Строительные материалы        29 октября 2020        89         0

Состав, виды и технология производства цемента

На современных строительных площадках функции соединительного раствора выполняет искусственно созданное вещество с вяжущими и гидравлическими свойствами. Это цемент, который получается при соединении бесцветного или сероватого порошка с жидкостью (водой, солевыми растворами). Со временем пластичный раствор твердеет и превращается в камень.

Особенности отвердения и основные компоненты

После попадания воды, атмосферных осадков или в условиях повышенной влажности структура застывшего раствора меняется. Он становится тверже, тем самым повышая надежность и устойчивость всей строительной конструкции.

В этой особенности строительного раствора проявляются его гидравлические свойства. Она же выгодно отличает цемент от других вяжущих материалов (гипса, воздушная известь), используемых в строительстве. Последние минеральные растворы твердеют и застывают только под воздействием воздуха.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-1

Компоненты для производства цемента

В состав цемента входят:
• клинкер; гранулированный клинкер является промежуточным продуктом;
• минеральные добавки (микрокремнезем, туфы, обожженные глины, сланец, шлаки, цеолит) определяют свойства и вид цемента;
• гипс; порошкообразное белое вещество или гипсовый камень; этот компонент определяет длительность застывания (отвердения) раствора.
Эти компоненты составляют основу цемента. Но в зависимости от его типа (марки) пропорции основных компонентов, из которых состоит цемент, изменяются или появляются новые добавки.

Химический состав цемента

Самым популярным и востребованным видом цемента на государственных и частных строительных площадках стал портландцемент, из которого чаще всего делают бетон. На его примере мы и рассмотрим химический состав цемента:
• SiO2 –кремний диоксид не менее 20%;
• Аl2O3 – глинозем не менее 4 %;
• Fe2O3 – оксид железа не менее 2%;
• MgO – оксид магния не менее 1%.

Окончательной химической формулы цемента на сегодняшний день не существует. В зависимости от характера работ и качества поверхности может использоваться определенный вид (тип, марка) продукта. И формула цемента конкретного сорта будет изменяться. Строители ориентируются на состав цемента и пропорции минеральных веществ.

Основные моменты технологического процесса

Неукоснительно соблюдаются пропорции основных цементообразующих веществ. Например, для получения клинкера требуемого качества содержание известняка в 3 раза больше, чем содержание глины. В составе готового продукта именно клинкер образует основу цемента, определяет его параметры и характеристики. Он получается в процессе обжига глины и известняка.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-2

Схема производства цемента

Далее в процессе изготовления цемента используются гранулы (диаметр 10-60 мм). В специальной печи они расплавляются под воздействием высокой температуры (около +1500°C ). Полученная текучая масса отличается высокой концентрацией кремнезема и диоксида кальция. Эти химические соединения определяют прочность и устойчивость структуры цемента.

Виды цементных смесей

Основные компоненты цемента обязательно присутствуют в его составе. Но в зависимости от минеральных добавок готовый продукт приобретает новые качества и свойства. Изменившиеся характеристики влияют на область применения строительного раствора.

Портландцемент

Распространенность этого вида продукта и его повсеместное применение частными и государственными компаниями, индивидуальными застройщиками определяется уникальными свойствами раствора. Он застывает и превращается в цельную каменную структуру под влияниями воды и воздуха. В его составе нет минеральных добавок, что обеспечивает его устойчивость при возведении сооружений независимо от климатического пояса.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-3

Портландцемент в мешках по 50 кг

Сульфатостойкий

Специальные добавки, вводимые в сырье при производстве цемента этого вида, позволяют строительной конструкции выдерживать большую химическую нагрузку. Кроме того, для этого типа продукции характерен невысокий коэффициент насыщения (содержания свободной извести). Раствор применяется при строительстве объектов химической промышленности (заводов, лабораторий), подземных паркингов, станций метро, гидротехнических сооружений.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-4

Сульфатостойкий цемент

Пуццолановый

Активные минеральные добавки делают его модификацией сульфатостойкого с отличной водостойкостью. Повсеместно применяется при сооружении гидротехнических объектов.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-6

Глиноземистый

Раствор с высоким содержанием глиноземов и оксида кальция быстро каменеет, способен выдерживать большие механические нагрузки в условиях сильной жары и мороза. Он используется при строительстве в экстремальных погодных условиях, в аварийных и авральных ситуациях с жесткими сроками выполнения работ.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-5

Глиноземистый цемент

Кислотоупорный

Для получения строительного раствора замес делается на жидком стекле. Особые добавки — кварцевый песок и кремнефтористый натрий – придают высокую кислотостойкость. Однако данный вид цемента обладает низкой влагостойкостью, он постепенно разрушается под воздействием пара или жидкостей.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-7

Кислотоупорный цемент

Пластифицированный

Хорошая устойчивость к длительным сильным морозам делает этот вид цемента пригодным для строительных работ в северных регионах. Кроме этого, он обладает отличными гидрофобными и антикоррозийными показателями.

Шлакоцемент

Можно считать этот вид продукта бюджетным вариантом, потому что в его составе присутствуют дешевые шлаки (от 20% до 80%) Раствор медленно твердеет, но обладает неплохими прочностными и термоустойчивыми показателями. Это определило его повсеместное применение.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-8

Шлакоцемент

Сырьевые материалы

Заводы по производству цемента всегда располагаются в непосредственной близости от карьеров и рудников. В крайнем случае, оборудуются удобные подъездные пути к местам добычи природных ресурсов – компонентов продукции:

• карбонатов, чаще всего имеющих кристаллическую структуру; они определяют эффективность обжига;
• производных осадочных горных пород и глин; они отличаются вязкостью, пластичностью, способностью многократно увеличиваться после впитывания жидкости; входят в состав цемента при сухом способе производства.

