Из чего делают цемент

Что собой представляет быстротвердеющий цемент

Быстротвердеющий цемент

Для этого вида цемента подбирают качественные сырьевые материалы с максимально однородным химическим составом при минимуме нежелательных примесей. Аморфная их структура помогает легче взаимодействовать, нежели в ситуации с кристаллами.

Помол сырья выполняют очень скрупулезно, получая однородную смесь. Обжиг проводят при повышенной температуре. В состав вводят ускорители (плавиковый шпат), после чего клинкер быстро охлаждают. Быстротвердеющий портландцемент содержит максимум 10% активных добавок, а также 15% гранулированных шлаков. Они связывают гидрат окиси кальция, ускоряя поглощение им воды.

Изготовление быстротвердеющего бетона

Изготовление быстротвердеющего цемента

При выпуске материала, обладающего свойством ускоренного твердения, необходим тончайший помол компонентов. Мелкие гранулы увеличивают площадь взаимодействия с влагой, ускоряя гидратацию. Быстросхватывающийся цемент имеет удельную поверхность 3500 кв. см/г, а обычный продукт — 2800. Особо быстротвердеющий состав вообще обладает активной площадью до 9000 кв. см/г. Когда такая цементная пыль застывает в естественных условиях, через 3 часа уже разрешено демонтировать опалубку, а спустя сутки бетон имеет две трети завершающей прочности.

Какие бывают цементы: виды портландцементов

Этот раздел статьи посвящен тому, какие бывают цементы их категории портландцементов, и где их используют.

Сульфатостойкий портландцемент изготовляют из клинкера нормированного минералогического состава. Клинкер состоит максимум из 5% трехкальциевого алюмината и трехкальциевого силиката, содержание которого не должно превышать 50%. Сумма трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита — не более 22%. Сульфатостойкий портландцемент не должен содержать каких-либо добавок, кроме гипса. Он обладает повышенной стойкостью при взаимодействии с водой, содержащей сульфаты (соединения серы), и морозостойкостью. Основная область применения этого вида цемента – изготовление облицовочных растворов, находящихся в условиях сульфатной среды, при одновременном систематическом попеременном замораживании и оттаивании.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) перед использованием мелко измельчается, вследствие чего интенсивно набирает прочность в начальный период твердения. На этот процесс уходит 1-2 суток. БТЦ применяется при ремонтных работах.

Гидрофобный портландцемент. При его изготовлении в мельницу при помоле клинкера вводится по 0,1-0,2% мылонафта и других гидрофобизирующих добавок (асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот, их кубовых остатков). Добавки снижают гигроскопичность этого вида портландцемента при его хранении, но повышают подвижность, удобоукладываемость растворных (бетонных) смесей и морозостойкость затвердевших материалов. Гидрофобный портландцемент при длительных перевозках и хранении практически не теряет своих свойств. Выпускаются марки 300 и 400.

Пластифицированный портландцемент получают путем введения при помоле клинкера около 0,25% концентрата сульфитно-спиртовой бражки. Она пластифицирует растворные смеси и повышает их морозостойкость. Применяется наравне с портландцементом и выпускаются марки 300, 400 и 500.

Говоря о том, какие виды цемента существуют, особо выделяют белый и цветной портландцемент.

Белый портландцемент изготавливается из белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Используется в архитектурно-отделочных работах. Существует два вида такого цемента: белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. Выпускается 400 и 500 марок.

Цветной портландцемент получается из клинкера белого цемента и цветного клинкера, из отбеленных клинкеров — при тщательном смешивании или совместном помоле с различными пигментами (например, с охрой, железным суриком, окисью хрома). Пигменты должны быть щелоче- и светостойкими.

Белый и цветной портландцементы применяются при устройстве мозаичных, плиточных, террацциевых и брекчиевидных покрытий полов.

