Все о цементе

02.10.2017

Цемент собирательное название порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешивании с водой (иногда с водными растворами солей) образовывать пластичную массу, приобретающую затем камневидное состояние.

Немного из истории.

В 1822г. в Петербурге вышла книга "Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы". Ещё через несколько лет её автор - русский строитель Егор Челиев издал новую книгу о том, как приготовлять цемент и бетон, и как применять их для скрепления кирпичей или камней при строительстве набережен, стен и фундаментов сооружений и т.п.

В 1824г. в Англии Д.Аспинд взял патент на изготовление цемента из известковой пыли, смешанной с глиной и обожжённой при высокой температуре. Полученный при этом ноздреватый серый материал, называемый клинкером, он размалывал и смешивал с водой. При застывании образовывался очень прочный строительный камень, который изобретатель назвал портландцементом, так как по цвету и прочности он напоминал строительный камень, добываемый в английском городе Портланде.

В связи с ростом потребности в цементе в Подольском уезде выросли несколько цементных заводов, и, главным образом, возник (1875г.) крупный цементный завод Московского Акционерного Общества. Основателем завода был московский купец Пороховщиков. Завод построен на земле, принадлежавшей крестьянам д.Выползово. Землю эту купил подольский голова Ф.С. Добротворский и перепродал ее Пороховщикову, который в течение 10 лет построил небольшой завод, вложив свой капитал. Этот небольшой завод в руках Московского Акционерного Общества превратился в мощный цементный завод.

Различные виды цементов и его производство.

Цемент - наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Цемент - результат мелкодисперсного измельчения продуктов спекания одного из видов глины - мергеля или смеси известняка и глины. Процесс спекания ведется в специальных печах.

Основными материалами, сырьем и ресурсами, используемыми для производства цемента, являются:

• известняк
• глина
• гипс
• гранулированные шлаки (граншлак)
• колчеданные огарки
• уголь
• электроэнергия
• горюче-смазочные материалы - дизельное топливо, бензин, машинные масла и пр.
• огнеупорный кирпич для футеровки печей
• услуги железнодорожного транспорта

Цемент приготавливается из особенного желтовато-зеленого известняка, называемого "зеленкой". Слой его довольно толст (до 0.7 м) и встречается под землей 4 раза на глубине до 10 м. Он очень мягок и потому легче других выламывается. Чаще для устройства цементного завода известковую гору разрабатывали сносом, т.е. часть горы вместе с верхними суглинистыми отложениями "сносят вниз", выбирая попадающийся камень и сортируя его. Затем "зеленка" разбивалась на куски до 10 см в диаметре и складывалась в низкие, до 1. м штабеля для подсушки. Часть берега разравнивалась для укладки рельсов, установки обжигательных печей и вывоза материалов из-под горы наверх.

 

Основные виды:

• портландцемент,
• шлаковые и пуццолановые цементы,
• глиноземистый цемент,
• специальные виды цемента (например, кислотоупорный).

Портландцементом ГОСТ 31108 -2003 называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе и представляющее собой продукт тонкого помола клинкера, получаемого в результате обжига до спекания искусственной сырьевой смеси, состав которой обеспечивает преобладающее содержание в клинкере силикатов кальция (70 - 80 %).

 

Клинкер (нем. Klinker) - цементный полупродукт, получаемый (в виде гранул) при обжиге тонко измельченной смеси известняка с глиной. Применяется в производстве цементов.

Осн. минералы клинкера:

• алит 40-60%
• алюминат 5-14%
• алюмоферрит 10-16%
• феррит

Производство портландцемента складывается, в основном, из следующих операций:

• добычи сырья;
• приготовление сырьевой смеси, состоящего из дробления, помола и ее гомогенизации;
• обжига сырьевой смеси; (получение клинкера)
• помола обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок.

Портландцемент получают мокрым или сухим способом.

При мокром способе сырьё размалывают в мельнице, дробят, затем погружают в бассейн, размешивают и частично измельчают и потом в виде полужидкой массы-шлама подают во вращающуюся печь диаметром более 7 и длиной более 200м. Шлам ручьём течёт навстречу горящим газам, образующимся при сгорании топлива, высыхает, освобождается от углекислоты -так получается клинкер(серые ноздреватые шарики). После выхода из вращающейся печи клинкер попадает в охладитель, где происходит его резкое охлаждение от 1300 до 130 °С. После охлаждения клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %)- так получают цемент.Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм.

При сухом способе, которому, по всей вероятности принадлежит будущее цементного производства, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.

Портландцемент по составу отличается от клинкера, так как при помоле к нему добавляют гипс, чтобы замедлить сроки схватывания и улучшить некоторые другие свойства. Содержание гипса ограничивается допустимым общим содержанием в портландцементе ангидрида серной кислоты (SO 3), которое на ГОСТ 10178 - 62 должно быть не менее 1,5 и не более 3,5%. Кроме того, допускается введение при помоле в состав портландцемента, без изменения его наименования, до 15% активных материальных добавок или гранулированных доменных шлаков. В состав портландцемента вводят и небольшое количество (до 1%) некоторых добавок для интенсификации процесса помола и улучшения отдельных свойств готового продукта. Однако свойства портландцемента при одной и той же удельной поверхности определяются главным образом составом клинкера, а не добавок; последние могут лишь несколько влиять на них.

 

Удельный расход сырья зависит от его химического состава и зольности топлива и составляет 1,5 - 2,4 т на 1 т клинкера. Расход электроэнергии на 1 т выпускаемого цемента составляет 80 - 100 Вт ч.

Среди потрландцементов выделяют быстротвердеющие и портландцементы с минеральными добавками. Бетонные конструкции, в которых используется та или иная марка цемента могут приобретать уникальные свойства. Прежде всего, это особо прочные бетоны, например, для взлетных полос аэродромов и ракетно-стартовых площадок, морозо-, огне- и солеустойчивые марки.

Для обозначения максимальных прочностных качеств цемента применяется понятие марка. Марка 400 обозначает, что в заводской лаборатории при пробном испытании затвердевшего цементного кубика с ребром 100 мм при раздавливании на прессе он выдержал нагрузку не менее 400 кг/см2. Наиболее распространенными являются марки от 350 до 500. Изготавливаются же марки цемента до 600-й и даже 700-й марки.

Все цементы имеют достаточно быстрое время твердения. Начало твердения - схватывания - лежит в пределах 40-50 мин, а конец твердения около 10-12 часов. Полный набор прочность раствора составляет 28суток.