88889.ru

Отделка плиткой и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Производство цемента: сырье, виды

Производство цемента: сырье, виды

В скором времени цемент в Ростове будут производить самостоятельно. Там собираются открывать цементный завод. Изготовление этого материала является дорогостоящим и энергоемким процессом. Но все затраты окупаются, ведь это – наиболее востребованный материал на строительном рынке всего мира. В последние годы производство цемента на многих заводах увеличилось. В связи с этим вырос и экспорт этого материала.

Производство происходит поэтапно. Первый этап — получение клинкера. Самый дорогостоящий. Это обусловлено тем, что для его получения требуется: разработка известняковых месторождений; измельчение полученного материала; подсушивание, помол и добавление нужных компонентов; обжиг полученной смеси. На втором тапе требуется измельчение клинкера с добавлением различных добавок. Второй этап так же проходит несколько ступеней: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Все добываемое для производства этого материала сырье имеет свои качественные характеристики. Поэтому для разных видов сырья используют свои способы производства: мокрый, сухой или комбинированный.

Мокрый способ получил свое название потому, что измельчение сырья производится в водной среде, затем шлам отправляют на обжиг. Во время обжига происходит выделение из шлама углекислоты, затем клинкер растирают до порошкообразного состояния. Этот порошок и становится конечным продуктом. Для мокрого способа используют мел, глину и железосодержащие добавки.

Для сухого способа характерно высушивание полученного сырья перед помолом или в процессе помола. На выходе получается тонкоизмельченный порошок.

Комбинированный способ производства цемента предполагает использование как мокрого, так и сухого способа производства. Существует две разновидности комбинированного способа. 1 – сырьевую смесь готовят в виде шлама, затем убирают лишнюю воду и полусухую смесь отправляют в печи для обжига. 2 – сырьевую смесь изготавливают сухим способом, затем добавляют небольшое количество воды и гранулированную смесь подают на обжиг.

Для каждого из вышеперечисленных способов существует специальное оборудование. И должна строго соблюдаться последовательность операций.

В настоящее время цемент в Ростове можно приобрести как от российских, так и от зарубежных производителей. А наша компания поможет вам выбрать приемлемый для вас вариант. Для его производства в основном используют глинистые и карбонатные породы, другое природное сырье, а так же промышленные отходы. К карбонатным породам относятся: известняк, известняк-ракушечник, мел, мергелистый известняк, мергель, метаморфические либо осадочные горные породы доломитового, карбонатно-глинистого и известнякового состава. От их структуры и физических свойств будет зависеть их ценность. Так, породы, имеющие кристаллическую структуру, по своим качествам хуже пород с аморфной структурой. Породы с аморфной структурой лучше взаимодействуют с другими веществами при обжиге.

Мел – известняковая горная осадочная порода, которая легко растирается. Мергель – переходная порода. Может иметь различную структуру, плотность и влажность. Растворы из него применяются при кладке печей, каминов и др. Для создания цемента из известняковых пород лучше подходят пористые и мергелистые виды, без содержания кремния. К горным породам, применяющимся при производстве, относятся: суглинок, глина, лесс, глинистый сланец, лессовидные суглинки. Глины состоят из различных минералов, которые при взаимодействии с водой разбухают и становятся пластичными. Использование глины при сухом способе производства позволяет гранулировать шлам. Суглинок отличается от глины более высоким содержанием в нем пылеватых и песчаных частиц. Глинистые сланцы отличаются более или мене постоянным составом веществ и в них меньшее содержание влаги. Лесс – рыхлая и пористая горная порода, включающая в себя содержание полевого шпата, кварца и прочих силикатов. Он имеет невысокую пластичность. Лессовидный суглинок – переходный материал, свойства которого находятся между свойствами суглинков и лесса.

Цены на цемент в Ростове колеблются от 100 рублей за мешок и выше. Все зависит от закупаемой партии, чем больше партия – тем меньше цена. Также наблюдается зависимость от производителя. Российский продукт немного дороже турецкого, т.к. при его производстве используется мокрый способ, требующий больших затрат.

