Из чего сделан цемент
химический состав, формула, технологии производства (+9 фото и 7 видео)
Цемент – это искусственное порошкообразное вещество, которое выполняет функцию вяжущего при замешивании бетонной смеси. В сочетании с водой он образует пластичную массу, которая в дальнейшем застывает и становится камневидной. То, из чего состоит цемент, в первую очередь зависит от способа производства. В общем случае основой служит клинкер в сочетании с минеральными добавками и гипсом.
История цемента
Слово «цемент» происходит от латинского caementum, что переводится как «дробленый, битый камень». Это вещество стало результатом поиска способов справиться с низкой водостойкостью гипсовых и известняковых пород. С этой целью в их состав вводились водостойкие минеральные вещества. В самом начале ими выступали остатки кирпичей из обожженной глины и вулканические породы. Древние римляне применяли отложения пепла знаменитого вулкана Везувия – пуццоланы.
Оптимальная технология производства цемента была выработана много лет спустя, когда потребность в большом количестве недорого и прочного вяжущего не стала наиболее острой. Наибольший вклад в исследования внесли:
- Каменщик Джон Аспинд, который в 1824 г. получил патент на портландцемент.
- Русский строитель Егор Челиев, написавший в 1825 г. книгу о цементе для подводных работ.
Название портландцемент происходит от английского острова Портленд, состоящего из известковых пород. В Англии камни с этого острова считались самым престижным строительным материалом. Аспинду удалось получить искусственный камень, который по прочности и цвету был очень похож на указанный материал.
Но он изготавливался без обжига исходного сырья. Большее соответствие технологии тому, что сегодня является портландцементом, отмечается именно в процессе производства Челиева.
Из чего делают цемент: состав и основное сырье
В состав цемента входят следующие компоненты:
- Известь (оксид кальция, CaO) – 60%.
- Кремниевый диоксид (SiO2) – 20%.
- Алюминий (глинозем, Al2O3) – 4%.
- Гипс и оксиды железа (Fe2O3) – 2%.
- Магния оксид (MgO) – 1%.
Указанное процентное соотношение перечисленных компонентов характерно для наиболее популярного вида цемента – портландцемента. Оно может несколько видоизменяться. Все зависит от технологии производства и класса цементной продукции.
Важно! Существованием различных видов и марок объясняется отсутствие точной химической формулы цемента. Всю важную информацию дают показатели минералогического состава.
Основное, из чего делают цемент – это клинкер. Так называют продукт обжига исходного сырья – известняка и глины, которые берут в пропорции 3:1. Клинкер – это полуфабрикат для получения цемента. После обжига при температуре до 1500 °C клинкер измельчают, в результате чего он оказывается представлен в форме гранул диаметром до 60 мм.
При измельчении в состав клинкера вводят добавки:
- Гипс (CaSO42h3O), регулирующий сроки схватывания.
- Корректирующие добавки (до 15-20%), улучшающие определенные свойства цемента: пластификаторы, присадки и пр.).
В качестве главного исходного сырья для производства цемента используются разные горные породы:
- Ископаемые карбонатного типа. Могут иметь аморфную или кристаллическую структуру, которая определяет, насколько эффективно материал будет взаимодействовать с другими компонентами в составе при обжиге.
- Осадочного происхождения. Это глинистое сырье с минеральной основой, которое при избыточном увлажнении становится пластичным и разбухает, т. е. увеличивается в объеме. Главная особенность материала – вязкость, которой обусловлено его применение при сухом процессе производства.
Советуем изучить подробнее: «Все, что нужно знать о суперпластификаторах, или как уменьшить расход цемента».
Карбонатные породы
Среди карбонатных пород для производства цемента используются:
- Мергелистый известняк, или мергель. Содержит в себе примеси глины, поэтому считается переходным материалом между карбонатными и глинистыми породами.
- Мел – разновидность мажущего известняка, которая характеризуется легкостью в перетирании.
- Ракушечник. Для него характерна пористая структура, которая не слишком устойчива к сжимающим нагрузкам.
- Доломитовые породы. Из всех видов карбонатных пород отличаются самыми ценными физическими свойствами.
Глинистые породы
К глинистым породам, используемым при изготовлении цемента, относятся:
- Глина. Основная разновидность глинистых пород с минеральными включениями в составе.
- Суглинок. Отличается от глины увеличенной концентрацией пылеобразных частиц и песчаной фракции.
- Лёсс. Менее пластичная горная порода. Для нее больше характерны пористость, рыхлость и мелкозернистость. В составе лесса могут присутствовать включения кварца или силиката.
- Глинистый сланец. Из всех видов подобных пород имеет наиболее высокую прочность. При измельчении сланец преобразуется в пластинчатые частицы. В материале мало влаги, его характеризует стабильный гранулометрический состав.
Корректирующие добавки
С целью корректировки в состав цемента вводят специальные минеральные добавки. В первую очередь это модификаторы на базе ископаемых, содержащих:
- железо,
- кремнбелитовый
- плавиковый шпат,
- апатиты,
- глинозем.
Еще корректирующие добавки могут быть представлены промышленными отходами с других производств. В качестве них используются:
- пиритные огарки;
- пыль из доменных печей;
- белитовый шлам;
- минерализаторы.
Применение добавок позволяет улучшить характеристики цемента и бетонного раствора, который готовится на его основе. Каждый из модификаторов придает смеси особые свойства, к примеру:
- CemFrio – обладает противоморозным, пластифицирующим и ускоряющим действиями.
- CemPlast – позволяет получить высокоподвижную бетонную смесь с повышенной удобоукладываемостью, а также повысить активность вяжущего, т. е. цемента, и обеспечить полноту гидратации.
- CemAqua и CemAquaStop – гидроизолирующая дводоредуцирующаясное водоотталкивающее средство для обработки поверхностей.
- CemBase – увеличивает прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и долговечность бетонных изделий.
- Plastix – многофункциональная водоредуцирующая и пластифицирующая добавка, повышающая марочную прочность бетонных изделий.
- CemFix – добавка-ускоритель, используемая для бетонных смесей, к которым предъявляются требования высокой ранней прочности.
Как делают цемент: 3 главных способа
Производство цемента в современных условиях осуществляется одним из трех способов:
- Мокрым. Ее главная особенность – замена извести мелом, а также процесс производства с добавлением воды. Сырьем для изготовления здесь становится шихта (смесь исходных материалов) с влажностью до 50%.
- Сухим. Эта технология с минимальными энергозатратами и себестоимостью, поскольку здесь несколько технологических операций объединены в один процесс. Поступая в шаровую мельницу, все компоненты одновременно и размалываются, и сушатся.
- Комбинированным. Этот способ производства объединяет особенности процессов сухой и мокрой технологии. Здесь по результатам обжига получается полусухой состав с влажностью 18%.
Сухой способ производства
Как делают цемент по сухой технологии:
- Исходное сырье подвергают дроблению.
- Просушивают его до определенного уровня влажности.
- Высушенную смесь измельчают до состояния муки.
- Ее обжигают внутри вращающейся печи, после чего охлаждают и отправляют на склад.
Мокрая технология производства
В отличие от сухого метода изготовления здесь после измельчения компонентов к ним дополнительно добавляют воду. В результате получается не мука, а сырьевой шлам, который и попадает в печь на обжиг, а затем – в холодильник на охлаждение. Уже охлажденные клинкер подвергают измельчению и дополнению добавками.
Комбинированная технология изготовления
Комбинированный способ производства цемента объединяет в себе этапы сухого и мокрого:
- Сначала по мокрой технологии получают сырьевой шлам.
- Шлам подвергают обезвоживанию и гранулированию.
- Гранулы проходят обжиг в печи, которая применяется для сухой технологии.
Бесклинкерный способ производства
В бесклинкерной технологии производства в качестве исходного сырья для изготовления цемента используют гидравлический или доменный шлак. Его также дополняют различными добавками и активаторами. Полученную шлако-щелочную смесь подвергают дроблению и перетиранию до порошкообразного состояния. Подобная технология производства имеет несколько преимуществ:
- Повышение чистоты окружающей среды за счет переработки отходов металлургической отрасли.
- Получение продукта с высокой устойчивостью к негативному влиянию окружающей среды.
- Возможность производить цемент с разными свойствами и в широком спектре оттенков.
- Более низкие затраты на электро- и тепловую энергию.
Виды цемента по составу и сфере применения
Видео: что такое шлакопортландцемент
Производство цемента на заводах
Изготовление цемента мокрым способом традиционно осуществляется отечественными цементными заводами. За рубежом чаще применяют сухую технологию. Ею пользуются цементные заводы в Китае, Турции и Египте. Белый цемент выпускается только одним российским предприятием – ООО «Холсим (Рус) СМ». Большая часто подобного вяжущего поставляется зарубежными компаниями, такими как:
- AalborgWhite (Дания).
- Cimsa/Adana (Турция).
- «Холсим» (Словакия).
В общем виде технология производства цемента включает несколько этапов:
- Смешивание всех компонентов для изготовления клинкера (75% известняка и 25% глины).
- Обжиг исходного сырья при высокой температуре. На этом этапе и получают клинкер, который является основой для цемента.
- Измельчение клинкера в шаровых мельницах. В результате должно получиться вещество порошкообразной консистенции. Шаровая мельница – это горизонтальные барабаны со стальными шарами внутри.
Советуем изучить подробнее: «Важная величина: как узнать время схватывания бетона».
Обратите внимание: чем меньше фракция помола клинкера, тем выше эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.
Оборудование для производства цемента
Производства цемента на каждом этапе требует применения специального оборудования. Его делят на следующие категории:
- для добычи исходного сырья;
- для транспортировки сырья на место производства;
- печь для обжига;
- шаровые мельницы для измельчения и смешивания клинкера;
- станки для фасовки готового цемента.
Как сделать цемент в домашних условиях
Получить цемент можно в домашних условиях, но только если иметь все исходные материалы и необходимое оборудование:
- доменная печь для обжига при температуре 1500 °C;
- дробилка для измельчения клинкера в муку.
В одном из способов домашнего изготовления цемента используются смола и сера. Полученный цемент можно применять для кладки плитки и кирпича, создания цементной стяжки. Технология изготовления следующая:
- Растопить в металлической емкости 1 кг смолы, в огнеупорной емкости – 1 кг серы.
- Соединить жидкие компоненты, перемешать до однородной консистенции.
- Ввести 2 кг просеянного однородного песка и 3 кг оксида свинца (свинцового глета).
- Постоянно подогревая смесь, размешивать ее до получения однородной массы.
- Произвести обжиг в доменной печи и дать продукту отстояться.
В реальности с изготовлением цемента в домашних условиях возникают определенные трудности, поскольку для производства нужны печь для обжига и мельница для размалывания. В связи с этим в домашних условиях приходится несколько менять рецептуру цемента, используя для его изготовления воду, водную известь и каменную золу. Полученный раствор пригоден для заделки мелких трещин, причем использовать его необходимо сразу же после изготовления.
Видео: как сделать огнеупорный цемент из золы
Как делают белый цемент
Отличие белого цемента также заключается в составе. В нем содержится меньше железа, чем в сером, а еще присутствуют добавки:
- минеральные,
- гипс,
- соли,
- известняк и пр.
Исходным сырьем для изготовления белого цемента служат глинистые или карбонатные породы. Главное преимущество вяжущего – его белоснежный цвет, которая повышает декоративные свойства цементной смеси. Из-за этого белый цемент часто еще называют декоративным. В то же время ввиду более сложной технологии производства материал имеет более высокую стоимость.
Видео: стол из белого бетона в стиле Loft
Видео: как приготовить раствор на белом цементе
Видео: как и из чего делают цемент
Как правильно приготовить цементный раствор
Для замешивания цементного раствора необходимо соблюдать пропорции его составляющих. На 1 часть цемента приходится 3 части песка. Вода же добавляется в зависимости от того, насколько пластичный или вязкий нужно получить раствор. Также пропорции выбираются с учетом типа работ и марки цемента. К примеру, для приготовления раствора на стяжку пола пользуются пропорциями из таблицы:
Сначала между собой смешивают сухие фракции, т. е. цемент и песок. Только потом начинают небольшими порциями добавлять воду, постепенно доводя состав до нужной консистенции. В качестве наполнителя можно использовать не только песок, но еще и гравий или щебень.
Обратите внимание: лучше для замешивания раствора использовать осадочную воду, а не водопроводную.
Классы раствора для разных типов работ:
- М50 или М100 – для штукатурных работ;
- М50 или М100 – для возведения кирпичной кладки;
- М100 или М200 – для стяжки пола;
- М200 или М300 – для фундаментов и оснований.
Для замешивания раствора необходимо использовать специальный поддон или бетономешалку. Последняя позволяет получить смесь наиболее однородной консистенции.
Советуем изучить подробнее: «Что стоит знать при покупке цемента в мешках и как рассчитать количество».
Видео: цементный раствор, приготовления без инструмента
Видео: как правильно замешивать цементный раствор
В заключение
В современном мире цемент производится в большом количестве разных видов, что позволяет подобрать вяжущее для любых строительных работ. За счет применения различных добавок цементу можно придавать определенные свойства и использовать его в различных сложных условиях, например, для конструкций, эксплуатируемых под водой или при низких температурах. Цемент очень прост в применении, а также может быть приготовлен в домашних условиях, если знать его состав и общую технологию изготовления.
Из чего делают цемент? - Свой Дом
Автор Гена Ган На чтение 7 мин. Опубликовано
Цемент – наиболее распространенный материал, который используется при любых строительных, ремонтных или реставрационных работах. В его основе лежат неорганические компоненты, обладающие вяжущими свойствами. Цемент — основа бетона, железобетона, штукатурки, кладочного раствора и других изделий, которые применяются в строительстве любых построек жилого и производственного типа.
Затвердевший цементГлавная особенность цементной массы: при смешивании порошка с водой, он начинает окаменевать, понемногу превращаясь в единый твердый массив. При этом неважно, в воде или воздухе происходит процесс. При соблюдении основного условия – достаточного увлажнения порошкообразной цементной массы, результат будет одинаковым: каменный блок высокой эксплуатационной прочности.
Любой человек понимает, что такое цемент и для чего он нужен. Куда меньше известно, как именно производится этот популярный материал для строительства, из чего, в результате каких технологий.
Основные неизменные компоненты для его создания:
- клинкер
- гипс
- специальные минеральные добавки.
Остановимся подробнее на этапах производства, на используемом сырье. Именно качество сырья определяет будущую крепость и другие важные свойства вяжущей массы.
Сырьевой материал
Завод по производству цементаЦемент 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.
- Глина. Она содержит в себе минеральные вкрапления, которые разбухают при попадании воды.
- Суглинки. Это разновидность глины, отличающаяся высоким содержанием песка и пылевых частиц.
- Сланцы с глинистой основой. Они относятся к высокопрочным горным породам повышенной плотности, при раздавливании распадаются на слоистые пластины. Для этого сырья характерен постоянный гранулометрический состав и пониженное влагосодержание.
- Лесс. Это пористая, мелкозернистая горная порода, которой свойственны рыхлость и отсутствие пластичности. Она часто содержит в себе включения силиката и кварца.
- Также в качестве замены могут применяться промышленные отходы и другие виды шлаков.
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.
Состав
Вы когда-нибудь размышляли о том, из чего делают цемент? Его состав зависит от особенностей сырья и марки раствора. К примеру, в один из самых популярных на строительном рынке «Портландцемент» входят такие вещества:
- На 25% он состоит из кварца
- На 60% — из извести
- 5% — алюминий (глинозем)
- 10% занимают оксиды железа и гипс.
Состав цементаПо большей части при изготовлении раствора используются карбонатные и глинистые соединения. Существует множество видов этого строительного материала. Различные технологии производства и марки данного продукта обычно отличаются только процентным смещением в ту или другую сторону его составляющих.
Отдельные виды, шлакопортландцемент, например, содержит в составе угольный шлак: продукт, образующийся в результате обжигания клинкера.
Вне зависимости от рецепта, неизменные компоненты цемента — известняк и глина. При этом содержание известняка допускается не менее, чем в три раза, выше глины, чтобы достичь необходимого высокого уровня качества клинкера для производства цемента.
Основные ингредиенты цемента:
- Клинкер. Он определяет прочностные свойства цемент и является результатом обжигания глино-известянковой смеси. Клинкер — это основа конечной продукции, используется он в гранулированном виде (диаметр гранул варьируется от 10 до 60 мм). Термическая обработка клинкера происходит при средней температуре 1500 градусов по Цельсию. При его плавлении образуется масса, которая в большом количестве сдержит диоксид кальция и кремнезем. Именно они в будущем будут определять эксплуатационные характеристики цементной массы. Далее гранулы раздавливаются до порошкообразного состояния и обжигаются.
- Гипс. Процент содержания гипса в цементном составе определяет период твердения конечного продукта. Классическая рецептура предусматривает использование до 6% этого компонента.
- Специальные добавки, используемые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения. К примеру, марка 400 используется для заливки фундамента и сооружения балок перекрытий в высотных зданиях. Также очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетонированный конструкций и различной арматуры.
Процесс изготовления
Цемент изготавливается в несколько этапов, к каждому из которых нужно относиться с должным вниманием. Специалисты производят следующие операции:
- Заранее смешиваются известняк и глина (75% и 25% соответственно) для дальнейшего получения клинкера.
- Глино-известняковая смесь подвергается температурному воздействию в районе полутора тысяч градусов по Цельсию. Полученная масса — это и есть клинкер.
- Далее клинкер измельчается в шаровой мельнице. Это специальный горизонтальный барабан, внутри которого находятся стальные шары. Они перемалывают клинкер в порошок. Чем меньше получаются фракции клинкера, тем более качественным будет конечный продукт.
Этапы производства
В современных реалиях предусмотрены различные методы производства цемента, по-разному действующие на сырье. Выбор метода может быть обусловлен расположением конкретного завода, наличием нужного оборудования, а также спросом на определенные марки цемента.
Различные варианты технологий производства цемента отличаются друг от друга особенностями предварительной подготовки исходного сырья. Она может осуществляться:
- По мокрой технологии. При использовании такого метода вместо извести в состав вводят мел. Мел и другие составляющие перемешиваются с обязательным добавлением воды. Одновременно с перемешиванием происходит измельчение материалов в горизонтальном барабане. Влажность получившейся шихты будет на уровне 30-50%. Получившаяся масса обжигается в печи и превращается в шарообразный клинкер, который затем измельчается.
- Сухим методом. Данная технология обладает сниженной себестоимостью и сокращением времени производства. Этому способствует объединение технологических операций: перемалывание в шаровой мельнице и сушка компонентов горячими газами осуществляются одновременно. В результате получается шихта в виде порошка.
- Комбинированным методом. При использовании данного способа объединяются особенности двух предыдущих методов производства, хотя на разных производствах есть некоторые отличия. Например, один вариант предусматривает получение полусухого состава с содержанием воды до 18%. Этого можно достичь при просушивании шихты, произведенном мокрым методом. Другой вариант предполагает последовательную подготовку сухой смеси, затем её 14%-ое увлажнение, затем гранулирование и заключительный обжиг.
Таким образом, становится понятно, какое сырьё применяется при изготовлении цемента, как именно он производится, какие технологические особенности присутствуют на каждом из этапов его производства. От сбора сырья до конечного этапа имеется множество тончайших нюансов изготовления, которые стоит доверить профессионалам, занимающимся изготовлением цемента.
из чего делают и какие пропорции
Цемент выполняет функцию вяжущего вещества. От его качества зависит окончательная прочность бетонного изделия. Многих начинающих строителей интересует вопрос про цемент – из чего делают, и от чего зависят его качества? Материал получают в процессе разрушения клинкера, гипса и добавок. Клинкер – это основное вещество в составе цемента, получающееся после спекания сырья, основу которого составляют глина и известняк. В составе могут присутствовать мергель, шлак из доменных печей, нефелиновый шлам.
Состав цемента
В вопросе, из чего сделан цемент, принципиальных изменений не было уже давно, состав сохранился с прошлых столетий. Основу всегда составлял клинкер, также в состав входят минеральные добавки с оптимальным содержанием 15-20 %. В такой концентрации минералы оказывают малозначимое влияние на эксплуатационные и технические характеристики. Если концентрация добавок свыше 20 %, свойства сильно изменятся, состав называют пуццолановый цемент.
Химический состав цемента:
- алит (Са3SiO5) – увеличивает скорость взаимодействия с водой. Компонент важен на этапе приобретения прочности. В составе клинкера количество трёхкальциевого силита составляет 50–70 %;
- белит (Ca2SiO4) – обеспечивает набор прочности на поздних этапах застывания. Изначально слабо реагирует на воду, увеличение прочности за счёт двухкальциевого силиката вначале практически не происходит. В клинкере содержится 15–30 %;
- алюминатная фаза (Са3Al2O6) – при смешивании с водой провоцирует быструю реакцию, обеспечивает начальное схватывание. Для контроля за процессом застывания в состав добавляют гипс и подобные вещества. Трёхкальциевого алюмината содержится 5–10 %;
- ферритная фаза (Са3Al2O6). Вступает в активную фазу реакции между циклами алита и белита. Количество четырёхкальциевого алюмоферрита составляет 5–15 %;
- остальные компоненты – сульфаты щелочного типа, оксид кальция – до 3 %.
Пропорции химических веществ в цементном растворе могут отличаться, но обычно в пределах указанных значений.
Основные характеристики цемента
Технология изготовления предусматривает соблюдение нормативов ГОСТ 10178-76. Состав может включать добавки.
