяющий тонко корректировать состав сырья. Корректировка состава осуществляется в специальных бассейнах при температуре 1000°C.
Сухой. Все компоненты – известняк, глина, добавки дробятся в сухом виде. Готовые порошки смешиваются в закрытых боксах с помощью подачи воздуха. Эта методика часто используется производителями, благодаря простоте реализации и относительно невысоким затратам. При производстве нет водяных испарений. Такой способ требует небольших затрат энергоносителей.
Он оптимален для однородных сырьевых компонентов.
Комбинированный. Эта технология сочетает элементы сухого и мокрого способов. Одна из этих технологий является основной, а вторая дополнительной. Если основной является мокрая методика, то сначала изготавливают сырьевой шлам, корректируют его состав, затем его обезвоживают и обжигают в печи, предназначенной для сухой технологии.

Цемент, независимо от того, из чего он состоит и каким способом приготовлен, складируется в специальных башнях – силосах, в которых, благодаря проветриванию, материал не слеживается, сохраняя рабочие характеристики.

К потребителю цемент поступает навалом или расфасованным в бумажные мешки.

Производство бесклинкерного цемента

Сырьем для бесклинкерного цемента являются доменный или гидравлические шлаки, активаторы и другие дополнительные компоненты. Смесь из подготовленных и взятых в нужных пропорциях компонентов, дробят и перемалывают до мелкодисперсного со стояния.

Для бесклинкерного цемента характерны:

устойчивость к различным воздействиям окружающей среды;
экономичность производства, благодаря невысоким энергозатратам;
утилизация отходов металлургических и других производств, что положительно влияет на состояние окружающей среды;
различные цвета и свойства конечного продукта, которые можно получать без изменения основных этапов технологического процесса и привлечения дополнительного оборудования.

Основное оборудование для изготовления цемента

При производстве вяжущего используются следующие основные виды оборудования:

техника для добычи сырья и его транспортировки к месту изготовления;

линия дробления сырья;
печи для высокотемпературной обработки;
линия дробления полученного клинкера, дозирования и смешивания молотого клинкера с добавками;
оборудование для фасовки готового продукта в бумажные мешки.

Типы цемента и сферы их использования

Выпускается множество разновидностей вяжущего с разными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Основные виды:

Портландцемент. Этот тонкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым оттенком является наиболее распространенным строительным материалом, широко используемым в индивидуальном, масштабном жилищном и промышленном строительстве. Отдельно не применяется. Выступает компонентом строительных смесей и растворов. В сочетании с песком и щебнем используется при производстве бетонных смесей. Из цемента и песка изготавливают сухие строительные смеси, поступающие в продажу фасованными в мешки, или пластичные цементно-песчаные растворы, доставляемые на строительную площадку в виде, готовом к применению. Пластифицирующие добавки регулируют время схватывания раствора и другие характеристики конечного продукта.

Сульфатостойкий. Устойчив к химически активным средам. Применяется для бетонирования подземных и подводных конструкций.
Глиноземный. В состав добавляют гипс и глиноземистый шлак, благодаря котором вяжущее быстро схватывается и приобретает марочную прочность. Глиноземный цемент используется при строительстве конструкций, работающих в условиях высокой влажности.
Кислотоупорный. При его производстве используются кварцевый песок и кремнефтористый натрий. В качестве жидкости для затворения используется не вода, а жидкое стекло.

Шлакопортландцемент. В состав этого вяжущего добавляют гранулы шлака (примерно 25%). Материал применяется в крупномасштабном строительстве.

История цемента | Строительные материалы — CEMEX USA

Знаете ли вы?

Египтяне использовали цементоподобный материал (содержащий гипс) для возведения Великой пирамиды в 2600 г. до н.э.
Пять штатов производят почти 50% всего цемента, производимого в Америке. Это (по порядку): Калифорния, Техас, Мичиган, Пенсильвания и Миссури.
Цемент является едким веществом. Он может обжечь кожу и глаза, как кислота.

