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 %;
Цемент – вяжущая субстанция, которая имеет свойство твердеть в воде и на открытом воздухе
  • 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;

Ингредиенты берут в определенном соотношении, что обеспечивает образование силикатов кальция, алюмоферритной и алюминатной фаз
  • 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 . 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

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал различается по группам. Каждый вид обладает особыми техническими характеристиками.


Сегодня производится множество видов цемента

На основании материала изготовления выделяют группы:

  • известковый;
  • мергелистый;
  • глинистый. Рекомендуется внесение вспомогательных компонентов цемента, боксита и шлака для , 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.

Различают портландцемент и шлакопортландцемент

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, ;
  • 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;

Прочность. Это параметр, который отвечает за разрушение материала под воздействием определенных условий
  • 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:

  1. Перемешивание всех компонентов для создания клинкера. В его состав вводится 75 % известняка и 25 % глины.
  2. Обжиг при воздействии высокой температуры, процедура помогает сформировать клинкер. Глина с известью соединяются при нагреве до температуры 1450 °С и выше.
  3. 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.

Качества любого искусственного вяжущего определяются его способом изготовления и процентным содержанием сырьевых компонентов. Цемент не является исключением, из всех видов он относится к самым сложным. Это вещество получают путем измельчения до порошкообразного состояния гипса и обожженного однородного многокомпонентного клинкера и соединения их со специальными добавками. В итоге свойства и сфера применения вяжущего зависят от соотношения этих веществ между собой, температуры обработки и тонкости помола.

Группы цементов по составу

Главными компонентами являются оксиды алюминия, кальция и кремния, при затворении водой они образуют химические соединения, упрочняющиеся при затвердевании во влажной среде. Общие требования регламентируются ГОСТ 30515-2013, согласно этому межгосударственному стандарту все цементы классифицируются на группы, различающиеся по виду клинкера на портландцементные, глиноземистые и смешанные (ПЦ и сульфатоалюминаты). В первом случае типичный состав содержит CaО (67%), SiO 2 (22%), Al 2 O 3 (5%), Fe 2 O 2 (3%) и до 3% посторонних веществ.

Для производства глиноземистых и высокоглиноземистых цементов в качестве сырья используются бокситы и известняки (преобладает доля низкоосновных алюминатов кальция, процентное содержание Al 2 O 3 возрастает до 50 %). Соотношения остальных компонентов у них зависят от целевого назначения и варьируются в следующих пределах: СаО – 35-45 %; А1 2 О 3 – 30-50 %; Fe 2 O 3 – 0-15 %; SiO 2 – 5-15 %. Для изготовления сульфатсодержащих смесей используются клинкеры на основе ферритов кальция.

В зависимости от пропорций компонентов и вещественного состава выделяют следующие востребованные в частном и промышленном строительстве группы:

  • Портландцементы – самая популярная разновидность, представляющая смесь тонкого помола клинкера с преобладающей долей высокоосновных силикатов кальция и гипса. Сырьем служат известняк (до 78%) и глина (до 25%).
  • Глиноземистые, изготавливаемые путем помола сырья из бокситов и известняков, обожженных или расплавленных до однородного состояния. Эти виды характеризуются высокой скоростью затвердевания, их используют как в качестве самостоятельного вяжущего, так и для производства специальных марок: водонепроницаемых, расширяющихся, напрягающихся. Из-за повышенной твердости клинкера они проигрывают портландцементу в энергозатратности и себестоимости.
  • Шлакопортландцементы – с долей доменного, электротермофосфорного или топливных шлаков от 36 до 65%.
  • Пуццолановые, с добавлением к продуктам помола ПЦ клинкера активных минеральных добавок. Их пропорция достигает 40%, из-за образования химических реакций с зернами цемента они имеют отличные от обычных марок свойства.
  • Смешанные – получаемые путем совместного помола клинкеров разных видов или вводом многокомпонентных минеральных смесей (например, шлака и золы-уноса).