Пуццолановый портландцемент изготовляется путем совместного помола цементного клинкера нормированного минералогического состава, гипса и активной минеральной добавки вулканического или осадочного происхождения. Он хорошо твердеет в воде и в любых влажных условиях. Растворные смеси на основе этого цемента не дают высолов и обладают повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью. Пуццолановый портландцемент используется при строительстве гидротехнических сооружений и при облицовке плавательных бассейнов, плоскости которых подвержены воздействию морской и хлорированной воды.

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

• глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
• суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
• сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
• лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

Виды цемента и их применение

Виды цемента и их предназначение:

1. Портландцемент (ПЦ) – монолитные конструкции из бетона и железобетона. Это самый распространённый вид. Своё название он получил от острова Портленд в Великобритании. Именно там впервые произвели добычу природного камня для этой разновидности.
2. Шлакопортландцемент (ШПЦ) – монолитные подземные и подводные сооружения.
3. Пуццолановый – для сборных и монолитных конструкций.
4. Глиноземный – для ремонтных работ.
5. Гипсоглиноземный – для бетонов, которые не должны давать усадку, расширяться или пропускать воду.
6. Белый или цветной – для наружной и внутренней отделки здания.

Другие разновидности по старым стандартам представлены ниже.

Марка смеси и её характеристики влияют на область применения.

Как правильно замешать раствор в бетономешалке

Марка	Где используется	Особенности
М400	Используется для оштукатуривания поверхностей, кирпичной кладки, бетонирования подземных, наземных, подводных объектов, производства конструкций из железобетона.	Быстрее всего затвердевает смесь М400 Д0, в состав которой не входит ни одна добавка.
М500	Применяется в промышленном строительстве: фундаменты для коммуникаций и зданий, балки, плиты перекрытия, сборный железобетон.	Марка водостойкая, прочная и долговечная.
М600	Используется при производстве бетона класса В40 (с очень большой прочностью) для высококачественных сооружений сборного типа.	При строительстве обычных зданий не применяется, так как смесь очень быстро затвердевает.

Выбираем цемент

Цемент маркируют в соответствии с двумя характеристиками, такими как способность выдерживать определенную нагрузку и состав материала.

Первый параметр обозначается буквами М (ПЦ) и числом, указывающим на максимальные прочностные качества цемента. Например, маркировка М400 говорит о том, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку 400 кг/см. Второй параметр обозначается буквой Д и числом, показывающим количество добавок в процентном соотношении. Например, цемент с маркировкой Д20 содержит 20% добавок. Их количество непосредственно влияет на пластичность и прочность материала.

Многие думают, что числами в маркировке обозначена та мера (часть) песка, которая необходима для приготовления качественного строительного раствора. На самом деле это далеко не так – числа 400, 500 и т.д. в маркировке цемента это не что иное, как производственные характеристики его прочности. Они даются при испытании цемента на заводе, когда сформованный из цемента куб подвергается испытаниям тяжестью – если он разрушается под давлением в 400 килограмм, то такому цементу присваивается марка 400, 500 – соответственно М500.

На лицевой стороне мешка должны быть указаны наименование продукта, торговая марка и соответствующие ГОСТы. На обратной стороне ищите вес, плотность и другие технические характеристики продукта, а также адрес и телефон производителя.

В частном и сельскохозяйственном строительстве чаще всего используют цемент, или, как его еще называют, портландцемент марок М (ПЦ) 400/ Д20 и М500/Д20. Первый обладает повышенной морозо- и водостойкостью. Его обычно используют при изготовлении сборного железобетона, стеновых перекрытий, фундамента и т. д. Второй – идеален для штукатурных, кладочных, других ремонтно-строительных работ и приготовления различных строительных растворов. Помимо хорошей водо- и морозостойкости, этот вид цемента обладает пониженной сопротивляемостью коррозийным воздействиям.

Перед покупкой цемента внимательно изучите упаковку, в которую расфасован материал. Кроме марки и веса на ней должен быть указан производитель – название компании, страна и город. Помните, что, покупая оптовую партию рассыпного цемента, вы рискуете приобрести некачественный или просроченный товар. Также поинтересуйтесь, в каких условиях транспортировался и хранился материал: на качество цемента очень влияет окружающая среда, особенно повышенная влажность.