История портландцемента

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

Результатом стал первый в мире гидравлический цемент: тот, который затвердевает при добавлении воды. Аспдин назвал свое творение портландцементом из-за его сходства с камнем, добытым на острове Портленд у британского побережья. В 1824 году этот блестящий мастер получил патент на самый распространенный в мире строительный материал, положивший начало современной мировой промышленности по производству портландцемента.

Производственный процесс

Портландцемент – комбинация кальция, кремнезема, алюминия и железа – является основным компонентом бетона.

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

Во-первых, сырье — известняк, ракушки или мел вместе со сланцами, глиной, песком или железной рудой — добывается в карьере, который обычно находится рядом с заводом-изготовителем. Перед тем, как покинуть карьер, эти материалы измельчаются двумя комплектами дробилок. Первичный набор дробит камень примерно до пяти дюймов (125 мм) в диаметре, а вторичный набор измельчает его всего до 3/4 дюйма (19 мм).мм). Затем сырье отправляется на завод-изготовитель, где его дозируют для создания цемента с определенным химическим составом.

Портландцемент производится двумя способами: мокрым и сухим.

При сухом способе сухое сырье дозируется перед измельчением в мелкий порошок, смешивается, затем в сухом виде загружается в печь.

При мокром методе 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 контролируется наклон и скорость вращения.

Горящее топливо — обычно порошкообразный уголь или природный газ — затем подается в нижнюю часть печи, нагревая сырье до 2600–3000 градусов по Фаренгейту (1430–1650 градусов по Цельсию). При температуре 2700 градусов по Фаренгейту (1480 градусов по Цельсию) несколько химических реакций сплавляют сырье, создавая так называемые цементные клинкеры: серовато-черные гранулы размером с мрамор.

Раскаленные докрасна клинкеры выгружаются из нижнего конца печи и передаются в различные типы охладителей для снижения их температуры, чтобы с ними можно было безопасно обращаться. После охлаждения клинкеры смешивают с гипсом и измельчают в порошок серого цвета, настолько мелкий, что он может пройти через сито с размером ячеек 75 микрон или 200 меш.

Этот мелкодисперсный порошок серого цвета представляет собой портландцемент.

Типы портландцемента

Гибкость портландцемента очевидна в различных типах, которые производятся для удовлетворения различных физических и химических требований.

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

Тип I — Для использования, когда специальные свойства, указанные для любого другого типа, не требуются.
Тип IA — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип I, где требуется воздухововлечение.
Тип II — Для общего использования, особенно когда желательна умеренная устойчивость к сульфатам.
Тип IIA — Воздухововлекающий цемент 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 устойчивость к сульфатам.
Тип II(MH)A — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и тип II(MH), где требуется воздухововлечение.
Тип III — Для использования, когда требуется высокая начальная прочность.
Тип IIIA — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип III, где требуется воздухововлечение.
Тип IV — Для использования, когда желательна низкая теплота гидратации.
Тип V — Для использования, когда требуется высокая стойкость к сульфатам.

Белый портландцемент

Когда архитектурные соображения требуют белого или цветного бетона или раствора, портландцемент можно адаптировать к производству белого портландцемента, который является лишь одним из ряда доступных типов гидравлического цемента специального назначения.

Белый портландцемент идентичен по составу традиционному продукту серого цвета, за исключением цвета. Это стало возможным во время производственного процесса за счет выбора сырья, содержащего лишь незначительное количество оксидов железа и магния, которые придают портландцементу его серый цвет.

Смешанные гидравлические цементы

Смешанные гидравлические цементы, разработанные в соответствии со специальными требованиями стандартов ASTM C595 или C1157, производятся путем смешивания портландцемента, измельченного и гранулированного доменного шлака, золы-уноса, природного пуццолана и микрокремнезема . Эти цементы также могут быть воздухововлекающими, умеренно сульфатостойкими или с умеренной или низкой теплотой гидратации, в зависимости от необходимости.

Цементы, соответствующие стандарту ASTM C1157, включают:

Тип GU — смешанный гидравлический цемент для общестроительных работ.
Тип HE — цемент высокой ранней прочности.
Тип МС — цемент средней сульфатостойкости.
Тип HS — цемент повышенной сульфатостойкости.
Тип МН — цемент средней теплоты гидратации.
Тип LH — низкотемпературный цемент гидратации.

