Из чего делают цемент

Цемент является незаменимым материалом, когда речь идет о строительство. Его преимущественная роль проявляется в связывании компонентов смесей и растворов. Цемент обеспечивает надежное статичное закрепление объектов за счет своих внутренних характеристик.

В сыром виде – это мелкий порошок насыщенного серого цвета. Для активации в цемент добавляется вода, после чего продукты на его основе образуют пластичную массу, удобную для работы. После первичного застывания цементный раствор преобразуется в состояние, наподобие искусственного камня с высокой прочностью.

Из чего делают цемент – основные компоненты

Основным сырьем, из которого состоит цемент, является комплекс горных ископаемых. В зависимости от типа и предназначения, в порошок могут добавляться некоторые вспомогательные добавки.

Из чего делают цемент – пример базовых пород:

• Карбонатные. К ним относятся мел, классические известняки, а также ракушники, доломиты или мергели. Для промышленного изготовления наиболее часто применяют известняковые породы. Точный подбор компонентов зависит от будущих свойств готового продукта. Чем больше цемент насыщен породами с кристаллической структурой решетки, тем выше температура плавления.
• Глинистые. Это глина, сланцы, суглинки и другие схожие породы. Глинистые породы имеют характерное свойство набухать при контакте с водой. В состав их вносят для повышения пластичности готового раствора.

Важным компонентом в основе материала являются добавки. В состав часто вносят глиноземы, железные и кремниевые руды. Их производят через отходы, например – доменную пыль и т.д.

Химическая формула

Единой химической и структурной формулы, которая бы полностью описала цемент, не существует. Это связано с тем, что производители делают большое количество разновидностей это материала, из-за чего образуется широкое разнообразие продукции с разными эксплуатационными характеристиками. На практике широким спектром применения отличается портландцемент. Его производят с минеральными добавками, так и без их включения в состав.

Стандартная технология изготовления выглядит следующим образом. Известняки и глина проходят температурный прокал в диапазоне 1400-1500 градусов, из-за чего происходят изменения внутренней структуры данных материалов. На выходе получаются готовые гранулы клинкера. В дальнейшем их перемешивают с гипсом и измельчают до состояния пудры.

Цемент имеет примерную формулу в следующем процентном соотношении компонентов:

• оксид кальция – около 67%;
• кремния диоксид – до 22%;
• оксиды металлов (алюминий и железо) – 5 и 3% соответственно;
• другие примеси – не более 3%.

Цемент делается по достаточному сложному и технологическому процессу. Очень важно строгое соблюдение пропорций – от этого зависят будущие характеристики материала, а также его эксплуатационные свойства. Если в марке наблюдается отклонение от установленной нормы, партию могут забраковать и переработать. Особенно это относится к тем цементным смесям, которые будут использоваться в ответственных работах, строениях.

Способы производства цемента

Материал производят по нескольким технологиям. Вариант зависит от того, из чего делают цемент. Наиболее распространены такие виды.

Мокрая технология

В базе используется глина, мела и вода. Мелко измельченную смесь разводят жидкостью и во влажном состоянии отправляют в печь. После обжига цемент перемещается в холодильные установки. Спустя некоторое время после охлаждения материал снова дробят и вводят в состав добавки для обеспечения будущих характеристик. 

Недостатком данной технологии является трудо и финансово затратное производство. Однако при правильном подходе, на выходе можно получить цемент с четко заданными характеристиками. Поэтому такая техника производства используется тогда, когда необходим строгий контроль и точное изменения параметров будущего материала. 

Сухая методика

Базовое сырье измельчается в сухом виде. Смешивание осуществляется в камерах при помощи вихревого потока воздуха. Простая методика не требует больших технических затрат в плане обеспечения производства техникой, что делает ее доступной. Используется для однородных смесей. Отсутствуют большие затраты на энергоносители, а также любые испарения жидкости в процессе изготовления. 

Комбинированный

Данный вариант является комбинацией двух предыдущих. При этом одна технология выступает в роли главной, а вторая – добавочной. При мокром производстве сначала делают шлам, корректируют его состав, а далее происходит обжиг в печах сухого приготовления. 

Независимо от того, из чего сделан готовый продукт, его складируют в специальных конструкциях наподобие силосов. Это необходимо для обеспечения достаточной вентиляции вещества. В противном случае цемент может слежаться, что делает его применения на практике затруднительным или вовсе невозможным. 

Типы цемента на практике

Вяжущее средство выпускается в больших вариантах исполнения. Однако основными видами цементных растворов являются:

• Портландцемент – один из наиболее популярных типов вяжущего. Мелкий порошок с характерным серым цветом. Отлично подходит для индивидуального или масштабного строительства. Этот цемент не является самостоятельным продуктом, его используют в качестве компонента с другими веществами: песок, щебень и т.д. Подходит для приготовления бетона. Также производители выпускают готовые к применению наборы портландцемента – сухие строительные смеси. Их легко транспортировать и на площадке достаточно развести водой. В состав вводят добавки (пластификаторы), которые регулируют время первичного застывания смеси.

 

• Глиноземный цемент. В состав такого вида материала включены добавки гипса и шлака. Они придают вяжущему веществу способность быстро цементироваться, доводят состав до параметров нужной марки. Применяется при строительстве элементов, работающих в условиях воды и высокой влажности.

 

• Шлаковый портландцемент. В состав включен (примерно четверть от объемной массы) гранулированный шлак. Такой материал используется в крупных строительных работах.

Существуют также специальные виды вяжущих. К ним относятся кислото- и сульфатостойкие варианты. Такой цемент имеет конкретное назначение. Его инертность к агрессивным средам обуславливает использования в тяжелых эксплуатационных условиях: под водой, подземный сооружения и т.д.

Техническо-эксплуатационные характеристики цемента

От сырья, из которого сделан цемент, зависит марка — основной параметр вяжущего. Она определяет его будущие характеристики в готовом виде. Марка обозначается символом «М» на упаковке. Эта информация обязательна к нанесению на тару продукта.

Марка обозначает, какую нагрузку на единицу объема может выдержать застывший цемент, не подвергаясь внутреннему разрушению. Другими словами – прочность на сжатие. Примерно это можно объяснить так: М200 – 200 кг до появления признаков разрушения залитой конструкции.

Важным моментом для понимания будущих характеристик вяжущего также являются добавки. Они указываются в процентном соотношении от общей массы продукта. Их вводят в состав для:

• повышения морозостойкости;
• обеспечения сопротивляемости коррозии;
• повышения водоупорности и т.д.

Наиболее распространенными марками в строительном деле являются М400 и М500. В первом случае цемент по своим характеристикам подходит для широкого круга задач:

• монолитная заливка;
• бетонные плиты и их разновидности;
• блоки;
• фундаменты;
• бетонные кольца;
• тротуарные плитка и схожие изделия. 

Цемент М500 отличается большим показателем сопротивления на сжатие из-за чего его можно применять для нагруженных конструкций. Материал можно использовать в монолитном строительстве, где от него требуется строгий диапазон допустимых характеристик. Вяжущее производят со строгим контролем добавок, что гарантирует минимальное отклонение от норм. 

М500 выступает основой при создании нагруженных балок, элементов перекрытия, сборных узлов и т.д. Другие технические параметры, на которые необходимо обращать внимание:

• удельный и объемный вес – данные характеристики важны при составлении пропорций рабочих смесей;
• плотность – цемент с высокой плотностью не всегда пригоден для работ и может означать нарушение правил хранения;
• срок годности продукции.

В последнем случае очень важно использовать цемент, период хранения которого не был превышен. Типичный допустимый промежуток для большинства производителей – до 70 дней при условии надлежащего хранения. Однако срок годности повышается, если цемент был упакован в строго герметичной упаковке – до 1 года. 

Поскольку в состав вяжущего входят компоненты, подверженные гигроскопичности, достаточно важным является обеспечение хранения в сухих помещениях. В противном случае цемент будет постепенно терять марочную прочность, из-за чего происходит его внутреннее разрушении в залитом виде. Например, М400 в повышенной влажности через месяц будет характеризоваться, как М300 и т.д.