Что такое марка цемента

Под маркой понимаем характеристику предела прочности на сжатие и изгиб стандартного образца цементного кубика со сторонами 10×10×10 см после затвердения через 28 дней после заливки в форму. Величина определяется лабораторными испытаниями, её значение округляют до целых в меньшую сторону. По этому признаку и произведено разделение на марки: М100, М150, М200, М250, М300, М400, М500, М600.

Иными словами, цементный камень марки М300 способен выдержать максимальную нагрузку 300 кг/см². Образец может «сдаться» и под большим усилием, поэтому у материала всегда есть небольшой запас прочности вплоть до 99 единиц (даже воздействие 398 кг/см² определяется как марка прочности цемента М300). Правила испытаний и нормы регламентирует ГОСТ-10178-85 от 1985.

Вместо марок цементному порошку по новому ГОСТ 31108-03 присваивают класс. В таблице приведено соответствие марки, класса и испытующих воздействий:

В7,5	М100	7,5	100
В15,0	М200	15,0	200
В22,5	М300	22,5	300
В32,5	М400	32,5	400
В42,5	М500	42,5	500
В52,5	М600	52,5	600

Название и вещественный состав

По-новому марки цемента определяются их вещественным составом. В маркировке присутствуют три буквы кириллицы — ЦЕМ и латинские цифры за ними. Латинскими цифрами и зашифрован состав:

• Аббревиатура ЦЕМ I обозначает портландцемент. В нем добавок быть не может. Состоит только из молотого обожженного клинкера и технологических присадок в количестве не более 5% от массы.
• ЦЕМ II — портландцемент с минеральными добавками. Массовая доля добавок — от 6% до 35%. По количеству добавок делится на две группы:
• группа А с содержанием от 6% до 20%;
• группа B говорит о том, что добавок введено от 21% до 35%.

Марки портландцемента в зависимости от добавок в составе

Если видите ЦЕМ III — это шлакопортландцемент. Эта марка содержит от 36% до 65% размолотого в пыль шлака. По количеству добавок есть три подтипа:

• А — от 6% до 20%;
• В — от 21% до 35%;
• С — от 36% до 65%.
• Пуццолановый цемент обозначают ЦЕМ IV. Это добавка вулканического происхождения. Производится обычно в тех местах, где данный минерал добывают.Маркировка композиционного цемента ЦЕМ V. Эта марка цемента может содержать несколько типов добавок: шлак, золу и известняк.

Цемент от ЦЕМ II до ЦЕМ V могут иметь подтипы в зависимости от добавок. Они обозначаются латинскими буквами A, B и C. После обозначения группы ставят косую черту, а за ней букву, обозначающую тип добавки, затем через тире букву, которой кодируют саму добавку. Например, ЦЕМ Н/А-И. Если добавок несколько, их обозначение указывается через тире, а вся группа берется в скобки: например: ЦЕМ IV/A (П-З-Мк).

Добавки в составе

Добавки и обозначение марок бетона с ними есть в таблице. Как видим, ЦЕМ I делают только из измельченного клинкера с небольшим количеством (не более 5%) технологических веществ. Больше всего модификаций и разновидностей у второй группы портландцемента.

Шлакопортландцемент и более низкие марки цемента тоже имеют добавки, но вариаций значительно меньше. Все добавки и присадки в маркировке отображаются заглавными буквами:

• Ш — гранулированные шлаки;
• Мк — микрокремнезем;
• П — пуццолана;
• Г — глиеж;
• З — зола;
• С — обожженный сланец;
• И — известняк.

Чистый портландцемент — ЦЕМ I, всегда идет без дополнительных компонентов, так как он, по определению, иметь их не может. Рассмотрим несколько примеров маркировки других марок цемента. Если видим ЦЕМ II/В-Ш. Это значит, что перед нами портландцемент второго типа, то есть, с добавками. Об этом говорят буквы, которые стоят после косой черты. Буква «B» говорит, что количество добавок более 21%, а буква «Ш» — использован шлак. Надпись ЦЕМ III/C обозначает шлакопортландцемент с добавкой обожженного сланца. В общем, наверное, понятен способ расшифровки маркировки.

