З чого роблять цемент: його склад і властивості

Цемент — поширений будівельний матеріал, який використовується найчастіше в якості в’яжучого в будівельних сумішах і розчинах. Являє собою дрібнодисперсний порошок сірого кольору з зеленуватим або іншим відтінком. Після взаємодії з водою цемент і продукти на його основі утворюють пластичну масу, яка при твердінні трансформується в штучний камінь.

Сировина для виготовлення цементу

Сировиною для виробництва цементу є гірські породи, що видобуваються відкритим способом:

• Карбонатний — крейда, вапняки, вапняки-черепашники, доломіт, мергель, туф. У промисловому виробництві використовуються в основному вапняки. Точна кількість компонента залежить від його властивостей і мінерального складу. Чим більше в складі породи речовин з кристалічною структурою, тим вище температура плавлення.
• Глинистий — глина, глинисті сланці, лес, суглинки, Монтморилоніт. Цей компонент осадового походження розбухає при контакті з водою. Мета застосування глинистих речовин-підвищення пластичності сумішей і розчинів на базі цементного в’яжучого.
• Добавка. Їх перелік визначається в залежності від властивостей, які необхідно отримати. Зазвичай добавки містити глинозем, залізо, кремній. Для їх виготовлення використовують різні виробничі відходи – доменний пил та інші.

Єдиної формули хімічного складу цементу не існує, так як виробники пропонують велику кількість різновидів цього будівельного матеріалу з різними експлуатаційними характеристиками.

Найбільш поширений в будівництві портландцемент — без мінеральних добавок і з мінеральними добавками.

Існують певні обмеження щодо мінімально допустимих хімічних сполук, з яких складається портландцемент:

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

Хімічні склади у відсотках деяких типів цементів

Що таке цементний клінкер?

Основний компонент виробництва цементу — клінкер. Це проміжний напівфабрикат, одержуваний випалюванням суміші вапняку (крейди, мергелю або інших порід) в кількості 75% і 25% глини. Сировинні компоненти плавляться з утворенням гранул. Клінкер перемелюють і з’єднують з меленими добавками.

Весь процес виготовлення цементного в’яжучого можна умовно розділити на 3 етапи:

• виготовлення клінкеру випалюванням — основний процес, найбільш витратний і трудомісткий;
• помел клінкеру до утворення тонкодисперсного порошку;
• змішування клінкерного порошку з порошкоподібними добавками.

Виготовлення клінкеру ділиться на наступні етапи:

• доставка сировини для клінкеру на цементний завод;
• подрібнення сировинних компонентів;
• змішування компонентів в пропорціях, зазначених в техдокументації, для подальшого випалу.

Технології виробництва цементу

Існує кілька технологій виробництва цементу.

Конкретний вид виробництва визначається тим, з чого роблять цемент:

• Мокрий. Клінкер виготовляється з крейди, глини і води. До подрібненим компонентів додають воду. Вологу суміш (шлам) відправляють на випал. Отриманий після випалу продукт транспортують в холодильник. Після охолодження його подрібнюють, змішують з добавками для отримання необхідних властивостей в’яжучого. Ця технологія вимагає фінансових витрат, тому виробники в основному застосовують інші. Але при необхідності отримання цементу з прекрасними експлуатаційними властивостями застосовують саме цей спосіб, що дозволяє тонко коригувати склад сировини. Коригування складу здійснюється в спеціальних басейнах при температурі 1000°C.
• Сухий. Всі компоненти — вапняк, глина, добавки дробляться в сухому вигляді. Готові порошки змішуються в закритих боксах за допомогою подачі повітря. Ця методика часто використовується виробниками, завдяки простоті реалізації і відносно невисоким витратам. При виробництві немає водяних випарів. Такий спосіб вимагає невеликих витрат енергоносіїв. Він оптимальний для однорідних сировинних компонентів.
• Комбінований. Ця технологія поєднує елементи сухого і мокрого способів. Одна з цих технологій є основною, а друга додатковою. Якщо основною є мокра методика, то спочатку виготовляють сировинний шлам, коригують його склад, потім його зневоднюють і обпалюють в печі, призначеної для сухої технології.

Цемент, незалежно від того, з чого він складається і яким способом приготований, складується в спеціальних вежах – силосах, в яких, завдяки провітрюванню, матеріал не злежується, зберігаючи робочі характеристики.

До споживача цемент надходить навалом або розфасованим в паперові мішки.

Виробництво безклінкерного цементу

Сировиною для безклінкерного цементу є доменний або гідравлічні шлаки, активатори та інші додаткові компоненти. Суміш з підготовлених і взятих в потрібних пропорціях компонентів, дроблять і перемелюють до дрібнодисперсного зі стояння. Для безклінкерного цементу характерні:

• стійкість до різних впливів навколишнього середовища;
• економічність виробництва, завдяки невисоким енерговитратам;
• утилізація відходів металургійних та інших виробництв, що позитивно впливає на стан навколишнього середовища;
• різні кольори і властивості кінцевого продукту, які можна отримувати без зміни основних етапів технологічного процесу і залучення додаткового обладнання.

Основне обладнання для виготовлення цементу

При виробництві в’яжучого використовуються наступні основні види обладнання:

• техніка для видобутку сировини і його транспортування до місця виготовлення;
• лінія дроблення сировини;
• печі для високотемпературної обробки;
• лінія дроблення отриманого клінкеру, дозування і змішування меленого клінкеру з добавками;
• обладнання для фасування готового продукту в паперові мішки.

Типи цементу і сфери їх використання

Випускається безліч різновидів в’яжучого з різними експлуатаційними і декоративними характеристиками. Основні види:

• Портландцемент. Цей тонкодисперсний порошок сірого кольору з зеленуватим відтінком є найбільш поширеним будівельним матеріалом, широко використовуваним в індивідуальному, масштабному житловому і промисловому будівництві. Окремо не застосовується. Виступає компонентом будівельних сумішей і розчинів. У поєднанні з піском і щебенем використовується при виробництві бетонних сумішей. З цементу і піску виготовляють Сухі будівельні суміші, що надходять у продаж фасованими в мішки, або пластичні цементно-піщані розчини, що доставляються на будівельний майданчик у вигляді, готовому до застосування. Пластифікуючі добавки регулюють час схоплювання розчину та інші характеристики кінцевого продукту. 
• Сульфатостійкий. Стійкий до хімічно активних середовищ. Застосовується для бетонування підземних і підводних конструкцій.
• Глиноземний. До складу додають гіпс і глиноземистий шлак, завдяки якому в’яжучий швидко схоплюється і набуває марочну міцність. Глиноземний цемент використовується при будівництві конструкцій, що працюють в умовах високої вологості.
• Кислототривкий. При його виробництві використовуються кварцовий пісок і кремнефтористий натрій. В якості рідини для замішування використовується не вода, а рідке скло.
• Шлакопортландцемент. До складу цього в’яжучого додають гранули шлаку (приблизно 25%). Матеріал застосовується у великомасштабному будівництві.

Додаткові корисні статті:

Арболит своїми руками в домашніх умовах-пропорції З чого роблять бетон: як роблять (виготовлення) Стеклофибробетон для фасаду: виробництво, характеристики, Склад Цемент для стяжки підлоги: пропорції цементного розчину, марки