Цемент сырье. Состав цемента и из чего его производят. Как получают цемент – технология изготовления

Цемент входит в число основных строительных материалов. Он используется при создании связующих строительных растворов, цемент используют при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. От качества данного материала зависит, насколько прочное и долговечное будет здание, или железобетонная конструкция.

История цемента началась в Англии, где в 1824 году был зарегистрирован патент на его изобретение. В то время для изготовления цемента использовалась известковая пыль, смешанная с глиной. Полученная смесь подвергалась воздействию высокой температуры, при которой она спекалась.

Обожжённый полуфабрикат цемента называется клинкер. Цементом он становится после перемалывания клинкера до порошкообразного состояния.

В строительстве используется основное свойство цемента – при смешивании с водой он постепенно твердеет, а затем превращается в прочный камень. Характерную для готового изделия прочность материал может приобрести даже в воздушной среде, если присутствует избыточная влажность.

Сырьё для производства цемента, из чего он делается, технология изготовления

Сегодня процесс изготовления цемента изменился. Изготовляют его несколькими способами, да и компоненты, входящие в его , тоже отличаются от использовавшихся две сотни лет назад.

Чтобы было понятно, из чего делают цемент и как происходит его производство, необходимо знать, какие виды сырья используют сегодня производители этого важного строительного материала.

Так как сырьём для производства цемента , служат естественные породы, то и предприятия, занимающиеся его изготовления, чаще всего размещают поблизости от мест добычи этих пород.

Все ископаемые, из которых делается цемент, делятся на два вида:

1. Карбонатные ископаемые, отличающиеся характеристиками и особенностью структуры. Именно структура породы обеспечивает эффективное её взаимодействие с остальными ингредиентами состава продукта.
2. Глинистые и горные породы, имеющие осадочное происхождение. Имея минеральную основу, при увлажнении они приобретают пластичность и увеличиваются в объёме. Так как для данного вида сырья характерна вязкость, то их можно использовать, производя цемент сухим способом.

Теперь следует назвать конкретно, какие ископаемые относятся к каждому из видов сырья, используемых при производстве цемента.

К карбонатным породам относят следующие виды природного сырья:

• мел, представляющий разновидность известняка. Обладает способностью легко измельчаться;

• мергелистый известняк, в природе встречается как в рыхлом, так и в твёрдом состоянии. В породе могут содержаться примеси глины, поэтому данный вид известняка считается сырьём переходным, обладающим свойствами, характерными и для известняков, и для глины;

• известняки – ракушечники, не имеющие включений кремния. Порода имеет пористую, легко разрушающуюся при сжатии структуру;

Известняки – ракушечники

• доломитовые породы и другие ископаемые осадочного происхождения. Они содержат карбонаты, придающие породе ценные свойства.

Глинистые породы включают следующие виды ископаемых:

• глина с минеральными включениями, набухающими при контакте с водой;

• суглинки, содержащие повышенную концентрацию частиц ;

• сланцы, имеющие глинистую основу. Данное сырьё относят к горным породам, повышенной прочности. При механическом воздействии разделяется на пластинчатые пластины. Характеризуется стабильным составом и низким содержанием влаги;

• лесс, пористая порода, с включениями частиц и силиката.

Кроме данных видов сырья, что изготавливать цементную смесь на заводе используют некоторые виды производственных отходов. Для улучшения качества в его состав добавляют добавки, предусмотренные технологическим процессом: глинозём и кремнезём, плавиковый шпат и апатиты.

Применение песка просто необходимо при проведении самых разных ремонтных и строительных работ. все о применении карьерного песка.

При проведении отделочных работ на кухне, в ванной или в любом другом помещении необходимо знать время высыхания плиточного клея. можно узнать, сколько сохнет плиточный клей.

В настоящее время декоративная штукатурка по праву является самым популярным и прогрессивным методом отделки. Перейдя по ознакомитесь с самостоятельным ее приготовлением.

Все добавки, называемые пластификаторами, также природного происхождения. Они влияют в лучшую сторону на следующие качества цемента:

• увеличивают стойкость к изменениям температуры;
• усиливают прочность;
• подвижность и эластичность продукта;
• уменьшает проникновение воды в готовое изделие.

В зависимости от свойств, добавленных в состав цемента пластификаторов, его раствор будет застывать быстрее, или же медленнее.

Состав, из которого производят цемент

Часть людей работающих в сфере строительства не знают, из чего делается цемент.

Состав цемента может быть различным в зависимости от марки и предназначения.

Однако вне зависимости от вида цемента, то есть рецепта, использованного при его производстве, основой для него служат два компонента – известняк с добавлением глины.

Количество известняка в три раза превышает количество глины. Такие необходимы для получения качественного клинкера, являющегося полуфабрикатом для производства цемента.