К реже используемым видам относят романцемент (соединение помола ПЦ клинкера и известняковых и магнезиальных мергелей, не производится промышленных масштабах), магнезиальные (затворяемые солевыми растворами, характеризующиеся высокой скоростью схватывания и стойкостью к механическим нагрузкам после застывания) и кислотоупорные составы на основе кварца, разводимые жидким стеклом.

Химический состав цементов разных групп

Пропорции клинкера и остальных компонентов:

Наименование Вещественный состав сухой смеси, % Минералогический состав клинкера, в % по массе
Доля клинкера Доля гипса Другие добавки
Обычный ПЦ До 80 1,5-3,5 Минеральные примеси – до 20% ЗСаО х SiO 2 – 45-67

2CaO х SiO 2 – 13-35

ЗСаО х Al 2 O 3 – 2-12

4СаО хAl 2 O 3 х Fe 2 O 3 – 8-16
Гидрофобный До 90 — Мылонафт, олеиновые кислоты – до 0,05
Тампонажный — Активная минеральная добавка – до 25

инертная – до 10

шлак – до 15

песок – до 10

пластификаторы – 0,15
Шлако-портландцемент 40-70 До 3,5 Гранулированный диатомитовый шлак – 30-60
Пластифицированный До 90 — пластификаторы – 0,15-0,25
Быстротвердеющий 90 1,5-3,5 Активная минеральная добавка – до 10 ЗСаО х SiO 2 и

ЗСаО х Al 2 O 3 – до 65

2CaO х SiO 2 и

4СаО хAl 2 O 3 х Fe 2 O 3 до 33
Высокопрочный 90 1,5-3 — ЗСаО х SiO 2 – до 70

ЗСаО х Al2O 3 – 8
Декоративный (белый цемент) 80-85 — Диатомит – 6

Инертная минеральная добавка – 10-15

 3CaO х SiО2 – 45-50

2CaO х SiO2 – 23-37

ЗСаО х Al2O3 – до 15

4СаОхAl 2 O 3 хFe 2 О 3 – до 2
Пуццолановый сульфатостойкий До 60 До 3,5 Породы осадочного происхождения – 20-35

Лава, обожженная глина, топливная зола-унос – 25-40

 ЗСаО х SiO 2 — до 50

ЗСаО х Al 2 O 3 – 5

ЗСаО х Al 2 O 3 и

4СаОхAl 2 O 3 хFe 2 О 3 – 22
Сульфатостойкий До 96 До 3,5 —
Глиноземистый 99 1 Точные пропорции зависят от назначения

СаО·Аl 2 О 3 – преобладающая доля

2СаО·Аl 2 О 3 ·2SiO 2
То же, расширяющийся До 70 20 Бура – 10
Напрягающийся Клинкер ПЦ – 65-70

Глинозем – 13-20

 6-10 Совместный помол глиноземистого и портландцементного клинкера

Сфера применения и основные свойства разновидностей приведены ниже:

Наименование Оптимальная область использования, преимущества Ограничения, возможные недостатки
Портландцемент Монолитные и сборные бетонные и ж/б конструкции, изготовление растворов, дорожное строительство Окончательный набор прочности – через 28 дней
ЩПЦ Массивные сооружения, подвергаемые воздействию пресных и минерализованных вод. Характеризуется повышенной сульфатостойкостью Медленное затвердевании в начале, низкая морозостойкость
Пуццолановый Подземные и подводные конструкции, подверженные агрессивному воздействию сульфатных вод Не рекомендуются для объектов с перепадами уровня влажности, при риске частых промерзаний или твердении раствора в сухих условиях
Глиноземистый Производство жаростойких строительных смесей, быстротвердеющих или аварийных бетонов Не используются для заливки массивных конструкций, максимально допустимая температура окружающего воздуха на начальной стадии затвердевания составляет +25 °C
Напрягающий Изготовление тонкостенных изделий, напорных ж/б труб, гидроизолирующих покрытий Зависят от марки, возможны ограничения в температуре эксплуатации. Единственным недостатком является сложный процесс производства, и как следствие – высокая цена

Основные марки

Вид выбранного вяжущего определяет пропорции и свойства строительных смесей. Важно заранее проверить, из чего состоит цемент, величину его водопотребности, размеров зерен и сроки схватывания. Главным критерием качества является прочность на сжатие, в лаборатории она определяется для изделий из ЦПР, смешанного в соотношении 1:3 и затвердевающего в нормальных условиях в течение 28 дней. В зависимости от выдерживаемого давления выделяют группы от 100 до 600 кг/см 2 . Из них в частном строительстве наиболее востребованы марки от М300 до М500, но бывают и исключения.

Следующим фактором идет процентное соотношение добавок к клинкеру, у стандартных видов максимум составляет 20%. Маркировка этого показателя обозначается буквой «Д», идущее за ней число характеризует долю минеральных примесей (пример: ПЦ М400 Д0 указывается для портландцемента с прочностью на сжатие не менее 400 кг/см 2 без добавок). Приведенная маркировка соответствует ГОСТ 10178-85, помимо вышеперечисленной она включает информацию о дополнительных свойствах (обозначается только при их наличии), также зависящих от состава клинкера и введенных добавок. Из них наиболее востребованы:

  • Н – нормированный;
  • Б – быстротвердеющий;
  • СС – сульфатостойкий;
  • ВРЦ – расширяющийся водонепроницаемый;
  • ПЛ – с пластификаторами;
  • БЦ – белый (декоративный) цемент.

С 2003 г вступил в силу ГОСТ 31108 (соответствующий евростандартам), согласно которому вначале указывается состав с примечанием о наличии или отсутствии добавок (II или I). Все варианты с минеральными примесями разделяются на две группы: А – с процентным содержанием от 6 до 60%, Б – от 21 до 35%. Тип добавки обозначают римскими цифрами. Последними идут класс прочности и норма сжатия материала. Стандартный диапазон для общестроительных смесей варьируется от 22,5 до 52,5 (соответствует марке от М300 до М600). Для исключения ошибок рядом с маркировкой всегда указывается ГОСТ, введение цемента осуществляется со строгим соблюдением пропорций.

Из чего делают цемент: типы и разновидности смеси + процесс изготовления + необходимое оборудование + как делается клинкерный цемент.

Бизнес может быть построен в самых разных сферах, но именно строительная отрасль является для человечества базовой, ведь поиском укрытия и жилья занимались еще первобытные люди.

На сегодня уже пройден путь от примитивных пещер до современных небоскребов или комфортных особняков. Все это стало возможным благодаря изобретению цемента, спрос на который есть всегда.

Из чего делают цемент? Ответим в статье.

Цементный бизнес: основы

Цемент - это связующая субстанция, которая используется в строительстве. Вяжущее вещество имеет свойство практически намертво закреплять попавшие в него элементы под воздействием воды и воздуха.

Высыхая, он создает монолитную поверхность, что очень важно при возведении современных зданий. Кроме того, он устойчив к перепадам температур и большинству других климатических факторов, а главное – в застывшем виде не вреден для здоровья.

Поскольку строить либо латать дыры в стенах нужно всегда, независимо от экономической ситуации в стране, то и спрос на этот товар высокий, а расходные материалы – дешевые.

Потому доходность бизнес-модели предприятий, которые делают цемент, всегда высока. Разве это не мечта предпринимателя: низкие расходы при стабильных доходах?

Но тут есть и минусы, самым главным из которых является относительно высокий стартовый капитал , который нужен для запуска полноценного производства цемента.

Следующим сдерживающим фактором для инвестиций в эту сферу является жесткий контроль качества : не стоит забывать, что от этого зависит безопасность построек. Если многоэтажка из-за вашего цемента рухнет, то с кого будет спрос?