Производители предлагают большой выбор видов цемента, отличающихся различными качественными характеристиками и свойствами: портландцемент и его разновидности; белый; цветной; гидрофобный; глиноземистый; магнезиальный; пластифицированный; пуццолановый; расширяющийся; сульфатостойкий; тампонажный; шлаковый и многие другие. Все эти виды отличаются по области применения, свойствам, применяемым при производстве сырьем, прочности, проценту даваемой усадки и др.

После окончания производства, цемент расфасовывают в мешки по 50 кг. С точки рения безопасности (для сохранения всех качеств и свойств), лучше всего подходят его перевозки в биг-бегах и слим-бегах. Биг-беги представляют собой плотный мешок из синтетического материала. На мешках обязательно проставляется маркировка – характеристика прочности продукта. Маркировка происходит по двум признакам: нагрузка, которую он способен выдерживать, и процентное соотношение содержащихся в нем добавок. Прочность цемента обозначается буквами «М» или «ПЦ», в зависимости от производителя, и стоящими рядом с ними цифрами. Именно цифра будет указывать на выдерживаемую нагрузку. Самым высоким показателем прочности является отметка 700. Но наибольшим спросом пользуется материал с маркировкой 350-500. Содержание добавок отмечается буквой «Д» и стоящей за ней цифрой. Цифра указывает на процент добавок, входящих в состав. Количество добавок указывает на область применения того или иного вида. Кроме того, наличие различных добавок будет влиять не только на свойства продукта, но и на свойства бетона, в который он будет добавлен. Например, для климата России одной из важных характеристик является морозостойкость – способность цемента выдерживать частые замораживания и последующие оттаивания, без особого вреда для остальных показателей. Такая маркировка подходит не для всех видов. Исключением являются глиноземистые, быстротвердеющие и шлакопортландцементы. Прочность обычно указывается на момент 28 суток. Для быстротвердеющих и шлакопортландцементов прочность устанавливается на 3 и 28 сутки, а для глиноземистых – на 3 сутки.

Наша компания осуществляет поставку не только в Ростове, но и в другие города по приемлемым ценам. Мы готовы помочь каждому клиенту. Обращайтесь к нам и вы будете приятно удивлены качеством поставляемого стройматериала.

Читайте так же:
Как удалить цементные пятна с кирпича

Безклинкерный цемент

Традиционные технологии производства цемента включают стадию получения клинкера – гранулированной смеси исходных размолотых известняка и глины, прокаленной при температуре 1400 °С (портландцемент). Основными недостатками данной технологии выступают:

  • Высокая энергоемкость;
  • Высокая капиталоемкость;
  • Длительные сроки окупаемости;
  • Негативное влияние на окружающую среду (неэкологичность).

Частично устранить или сократить все негативные моменты, связанные с традиционным процессом производства цемента, призвана альтернативная технология производства так называемого бесклинкерного цемента. При «холодном» способе производства стадия высокотемпературной прокалки клинкера, осуществляемая в дорогостоящих барабанных вращающихся печах и соответственно сопровождаемая большим расходом топлива, исключается из технологического процесса. Это позволяет многократно сократить потребление энергоносителей и на порядок уменьшить капитальные затраты. Таким образом, бесклинкерная технология производства цемента даже на малотоннажных установках обеспечивает трёхкратное снижение его себестоимости.

Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, который может использоваться в тех же сферах применения, что и традиционный цемент. Физико-химические свойства шлако-щелочного цемента аналогичны свойствам традиционного цемента. А строительный раствор и бетон из такого цемента отличаются высокой износостойкостью даже в агрессивной среде, такой как морская вода, а также обладает низкой температурой гидратации.

Основа шлако-щелочного цемента — шлак. Получить его возможно двумя способами:

1) Основные компоненты – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в пропорции, которая позволяет получить оптимальный состав смеси для получения высококачественного шлака после расплава компонентов. В качестве сырья на выбор могут быть использованы:

  • зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
  • известняк, известковая глина, карбонат кальция или доломитизированный известняк
  • песок, глина содержащая песок или известь содержащая песок
  • минеральные отходы, содержащие кальций, алюминий, кремний.

2) Готовый доменный шлак, полученный в процессе производства чугуна.

1) Производство цемента на основе специального гидравлического шлака

Процесс производства бесклинкерного цемента на основе специального гидравлического шлака состоит из трех этапов, которые отличаются от этапов производства традиционного портландцемента: плавление, охлаждение расплава, помол цемента.

Плавление сырья для получения шлака

Сырье для получения специального гидравлического шлака расплавляется в плавильной печи. Перед тем как поступить в плавильную печь сырье проходит через устройство предварительного нагрева, использующее отработанное тепло плавильной печи. Плавильная печь напоминает стекловаренную печь, однако при производстве цемента нагрев печи осуществляется за счет угля, пылевидного топлива, традиционного топлива или газа. Температура плавления – около 1450°C.

Охлаждение расплава и помол

На выходе из плавильной печи расплав охлаждается и подвергается грануляции. Данная система грануляции с водяным охлаждением позволяют обеспечить высокую реактивность шлака. Охлаждающая вода подается под большим давлением, что позволяет обеспечить быстрое охлаждение жидкой стекломассы и высокое содержание стекла в шлаке. На выходе из охлаждающей системы мы получаем слегка теплый и практически сухой шлак, готовый к использованию.

Быстрое охлаждение расплава позволяет получить шлак с очень высокой потенциальной реакционной способностью. Гранулят может храниться в течение длительного периода времени без потери данного свойства.

Охлажденный гранулированный шлак необходимо измельчить. После измельчения до порошкообразного состояния шлак готов к реакции при взаимодействии с водой.

Изготовление цемента

Для изготовления готового к использованию цемента смешиваются три компонента:

  • высушенный и гранулированный шлак
  • порошкообразный дополнительный материал
  • небольшое количество активизатора

Компоненты дозируются и смешиваются в нужных пропорциях для получения цемента желаемого качества.

В качестве дополнительного материала может использоваться:

  • зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
  • песок, глина содержащая песок или известь содержащая песок
  • доменные шлаки

Активизатор добавляется в небольших количествах (от 2 до 5% от массы смеси). Количество и тип активизатора зависит от того, какую марку цемента вы хотите получить. Различное дозирование и выбор смешиваемых компонентов позволяет производить большое количество различных марок цемента на основе одних и тех же базовых компонентов.

В связи с высокой реакционной способностью приготовленного шлака , необходимы добавки, сдерживающие реакцию, такие, как зольная пыль или другое химически инертной вещество.

Голландская компания ASCEM BV разработала рецептуру, при которой смесь измельченного шлака и инертного вещества — золы – составляет 50/50.

Выше были приведены этапы производства цемента, характерные исключительно для производства шлакового цемента. Остальные этапы схожие с этапами производства традиционного портландцемента:

  • Разработка месторождений сырья, подготовка сырьевых материалов, дробление, помол и хранение различных сырьевых компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
  • Смешивание различных компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
  • Упаковка цемента в мешки и отгрузка на склад после этапа смешивания шлаков, дополнительных материалов и активизатора.

Схема производства бесклинкерного цемента на основе специального гидравлического шлака

Источник: по данным компании ASCEM BV

Полученный таким способом цемент обладает очень низкой температурой гидратации при производстве бетона, в связи с этим он может использоваться в производстве монолитного бетона, укладываемого в большие массивы. Другим важным свойством бетона является его высокая коррозиестойкость в агрессивной среде, такой как морская вода или сточные воды.

Ниже приведена сравнительная таблица свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.

Сравнительная характеристика свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.

Физико-химические свойства цемента/строительного раствораОбычный цемент, сопоставимый со свойствами портландцементаМодифицированный
удобоукладываемость++
температура гидратации+++
прочность при сжатии в возрасте 1 день+++
прочность при сжатии в возрасте 28 дней++
устойчивость к проникновению воды+
устойчивость к воздействию CO 2+
коррозиестойкость
сульфатостойкость+++++
устойчивость к воздействию серной кислоты+++
устойчивость к воздействию хлора++

0 одинаково
+ немного превосходит
++ превосходит
+++ намного превосходит

Источник: по данным компании ASCEM BV

Помимо высоких потребительских характеристик производство бесклинкерным способом оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными методами производства цемента.