Если они присутствуют, изменяются характеристики цемента:
- прочность – возможность материала выдерживать определённые нагрузки до наступления разрушения. Прочностные показатели и способность к затвердеванию в процессе гидратации – это взаимосвязанные понятия, для приобретения прочности требуется длительное время, от 28 дней. Цемент разделяется на марки, обозначаются буквой М и индексом: 300, 400, 500, есть менее распространённые составы высокой прочности – М600, М700, М800;
- время застывания. На процесс гидратации и окончательного застывания материала влияет тонкость помола клинкера. По мере уменьшения зерна увеличивается прочность. При определении застывания растворов и бетонов учитывается нормальная густота состава. Продолжительность до схватывания зависит от водопотребности и количества минералов. При нормальной густоте схватывание заснимает от 45 минут до 10 часов. При увеличении температуры сроки сокращаются, в холодное время – увеличиваются;
- водопотребность – это потребление воды для гидратации вещества и приобретения достаточной пластичности. Обычно рекомендуется состав с 15–17 % жидкости. Для увеличения подвижности раствора можно закладывать воду в пропорции 30–35 %;
- плотность насыпи. Истинная плотность материала составляет 3000–3100 кг/см3. Плотность после высыпания 900–1100 кг/см3, после уплотнения показатель составляет 1400–1700 кг/см3;
- устойчивость к коррозии. На показатель влияет минеральный состав и плотность цемента. По мере снижения зернистости клинкера и увеличения пористости уменьшается устойчивость к коррозии;
- тепловыведение. В ходе застывания из цемента неизбежно выделяется тепло. Если скорость течения процесса относительно низкая, уменьшается риск появления трещин в процессе эксплуатации. Быстрое тепловыделение – это нежелательный процесс при строительстве многоэтажных и высоконагруженных зданий. Для регулировки тепловыделения в состав вносятся активные и инертные добавки;
- морозостойкость. Показатель отражает устойчивость к замерзанию и оттаиванию как в пресной, так и солёной воде.
Виды цемента
Сегодня производится множество видов цементаВ зависимости от того, из чего сделан цемент, материал различается по группам. Каждый вид обладает особыми техническими характеристиками.
На основании материала изготовления выделяют группы:
- известковый;
- мергелистый;
- глинистый. Рекомендуется внесение вспомогательных компонентов цемента, боксита и шлака для повышения водонепроницаемости, огне- и морозоустойчивости.
Преимущественно производство цемента включает соединения карбона и глины, но в отдельных видах выполняется внесение искусственных веществ (шлаков, отходов металлургии и химического производства) и естественных компонентов (глинозема).
Цемент делят на следующие виды:
- портландцемент. Отличается высокой скоростью затвердевания, включает 10–15 % минеральных веществ. В основу портландцемента закладывается гипс и клинкер, которые проходят обжиг при температуре 1500 °С. Его активно используют в современном строительстве благодаря способности создавать монолитные конструкции при смешивании с водой;
- шлакопортландцемент. В составе присутствуют те же компоненты, а также доменные шлаки;
- гидравлический;
- напрягающий – быстро схватывается и застывает;
- тампонажный. Применяется для создания бетонных конструкций в сфере газо- и нефтедобычи;
- декоративный, отличается белым цветом;
- сульфатостойкий. Главные отличия сводятся к низкой скорости застывания и высокой устойчивости к минусовым температурам.
Сферы использования
Бетон применяют в строительстве повсеместно, его область применения практически не ограничена. С помощью цементного раствора создают железобетонные конструкции, заливают фундаменты, балки, основания и другие части сооружения. В последнее время популярно изготовление монолитных построек, где стены, основа и крыша выполнены полностью из бетона, не считая кровельных и отделочных материалов.
Что делают из цемента:
- несущие стены, колонны, перегородки;
- плиты перекрытий;
- фундамент, стяжка, цокольный этаж;
- различные плиты, стеновые блоки и т. д.
Состав
На практике процедура изготовления материала не слишком сложна, а химические вещества представляются в виде распространённых природных ресурсов. Правила, как делают цемент, приблизительно одинаковые для всех марок, в основе всегда известняк и глина.
Основные компоненты состава:
- клинкер. Чаще всего концентрация известняка в клинкере в 3 раза превосходит количество глины, что определяет показатели прочности. Вносится в форме гранул с размерами до 60 мм. Компонент подвергают термообработке при температуре 1500 °С. В процессе расплавления появляется масса с большим количеством кремнезёма и кальциевым диоксидом;
- гипс влияет на скорость гидратации цемента. Стандартно в состав добавляется до 6 % компонента;
- различные вспомогательные добавки. Присадки используются для увеличения пластичности состава, повышения устойчивости к холодам, ускорения застывания. Благодаря наличию добавок цемент можно применять в более широком спектре работ.
Процесс изготовления
Важно точно знать, как делают цемент и из чего, это поможет правильно понимать свойства материала и обеспечит высокое качество конструкции.
Рассмотрим поэтапно цемент как делают:
- Перемешивание всех компонентов для создания клинкера. В его состав вводится 75 % известняка и 25 % глины.
- Обжиг при воздействии высокой температуры, процедура помогает сформировать клинкер. Глина с известью соединяются при нагреве до температуры 1450 °С и выше.
- Разрушение материала для создания пылеобразной фракции. Измельчение выполняется шаровыми мельницами – это барабаны с горизонтальным размещением, внутри их располагаются металлические шары, которые разрушают твёрдые, крупные частицы клинкера. По мере снижения фракции увеличиваются технические характеристики и марка состава.
Заключение
Отличительными чертами цемента являются долговечность, относительно быстрый процесс застывания, устойчивость к внешней среде, лёгкость приготовления и использования. После застывания получается высокопрочный материал, который способен удерживать многоэтажные здания с минимальным износом и низким риском деформаций.
Из чего делают цемент? Состав и свойства, из чего состоит и как получают, что входит и из чего изготавливают, из каких горных пород сделан
Одним из самых популярных строительных материалов является цемент. Он используется в разных видах работ: при возведении зданий, ремонте и реставрации старых. В основе этого строительного материала лежат составляющие части неорганического происхождения, имеющие способность связывать между собой компоненты.
Цемент является составной частью бетонных, штукатурных, кладочных смесей, железобетонных блоков, применяющихся при стройке промышленных зданий и различных построек.
Особенности
При смешивании с водой этот популярный материал порошкового вида твердеет, превращаясь в окаменевшую глыбу. Отвердевание происходит при излишней влажности воздушной среды или наличии жидкости. Присутствие воды – важное условие затвердевания готового продукта.
В зависимости от состава выделяют несколько видов цемента. Каждый из них обладает свойственной только ему степенью твердости, по ней и определяется марка, качество продукции. Цемент, который сделан из горных пород, достаточно надежен. Его изготавливают только из качественных материалов.
Самыми широко применяемыми считаются марки от М200 до М600. Использование необходимого вида основано на сфере его использования.
Портландцемент – самый широко используемый вид минерального состава, который также называют силикатным. Он затвердевает в водной среде и в соседстве с влажным воздухом. Порошкообразное вещество серо-зеленого цвета легко растворяется в воде при замешивании. Как только смесь начинает схватываться, начинается медленное отвердевание.
Портландцемент входит в рецептуру практически всех групп цементных смесей. Применение этой марки в чистом виде – очень редкое явление. В основном, он входит в состав смесей, строительных бетонов, растворов.
Пластифицированный цемент обладает большими преимуществами перед другими видами. Его применение помогает понизить траты и время на замешивание сухой смеси. Состав не подвергается воздействию низких температур, излишней влажности, испарению и прочим негативным влияниям внешней среды.
Шлаковый цемент в составе имеет доменный шлак и измельченный клинкер. В эту марку внесены дополнительные вещества в виде известкового порошка и гипса. Такой цемент необходим при соединении строительных смесей.
Глиноземистый высокоактивный цемент имеет уникальный состав. Время до начала затвердевания – всего 45 минут. А до полного застывания раствора необходимо около 10 часов. Основное преимущество этого состава перед другими состоит в том, что независимо от насыщенности воздуха влагой, он быстро схватывается. При добавлении этого типа цемента в бетон в нем проявляются новые качественные признаки: устойчивость перед сыростью, коррозией, большими перепадами температур.