Но все эти проблемы не останавливают , а значит все это вполне реализуемо.

Типы и виды материалов из чего делают цемент

На сегодняшний день базовым компонентом цемента является клинкер, но еще 15% приходится на минеральную смесь, как того требуют ГОСТы.

Кстати, если довести долю промышленных химикатов в смеси до 20%, то это уже будет «пуццолановый цемент», для которого есть отдельные стандарты.

Так, ГОСТ 10178-76 регламентирует производство чистого состава, а ГОСТ 21-9-74 – смеси с различными химическими добавками.

В целом, все свойства цемента можно объединить в 7 пунктов, которые позволяют настроить производство под разного клиента – от фермера, которому нужно заделать дыру в сарае, до крупной строительной фирмы из Москва-Сити:

Помимо этого, разделяют цемент с оглядкой на то, из чего его делают и как его применяют:

№ Тип Краткое описание свойств; из чего делают цемент
1. Известковый
Стандартный цемент без добавок.
2. Мергелистый
Смесь на основе мергелистых пород.
3. Глинистый с добавками шлака и боксита
Шлак и боксит делают цемент водонепроницаемым, огне- и морозоустойчивым.
4. Портландцемент и шлакопортландцемент
Смесь с карбонатными либо шлаковыми добавками, а также с остатками глинозема. Особенность в том, что обрабатывается при температуре 1500 градусов. При высыхании превращается в крепкий каменный массив, что активно применяется при возведении крупных построек и памятников.
5. Тампонажный
Смесь с улучшенными характеристиками воздухонепроницаемости. Делают этот цемент для нужд газодобывающей и другой промышленности, требующей качественной изоляции.
6. Гидравлический
Смесь для взаимодействия с высоким давлением.
7. Напрягающий
Быстросохнущая смесь.
8. Сульфатостойкий
Медленносохнущая смесь с повышенной защитой от морозов.
9. Декоративный
Смесь делают для декоративных целей, потому имеет белый цвет за счет большого процента гипса.

Как делают цемент?

Из чего делают цемент мы разобрались, теперь немного о технологиях его производства.

Современная технология включает в себя несколько этапов и элементов, формируя вертикальноинтегрированную структуру – от добычи пород, до сбыта цементной смеси либо клинкера на оптовом рынке.

Производство цемента в промышленных масштабах начинается со сноса целой горы, потому малому бизнесу это вряд ли по силам.

Для этого потребуется дорогая горнодобывающая техника, а также целый заводской цех со сложным оборудованием, потому первоначальные инвестиции могут превышать 500 000 000 рублей, а с учетом инфляции и курсовых скачков – до 1 млрд.

Либо ЗАО, со всей разрешительной документацией (особенно по части экологии).

На первом этапе производства делают снос горы либо глубокий котлован для доступа до «материка» — под слоем почвы и черноземов находятся глины и известняки, которые и нужны для этих целей. Глубиной котлован делают около 10 м.

Оборудование, при помощи которого делают цемент:

№ Тип оборудования:
1. дробилка для известняка;
2. мельница для измельчения продукции;
3. мельница-мешалка для глины;
4. шаровая трубная мельница (чтобы измельчить, а затем смешать сырье);
5. вращающаяся печь для обжига (с целью получения клинкера);
6. промышленный холодильник (чтобы охладить клинкер);
7. электрофильтр, пылеосадительная камера;
8. баки, шламбассейны;
9. насосы для подачи сырья;
10. бункер для отработанных газов;
11. оборудование для упаковки и отгрузки цемента (мешки пакуются по 5, 20, 50 кг);

После этого известняк и глину привозят самосвалами на завод, где измельчают до порошкообразного состояния.

Затем смесь обжигают при температуре 1500 градусов, в результате чего получается гранулированный клинкер – база из которой и делают цемент. Некоторые производители сбывают и сам клинкер более мелким компаниям.

Для получения клинкера потребуется максимум всех затрат, поскольку придется закупать известняк и глину либо приобретать самосвалы, экскаваторы и пр.

Плюс к этому нужны дробилки, которые работают в три этапа – от дробления крупных камней до превращения смеси порошок. Потребуется и специальная промышленная печь. Все это связывает конвейерная лента.

По подсчетам игроков рынка, на производство клинкера приходится свыше 70% себестоимости готового товара. Чтобы себя окупало, нужно выпускать около 800 тонн смеси в сутки либо 176 000 тонн в год.

Как делают цемент из клинкера?

Готовую смесь делают из клинкера, гипса, песка и минеральных добавлений. После измельчения и обжига крупные комья дробят до размера гранул 1 – 100 мкм, как того требуют ГОСТы.

При этом технология требует поочередного дробления отдельных компонентов до смешивания. Так, например, первым делом дробят застывший клинкер, затем добавляют измельченный гипс, и только потом делают цементную смесь, добавляя туда промышленные химикаты. Затем идет сушка и финальное измельчение.

Если вы намерены продавать сухой продукт, то далее идет фасовка по мешкам. Если же вы намерены продавать его в готовом виде, то перед погрузкой на цементовозы в смесь добавляют воду и другие жидкие химикаты, которые предотвращают преждевременное застывание внутри автомобиля.

Важно понимать, что если вы решили строить своё предприятие по изготовлению цемента без посредников, а продавать готовый продукт с более высокой добавочной стоимостью, то есть смысл довести этот процесс до конца.

Для этого надо закупить еще одну печь и дробилки, охладитель, а также дозирующую установку.

Плюс к этому нужно сразу решить, как вы будете отправлять цемент на рынок. Крупные строительные компании делают свой выбор в пользу цементовозов, где перевозят уже готовую жидкую смесь – с песком и прочими химикатами (если надо), чтобы его можно были применять в работе прямо сейчас.

Малые фирмы, а также торговые сети отдают приоритет упаковкам с сухой смесью, которые делают в нескольких вариантах – от мелких пакетов до 5 кг, до мешков в 40 и более килограмм. применяют одноразовые бумажные.

Если выбрать этот сухой способ, то потребуется специальное оборудование для фасовки и сортировки цемента, а также склад.

Разобравшись с тем, из чего делают цемент , можно смело браться за его производство на своем предприятии.

Хотите узнать, как и из чего делают цемент?

Весь технологический процесс в одном видео:

Конъюнктура в период кризиса не простая, но строить люди все равно будут, а значит спрос на цемент будет.

Полезная статья? Не пропустите новые!
Введите e-mail и получайте новые статьи на почту

Цемент – это искусственно созданный материал, без которого не может обойтись ни одно строительство. При этом в зависимости от способа производства и вида цемента, материалами для его производства могут быть различные природные вещества, придающие каждому типу цемента специальные свойства.

Из каких веществ состоит цемент?

Основным сырьем для производства цемента служат глинистые и карбонатные породы — клинкер, а в ряде случаев промышленные отходы – металлургические доменные шлаки.

Под «карбонатными горными породами» подразумеваются и используются для производства цемента: известняк, ракушечник, мел, мергель, доломит и прочие осадочные породы, имеющие аморфную карбонатно-глинистую, меловую или известняковую структуру.

Дело в том, что мел и известняк являются легко измельчаемыми веществами, что очень важно при производстве цемента – мелкодисперсного порошка с уникальными свойствами.

Под «глинистыми породами» подразумеваются: глина, суглинок, лесс и глинистые сланцы. Данные породы состоят из разных видов минералов (полевой шпат, кварц, силикат и пр.), которые имеют способность к увеличению объема, а также приобретают пластичность при контакте с водой.

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер - продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

Кроме основных видов сырья в производстве цемента используются всевозможные присадки придающие «вяжущему» специальные свойства: глиноземистые и кремнеземистые добавки, плавиковый шпат, гипс, апатиты, флюориты, кремнефтористый натрий, хлористый натрий и другие.

Основные этапы технологии производства цемента, наглядно демонстрирующие из чего состоит цемент/

  • Добыча и обогащение основного сырья (известняк, глина и гипсовый камень);
  • Дробление, сушка, измельчение, перемешивание и корректировка сырья в четко оговоренных нормативными документами пропорциях;
  • Получение шлама в зависимости от принятого способов производства: мокрый, сухой или комбинированный;
  • Обжиг смеси сырья при температуре 1 450 градусов Цельсия – получение клинкера;
  • Измельчение клинкера до мелкодисперсного состояния;
  • Смешивание компонентов: измельченный клинкер, гипс и минеральных присадок.

Полученный мелкодисперсный порошок серо-зеленого цвета и есть самый широко применяемый тип «связующего – портландцемент той или иной марки.

Типы цемента – назначение и особенности

  • Белый цемент. Используется для производства фасованных строительных сухих смесей и возведения декоративных цветных конструкций. Характеризуется ускоренным набором прочности, уникальными декоративными свойствами, повышенной стойкостью к атмосферным факторам и высокой стоимостью по отношению к стандартному портландцементу;
  • Быстротвердеющие цементы. Представляют собой портландцемент со специальными присадками, ускоряющими процесс схватывания и гидратации;
  • Расширяющиеся цементы. Этот тип цемента изготавливают из глиноземистого цемента и гипса. В отличии от всех остальных типов «связующего» дающих усадку при схватывании, расширяющийся цемент в соответствии со своим названием увеличивается в объеме;
  • Водонепроницаемый безусадочный цемент. Применяется для гидроизоляции швов, строительства гидротехнических сооружений, подземных бетонных резервуаров, тоннелей и других конструкций, работающих в условиях повышенной влажности;
  • Гидрофобный цемент. Представляет собой цемент со специальными присадками, увеличивающими период гарантийного хранения и транспортировки в условиях повышенной влажности воздуха. Используют для приготовления морозостойкого и влагонепроницаемого бетона;
  • Глиноземистый цемент. Характеризуется очень быстрым набором прочности – до 50% марочной прочности в течение 24 часов. Процесс гидратации идет при значительном выделении тепла, что является положительным свойством при бетонировании в условиях низких температур;
  • Напрягаемый цемент. Бетон на основе цемента этого типа имеет положительное свойство расширяться при наборе прочности. Кроме того такие бетоны являются лидерами по значению коэффициента водонепроницаемости – до W20, что весьма актуально при возведении резервуаров, бассейнов, монолитных кровель и гидротехнических сооружений без обустройства дополнительной гидроизоляции;
  • Пуццолановый цемент – портландцемент с добавкой мелкодисперсного кремнезема. Характеризуется увеличенным периодом схватывания и низким тепловыделением при гидратации. Применяется для возведения мощных объемных бетонных конструкций;
  • Сульфатостойкий цемент. Характеризуется высокой стойкостью к воздействию агрессивных солей. Применяется для возведения гидротехнических сооружений работающих под воздействием морской воды;
  • Шлакопортландцемент. Изготавливается из измельченного металлургического шлака с добавкой активных веществ: известь, гипс и пр.

Цемент – это самый распространенный вяжущий строительный материал, позволяющий возводить конструкции и создавать изделия высокой прочности. Этот сыпучий материал имеет серый цвет и мелкую фракцию, при смешивании с водой превращается в пластичную однородную смесь, которая затвердевая, образует искусственный камень.

В его производстве применяется обжиг при температуре до +1500°С. Спекшееся вещество (клинкер) измельчают, после чего добавляют известняк, глину, уголь, гипс, колчеданные огарки и пр.