Теперь можно назвать основные компоненты состава, чтобы каждому было ясно, из чего делают цемент:

• клинкер, основа конечной продукции, определяющая её характеристики прочности. Используется в виде гранул диаметром до 60 мм. Его термообработка выполняется при температуре, доходящей до 1500°. При плавлении клинкера образуется масса, для которой характерно высокое содержание кремнезёма и кальциевого диоксида;
• данные компоненты влияют на эксплуатационные характеристики конечного продукта. Перед обжигом гранулы клинкера измельчаются до пылеобразного состояния;
• гипс, определяющий скорость затвердевания цемента. В базовых рецептах предусмотрено добавление в состав чистого гипса до 6 % от общего количества компонентов;

• специальные добавки (пластификаторы, морозостойкие присадки, жидкое мыло и т.д.), усиливающие свойства, уже имеющиеся у продукции, или же придающие ей специальные характеристики, способные расширить область применения цемента.

Производство – как изготавливают цемент, процесс получения на заводе

Изготовление материала выполняется в определённом порядке, поэтапно. В технологии его производства предусмотрены следующие операции:

1. Ингредиенты, предназначенные для изготовления клинкера, предварительно смешиваются. Обязательно необходимо точное соблюдение пропорций состава – 25 % глины и 75% известняка.
2. Полученный состав обжигается при высокой температуре. При высокотемпературном обжиге глина и известь соединяются, образуя клинкер.
3. Готовый продукт измельчается шаровыми мельницами, состоящими из барабанов, расположенных в горизонтальном положении, внутри которых размещены стальные шары. Помещённый в них клинкер размельчается до состояния порошка.
4. Чем мельче полученные фракции цемента, тем лучшие эксплуатационные характеристики он будет иметь.

Существует несколько методов изготовления данного строительного материала. Их выбор обусловлен многими факторами, основными из которых является специфика имеющегося на предприятии оборудования и спрос на определённые марки цемента.

Разработанные технологии имеют отличие в способах подготовки сырья, используемого при производстве состава. Порядок его изготовления остаётся прежним.

Разработаны следующие методы:

1. Мокрая технология, предусматривающая замену извести мелом. В процессе смешивания компонентов состава происходит измельчение их в шаровой мельнице. Это процесс выполняется с добавлением воды. В результате образуется шихта, имеющая концентрацию влаги до 50%.
2. Полученный материал затем обжигается в печи. После обжига он уже становится клинкером. Затем его измельчают.
3. Сухая технология значительно уменьшает себестоимость производства, так как она объединяет несколько технологических операций в единый процесс. При использовании данной технологии компоненты, поступающие в шаровую мельницу, одновременно размалываются и сушатся.
4. Для сушки используется воздействие горячих газов. Готовая шихтная масса имеет консистенцию порошка.
5. Комбинированная технология объединяет особенности вышеописанных способов производства. В зависимости от оборудования, используемого на предприятии, может быть получен полусухой состав, имеющий влажность до 18%.
6. Во втором варианте первоначально подготавливается сухая , затем увлажнённая до 14 %. В обоих вариантах подготовленный состав затем отжигается и перемалывается.

Подробнее о производстве цемента смотрите на видео:

Классификация цементных смесей

Существует много разновидностей и различных данного строительного материала. Различают их по основному составу и добавкам, придающим каждому виду особые свойства.

Среди основных типов выделяют:

• портландцемент, с которого начиналось производство популярного в строительстве продукта. Для изготовления связующих растворов его не используют. Он применяется для создания бетонных изделий высокой прочности, и строительных растворов;
• глинозёмистый цемент, отличается устойчивостью к воздействию влаги, быстрым затвердеванием;

• кислотоупорный цемент, в котором используется кварцевый и кремнефтористый натрий. Материал устойчив к воздействию кислот, но недолговечен.

Приобретая любой из видов цемента, следует знать, что его состав активно взаимодействует с окружающей средой, при долгом хранении теряя свою прочность.

Даже если он хранится в сухом помещении, то спустя несколько месяцев его марка изменится в меньшую сторону. Поэтому, при его приобретении, следует обращать внимание на дату изготовления. Так же можете ознакомиться с нашей статьёй о технических характеристиках .

Оглянитесь, практически все здания и сооружения вокруг нас держатся только благодаря цементу. на его основе может десятилетиями стойко выдерживать все нагрузки и негативные влияния извне. Так что же в нём такого особенного: состав, рецептура, технология изготовления, «секретный ингредиент», или, может, всё вместе? Сегодня разберём, из чего делают цемент, его свойства и «рецептуру» для самостоятельного приготовления качественной цементной смеси. Как всегда, на портале сайт лучшие способы сделать ваш дом уютным и комфортным для проживания.

Любой строительный материал требует обязательной сертификации. Существует огромный перечень ГОСТов и СНиПов, согласно которым выпускаются цементные . Стандарты определяют не только качество сырья, но и сферу применения, правила транспортировки, тестирования и много другое.

Где посмотреть нормы:

• ГОСТ 31108-2003 «ЦЕМЕНТЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
• ГОСТ 30515-97 «ЦЕМЕНТЫ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
• ГОСТ 10178-85 «ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИя».

В этих же документах можно найти дополнительные акты и стандарты, которые помогут правильно выбрать материал для строительных работ.

Основные характеристики

На какие свойства цемента стоит обратить внимание в первую очередь:

• прочность цемента, как и , – важнейший показатель, который является определяющим при выборе сырья для строительства. Этот параметр тестируется исходя из максимальной нагрузки, которую может выдержать цементная балка;

Интересный факт! Тестируемый образец, прежде чем подвергнуться тесту, должен сохнуть не менее 28 суток.

Обычно о прочности можно узнать по маркировке блока. Обычно используются такие обозначения: М400 или М500. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

• активность при пропаривании – ещё одна немаловажная характеристика, показывающая, насколько активно гудронирует вяжущий состав. От этого показателя напрямую зависит прочность вяжущего компонента и время теповлажностной обработки. Существует 3 группы по пропариванию. Первая – самая лучшая и эффективная;

Внимание! Многие технологи экспериментируют, добавляя меньшее количество цемента, если он имеет первую группу при пропаривании. За счёт хорошей активности необходимая прочность изделия набирается быстрее. Если результаты испытаний показали третью группу активности, значит, самое время увеличить температуру ТВО, её продолжительность или, вообще, количество вяжущего элемента.

Это две самые важные характеристики вяжущего вещества, применяемого в любой сфере . Поэтому с каждой новой партии, даже если есть на руках паспорт качества, проводятся тестирования таких свойств. На основании полученных данных выполняется корректировка состава.

• сроки схватывания – время, когда начинает схватываться цементный состав. Обычно оно составляет от 45 минут до 10 часов. Чем выше температура, тем быстрее наступает схватывание;

• насыпная плотность – в рыхлом состоянии она равна примерно 900−1100 кг/см 3 , в уплотнённом – 1400−1700 кг/см 3 , истинное это значение − 3000−3100 кг/см 3 ;
• водопотребность – необходимое количество воды для гидратации цемента и создания пластичности теста. Как правило, берётся примерно 17% воды от массы цемента, необходимой для гидратации. Но бывает, что такой показатель увеличивают из-за того, что водопотребность самого цемента выше.

Насколько качественно вяжущее свойство получилось, тестируют ещё в заводских лабораториях и на основании подобных испытаний выдают паспорт качества, из которого мы и узнаем все характеристики. Но его получаем только через месяц, так как паспорт выдаётся на основании испытаний образцов в 28-суточном возрасте. Поэтому каждую новую партию независимо тестируют в лаборатории, чтобы узнать, насколько он качественный. Последнее же зависит от состава самого вяжущего материала.

Из чего делают цемент: подробный состав

Основой любого вяжущего является цементный и всего 15−20% минеральных добавок. Именно от него зависит крепость будущего цемента и прочие его характеристики. Представляет собой продукт обжига сырья (в основном это известняк и глина), имеющего вид гранул от 1 до 6 см.

Весь процесс обжига происходит в специальных печах при высоких температурах − примерно +1500°C. Образуется вязкое вещество, надёжно скрепляющее все гранулы клинкера. Позже эти гранулы дополнительно обрабатывают и дробят. Есть несколько видов изготовления вяжущего, но производство клинкера практически всегда остаётся без изменений.

Гипс также является неотъемлемым компонентом любого вида цемента. Его долевое содержание не превышает 6%. Именно благодаря ему происходит регулирование времени схватывания цементного теста.

Добавки – необходимый ингредиент для любого вяжущего. Именно они гарантируют вяжущему веществу определённые характеристики и увеличивают их показатели, например, морозостойкости, прочности и другое. В зависимости от того, какие именно добавки использовались, различаются цементы по химическому составу и, соответственно, области применения.

Химический состав цемента

«Химия» цемента – сложное направление работы с вяжущей смесью. Да и знать подробную химическую формулу всех составляющих строителям необязательно. Прежде всего, это необходимо инженерам и техникам, испытывающим новые комбинации состава скрепляющих смесей. Обычно цемент состоит из следующих компонентов.

• 67% − оксида кальция (СаО);
• 22% − диоксида кремния (SiO2);
• 5% − окиси алюминия (Al2О3);
• 3% − оксида железа (Fe2O3);
• 3% − прочие компоненты.