Класс по прочности на сжатие

В новом стандарте за составом должна указываться прочность на сжатие, которую в состоянии дать эта марка цемента. По ГОСТу существуют только три значения:

• 22,5 Н;
• 32,5 Н;
• 42,5 Н;
• 52,5 Н. Обозначение и скорость набора прочности по стандарту для цемента разных марок

Прочность проверяется на 2, 7 и 28 сутки. Практически все цементы проверяют через 7 дней после затворения, а ЦЕМ III (шлакопортландцемент) проверяют через 2 суток. По скорости твердения марка цемента может быть:

• нормально твердеющей — обозначается буквой Н после класса прочности на сжатие;
• медленно твердеющей — М;
• быстротвердеющей — Б. Пример маркировки цемента по старому стандарту

Вся эта информация отображается в маркировке. Например: ЦЕМ III/В-Ш 32,5М. Обозначает шлакопортландцемент с добавками типа В — гранулированным шлаком, прочностью на сжатие 32,5 М, медленно твердеющий.

Как делают цемент

Как и из чего делают цемент на заводе, в общих чертах поясняет схема:

Согласно ей, изготовление цементой смеси происходит по следующей технологии:

1. Добыча и измельчение горных пород, из которых формируется клинкер. Он, как мы уже знаем, состоит на ¾ из глины, а на ¼ — из известняка. Проще всего использовать мергель, который имеет тот же состав. Но, во-первых, это ископаемое бывает разных видов и не каждый из них подходит для производства клинкера. Во-вторых, запасы мергеля в природе ограничены, а на его образование уходят миллионы лет. Поэтому чаще всего основные компоненты цемента добывают по отдельности и смешивают на заводах в нужной пропорции.
2. Тщательно измельченную смесь помещают внутрь печи, где при температуре около 1500оС она обжигается в течение 4 часов. К концу обработки достигается эффект гранулирования подплавленной массы.
3. Далее полученные гранулы охлаждают и измельчают до состояния порошка с помощью специальных барабанов. Однородность помола достигают, просеивая порошок через сито с определенным размером ячеек.
4. Перемолотый клинкер смешивают с другими ингредиентами, после чего временно хранят в силосах, а потом отправляют на фасовку и хранение.

Эта технология производства цемента остается неизменной для всех способов его изготовления.

Сухой способ

Это сравнительно быстрый и экономичный способ производства цемента. Он делится на несколько этапов:

1. Добытое сырье в непрерывном режиме доставляется на завод, где измельчается несколькими дробилками.
2. Затем получившиеся гранулы сушат, чтобы упростить следующие этапы.
3. Просушенные частицы глины и известняка смешивают в нужной пропорции и перемалывают, получая цементную муку.
4. Порошок помещают в печь, где обжигается, не спекаясь.
5. После этого цемент фасуют в мешки или на специальных машинах отправляют на складирование.

Изготовление сухим способом подходит для однородного сырья с низкой влажностью. При этом не требуется больших энергозатрат на просушивание компонентов.

Мокрый способ

Если в производстве цемента используется влажный материал или ингредиенты требуют тщательного перемешивания, применяют мокрый способ.

1. Клинкер готовят, добавляя в воду глину и известняк. Получается кашеобразная вязкая масса — шлам.
2. Насосами его перекачивают в печной цех, где шлам отправляется на обжиг. Печь представляет собой длинное вращающееся сооружение. Там материал оплавляется и превращается в клинкер.
3. Гранулы после обжига охлаждаются, дробятся и перемалываются вместе с гипсом и остальными добавками.
4. На заключительном этапе цемент фасуется и готовится с складированию.

Мокрый способ позволяет сэкономить энергию при смешивании сырья, так как это легче делать в полужидком состоянии. Однако при обжиге шлама расходуется гораздо больше топлива, чем при работе с сухими гранулами. Поэтому мокрое производство цемента получается более дорогим.