При производстве цемента традиционным способом сырье обычно добывается из земли в больших количествах и трансформируется в цементирующий материал через обжиг, спекание или плавление и помол. Данные процессы являются чрезвычайно энергоемкими и оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Читайте так же:
Конференция по цементу белые ночи

Помимо добычи сырья выброс в атмосферу отработанных газов и загрязнение атмосферы пылью также отрицательно сказываются на состоянии окружающей среды. Хотя производство бесклинкерного цемента не свободно от выделения в атмосферу газов и пыли, оно все же является более экологически чистым по сравнению с производством традиционного портландцемента.

Также в производстве бесклинкерного цемента используется вторичное сырье, такое как зольная пыль, что позволяет экономить природные ресурсы планеты.

Сравнительная характеристика свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента
Потребление сырья (кг) на тонну производимого цемента
ASCEMПортландцемент
Известняк4001200
Глина50200
Гипс50
Зольная пыль650100
Активизатор100
Всего12001550
Потребление энергии
ASCEMПортландцемент
Первичное потребление энергии (гигаДжоуль)1,73,2
Электроэнергия(кВт/ч)180100
Общее потребление энергии2,43,6
Выбросы газов и пыли в атмосферу
ASCEMPortland Cement
CO2 (мг/Нм 2 )175528
No2 (мг/Нм 2 )200 — 300600 — 2200
SO2 (мг/Нм 2 )3535
Пыль(мг/Нм 2 )

Источник: по данным компании Крона-СМ

К преимуществам технологии производства цемента на основе металлургического шлака относятся:

Глинистое сырье для производства цемента

Он получается в результате обжига до сплавления или до спекания смеси сырья, богатого глиноземом, с известняком (или известью) и последующего тонкого помола. Название «алюминатный» соответствует высокому содержанию алюминатов кальция в составе цемента.

Состав и свойства

Этот цемент отличается стойкостью по отношению к действию минерализованных вод. Несмотря на способность быстро твердеть, сроки схватывания его нормальные.

Основным минералом, содержащим глинозем (Аl2O3), являются глины, идущие для производства глиноземистого цемента и применение его для получения различных керамических изделий.

По химической природе окислы алюминия представляют амфотерные образования, реагирующие как с кислотами, так и со щелочами. Это сказывается и на стойкости алюмосиликатов.

Все же в керамических изделиях, особенно в плотных видах их отмечается хорошая и отличная стойкость к кислотам и удовлетворительная к щелочам. В едких щелочах, например, обыкновенный глиняный кирпич разрушается весьма быстро.

мешок цемента

Вяжущим алюминатного типа является глиноземистый цемент; он получается путем обжига до сплавления богатого глиноземом сырья (бокситов) совместно с известняком. Путем последующего тонкого помола продукта обжига получают глиноземистый цемент.

По химическому составу полученный цемент содержит в %:

  • глинозема (Аl2O3) . 35—55
  • извести (СаО). 35—45
  • кремнезема (SiO2). 5—10
  • окислов железа (Fe2O3) . 0—15

Глиноземистый цемент содержит по преимуществу низкоосновные алюминаты кальция и в основном однокальциевый алюминат СаО • Аl2O3(СА), а также С5А3 и С3А5, присутствуют также C2S, C2SA и некоторые другие.

При твердении глиноземистого цемента происходит гидролиз СА:

Существенно отметить, что при повышенных температурах (более 30°С) вместо С2АН7 образуется С3АН6 со снижением прочности и последующей стойкости бетона.

Для улучшения свойств глиноземистого цемента иногда вводят в него 25—30% ангидрита, а цемент получает название гипсоглиноземи-стого или ангидритоглиноземистого.

бетоны глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одной из составляющих расширяющихся цементов.

В соответствии с амфотерной природой глинозема и гидроокиси алюминия глиноземистый цемент несколько лучше противостоит действию слабых кислот, чем портландцемент, но значительно менее стоек в щелочах, особенно едких.

Отмечается также повышенная стойкость этого цемента в сульфатных водах.