Как делают цемент на производстве

На сегодня существует несколько способов производства:

1. Мокрый метод – первая технология, по которой стали изготавливать цемент. По ней работают и по сей день, правда, немного по усовершенствованной методике.
2. Сухой способ – более современный метод производства вяжущего, отличающийся большей экономностью сырья и энергетических ресурсов. Но, что самое важное, именно по этой технологии выбросы в атмосферу сокращаются.
3. Комбинированные методики в России используются редко, в основном на предприятиях, работающих с зарубежными партнёрами. Например, как Вольский цементный завод.

Осветить более подробно, всё же, хотелось именно мокрый метод производства цемента, так как по нему работают практические все цементные заводы в России и странах СНГ. На фото ниже представлены производственные мощности «Уралцемента» в Челябинской области, который начал свою работу 1957 году. Здесь вяжущее производят на основе известняка и глины по мокрому методу. В качестве топлива используют газ.Начинается производство в карьере с добычи основного сырья.

Полученный тонкодисперстный шлам отправляется во вращающуюся печь, где обжигается при температуре +1450°C. Результат этого процесса – клинкер.

Получаемый клинкер охлаждается в специальных холодильных установках, после чего транспортируется для дальнейшего измельчения в мельнице.

К измельчённому клинкеру добавляют также тонкодисперстный гипс и минеральные добавки.

Готовый цемент отправляют на хранение в специальные бункера.

На таком крупном производственном предприятии просто не может быть лаборатории, сотрудники которой пристально следят за каждым производственным процессом и качеством цемента.

Это основные производственные процессы по мокрой технологии. На всех заводах они идентичны. Единственное, делаются правки на сырьевые компоненты и специфику оборудования. Из чего и как делают цемент подробно расскажут видео.

Как сделать цемент в домашних условиях

Несмотря на сложный процесс производства, сделать цемент можно и своими руками. Конечно, не по классической технологии с мельчащим дроблением клинкера и обжигом при высоких температурах. Рассмотрим один из популярных рецептов:

1. Получаемый состав применяется для заделки щелей и прочих несовершенств в и .
2. Потребуется водная известь, каменная зола и обычная вода. Всё в равных пропорциях.
3. Все ингредиенты смешиваются до получения консистенции сметаны. В таком виде подобный «цемент» и используется.

Только не стоит делать его слишком много – подобный состав быстро сохнет.

Ещё один популярный рецепт на основе глицерина. Распространённость он получил из-за хорошей прочности:

1. Свинцовый глёт растирается до максимально тонкого состояния и высушивается в печи любого типа под действием высоких температур.
2. В полученный «клинкер» добавляется глицерин.
3. Домашний цемент, изготовленный таким способом, больше всего напоминает магазинный аналог.

Как приготовить цементный раствор из творога

Никогда не задумывались, как получают цемент из творога? Оказывается, и такой цемент есть. Как создать такую смесь? Очень просто:

1. Тонким слоем высушивается творог из снятого молока без сыворотки. Получится своеобразный порошок – 1 часть.
2. Потребуется также едкая известь – 10 частей.
3. Подобные ингредиенты смешиваются, и в них добавляется вода. Всё перемешивается и доводится до кашицеобразного состояния.

Внимание! Подобный раствор очень быстро застывает. Поэтому разводится на несколько операций. Применяется готовый состав также для заделки щелей и трещин.

Цемент по нетрадиционной технологии

Нетрадиционный метод создания цемента популярен в Китае. В качестве одного из основных ингредиентов используется свиная кровь. Несмотря на то, что морально-этическая сторона этого вопроса вызывает много споров, с точки зрения крепости и прочности, такой материал вопросов не вызывает.

Итак, особые ингредиенты китайских мастеров:

1. квасцы в порошке – 6 частей;
2. свиная кровь свежая – 40 частей;
3. гашённая известь-пушонка – 54 части.

Все ингредиенты смешиваются до однородного состояния. Полученный состав обладает хорошей прочностью и адгезией, поэтому в последнее время он довольно популярен.

Пропорции для цементного раствора, или Как правильно разводить цемент

Как сделать раствор цементный из альтернативных материалов, мы узнали. А теперь рассмотрим классический состав цементного раствора, который применяется для швов, трещин, ремонта , склейки и . По сути, это обычный кладочный раствор, где цемент и песок по традиции смешиваются в долях: 1:3. По желанию к нему добавляют пластификаторы.

Внимание! Не используйте моющие средства для повышения пластичности подобного раствора. Со временем он выкрошится и рассыпется.

Для выравнивания мелких трещин больше подходит приготовление цементной пасты из обычного вяжущего материала любой марки и воды. Они просто смешиваются в определённых пропорциях до получения сметанообразной консистенции. Такой раствор прекрасно заполняет мелкие щели, быстро сохнет и отлично поддаётся шлифовке.

Цемент – основа любого дома. Так или иначе, этот материал используется на разных этапах. Даже при строительстве сруба из железобетона – основной каркасный элемент. По этой причине важно внимательно относится к его качеству, обращать внимание на все моменты, о которых мы подробно рассказали в статье.

В нашей статье мы хотели бы рассказать об удивительном стройматериале из которого сделаны многочисленные бетонные конструкции, стены домов, мосты, фундаменты, малые архитектурные формы и тому подобные сооружения. Речь пойдет о цементе. Как известно, цемент — строительный материал не естественного происхождения.
Изготовление этого востребованного материала очень дорогой и энергозатратный процесс, но то, что получается, в итоге стоит того. Цемент, как правило, может использоваться отдельно, а может быть компонентом другого стройматериала, например, бетона. Заводы по производству расположены обычно прямо там, где добывается сырье, необходимое для процесса приготовления, чтобы не нести расходы по перевозке.
Изготовление цемента имеет два этапа: первый – производство клинкера, второй – клинкер перерабатывается до состояния порошка, к нему примешиваются гипсовые или другие добавки.
Первая стадия процесса самая дорогая, она расходует порядка семидесяти процентов стоимости приготовления цемента, потому что на этой стадии добывается основное сырье. Верхнюю часть известняковой горы сносят вниз, и, как следствие, открывается известковый слой. Он встречается четыре — пять раз на десятиметровой глубине (не больше), каждый такой слой достигает толщины семидесяти сантиметров.
Добытый известняк измельчают так, чтобы самый крупный кусок не превосходил десяти сантиметров в окружности. Потом материал просушивают, сново измельчают и смешивают с другими компонентами (такими, как активные минеральные добавки). Затем получившаяся смесь обжигается.. Клинкер готов.
Второй этап тоже состоит из множества операций: раздробить клинкер, просушить минеральные добавки, раздробить гипс, перемешать клинкер вместе с остальными компонентами. Сырье по составу и текстуре не всегда будет одинаковым. Каждый вид сырья подразумевает свой способ производства. При изготовлении цемента используются три способа: сухой, мокрый и смешанный. Для каждого способа существуют свои уникальные технологии и оборудование, и в каждом есть свои плюсы и минусы.
При сухом способе производства сырье предварительно просушится перед помолом, и после измельчения получится в виде порошка (шихты). Мокрым способом пользуются, когда делают цемент из мела, глины с применением различных добавок, содержащих железо (карбонатный компонент, силикатный компонент, конверторный шлам и т. д.). Влаги в глине не должно быть больше двадцати процентов, а в меле больше двадцати девяти процентов. Этот способ назван мокрым от того, что измельчают смесь в воде, в итоге получают водную суспензию, проще говоря, шлам. Далее он обжигается в печи, выделяя углекислоту, затем клинкеры в форме шариков перерабатываются в мельчайший порошок — это и есть цемент.
При смешанном способе задействованы оба предыдущих. Этот способ имеет два вида. В первом сырье готовят с водой – мокрым спосбом, получая шлам, затем убирают фильтрами влагу до пятнадцати — восемнадцати процентов и обжигают в печах в виде практически сухой массы. Во втором способе используют сухое сырье, постепенно разбавляя его водой и превращая в гранулы, размером от десяти до пятнадцати миллиметров и обжигают.
В каждом из перечисленных способов очень важно соблюдение пропорций, специальное оборудование и четкая последовательность действий. Готовый навальный или фасованный цемент в мешках массой по пятьдесят килограмм грузится на автомобильный или железнодорожный транспорт и отправляется на место назначения.
Без такого важного строительного материала, как цемент, ни одна стройка не обойдется, что свидетельствует о его высоких эксплуатационных характеристиках.

Если судить по масштабам применения в строительстве растворов и бетонов на основе минеральных вяжущих, кажется, что история искусственных камней на основе цементов насчитывает долгие века. Но по-настоящему отработанная технология производства и оптимальный состав цемента стали известны менее двух веков назад.

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 (CaSO 4 -2H 2 O) 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.

Гидравлические вяжущие вещества

Область применения воздушных вяжущих ограничена теми местами, где готовые конструкции не подвергаются воздействию влаги, в противном случае приходится применять гидрофобизирующие (водоотталкивающие) добавки или проводить гидроизоляционные мероприятия, поэтому применение гидравлических вяжущих более удобно и распространено шире.

К ним относятся вещества, образующие гидратные (молекула воды входит в кристаллическую решетку как составная часть) соединения, когда превращение в камневидное тело и дальнейший набор прочности могут происходить во влажной среде, а воздействие воды в ходе эксплуатации конструкций не приводит к их разрушению.

Растворы и бетоны для выполнения водостойких конструкций приготавливают на основе гидравлической извести (из осадочных известковых пород особого состава - мергелей) и портландцемента, причем именно последний придает монолитным и сборным элементам здания необходимую прочность, а известковые растворы применяются там, где нагрузки минимальны.