Комбинированный способ

Этот метод заключается в том, чтобы смешать компоненты, затворяя их водой, а затем удалить жидкость и продолжать обработку сырья по сухому способу. Этапы производства выглядят так:

1. Сырьевая смесь замешивается, образуя шлам.
2. С помощью вакуума или пресса из него устраняется влага.
3. Образовавшиеся куски «сухаря» поступают во вращающуюся печь и дальнейшие этапы проходит по сухому методу.

Как делают цемент ? Все этапы. Поездка на завод.

Watch this video on YouTube

Имея представление как и из чего делают цемент, легко понять, насколько важно качество сырья и соблюдение технологии при изготовлении этого строительного материала. Поделиться
Твитнуть
Запинить
Нравится
Класс
WhatsApp
Viber
Телеграмка

Поделиться
Твитнуть
Запинить
Нравится
Класс
WhatsApp
Viber
Телеграмка

Стадии производства цемента

Процесс производства цемента включает ряд технологических стадий:

• процесс производства клинкера
• дробление клинкера в сочетании с гипсом и прочими добавками – в результате – цемент.

Процедура обжига исходного материала (шихты) и финишное создание клинкера состоит из большого количества стадий. Главные из них:

• Процесс сушки исходного материала.
   
• Процесс распада компонентов исходного сырья. В условиях высоких температур известняк разлагается на углекислый газ и известняки. Глина же разлагается на алюминий оксид кремния
• Процесс экзотермических реакций. Для этих процессов характерно выделение тепла – происходит дополнительный прогрев массы, в которой происходят реакции
• Процесс спекания массы. Эта стадия очень важна в связи с тем, что в момент связывания на этой стадии происходит формирование будущей структуры клинкера. Одновременно на данной стадии происходит связывание свободной извести
• Процедура охлаждения. Этот процесс необходимо осуществлять резко

Во все применяемые технологии производства цемента обязательно включены вышеперечисленные стадии – разница возможна лишь в способах приготовления шихты.
В случае использования мокрого сырья или неоднородного по составу, рекомендуется применение мокрого способа создания клинкера – исходное сырье разбавляется водой до консистенции сметаны, измельчают и далее идет подача на обжиг. Данный способ требует использовать большие энергозатраты, поскольку введенная в шихту вода должна быть удалена путем испарения. На сегодняшний день на отечественном рынке в производстве цемента преобладает мокрый метод (87%), но начинается широкое применение в цементном производстве сухого метода. В случае, если исходное сырье сухое и однородное по своему составу, рациональнее применить сухой метод – процесс сушки и доработки происходит в сухом виде. В данном случае энергозатраты значительно меньшие, нежели при мокром способе, но встает вопрос кондиционности исходного сырья. При стремительном росте цен на энергоносители сухой метод стал теснить мокрый, в силу его оптимальности.
В определенных ситуациях сухая сырьевая смесь гранулируется с добавлением воды. Подобный способ именуют полусухим.
Комбинируемый метод основывается и на сухом и на мокром. В случае применения сухого метода, сырьевая смесь готовится по сухому, затем гранулируется с помощью добавления воды. Далее подают на обжиг. При мокром способе – смесь готовится по мокрому методу в качестве шлама, далее обезвоживают, а уже затем наполовину сухую смесь — на обжиг.
Для глиноземистого цемента характерно большое вхождение алюминатов кальция. Главный – однокалиевый алюминат. Для получения стандартного качества глиноземистого цемента используются бокситы, а для производства чистого ВГЦ применяется чистая окись алюминия. Наряду с бокситами возможно использование бокситовых железных руд с добавлением известняка, а также возможен железный лом.

Изобретение камня

Камни домов доисторического времени скреплялись в стене с помощью глины, но сохраниться без обжига они не могли, и самые древние постройки, дошедшие до нас, были возведены с применением известкового раствора. Обожжённый и размолотый известняк (оксид кальция – Ca(OH)₂) после затворения водой твердеет, поглощая из воздуха углекислый газ, а потом опять превращается в камень. Основной недостаток известкового вяжущего – низкая влагостойкость, поэтому сегодня он применяется больше при изготовлении силикатного кирпича.