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

Из всех смешанных цементов, доступных во всем мире, типы IP и IS являются наиболее распространенными. В то время как Европа и Азия в настоящее время используют больше цементов с добавками, чем Соединенные Штаты, экологические и энергетические проблемы, в дополнение к потребительскому спросу на цементы с особыми свойствами, могут изменить эту ситуацию.

History of Cement – World Cement Association

Долгий путь к современному портландцементу

Древняя история:

Цемент использовался людьми на протяжении всей истории; вариации этого материала использовались до 12 000 лет назад, при этом самая ранняя археологическая находка сводчатого побеленного пола из обожженного известняка и глины была обнаружена на территории современной Турции.

Первые обожженные глиняные кирпичи были разработаны в так называемом Плодородном полумесяце, где было обнаружено, что из обожженного известняка можно производить известь для приготовления раствора. Около 800 г. до н.э. финикийцы использовали знания о том, что смесь обожженной извести и вулканического пепла, которую сегодня называют «пуццоланой», можно использовать для производства гидравлической извести, которая была не только прочнее, 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 тяжелым фундаментом. Одной из таких разработок был «opus caementitium», разновидность бетона из извести с заполнителями из песка и щебня. В основном это использовалось между кладочными камнями или кирпичами, служившими опалубкой. В других цементах в качестве заполнителей использовался кирпичный щебень, черепица и керамическая посуда. Римский архитектор и инженер Маркус Витрувий Поллион всесторонне описал знания и методы строительства того времени, которые на протяжении сотен лет служили основой методов строительства.

Знаменитыми историческими зданиями из бетона, сохранившимися до наших дней, являются Колизей и Пантеон в Риме, а также собор Святой Софии в Стамбуле.

Средневековье

Средневековье было спокойным периодом 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 средневековых гильдиях знания были секретом и передавались ученикам устно, а не в письменном виде, в то время как алхимики исследовали свойства и реакционную способность веществ, часто используя кодированный язык. Типичные строительные растворы того времени состояли из извести и песка — бетона в том виде, в каком мы его знаем, еще не существовало.

Промышленная революция в Европе в конце 18 ^го века ознаменовалась целым рядом новых разработок в области цемента и бетона, при этом важный вклад сделал Джон Смитон, который обнаружил, что гидравличность извести напрямую связана с содержанием глины в известняке, Джеймс Паркер, Луи Вика и Егор Челиев.

Рождение портландцемента:

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 прокалится, измельчением и перемешиванием. это с водой. Aspdin назвал этот портландцемент в честь знаменитого прочного строительного камня с острова Портленд в Дорсете, Великобритания. Его сын Уильям Аспдин изготовил первый цемент, содержащий алит (нечистая форма трехкальциевого силиката).

В 1845 году Исаак Джонсон обжигал мел и глину при гораздо более высоких температурах, чем Аспдины, около 1400-1500 ^o C, что привело к спеканию смеси и получению того, 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 канализационные системы, такие как в Лондоне и Париже, а строительство метро и подземных переходов увеличило спрос. К концу 19ХХ века пустотелые бетонные блоки для жилищного строительства стали мейнстримом.

Появление железобетона началось в 1840-х годах во Франции, положив начало периоду инноваций с использованием армированных колонн, балок и т. д., позволяющих строить большие мосты, более высокие и большие здания и т. д., и значительно уменьшило преобладание стальных конструкций. .

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

Производство цемента и его применение резко возросли во всем мире на рубеже веков. С 1900-х годов вращающиеся печи заменили оригинальные печи с вертикальным валом, поскольку они используют радиационную теплопередачу, более эффективную при более высоких температурах. достигается однородная температура клинкера и получается более прочный цемент. В полученную смесь теперь также добавляют гипс для контроля схватывания, а для измельчения клинкера используют шаровые мельницы.

Другие разработки прошлого века включают цементы на основе алюмината кальция для повышения стойкости к сульфатам, смешение Розендейла (натуральный гидравлический цемент, производимый в Нью-Йорке) и портландцемента для получения прочного и быстросхватывающегося цемента в США, а также увеличение использование вяжущих материалов для хранения ядерных отходов.

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