Сырье и производство глиноземистого цемента

Сырьем для этого цемента служат: боксит горная порода, богатая глиноземом, и известняк. Бокситы встречаются сравнительно редко и являются очень ценным сырьем, используемым главным образом для производства алюминия. При производстве данного цемента можно частично использовать и более дешевое сырье некоторые отходы промышленности, богатые глиноземом.

Изготовлении глиноземистого цемента

При изготовлении глиноземистого цемента способом плавления требуется температура около 1400°, способом спекания 1200—1300°. Обжиг до плавления ведут в электрических печах или в вагранках, имеющих кожух, в который подается вода для охлаждения. Обжиг до спекания ведут во вращающихся печах. После обжига и охлаждения производится тонкий помол полученного клинкера.

производство цемента

Способ производства

Цемент получают таким способом путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с довкои известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно дает чугун и шлак, представляющий собой глиземистый цементный клинкер. Стоимость глиноземистого цемента в несколько раз превышает стоимость обыкновенного цемента, что ограничивает его применение

как получают цемент

Химический состав

По химическому составу глиноземистый (алюминатный) цемент отличается от портландцемента более высоким содержанием глинозема (около 40%) и меньшим содержанием окиси кальция (около 40%) и кремнезема (б—8%). В отличие от обыкновенного цемента, в клинкере которого содержатся главным образом силикаты, клинкер глиноземистого (алюминатного) цемента состоит преимущественно из алюминатов кальция.

Главная составная часть этого цемента однокальциевый алюминат СаО • Аl2Оз, второстепенное соединение двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2, инертная примесь геленит 2СаО • Si2O3 • А12Оз.
При соединении однокальциевого алюмината с водой происходит следующая реакция:
2(СаО • Аl2Оз) + nН2О=2СаО •.Аl2О3 • 7Н2О+Аl2О3 • тН20.

Химическая формула

Соединение 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О является главной составной частью затвердевшего глиноземистого цемента.
В этом цементе не содержится трехкальциевого алюмината и почти не выделяется свободной гидроокиси кальция, т. е. нет тех двух веществ, которые, реагируя с сульфатами и другими веществами, могут вызвать разрушение обыкновенного цемента. Этим и объясняется высокая стойкость затвердевшего глиноземистого цемента в сульфатных, морских, углекислых и других минерализованных водах. Однако сильные кислоты, концентрированные растворы сернокислого магния и щелочей действуют все же разрушающе и на этот цемент.

Применение глиноземистого цемента

Требование к качеству

Для глиноземистого цемента по ГОСТ установлены следующие требования:
тонкость помола: через сито № 0085 (с отверстиями 0,085 мм) должно пройти не менее 90%;
сроки схватывания: начало — не раньше 30 мин., конец — не позднее 12 час. после затворения водой, т. е. обычные;
цемент должен обладать равномерностью изменения объема.

Марки цемента

Глиноземистый цемент по результатам испытания в образцах из раствора жесткой консистенции делится на три марки: 300, 400 и 500. Эти марки в отличие от марок обыкновенного цемента определяются на основании трехдневных испытаний. Предел прочности при сжатии и растяжении в растворе состава 1:3 с нормальным вольским песком должен быть по стандарту не ниже величин. По новому методу при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки 200—500. Предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже величин.

Прочность

Прочность цемента при сжатии через 28 дней должна быть не ниже, чем через 3 дня, но прочности при растяжении и изгибе может быть ниже на 10%.
Глиноземистый цемент по прочности на сжатие через 3 дня не уступает высокопрочному портландцементу, но выгодно отличается от него быстрым твердением, приобретая уже через день высокую прочность. После 3 дней твердения прочность нарастает медленно: к 7 дням — примерно на 20%, к 28 дням — на 30 — 40%

Твердение

Твердение глиноземистого цемента сопровождается большим выделением тепла (60—90 ккал/кг). Это явление полезно при зимних бетонных работах, но нежелательно, а иногда даже опасно, при бетонировании массивных конструкций, особенно в летнее время. Вообще для бетонирования массивных сооружений глиноземистый цемент не предназначен.