Другой вид воздушного минерального вяжущего (то есть набирающего прочность на воздухе) – гипс. Он получается при тепловой обработке и последующем размоле природного гипсового камня (CaSO₄-2H₂O) или природного ангидрида (CaSCu). Гипсовое вяжущее имеет огромную историю применения с древнейшего времени до сегодняшних дней. Самые яркие примеры – роскошные лепные и скульптурные украшения, листовые материалы (ГВЛ, ГКЛ) для сухих методов строительства и отделки.

Журнал

Выпуск № 3, 2021

подписаться

В номере

• Торжественный пуск завода по производству белого цемента ООО «Цемикс»
• CEMBUREAU — цементные рынки в Европе и мире
• Цементная промышленность Польши
• Ко­процессинг отходов — способ сохранения ресурсов в ресурсоемких отраслях. На примере цементной промышленности

Все статьи номера

О журнале

Журнал «Цемент и его применение» — независимое издание, посвященное техническим, экономическим и научным аспектам производства и применения цемента в России, на постсоветском пространстве и во всем мире.

Подробно о журнале

Работа в условиях COVID-19

03.04.2020Джон Клайн. Способы обеспечения непрерывной деятельности, используемые цементными заводами

23.04.2020Комментарий Ярослава Стоупы, вице-президента «ЕВРОЦЕМЕНТ груп»

01.06.2020Комментарий Фредерика Гумбаля, генерального директора «Холсим Азербайджан»

Все материалы

Статистика

03.07.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей стран на постсоветском пространстве за первый квартал 2020 года

Материал подготовлен с использованием оперативных статистических данных за январь-март 2020 года национальных статистических бюро, комитетов, служб и профессиональных ассоциаций.

29.05.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей Российской Федерации за 3 месяца 2020 года

Предлагаем вашему вниманию материалы, подготовленные журналом «Цемент и его применение» на базе данных Федеральной службы государственной статистики и Федеральной таможенной службы Российской Федерации.

01.04.2020Ключевые показатели цементной и строительной отраслей стран на постсоветском пространстве за 2019 год

Подборка оперативных статистических данных за январь-декабрь 2019 года на основе исходных материалов национальных статистических бюро, комитетов и служб. 

Вся статистика

Календарь событий

11.10.2021 — 13.10.2021, Hotel GOŁĘBIEWSKI, Польша

11-я конференция Dni Betonu 2021

Перенесена на 2021 год.
Конференция DNI BETONU стала крупнейшим научно-техническим событием в Польше, а также одним из крупнейших в Европе. Тематика конференции связана с практическими аспектами производства бетона, инновационными материальными, технологическими и строительными решениями.

26.10.2021 08:00:00 — 29.10.2021, Москва, Россия

24-я международная выставка химической промышленности и науки – «ХИМИЯ-2021»

В центральном выставочном комплексе «Экспоцентр» состоится 24-я международная выставка химической промышленности и науки, которая является одной из наиболее престижных выставок в своей отрасли

24.04.2022 — 26.04.2022, Санкт-Петербург, Россия

11-я международная конференция по цементу PetroCem 2022

24-26 апреля 2022 года журнал «Цемент и его применение» проводит одиннадцатую международную конференцию по цементу PetroCem.

Все события

Глинообразные

В этой категории можно выделить:

• глину — благодаря её минерализованной основе и происходит разбухание порошка от влаги;
• суглинки — производная глины, которая имеет повышенную концентрацию песка;
• глиносодержащие сланцы — высокопрочные слоящиеся ископаемые, имеющие в своем химсоставе гранулы ряда элементов и минимальную долю влаги;
• лесс — мелкая, непластичная и рыхлая структура, которая отличается пористостью и мелкозернистостью, а определенную долю её элементов составляет кварц и силикат.

Также в составе цемента могут использоваться производственные отходы, шлаки и прочие природные ископаемые.