Основными составляющими цементного состава кислотоупорного типа являются кремнефтористый натрий и кварцевый песок. В обыкновенной воде раствор из такого вещества не получить. Для приготовления смеси из этого порошка применяется жидкое стекло, в основе которого использован натрий. Плюсы кислотоупорного цемента в том, что он очень устойчив к минеральным и органическим кислотам. Но при их наличии и применении срок эксплуатации снижается очень быстро.
Цветной цемент в составе имеет простой портландцемент, в который добавлены пигменты. Используется данная марка для декорирования зданий и является частью составов, которые применяются при строительстве шоссе на основе бетонных смесей. При смешивании с водой портландцемент образует материал пластичной структуры. В процессе высыхания он превращается в камень.
Плюсы такого вещества:
- затвердевание без посторонних усилий;
- высокопрочное и твердое вещество, получаемое после затвердения;
- повышенная химическая безопасность;
- это экологически чистый продукт;
- пожаробезопасность;
- низкая стоимость;
- универсальность.
Белый цемент – это порошок, который приобретает свой светлый цвет при специализированной технологии выработки и определенном составе. В его рецептуре имеется клинкер с малым содержанием железа, содержатся минеральные добавки известняка, хлористых соединений, гипса. Такой состав придает смеси светлые оттенки.
При обжигании такого набора веществ и резком охлаждении идет повышение прочности получаемых изделий.
Состав
Цемент – порошкообразное сухое вещество. Главными составляющими, при соединении которых получается этот материал, являются несколько важных компонентов.
Клинкер – составная часть, отвечающая за прочность. Получение его происходит при обжигании известняка или глины. Является основой готового продукта, в смесях используется в виде гранул диаметром до 6 см. Получение клинкера происходит при температуре, превышающей 1500 градусов Цельсия. При ней происходит плавление с получением смеси, богатой содержанием кальциевого диоксида и кремнеза. Они выполняют функцию регуляторов качественных характеристик цементной смеси. Полученные гранулы измельчаются до мелкой пыли, затем происходит их обжиг.
Гипс отвечает за скорость отвердевания состава. Фиксированное содержание гипса в смеси – 6% очищенного гипса или гипсового камня в виде порошка. При этом в гипсовом камне допустимо наличие примесей.
Специализированные добавки и наполнители усиливают качественные характеристики получаемого раствора, увеличивают спектр применения в различных областях жизни.
Процентное содержание этих составляющих частей в смеси регулируют область использования цементного порошка и его свойства.
Свойства
Цементный порошок – вещество из минерального сырья, которое имеет способность затвердевать при соединении с водой при наличии воздуха.
Для такой смеси характерен ряд важных свойств:
- Коррозионная стойкость. На затвердевший камень из цемента оказывают воздействие множество негативных факторов внешней среды. При избыточном количестве влаги может возникнуть коррозия железобетонных предметов. Убрать ее можно несколькими способами, например, изменением состава минеральных веществ в рецептуре, добавлением компонентов, которые останавливают процесс окисления солей в изделии. При увеличении коррозионной стойкости добавляются полимерные вещества, снижающие количество пор, делая цемент долговечным материалом.
- Морозостойкость. Показатель, характеризующий способность застывшего вещества выдерживать многочисленные перепады температур от низких до очень высоких. При застывании вода увеличивается в объеме, что может привести к возникновению трещин и расколу цементного камня. С целью повышения такого свойства, как морозостойкость, в состав смеси вносят минеральные добавки, усиливающие устойчивость к скачкам температур и повышению долговечности.
- Водопотребность. Свойство, характеризующее впитываемость цементом заданного объема жидкости. Излишняя насыщенность раствора водой приводит к тому, что доля жидкости будет выдавлена наружу, при этом поверхность бетонного изделия потеряет прочность и может разрушаться. Данное свойство необходимо. При получении смеси с невысокой водопотребностью цемент приобретает повышенную морозостойкость и отличное качество. С высокой долей водопотребности сухого вещества раствор теряет прочность, становится пористым.
- Время схватывания. Отрезок времени, за который свойства цемента приобретают пластичность, называют схватываемостью. Замер этого промежутка происходит при помощи специальных приборов. Раствор с наилучшими качественными характеристиками застывает в течение 45 минут. Процесс может продлиться до 10 часов. На это свойство влияет содержание минеральных веществ, например, гипса. При увеличении дозы гипсового порошка время застывания уменьшается.
- Тонкость помола. Данное качество вносит коррективы в период застывания цемента. Чем крупнее измельчен порошок, тем ниже скорость отвердевания раствора. При этом очень мелкий порошкообразный состав увеличивает потребность влаги при замешивании. Поэтому стоимость цементной смеси определяется во многом степенью помола.
- Прочность. При определении прочности состава выполняют сжимание опытного образца по прошествии 28 суток с момента закладки. После испытаний цементу присваивается марка от 300 до 600. А для специальных целей – от 700 до 1000.
- Изменение объема. При затвердевании цемента очень часто возникают деформации, например, усадка. Если это показатель очень высокий, с течением времени может произойти разрушение бетонного блока. Соответствие принятым стандартам проводится в специальных условиях.
Сфера применения
В настоящее время цементная смесь считается широко используемым строительным материалом. Область ее применения очень обширна. Этот порошок включают в растворы при заливке фундаментов, установке кровель, настиле напольных покрытий, закреплении санитарно-технических приборов. Главная задача цементной смеси – соединение частей конструкций строящихся зданий.
Цемент входит в состав бетонных смесей, раствором выравнивают поверхности. Универсальность этой смеси доказана его повсеместным применением.
Область применения цемента зависит от типа его марки. Наибольшее распространение получили марки 400 и 500. Они включены в бетонные смеси при любых видах строительства.
- Цемент марки М600 применяют для возведения военных бункеров, ракетных шахт и прочих объектов.
- Портландцемент применяется во всех строительных работах.
- Глиноземистый состав необходим при аварийных работах повышенной срочности, например, в зимнее время. Такой вид цементного раствора быстро застывает, но его применение ограничено в районах с повышенными температурами.
- Магнезиальная смесь получила применение в подготовке магнезиальных полов.
- Белый цемент обладает уникальными качествами, которые допускают его применение в создании скульптурных и архитектурных сооружений. Возможно его введение в составы для декоративной отделки поверхностей.
- Кислотоупорный состав предназначен для замешивания растворов бетона, не подверженного разъеданию кислотами. Однако при воздействии щелочей такой цемент становится рыхлым.
- Гидрофобный цемент нашел свое применение в сфере создания бетона с повышенной пористостью.
- Водонепроницаемая смесь используется при создании гидроизоляционных покрытий в условиях избыточной влажности, например, при изоляции трещин в строениях.
- Шлаковый цемент используется в строительстве объектов под землей и под водой.
Советы и рекомендации
При выборе цемента и его покупке обратите внимание на упаковку порошковой смеси. Она должна состоять из 3-4 слоев бумаги, плотно закрытой сверху герметичным швом. Такой способ упаковывания обязателен и является гарантией защиты от влияния воды и влаги.
Поверхность не должна содержать разрывов и любых других повреждений.
На верхнем слое бумаги можно найти обозначение марки цемента, вес упаковки, название изготовителя, а также срок годности состава. Он не должен превышать 60 дней. Наличие даты производства обязательно. В случае отсутствия даты необходимо ознакомиться с сертификатами качества, которые находятся у продавца.
На лицевой стороне упаковки можно увидеть знак ISO-9000 – это обозначение Международного стандарта качества продукции.
Если есть возможность, ознакомьтесь с отзывами о продукции неизвестной вам марки на форумах. Если данные о заводе-изготовителе отсутствуют, следует избегать покупки такого товара.
Цемент хорошего качества обладает серым цветом, возможны более темные оттенки. Испорченный и потерявший связующие качества состав бывает очень темного коричневатого цвета. При попытке скатать комок он рассыпается.
Прочность цемента можно прочитать по его маркировке. Быстро застывающая смесь имеет обозначение «Б», нормально застывающая – «Н».
Чем выше показатель марки, тем прочнее и качественнее будут изделия из бетона.
Низкая цена на упаковку цемента не может свидетельствовать о его низком качестве.
Еще больше информации о изготовлении цемента в следующем видео.
из чего состоит и как его производят
Без этого материала невозможно представить современную строительную площадку. Цемент уже более ста лет позволяет сооружать крепчайшие конструкции, его используют для проведения ремонтных работ, с его помощью выполняют отделку помещений, но при этом мало кто задумывается, из чего делают цемент.
Итак, что такое цемент? Этот материал представляет собой порошок, в основу которого входят неорганические соединения. Взаимодействуя с водой, этот порошок начинает твердеть и приобретать прочность монолитного, крепкого материала, заполняя заранее приготовленную форму.
Реакция происходит при обеспечении достаточной влажности. После набора прочности, конструкции из цемента могут служить длительное время без изменения основных свойств. Заводы, занимающиеся производством данного материала, стараются располагать в непосредственной близости к источнику добычи сырья, так как объемы переработки и перевозки материалов для изготовления цемента достаточно высоки.
Чтобы понять, из чего состоит цемент, достаточно показать химический состав цемента, самого используемого в строительстве, — портландцемент. Его изготавливают, применяя следующие пропорции:
- оксид кальция – не менее 60%;
- диоксид кремния – не менее 20%;
- глинозем – не менее 4%;
- оксид железа – не менее 2%;
- оксид магния – не менее 1%.
Формулы других видов цемента схожи, корректируется лишь количество каждого ингредиента.
Основные характеристики цемента
Строительные материалы, в том числе и цемент, чаще всего проверяют на соответствие следующим характеристикам:
- Прочность. Для проверки данной характеристики потребуется изготовить бетонный цилиндр, который впоследствии подвергают испытаниям на сжатие. Длительность воздействия на образец &mdsah; не менее 28 дней. Именно этот срок требуется для полного набора прочности материалу. После проверки и сравнения показателей в МПа, можно установить марку данного цемента, которые обозначаются: М200, М300, М400, М500, М600;
- Стойкость материала к воздействию коррозии. Находясь во влажной среде, бетонные конструкции, не обработанные специальными составами, подвергаются коррозии. Для устранения этого процесса рекомендуется использовать специальные добавки при формировании раствора для бетонирования. Тоже касается защиты от воздействия активных веществ и различной бытовой химии. Для работы в агрессивных средах и при повышенной влажности разработана специальная марка – пуццолановый цемент;
- Морозоустойчивость. Данная характеристика определяется в циклах заморозки и разморозки материала, при которых он способен сохранять свои изначальные свойства. При замерзании влаги в порах и микротрещинах бетонного основания происходит расширение, что влияет на качество бетона и приводит к его разрушению. Для усиления структуры бетона, необходимо использовать специальные присадки, которые позволяют бетону выдерживать резкие температурные перепады. Также присадки используются для организации работы в зимнее время;
- Водопотребность. Выражается в процентах по отношению к общему объему раствора требуемой пластичности. Максимальное значение водопотребности в портландцементе составляет 28%. Следует понимать, что смесь, которой требуется минимальное количество воды, дает более прочный и надежный бетон, а раствор, насыщенный водой, дает пористую структуру бетона, что характеризуется более низкой прочностью;
- Срок схватывания. Данный показатель важен для организации работ. Он не должен быть слишком длительным или коротким, чтобы не нарушать процесс выполнения заливки основания или кладки. Данная характеристика регулируется количеством гипса в сухой смеси. Если объем гипса выше – схватывание происходит быстрее, если ниже – медленнее. Оптимально процесс вставания цемента происходит в течение 10 часов, а начало схватывания находится в пределах 40-50 минут.
Типы продукции по сфере использования
Для проведения различных видов работ требуются определенные качества раствора. Широкое применение получил портландцемент, который может использоваться для производства большинства видов работ. Но для специальных условий требуются другие марки:
- Белый портландцемент. Данный материал отличает более тонкий помол и повышенное содержание гипса. Его применяют для оборудования наливных полов, так как белый цемент позволяет достичь высокого качества основания и привлекательного внешнего вида. При необходимости в состав цемента могут добавляться различные пигменты, что позволяет получать цветной раствор.
- Сульфатостойкий портландцемент. Предназначен для сооружения конструкций, подвергающихся многократным воздействиям агрессивной и влажной среды. Этот материал используют при изготовлении свай и быков для мостов.
- Шлаковый цемент. Используется для отливки конструкций и элементов, предназначенных для работы под водой или в земле.
- Пуццолановый цемент. Характеризуется отличным сопротивлением к воздействию пресных вод и используется для монтажа гидротехнических конструкций.
- Глиноземистый цемент. Данный материал применяется для возведения конструкций, работающих в морской воде, а также для производства ремонтных работ при отрицательных температурах.
Исходные материалы для приготовления
Размещение производства цемента стараются планировать рядом с основными запасами сырья. Сырьем являются природные горные породы, добываемые открытым способом. Итак, из чего производят цемент:
- Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
- Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
- Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.
Как готовят цемент на производстве
Основными веществами, из которых производят цемент, являются известняк и глина. Из этих двух составляющих специальным образом готовят клинкер, который впоследствии смешивается с прочими добавками, определяющими качество, марку и свойства раствора. Среди обязательных добавок присутствуют: гипс, доломит, цементит.
Этапы производства цемента.В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.
Мергель.Производство цемента разбито на следующие этапы:
- Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
- На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).
Обжиг шлама.- Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
- На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.
Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.
- Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
- Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
- Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.
Как сделать цемент в домашних условиях
Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.
Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.
Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.
Как сделать цементный раствор
Для приготовления цементного раствора потребуется сам цемент, вода и заполнитель (для штукатурных и кладочных растворов используется речной или карьерный песок).
Соотношение ингредиентов в растворе зависит от применения данного материала, но в большинстве случаев рекомендуется использовать формулу: 3 части песка на 1 часть цемента. Вода добавляется исходя из потребности в получении более пластичного или вязкого раствора.
При желании получить конструкцию с более высокими прочностными характеристиками, увеличивают долю цемента. Правильно начинать приготовление раствора со смешивания сухих фракций, и только после получения однородной массы начинают заливать воду небольшими порциями, постепенно добиваясь требуемой консистенции.
Из чего делают цемент - ингредиенты для смеси
Цемент – это порошок, которому свойственно изменение свойств при взаимодействии с водой. Являясь одним из самых популярных и востребованных веществ в строительстве, цемент при соединении с водой делается пластичным, а спустя некоторое время – твердым. Свойства раствора напрямую зависят от марки цемента, поэтому необходимо понимать, из чего делают цемент.
История цемента
Рисунок 1. ЦементСлово «цемент» имеет латинские корни. Оно произошло от «caementum», или «битый». Открытие этого материала стало прорывом, и мгновенно решило проблему с плохой водостойкостью других материалов.
Чтобы ответить на вопрос, как делают цемент, нужно немного углубиться в историю. В процессе экспериментов было принято решение добавить в гипс и известняк водостойкие минералы – сначала в этой роли выступили обломки глиняных кирпичей и вулканические породы. В древнем Риме использовались пуццоланы, входившие в состав цемента.
Наилучшая технология изготовления была придумана много лет назад. Непосредственное участие в этом принимали:
- Джон Аспид – будучи каменщиком по профессии, в 1824 г. он получил патент на портландцемент.
- Егор Челиев – строитель из России, в 1825 г. написавший книгу, посвященную цементу.
Химический состав
Многие люди знают, из чего состоит цемент, однако существует несколько видов этого материала. На вопрос о том, почему получается разный материал, и зависит ли он от химического состава цемента, ответ — да. Пропорции перечисленных ниже элементов, дополнительные смеси и химические добавки влияют на состав получившегося материала, тем самым создавая множество видов цемента.
Существует вид смеси под названием «портландцемент». Это самый необходимый и востребованный строительный материал в быту. Он состоит из:
- CaO — в научной или промышленной деятельности – оксид кальция — 62%;
- SiO2 — в быту — кремнезем, примерно 20%;
- Al2O3 – в быту – глинозем, не менее 4%;
- Fe2O3 – в быту – железняк, научно — оксид железа – плюс/минус 2%;
- MgO – в быту – жженая магнезия, научно — оксид магния – примерно 1%.
Описанные пять элементов занимают минимум 89%. Оставшиеся 11 % — это дополнительные химические добавки, которые позволяют достичь нужную человеку характеристику (например, пластичность достигается за счет пластификатора).
Наравне с химическими формулами, существуют базовые заготовки для строительного материала:
- Клинкер – нужен для создания водостойкости, морозостойкости, высокой прочности. Состоит из известняка и глины. Заготовку нагревают до температуры в 1450 – 1500 градусов Цельсия. Оно должно начать плавиться и образовывать капсулы (гранулы). После проделанной процедуры полученный материал измельчают в пыль и добавляют в будущую строительную смесь. В основном, от этого материала зависит плотность цемента.
- Гипс — элемент, также влияющий на прочность, плотность цемента, скорость его застывания. В конечном строительном материале доля гипса не должна превышать 6%.
- Прочие химические добавки, с помощью которых получают отдельные виды.
Портландцемент
Вид, основой которого служит клинкер, а также добавляются смеси из кальция и прочих веществ. Портландцемент – смесь с высокой плотностью и высокой скоростью затвердевания. В начале использования – вязкая, тягучая смесь. После перемешивания – прочный монолит.
Сульфатостойкий
Этот вид используется в тяжелых для твердения условиях, так как является устойчивым из-за химических соединений внутри материала. Такая смесь долго высыхает, но со временем становится такой же прочной, как и портландцемент. Пример тому — насосная станция или водовыпускные снаряжения – эта инфраструктура создана из сульфатостойкого материала.
Пуццолановый
Основой такого материала также служит клинкер (от 65%) и всевозможные добавки (от 25%). Этот цемент светлее других смесей, меньше нагревается при остывании, имеет высокую водонепроницаемость. Используется в строительстве подводной инфраструктуры, фундаментов домов.
Глиноземистый
Название исходит из базового и основного элемента в этом виде смеси — Al2O3, или глинозем. С его помощью производится реконструкция мостов, ремонт судов, быстрое строительство, для которого необходима высокая прочность. Глиноземистый материал засыхает быстрее других видов.
Кислотоупорный
Состав: глиноземистый + гипс + Al2O3 + CaO. Схватывается в течение 10 минут. Используется для водонепроницаемых конструкций и гидроизоляции.
Пластифицированный
Основой служит портландцемент, добавляются химические добавки. Отличается высокой морозоустойчивостью, плотностью. Употребляется в дорожном, аэродромном производстве, а также в местах с неустойчивыми показателями уровня влажности.
Шлакоцемент
Смесь состоит из измельченного клинкера (от 21% до 80%) и гипса (оставшаяся доля). Это медленно твердеющее вещество. Введение шлака уменьшает расход топлива. Применяют при создании подземных, надземных конструкций с повышенной влажностью.
Свойства и характеристики
Рисунок 2. ЦементМарка цемента – это обозначение в соответствии с ГОСТом. Сырье изготавливается, как сказано выше, из клинкера, гипса и добавок. Клинкер плавится, превращается в гранулированную массу и затем измельчается в пыль. Чем меньше составная часть вяжущего компонента, тем быстрее застывает смесь. Для улучшения или появления определенных свойств добавляют минеральные составляющие.
К характеристикам относятся:
- Прочность. Образец разрушается для выявления показателя «удельный вес бетона». Составление марки цемента зависит от этого свойства.
- Время схватывания – количество минут, за которое смесь перестает растекаться и начинает твердеть. Для убыстрения добавляется гипс или прочие вещества.
- Морозоустойчивость. Повысить возможно также с помощью добавления других веществ.
Дополнительные химические добавки, которые составляют 11% от общей массы, помогают сделать смесь со следующими свойствами:
- быстросхватывающийся состав;
- сульфатостойкий для сооружений, контактирующих с водой;
- повышенная водонепроницаемость;
- смеси для облицовки офисов, квартир, домов.
Что означает марка
Маркировки цемента позволяют мгновенно узнать свойства. Согласно ГОСТ 31108-2003, на продукции указывается название вещества (например, сульфастойкий цемент), далее идет вяжущий компонент – например, ЦЕМ I – это портландцемент.
Затем отмечают добавку: пуццолан (П), известняк (И) и др. Их использование помогает материалу обзавестись нужной степенью водостойкости и другими свойствами.
Важно: сама марка указывается в виде буквы «М» с индексом, который демонстрирует класс прочности цемента.
Как определить марку
Она определяется в лабораторных условиях, исходя из заданного раньше удельного веса цемента. Для этого требуется образец материала. С одной стороны добавляется 1 часть вяжущего вещества, с другой – 3 части кварцевого песка. Создается смесь для проведения качественного опыта – в нее добавляют воду, заливают в формочки. Образцы не трогают в течение 28 суток. Смесь успевает засохнуть минимум на 98%, после чего образец подкладывается под пресс и с помощью давления разрушается. Последнее, в свою очередь, замеряется.
Процедура повторяется 6 раз с другими образцами. По полученным данным вычисляется марка и класс прочности цемента (удельный вес бетона) в МПа и кг/см³.
Применение разных марок
Маркировка цемента и его характеристики обуславливают свойства этого материала, а также определяют область применения. Крайне важно знать маркировку цемента и его расшифровку, чтобы грамотно и с пользой использовать данный материал.
Виды цемента и их применение:
- М300 – отличается самой низкой ценой. Применяется для одноэтажных зданий.
- М400 – эта марка цемента употребляется для конструкций из железобетона, кладки кирпичей, бетонирования на/подземных конструкций.
- М500 – можно использовать в мостовых опорах, для выполнения ремонта.
- М600 – для установок высокого класса с повышенными требованиями.
- М700 – для бетонов, применяемых в конструкциях с большим механическим напряжением.
Зная, как изготавливается цемент, и что означает его марка, можно правильно подобрать материал для определенного вида постройки, обладающий нужными характеристиками. Сочетание различных компонентов в составе позволяет получить крепкий, водостойкий и качественный материал, который обеспечит долговечность и надежность конструкций.
Как производится цемент
Портландцемент - основной ингредиент бетона. Бетон образуется, когда портландцемент образует пасту с водой, которая связывается с песком и камнем, чтобы затвердеть.
Цемент производится с помощью строго контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов.
Обычные материалы, используемые для производства цемента, включают известняк, ракушечник, мел или мергель в сочетании со сланцем, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой.Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют каменное вещество, которое измельчается в мелкий порошок, который мы обычно называем цементом.
Каменщик Джозеф Аспдин из Лидса, Англия, впервые изготовил портландцемент в начале XIX века, сжигая порошкообразный известняк и глину в своей кухонной печи. С помощью этого грубого метода он заложил основу отрасли, которая ежегодно буквально перерабатывает горы известняка, глины, цементной породы и других материалов в порошок, настолько мелкий, что он может проходить через сито, способное удерживать воду.
Лаборатории цементного завода проверяют каждый этап производства портландцемента путем частых химических и физических испытаний. Лаборатории также анализируют и тестируют готовый продукт, чтобы убедиться, что он соответствует всем отраслевым спецификациям.
Самый распространенный способ производства портландцемента - сухой метод. Первый шаг - это добыча основного сырья, в основном известняка, глины и других материалов. После добычи порода дробится. Это включает в себя несколько этапов.Первое дробление уменьшает размер камня до максимального размера около 6 дюймов. Затем порода поступает на вторичные дробилки или молотковые дробилки для измельчения примерно до 3 дюймов или меньше.
Дробленая порода смешивается с другими ингредиентами, такими как железная руда или летучая зола, измельчается, смешивается и подается в цементную печь.
Цементная печь нагревает все ингредиенты до температуры около 2700 градусов по Фаренгейту в огромных цилиндрических стальных вращающихся печах, облицованных специальным огнеупорным кирпичом. Обжиговые печи часто достигают 12 футов в диаметре - достаточно большого размера, чтобы вместить автомобиль, и во многих случаях больше, чем высота 40-этажного здания.Большие печи устанавливаются с небольшим наклоном оси от горизонтали.
Тонко измельченное сырье или суспензия подается в верхний конец. На нижнем конце - ревущий взрыв пламени, произведенный точно контролируемым сжиганием порошкообразного угля, нефти, альтернативного топлива или газа при принудительной тяге.
По мере того, как материал движется через печь, определенные элементы уносятся в виде газов. Остальные элементы объединяются, образуя новое вещество, называемое клинкером.Клинкер выходит из печи серыми шарами, размером с мрамор.
Клинкер выгружается раскаленным из нижнего конца печи и обычно доводится до рабочей температуры в различных типах охладителей. Нагретый воздух из охладителей возвращается в печи, что позволяет сэкономить топливо и повысить эффективность горения.
После охлаждения клинкера цементные заводы измельчают его и смешивают с небольшим количеством гипса и известняка. Цемент настолько мелкий, что в 1 фунте цемента содержится 150 миллиардов зерен.Теперь цемент готов к транспортировке компаниям по производству товарного бетона для использования в различных строительных проектах.
Хотя сухой процесс является самым современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в США используется мокрый процесс. Эти два процесса в основном похожи, за исключением мокрого процесса, когда сырье измельчается с водой перед подачей в печь.
.цемент | Определение, состав, производство, история и факты
Цемент , в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве. Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой становятся твердой массой. Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности.Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них - портландцемент.
процесс производства цемента Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья, обжига измельченных и смешанных ингредиентов до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.
Encyclopædia Britannica, Inc.В этой статье рассматривается история развития цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также проверка этих свойств.Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры. Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».
Применение цемента
Цемент может использоваться сам по себе (т.е. «в чистом виде» в качестве затирочного материала), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешивается с инертным материалом, известным как заполнитель.Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей имеет размер от 19 до 25 мм (от 0,75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель может также достигать 150 мм ( 6 дюймов) при укладке бетона в большие массивы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей.Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется при производстве кирпича, черепицы, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий. Продукция собирается на заводах и поставляется готовой к установке.
бетон Заливка бетона в фундамент дома.
Karlien du Plessis / Shutterstock.comПроизводство цемента чрезвычайно широко распространено, поскольку бетон сегодня является наиболее широко используемым из всех строительных материалов в мире.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас .Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия
CementЦемент - это материал, который затвердевает и прилипает к другим материалам, удерживая их вместе. Портландцемент - это распространенный вид, который изготавливается из негашеной извести (нагретого известняка) и глины. Цемент используется для изготовления бетона и раствора.
Эту короткую статью можно сделать длиннее. Вы можете помочь Википедии, добавив к ней .| Викискладе есть медиафайлы, связанные с Цемент . |
Определение цементирования от Merriam-Webster
цемент | \ si-ˈment также ˈsē -ment \b : порошок оксида алюминия, диоксида кремния, извести, оксида железа и оксида магния, сожженный вместе в печи, тонко измельченный и используемый в качестве ингредиента раствора и бетона также : любая смесь, используемая для аналогичной цели
2 : связующий элемент или агент: например,
a : вещество, заставляющее предметы слипаться друг с другом
b : что-то, служащее для прочного соединения справедливость - это цемент, скрепляющий политическое сообщество - Р.M. Hutchins
4 : пластичная композиция, изготовленная, в частности, из цинка или диоксида кремния для заполнения зубных полостей
5 : мелкозернистая основная масса или стекло из цементированного порфира; цементирование; цементы
переходный глагол
1 : объединять или укреплять с помощью или как будто с помощью цемента Галька была скреплена глиной. закрепил свою роль лидера в команде - Т.W. Smith
2 : для облицовки бетоном цементировал пол подвала
.Определение цемента от Merriam-Webster
цемент | \ si-ˈment также ˈsē -ment \b : порошок оксида алюминия, диоксида кремния, извести, оксида железа и оксида магния, сожженный вместе в печи, тонко измельченный и используемый в качестве ингредиента раствора и бетона также : любая смесь, используемая для аналогичной цели
2 : связующий элемент или агент: например,
a : вещество, заставляющее предметы слипаться друг с другом
b : что-то, служащее для прочного соединения справедливость - это цемент, скрепляющий политическое сообщество - Р.M. Hutchins
4 : пластичная композиция, изготовленная, в частности, из цинка или диоксида кремния для заполнения зубных полостей
5 : мелкозернистая основная масса или стекло из цементированного порфира; цементирование; цементы
переходный глагол
1 : объединять или укреплять с помощью или как будто с помощью цемента Галька была скреплена глиной. закрепил свою роль лидера в команде - Т.W. Smith
2 : для облицовки бетоном цементировал пол подвала
.Определение цемента Merriam-Webster
цемент | \ si-ˈment также ˈsē -ment \b : порошок оксида алюминия, диоксида кремния, извести, оксида железа и оксида магния, сожженный вместе в печи, тонко измельченный и используемый в качестве ингредиента раствора и бетона также : любая смесь, используемая для аналогичной цели
2 : связующий элемент или агент: например,
a : вещество, заставляющее предметы слипаться друг с другом
b : что-то, служащее для прочного соединения справедливость - это цемент, скрепляющий политическое сообщество - Р.M. Hutchins
4 : пластичная композиция, изготовленная, в частности, из цинка или диоксида кремния для заполнения зубных полостей
5 : мелкозернистая основная масса или стекло из цементированного порфира; цементирование; цементы
переходный глагол
1 : объединять или укреплять с помощью или как будто с помощью цемента Галька была скреплена глиной. закрепил свою роль лидера в команде - Т.W. Smith
2 : для облицовки бетоном цементировал пол подвала
.