В зависимости от вида основного сырья и используемых добавок цементы классифицируют на:

  • Портландцементы (ПЦ).
  • Шлаковые (ШПЦ).
  • Пуццолановые.
  • Белые (БЦ).
  • Водонепроницаемые расширяющиеся (ВРЦ).
  • Водонепроницаемые безусадочные (ВБЦ).
  • Гидрофобные (ГФЦ).
  • Глиноземные (ГЛЦ).
  • Магнезиальный (МГЦ).
  • Специальные (кислоупорные, сульфатостойкие, тампонажные, цветные и др.).

ПЦ в свою очередь классифицируются на смеси с минеральными добавками и быстротвердеющие ПЦ. Свойства бетонных конструкций зависят от марки используемого цемента. Марка (М) материала означает размер нагрузки, которую в заводских условиях способен выдержать цементный куб, имеющий ребро 100 мм при воздействии на него прессом. Наиболее распространенным является цемент марки М350 - М500 (прочностью 350-500 кг/см2). Также пользуются полярностью марки М600 и М700.

Основные свойства цемента

  • Прочность . Характеризуется маркой цемента. Особое влияние на прочностные показатели материала оказывают входящие в него добавки (гипс, шлак, полученный из отходов металлургического производства и пр.).
  • Морозостойкость . Это основное свойство цемента, отражающее способность материала к многократному замораживанию и оттаиванию. Достигается оно за счет введения модифицирующих добавок.
  • Коррозионная стойкость . Наибольшей устойчивостью к коррозии обладает пуццолановый цемент. Его применяют в возведении подводных и подземных строений.
  • Сульфатостойкость - х арактеристика, которая отражает устойчивость стройматериала к воздействию водной среды, содержащей сульфат-ионы. Данным свойством обладают сульфатостойкие цементы. Их применяют в возведении гидросооружений, расположенных в соленой воде.
  • Водонепроницаемость . Этим свойством обладает водонепроницаемый цемент. Процесс его схватывания составляет 10 минут. Данный материал используется при заделке стыков и швов железобетонных конструкций, расположенных в воде. Стоимость такого стройматериала существенно выше в сравнение с обычным цементом.
  • Тонкость помола . Данная характеристика оказывает влияние на скорость затвердевания, а, значит, и на прочность бетона. Чем тоньше помол клинкера, тем выше прочность цемента после затвердевания.

Область применения

Роль цемента в производстве прогрессивных стройматериалов постоянно растет. Его используют в изготовлении сборного и монолитного бетона, асбестоцементных изделий, железобетона, строительных растворов и многого другого. Что такое цемент? Это материал, с помощью которого производится скрепление отдельных деталей конструкции, в нем нуждается газовая и нефтяная промышленности, на его основе производят прогрессивные стройматериалы, которые по своим качествам не уступают дефицитной древесине, кирпичу и другим традиционным материалам.

Марки цемента

Данный стройматериал выпускается под следующими марками – М300, М400, М 500, М550, М600.

На мешке со смесью обязательно указывают марку и условное обозначение. К примеру, ПЦ ІІ/Б-Ш 400 означет - портландцемент марки 400, II типа, класса Б, с содержанием шлака не более 35%.

В состав смеси кроме клинкера должно входить не менее 2-ух компонентов. В их роли могут выступать минеральные активные добавки, ускорители твердения, наполнители или добавки для повышения прочности. Их содержание не должно быть более 20% от общей массы смеси.

Продолжительность начального схватывания составляет не менее 60 мин, максимального – не более 10 часов.

На полное схватывание цемента уходит 28 дней при температуре 20°С. Если температура выше, набор прочности будет происходить быстрее, при пониженной температуре – медленнее.

При этом не стоит забывать, что цемент набирает прочность во влажной среде. В первые дни застывания необходимо увлажнять конструкцию. В жаркую погоду бетонное основание рекомендуется накрывать водонепроницаемой пленкой, которая предотвратит потерю влаги.