Лучше всего этот цемент твердеет во влажной среде при температуре 15°. При повышении температуры прочность глиноземистого цемента значительно понижается. При температуре выше 40° вместо соединения 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О начинает образовываться соединение ЗСаО • Аl2О3 • 6Н2О, имеющее низкую прочность. Поэтому глиноземистый цемент (в отличие от обыкновенного цемента, шлакового и др.) нельзя искусственно нагревать (пропаривать и т. п.).
Цемент придает более высокую (чем обыкновенный цемент) плотность и водонепроницаемость растворам и бетонам, что объясняется химическим связыванием большого количества воды.

Применение

бетонные столбы фото моста

Глиноземистый цемент следует применять в специальных сооружениях, при спешных дорожных, строительных и монтажные работах, при работах в зимнее время, в морских (немассивных) сооружениях и вообще в бетонных сооружениях, находящихся в минерализованных водах:

  • строительства транспортных магистралей, мостов;
  • аварийно-восстановительных работ, связанных с устранением последствий аварий, восстановлением строительных объектов, сооружений;
  • возведения оборонительных конструкций, транспортных сооружений;
  • выполнения гидротехнических объектов (плотин, дамб, набережных, портов);
  • осуществления зимой работ, связанных с возведением бетонных, железобетонных конструкций;
  • ускоренного строительства фундаментов;
  • оперативного выполнения монтажных и ремонтных мероприятий;
  • герметизации скважин, полостей, связанных с повышенным давлением жидкой среды;
  • изготовления жаростойкого бетона;
  • заделки пробоин в морских судах.

Применяется при выполнении работ, связанных с промышленным строительством, а также в других отраслях. Материал характеризуется способностью выдерживать повышенные температуры, сохраняя прочностные свойства, устойчивость к воздействию агрессивных факторов.

Портландцемент. Сырье и условия получения. Способы производства цемента

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция ( 70-80 % ). Портландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой (3-5 %) гипса. Клинкер представляет собой зернистый материал (в виде порошка или гранул), полученный обжигом до спекания (при 1450 о С) сырьевой смеси, состоящей в основном из карбоната кальция (различных видов известняков) и алюмосиликатов (глин, мергеля, доменного шлака и др.).

Основные свойства портландцемента обусловливаются составом клинкера. Качество клинкера определяет все свойства портландцемента; добавки же, вводимые в цемент, лишь регулирует его свойства. Качество клинкера зависит от его химического и минерального состава, тщательности подготовки сырьевой массы, условий проведения ее обжига и режима охлаждения.

Сырье для получения портландцемента. В качестве сырья иногда используют природные горные породы — мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества каронатных (75 . 78 %) и глинистых пород (25 . 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых — глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс. Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания. Однако максимальное количество вводимого гипса регламентируется химическим составом портландцемента.

Производство портландцемента. Производство портландцемента состоит из следующих процессов: добычи сырья и доставки его на завод; подготовки сырья и смеси; обжига смеси — получения клинкера; измельчения клинкера с добавками — получения цемента.

По характеру подготовки сырья и приготовления смеси различают мокрый и сухой способы изготовления цемента.

При мокром способе сырье дробят и размалывают без дополнительной подсушки. Весьма часто помол осуществляют с добавлением воды, глину размешивают в специальных емкостях — болтушках. Смесь готовят тщательным перемешиванием жидких молотых смесей в шламбассейнах. В этом случае подготовленная смесь — цементный шлам — содержит до 40 % и более воды.

При сухом способе тонкое измельчение исходного сырья — помол — осуществляют в сухом состоянии. Тщательное смешивание производят в специальных смесителях. В строительстве наиболее распространен мокрый способ, при котором удается достичь хорошей гомогенности сырьевой смеси, что в конечном итоге обусловливает получение цемента с более высокими и стабильными качествами. В связи с созданием оборудования, обеспечивающего хорошую гомогенизацию в смеси тонкомолотых порошков, сухой способ как более экономичный (не требующий теплоты на испарение воды) и, следовательно, перспективный находит все большее применение.

21. Обжиг клинкера. Химический и минералогический состав клинкера

Химический состав клинкера определяется содержанием оксидов (% по массе), причем главных из них: СаО 63- 66, SiQ2 21-24, А1203 4-8, Fe23 2-4; их суммарное количество составляет 95-97%. В небольших количествах в виде различных соединений могут входить MgO, S03, Na2О и К2О, а также ТiO2, Сг23, Р2О5. В процессе обжига, доводимого до спекания, главные оксиды образуют силикаты, алюминаты, алюмоферрит кальция в виде минералов кристаллической структуры, а некоторые из них входят в стекловидную фазу.

Минеральный состав клинкера. Основные минералы клинекера: алит, белит, трехкальциевый алюминат и алюмоферрит кальция.

Алит 3CaO-Si02 (или C3S*) — самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45-60 °С. Алит представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2-4 %) MgO, А123, Р25, Сг23 и других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства.

Белит 2CaO-Si02 (или C2S) — второй по важности и содержанию (20-30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента. В интервале между нормальной температурой и 1500 °С существу ет пять кристаллических форм двухкальциевого силиката. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор В-двухкальциевого силиката (В-C2S) и небольшого количества (1-3%) А123, Fe23, MgO, Сг23.

Обжиг смеси производится во вращающихся печах, представляющих собой металлические цилиндры, обложенные внутри огнеупорной футеровкой. Печь укладывают на специальные катки с небольшим уклоном к поверхности земли, за счет чего по мере вращения сырьевая смесь продвигается по печи от приподнятого конца к опущенному. Длина печи достигает 180 м, а иногда доходит до 250 м, диаметр — до 6 м. По мере продвижения смесь подсушивается, скатывается в шарики и под действием высокой температуры (1450 . 1500 °С) спекается в гранулы размером 5 . 20 мм и более. Затем гранулы охлаждаются сначала в печи, в зоне охлаждения, впоследствии — в специальных устройствах — холодильниках.

Существует и достаточно прогрессивный способ обжига клинкера. В печи силикатный расплав заменен расплавом на основе хлористого кальция. Существенно снижается температура обжига (1100 . 1150 °С), в 3 .. .4 раза облегчается помол, но в цементе появляется минерал — алинит, содержащий алюмохлоридсиликат кальция. Этот цемент быстрее твердеет в начальные сроки.

Остывший клинкер подвергают размолу чаще всего в шаровых мельницах, представляющих собой металлические цилиндры диаметром до 3,5 и длиной до 15 . 20 м, которые выложены изнутри бронированными плитами. Мельницы имеют 2 . 3 камеры, отделенные друг от друга металлическими перегородками с отверстиями для прохождения размалываемого материала.

Размол клинкера и постепенное продвижение размалываемого материала обеспечиваются при вращении за счет наклона мельницы. По выходе из шаровой мельницы портландцемент подают на склад в силосы, где он остывает и выдерживается некоторое время, достаточное для стабилизации.

Всё дело в пропорциях: из чего делают цемент, чтобы фундамент простоял долго

Дмитрий Дубовицкий

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

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

Читайте в статье

Нормативные документы

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

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

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

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

Химический состав цемента

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

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

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

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

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

Основные характеристики

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

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

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

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

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

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

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

Типы цемента по сфере использования

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

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

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

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

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

Из чего делают цемент

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

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

Карбонатные породы

Какие карбонатные породы используются при производстве цемента:

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

Сырьё добывается разными фракциями, уже на производстве ведётся его отбраковка и сортировка

Сырьё добывается разными фракциями, уже на производстве ведётся его отбраковка и сортировка

Глинистое сырьё

К глинистым породам относятся:

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

Корректирующие добавки

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

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

Как делают цемент на производстве

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

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

 Чем мельче фракции цемента, тем крепче и надёжнее будет состав, тем выше марка

Чем мельче фракции цемента, тем крепче и надёжнее будет состав, тем выше марка

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

Мокрый метод

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

Сухой способ

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

Комбинированные методики

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

Как сделать цемент в домашних условиях

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

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

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

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

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

Как приготовить цементный раствор

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

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

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

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

Из чего и как делают цемент – видео

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector