З чого роблять цемент?

Цемент – в’язка субстанція, яка має властивість тверднути у воді і на відкритому повітрі. Розберемося, з чого роблять цемент. Він утворюється шляхом подрібнення клінкеру, гіпсу і спеціальних добавок. Клінкер – це результат випалення сировинної суміші, яка включає в себе вапняк, глину та інші матеріали (доменний шлак, нефеліновий шлам, мергель). Інгредієнти беруть у певному співвідношенні, що забезпечує утворення силікатів кальцію, алюмоферритной і алюмінатний фаз.

Вперше патент на цемент був зареєстрований у 1824 році, в Англії, Д. Аспиндом. Тоді автор патенту змішував пил винищити з глиною, обробляв суміш за допомогою високої температури. В результаті отримував сірий клінкер. Далі матеріал размалывался і заливався водою.

Склад цементу

З чого складається цемент сьогодні? Раніше клінкер – це основний компонент, що входить до складу цементу. Саме від нього залежать властивості і міцність будівельного матеріалу. Крім того, до складу входять активні мінеральні добавки (15%) у відповідності зі стандартами виробництва. Вони незначно впливають на основні властивості і технічні характеристики будівельного матеріалу. Якщо збільшити кількість добавок до 20%, то властивості цементу будуть дещо змінені, а називатися він буде пуцолановий цементом.

Об’ємна вага цементу в рассыпанном стані становить 900-1300 кг/куб м, ущільненому – до 2000 кг/куб. м. Розраховуючи місткість складів для зберігання, вага цементу дорівнює 1200 кг/куб. м. Випуск цементу без добавок регламентує ГОСТ 10178-76, з добавками – ГОСТ 21-9-74.

Основні властивості

В залежності від того, з чого зроблений цемент, матеріал має різні властивості. До основних з них відносяться:
1. Міцність. Це параметр, який відповідає за руйнування матеріалу під впливом певних умов. В залежності від механічної міцності, виділяють чотири типи цементу: 400, 500, 550 і 600.
2. Період застигання. Визначається шляхом укладання цементного тіста нормальної густоти на рівну поверхню – цемент має рівномірно змінювати свій об’єм при висиханні. Інакше його можна буде застосовувати в будівництві зважаючи можливих руйнувань покриття в результаті надмірної напруги. Зміни обсягу перевіряються шляхом кип’ятіння застиглих коржів з цементу.
3. Зернистість помелу. Параметр впливає на швидкість висихання і міцність. Чим дрібніше помел, тим краще і міцніше цемент, особливо на першому етапі затвердіння. Зернистість помелу визначається питомою поверхнею частинок, які входять до складу 1 кг цементу, і коливається в межах 3000-3200 кг/куб. м.
4. Щільність. Витрати води для створення суміші. Це кількість води при замішуванні, необхідне для нормальної укладання і висихання матеріалу. Щоб скоротити її витрати і підвищити пластичність цементу, застосовують пластифікуючі органічні і неорганічні речовини. Приміром, сульфідно-дріжджову бражку.
5. Стійкість до морозів. Параметр дозволяє визначити здатність витримувати тимчасове заморожування води, внаслідок якого її об’єм збільшується на 8-9%. Вода тисне на стінки цементного (бетонного покриття, а це, в свою чергу, порушує структуру розчину, поступово руйнуючи його.
6. Зчеплення з арматурою.
7. Тепловиділення – в процесі застигання цементу виділяється тепло. Якщо це відбувається повільно і поступово, то покриття застигає рівномірно, без появи тріщин. Кількість і швидкість виділення тепла можна зменшити шляхом використання спеціального мінералогічного складу, який додають у розчин.

Види цементу

Сьогодні проводиться безліч видів цементу. Те, з чого складається цемент, більшою мірою впливає на його властивості. В залежності від сировинної основи, виділяють такі види цементу:
• вапняний;
• мергелістий;
• глинистий цемент з добавками шлаку і бокситу. Його особливість – водонепроникність, морозостійкість, вогнестійкість.

В основному при виготовленні цементу застосовують глинисті і карбонатні сполуки. Іноді – штучне сировину (відходи, шлаки) або інші природні матеріали (залишки глинозему).

Розрізняють портландцемент і шлакопортландцемент. Портландцемент швидко твердіє і може містити у своєму складі мінеральні добавки від 10 до 15%. Клінкер і гіпс (основні компоненти), що входять до його складу, обпалюють при температурі 1500 градусів Цельсія. Портландцемент активно застосовують для проведення сучасних будівельних робіт. Його головною властивістю є здатність перетворюватися в тверду кам’яну брилу навіть при взаємодії з водою.

Крім портландцементу і шлакопортландцементу, розрізняють наступні види цементу:
• гідравлічний;
• напружує – має властивість швидко схоплюватися і висихати;
• тампонажний – призначений для бетонування газових і нефтескважин;
• декоративний (білий);
• сульфатостійкий – його відмітна особливість – низька швидкість затвердіння і підвищена морозостійкість.

Сфери використання

Дуже часто цемент застосовують у будівництві для створення бетону і армованих конструкцій. Марка 400 використовується для заливки фундаменту і споруди балок перекриттів у висотних будівлях.

З чого роблять цемент

Цемент ― один з основних матеріалів при будівництві, це спеціальне скорозшивач з мінеральних компонентів, які при затвердінні утворюють дуже міцний, твердий матеріал. Цемент виробляють з різної сировини в залежності від регіону.

Основна сировина для виробництва цементу

Цемент роблять із спеціального цементного клінкеру, який являє собою результат випалу основного мінерального сировини, що добувається в природних умовах або виготовляється штучними способами. Сировинними матеріалами для цементу можуть бути глинисті і карбонатні породи. Глинисті породи ― це глина, суглинок, ліс, глинистий сланець, лесовидні суглинки та інші породи.

Глина при додаванні вологи розбухає і стає пластичною, що важливо для якісного цементу. Всі ці віді глинистих порід трохи розрізняються за своїми властивостями. Наприклад, суглинок містить багато піщаних речовин, а глинисті сланці щільні і тверді, складаються з платівок, мають меншу вологість. Ліс пористий і рихлий, має у своєму складі кварц, польовий шпат та інші матеріали. Карбонатні породи включають в себе крейда, вапняк, мергель та інші вапнякові, карбонатні і доломітові матеріали.

Залежно від складу, властивостей та якості цієї сировини виходить цемент з різними особливостями.

Наприклад, кристалічні породи гірше для виробництва цементу, так як вони вступають у взаємодію з іншими елементами під час випалу.
Найчастіше для створення цементу використовують крейду, який легко розтирається і подрібнюється. Мергель застосовується для виробництва цементу, який потрібен при влаштуванні камінів і печей: цей матеріал є перехідним між глинистими і вапняковими. Крім основної сировини, в цемент додають додаткові інгредієнти, які змінюють властивості продукту.
Це може бути гіпс, флюорит, натрій, апатит, фосфогіпс та інші матеріали, а також глиноземисті, гліносодержащіе добавки.

Виробництво цементу

Перший етап виробництва цементу ― виготовлення клінкера з основної сировини допомогою випалу. Це найдорожча стадія, так як на здобич матеріалів йде близько 70% вартості виготовлення цементу. Для того щоб знайті потрібні породи, потрібно знести (зазвичай за допомогою динаміту) верхню частину вапнякової гори і відкрити куля порід, який зазвичай зустрічається на глибині 10 метрів. Добутий матеріал подрібнюють, змішують з добавками і обпалюють. Далі клінкер ще подрібнюється важкими сталевими кулями, поки з нього не виходить порошок, який потрібно добре висушити, потім до нього додаються інші інгредієнти ― це друга стадія процесу виробництва цементу.