История цемента

Попытки преодолеть низкую водостойкость известковых и гипсовых составов предпринимались с древнейших времен. Цемент (caementum в переводе с латыни — дробленый, битый камень) появился путем добавления в известь различных минеральных веществ, обладавших гидрофобными свойствами. Для этого использовали размельченные остатки кирпичей из обожжённой глины, различные вулканические породы. Так, в состав цемента, который применялся строителями Древнего Рима, входили пуццоланы - отложения пепла знаменитого вулкана Везувия.

Эксперименты продолжались долгие века, пока потребность в большом количестве прочного и недорогого вяжущего вещества не заставила строителей выработать оптимальную технологию по его производству. Решающий вклад в такие исследования внесли русский военный техник Егор Челиев, издавший книгу о цементе для подводных работ (1825), и каменщик из английского Лидса Джон Аспдин, получивший патент на портландцемент (1824). Это название происходит от английского острова Портленд, расположенного в проливе Ла-Манш и состоящего из известковых пород. Камни из карьера, находящегося на этом острове, считались самым престижным строительным материалом в Англии. Полученный Аспдином искусственный камень был очень похож на него цветом и прочностью.

Интересно, что технология Челиева более соответствует тому, что теперь называется портландцементом, а цемент Аспдина изготавливался без принятого сейчас спекания исходного сырья.

Технология производства

Цементное вяжущее у разных производителей может отличатся исходным сырьем, но основные технологические операции идентичны. Первая стадия - подготовка исходного минерального сырья, т. е. несколько стадий размельчения известковых камней и глины, смешивание этих компонентов в нужных пропорциях. Из чего состоит цемент? Обычно это 3 весовых части известняка и 1 часть глины. Иногда используется осадочная горная порода - мергель, где данные компоненты содержатся в нужной пропорции.

"Сухой" и "мокрый" способ

Существует два способа получения нужного состояния смеси: "сухой" и "мокрый". Если влажность компонентов высокая, глина и мягкий известняк (мел) растворяются в воде, затем из этой суспензии, называемой сырьевым шламом, вода сильным нагревом (испарением) удаляется. Получается равномерная тонкоизмельченная смесь. Более экономичный способ - "сухой", где нет стадии доведения шлама до кипения, а смесь измельчается механическим способом.

Далее во вращающихся печах - цилиндрах диаметром около 5 м, длиной около 200 м, имеющих уклон для перемещения сырьевой массы в процессе обжига, происходит образование клинкера - окатанных гранул, появляющихся в процессе спекания смеси при температуре 1450 ⁰С в результате физических и химических взаимодействий.

Клинкер охлаждается и выдерживается до двух недель перед окончательной операцией - совместным измельчением с определенным количеством гипса, который добавляется для замедления процесса схватывания. Здесь окончательно формируется состав цемента, на этой же стадии вводятся различные минеральные добавки, придающие вяжущему нужные специфические свойства.

Химическая основа

Необходимые свойства самого популярного вяжущего определяет химический состав цемента. В результате технологической обработки сырья клинкер становится соединением различных химических веществ в виде четырех основных минералов:

1. Алит - трехкальциевый силикат - составляет большую часть клинкера - 50-60%. Присутствие в молекулярной решетке ионов марганца, алюминия и железа определяет прочность готовой растворной или бетонной смеси, набираемой в течении первых 28 суток.
2. Белит - двухкальциевый силикат - составляет 15-30%, и он - основа прочности, набираемой конструкцией в более поздние сроки.
3. Алюминатная фаза - трехкальциевый алюминат - 5-10%. Быстрая реакция алюмината с водой и возможное слишком быстрое схватывание требуют введения гипса, замедляющего этот процесс.
4. Ферритная фаза - четырехкальциевый алюмоферрит - 5-15 %

Меняя процентный состав этих фаз, вводя дополнительные компоненты, можно производить цемент, состав и свойства которого будут наилучшим образом соответствовать конкретной ситуации в ходе строительства.

Виды цемента

Шлакопортландцемент получается при добавлении к портландцементному клинкеру гранулированного шлака - побочного продукта выплавки чугуна в доменных печах. Применение шлака снижает стоимость, а состав цемента, произведенного по такой технологии, придает конструкциям, выполненным на его основе, повышенную устойчивость к воздействию воды с насыщенным минеральным составом, например, морской.

Быстротвердеющий - это цемент с преобладанием в клинкере алита и алюминатной фазы, отличается особо тонким помолом - всё это ускоряет набор прочности.

Сульфатостойкий портландцемент применяется для гидросооружений, подводные части которых подвергаются постоянному воздействию веществ, вызывающих сульфатную коррозию. Из чего состоит цемент, предназначенный для таких ответственных конструкций? В клинкерном сырье до минимума сведено присутствие трехкальциевого алюмината и белита.

Портландцемент с пониженным тепловыделением при наборе прочности необходим для изготовления конструкций большой массы и объема, когда тепло, выделяемое экзотермической реакцией твердения, может привести к образованию трещин. Состав такого цемента похож на сульфатостойкий.

Белый цемент

Изделия, выполненные с использованием белого цемента, обладают повышенными эстетическими качествами. Присутствие в исходном сырье окиси железа и окиси марганца придает готовому порошку характерный серо-зеленый цвет, соответственно, состав белого цемента предполагает минимальное присутствие таких солей и использование для исходного сырья светлых, каолиновых сортов глины.

Существует еще много видов цементного вяжущего, обладающего специальными качествами: гидрофобный, глинозёмистый, водонепроницаемый расширяющийся, напрягающий, пластифицированный, песчанистый и т. д.

Состав и прочность

Важнейшим показателем качества цемента является прочность изделий, изготовленных на его основе. ГОСТом установлены необходимые показатели, которые обозначаются особой маркировкой. Цифра означает предел прочности на изгиб и сжатие при лабораторных испытаниях стандартных образцов, на устойчивость к нагрузкам которых влияет и состав цемента. М400 означает, что образцы выдержали нагрузку в 400 кг/см² (или 40 Мпа).

Исследования показывают, что минеральный состав исходного сырья - важнейший фактор, влияющий на прочность цементных растворов и бетонов. Правильный подбор компонентов позволяет найти нужную пропорцию между скоростью набора прочности и конечной величиной устойчивости к нагрузкам, которая только увеличивается с течением времени. Состав цемента М500 позволяет создавать балки и плиты, способные выдерживать колоссальные нагрузки.

Сегодня в мире производится огромное количество цемента самого различного качества. Выбор сырья для него часто определяется экономическими факторами, и при правильном отношении к строительному процессу следует знать, из чего состоит цемент, который будет использоваться, чтобы сделать правильный выбор и быть уверенным в прочности и долговечности будущего дома.

– основа любой строительной конструкции. Практически каждое строение, находящееся вокруг нас, так или иначе, было возведено с помощью цементного раствора. Строительный , созданный на основе цемента, десятилетиями выдерживает многотонную нагрузку, практически не испытывая негативного влияния извне. Почему уже многие десятилетия именно цемент является самым популярным строительным материалом? Редакция сайт попытается раскрыть ту самую секретную формулу, благодаря которой, мы наконец-то узнаем, из чего именно делают цемент и почему его считают одним из самых прочных материалов во всём мире.

Читайте в статье

Нормативные документы

Цемент, как и любой другой товар, обязательно должен пройти процедуру сертификации. Существует несколько ГОСТов и СНиПов, которые в той или иной степени касаются качества цементной смеси. Перечислим основные из них:

1. ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия».
2. ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия».
3. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Химический состав цемента

Сам по себе цемент − не что иное, как порошок. Его создают на основе клинкера. В составе могут содержаться разные компоненты и наполнители.

Интересный факт! Когда цементный раствор застывает, его плотность не уступает плотности камня. Для создания искусственного камня используется тоже цемент.

Нагрев происходит до показателей +1450°C. Структура природных компонентов меняется, и получается новое вещество – клинкер. После этого полученное вещество соединяют с гипсом и перемалывают, в результате и получается знакомый всем цементный порошок.

Комментарий

"Вот так выглядит химический состав готового цементного порошка: 67% оксида кальция (СаО), 22% диоксида кремния (SiO2), 5% окиси алюминия (Al2О3), 3% оксида железа (Fe2O3), 3% прочие составляющие.

Основные характеристики

Для цемента главной технической характеристикой остаётся его марка, именно эта маркировка скажет о такой важной характеристике, как показатель максимальной нагрузки в кг.

Числа указывают на максимальный показатель , которую может выдержать застывший цемент. Его ещё называют показателем прочности на сжатие. На практике такое значение говорит о весе, который способен выдержать материал и при этом не разрушиться. Например, при использовании цемента М200 нагрузка, которую сможет выдержать 1 см³, составляет 200 кг.

Интересно, что тестировать цемент разрешено только после полного высыхания, а это происходит через 28 суток и не ранее. После этого тестовый образец цемента укладывают под пресс и сжимают. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Причём процедуру повторяют шесть раз, а потом из 4 лучших показателей вычисляют среднее арифметическое. Показатель этот измеряется в МПа и кг/см².

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

"Буквой «Д» обозначаются данные о специальных добавках, использующихся в цементе. Например, Д10 говорит о том, что в сухую смесь добавили 10% добавок. Благодаря им удаётся придать готовой конструкции дополнительную прочность и морозостойкость.

Типы цемента по сфере использования

Как мы уже замечали ранее, на качество цементной смеси влияют разные добавки. От этого зависит его сфера применения и прочность. К примеру, морозостойкие образцы применяются в и строений на территориях с суровым климатом, в сейсмически опасных зонах применяются добавки, увеличивающие параметры клейкости смеси. Они, в свою очередь, не дают бетонным конструкциям растрескиваться.

Интересный факт! В процессе заморозки вода, содержащаяся в бетоне, расширяется и начинает разрушать его изнутри. Однако современные технологии позволяют улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, нейтрализованный древесный пек. Они создают прочную оболочку вокруг водяных частиц.

Чаще всего в цементную смесь добавляют разные добавки, процентное содержание которых может достигать 10 и 20%. Для возведения монолитных зданий использую цемент марки М500. У такого материала более высокая скорость застывания и прочность. Обычно именно из такой цементной смеси возводят и несущие конструкции.

Из чего делают цемент

Обычно заводы по производству цемента строят там, где находятся залежи известняка и других пород, которые используются при создании клинкера. Главными природными элементами, из которых делают цемент, являются:

• ископаемые карбонатного типа: кристаллические породы, поддающиеся обжигу;
• глинистые материалы, а также горные породы осадочного характера минерального происхождения. Сырьё характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

"При выборе цемента обращайте внимание на такой показатель, как тонкость помола. Чем мельче структура порошка, тем крепче будет смесь.

Карбонатные породы

Какие карбонатные породы используются при производстве цемента:

• мел (вариация известняка) – легко подвергается обработке, дёшев и универсален;
• мергель , или мергелистый известняк. Плюс этих пород в том, что в них находится достаточное количество влаги, кроме того, они содержат необходимые частички глины;
• известняковое сырьё , ракушечники, отличающиеся отсутствием включений кремния. Порода обладает пористой структурой, легко разрушается под воздействием сжимающих усилий;
• карбонатные породы . Они характеризуются ценными физическими свойствами.

Глинистое сырьё

К глинистым породам относятся:

• глина , содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
• суглинки − разбавлены песчаной фракцией;
• сланцы – прочные глинистые породы;
• лёсс – неэластичная пористая порода с включением кварца.

Корректирующие добавки

Кроме минерального сырья, при производстве цемента используются специальные пластификаторы. Чаще всего используют добавки на базе ископаемых, содержащих плавиковый шпат, а также апатиты.

Важно! Основой любого вяжущего является цементный клинкер и всего 15-20% минеральных добавок. Именно от него зависит крепость будущего цемента и прочие его характеристики.

Как делают цемент на производстве

Как и любое производство, создание цементной смеси происходит строго по специальной технологической схеме. И состоит из следующих этапов:

1. Создание клинкера. Его, напомним, делают из известняка и глины в процентном соотношении 75×25. Смесь помещается в печь, при температуре примерно +1500°C происходит изменение состава. Образуется вязкое вещество, надёжно скрепляющее все гранулы клинкера. Получаемый клинкер охлаждается в специальных холодильных установках.
2. Затем гранулы дополнительно дробят. Измельчение происходит в специальных перемалывающих мельницах. Они представляют собой барабаны с помещёнными туда стальными шариками.
3. К измельчённому клинкеру добавляют также тонкодисперстный и минеральные добавки.

Существуют разные технологии подготовки исходного сырья. Рассмотрим основные из них.

Мокрый метод

Мокрая технология предполагает обязательное добавление воды на этапе измельчения, в этом случае вместо извести используется мел. При этом образуется специальная смесь, или шихта, которая затем повторно высушивается в печи, превращаясь в подобие стеклянного шара, который затем вновь измельчается. При этом себестоимость цемента значительно увеличивается. Считаете, что смесь, приготовленная таким способом, более прочная.

Сухой способ

Сухой способ – более дешёвый вариант. В этом случае на практике объединяют две технологические операции – помол и сушку смеси. В шаровую мельницу направляют горячие газы, которые и осуществляют просушку. Здесь на выходе получается уже готовый порошок.

Комбинированные методики

Комбинированный вариант объединяет в себе особенности мокрого и сухого способа. Технологии отличаются на каждом предприятии. Иногда вместо мокрого способа, допускающего увлажнение клинкера до 50%, используют варианты с понижением влажности на этом этапе до 18 или 20%. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом. Всё зависит от задач, которые стоят перед технологом.

Как сделать цемент в домашних условиях

Несмотря на кажущуюся сложность производства цемента, сделать его своими руками в домашних условиях возможно. Понятно, что этот вариант не будет таким технологичным, как на заводе, и обжечь его при необходимой температуре также не получится. Однако кое-какие хитрости мы можем вам рассказать. Рассмотрим один из популярных рецептов создания состава, вполне подходящего для заделки щелей и . Для создания смеси нам потребуется водная известь, каменная зола и обычная вода.