Приобретайте только продукт, упакованный в заводские пакеты с подробной аннотацией (дата изготовления, бренд, контакты предприятия-производителя, марка цемента, состав). С течением времени цемент разрушается и утрачивает свои качества (вязкость, прочность, устойчивость). Для конкретных работ наиболее эффективны определенные марки продукта: например, для фундаментных работ или стяжки – М400, М500.

Карбонатные породы

Среди карбонатов, входящих в состав цемента при его производстве, выделяют:
• мел – природное ископаемое из класса мажущих известняков, легко разрушающаяся при механическом воздействии (перетирании) осадочная горная порода;
• мергель (мергелистые известняки) – осадочные породы с примесями глин, классифицируются по удельному весу, влагоемкости;
• ракушечник – относится к известнякам, но отсутствие соединений кремния в его структуре делает его хрупким, это пористое сырье быстро крошится;
• доломиты.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-9

Добыча глинстого сырья для производства цемента

Глинистое сырье

Список глинистых компонентов:
• глины, обогащенные различными минеральными веществами; они увеличиваются в объемах после контакта с жидкостями;
• суглинки, отличающиеся большим содержанием песка и пылеобразными включениями;
• горные сланцы – отличаются постоянством гранулометрической структуры, небольшим содержанием жидкости, способностью расслаиваться при механическом давлении или воздействии;
• лесс – рыхлая и пористая горная порода; имеет мелкозернистую структуру; обогащена соединениями кварца и силиката, непластична.

Отдельные виды (марки) цемента в своем составе могут иметь шлаки или иные минеральные составляющие.

Корректирующие добавки

Технология производства цемента включает возможность добавления в исходный раствор веществ-пластификаторов. Они производятся из природных ископаемых (шпатов плавиковых, апатитов, кремнезема, глины, глинозема). Их присутствие изменяет (модифицирует, корректирует) первоначальные свойства продукта.

Во многих случаях добавление в строительный раствор пластификаторов повышает качество цемента, расширяет область его применения, способствует появлению специфических свойств:
• антикоррозийной стойкости; в состав исходной смеси добавляют примеси, препятствующие активности солей (полимеры, гидроактивные вещества); пористость застывшего цемента снижается после уменьшения концентрации силикатов, отвердение которых сопровождается выделением извести;
• термоустойчивости;
• выносливости к многократным повторениям цикла «заморозка-размерзание»; создать более плотную и устойчивую структуру помогают добавки нейтрализованного древесного песка, фомиата натрия;
• повышению пластичности и прочности;
• изменение (ускорение или замедление) скорости застывания раствора, этот показатель корректируется при изменении порции гипса в составе порошкообразной смеси;
• водо- и воздухопроницаемость.

Состав-виды-и-технология-производства-цемента-10

Цементный завод

Как делают цемент

На начальном этапе размельчают гранулы клинкера. Состав этого сырья, согласно технологии производства, постоянен. Он включает известняк и глину (3:1). Природным аналогом клинкера является мергель. Но залежей этого минерала недостаточно для «удовлетворения» потребностей строительной промышленности.

Клинкер стал искусственным заменителем природного минерала. Необходимые компоненты (глина, известняк) тщательно перемешиваются в специальной барабанной установке. Затем полученную смесь обжигают в течение 4 часов при высокой температуре (+15000°C).

Полученные в результате запекания гранулы перемалывают с помощью шаровых сит-грохотов. Ими оборудованы барабанные установки, размер их ячеек определяет параметры получаемого на выходе порошкообразного продукта.

На завершающем этапе порошкообразная масса обогащается минеральными добавками. Они определяют марку и специфические свойства готового продукта. Полученный продукт расфасовывают в заводскую тару и отправляют на склад.

Способы производства

Они определяются как возможностями цементного завода (наличие оборудования и топливной базы), так и качествами (насыщенность влагой, однородность, наличие примесей) исходных компонентов.

Сухой способ

Экономит временные, финансовые и энергетические ресурсы. Этап производственного процесса:
I. Дробление исходного сырья.
II. Высушивание полученных гранул.
III. Перемешивание компонентов.
IV. Перетирание полученной смеси до состояния однородного порошка.
V. Обжигание порошка во вращающейся печи при невысокой температуре.

Мокрый способ

Он считается классическим. В замес из известняка (мела) и глины добавляют воду. Предварительно эти компоненты могут быть измельчены в дробилках. Полученную вязкую массу (сырьевой шлам) хорошо вымешивают и обжигают во врезающихся печах, оборудованных теплообменными устройствами.

Остывшие гранулы клинкера перетирают и измельчают. При необходимости порошок обогащают минеральными добавками. Это самый трудоемкий и энергозатратный способ. Соответственно, и стоимость готового продукта окажется высокой.

Комбинированный способ

Бюджетный вариант получения продукта. Он сочетает этапы работ, которые характерны для обеих технологий – мокрой и сухой. Из полностью высушенного шлама формуется клинкер, который при невысокой температуре обжигается в печи. В конечный продукт также могут вводиться минеральные примеси.

Качество исходного сырья (глины и известняка), из которых сделан цемент, как и выполнение всех требований технологического процесса, определяет эксплуатационные и потребительские характеристики готовой продукции.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *