Состав и свойства цементов

Сложно представить современное строительство без такого материала как цемент. Они применяются в качестве связующего компонента для приготовления смесей и растворов в сфере строительства. Мелкодисперсный порошок серого цвета с оттенком в зависимости от добавок. В процессе гидратации образуется пластичная масса для последующего образования прочного и долговечного искусственного камня.

В качестве сырья применяют широкий спектр горных пород, которые добывается открытым способом: 1. Карбонатные: доломит, туф, известняки-ракушечники, мел, мергель, известняки. В промышленности за основу производства цемента обычно берут известняки. Массовая доля связующего компонента напрямую зависит от минерального состава и требуемых свойств готовой бетонной смеси либо раствора. Чем выше концентрация в составе породы веществ, которые имеют кристаллическую форму, тем большую она имеет температуру плавления; 2. Глинистые: лесс, монтмориллонит, глинистые сланцы, суглинки, глина. При контакте с жидкостью происходит набухание. Применяют в качестве добавки для увеличения пластичности цементных смесей и растворов; 3. Добавки. Помогают придать строительной смеси дополнительные свойства. Чаще всего содержат в составе кремний, железо, глиноземы. Помогают пустить в дело промышленные отходы: шлаки, доменную пыль и т.п. Технологи в настоящий момент не разработали универсальной формулы химического состава цемента. Поэтому существует большое разнообразие эксплуатационных характеристик. В строительстве популярен портландцемент. В его составе могут быть добавки минерального типа, но они могут и отсутствовать. Важно соблюдать непреложное требование по допустимым процентным содержаниям химических соединений в его составе, чтобы его вяжущие свойства были безупречными: • CaO – 62%; • SiO2 – 20%; • Al2O3 – 4%; • Fe2O3 – 2%; • MgO – 1%.

Основой для цемента традиционно является клинкер. Это полуфабрикат промежуточного типа. Его в промышленном производстве получают путем высокотемпературного воздействия на известняк (мергель, мел или другой годной породы) в объеме 75 % и 25 % глины. Процесс плавления производят до момента образования гранул. Его перемалывают до мелкодисперсного состояния и соединят с порошкообразными сухими добавками для получения необходимых эксплуатационных свойств. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.

Весь процесс условно делят на 3 этапа: 1. Обжиг известняка или иной горной породы. Самый Трудоемкий и максимально затратный в данной технологии процесс; 2. Приготовление мелкодисперсного порошка методом помола; 3. Ввведение в смесь добавок в виде сухого порошка и перемешивание до полной однородности. Производства клинкера выглядит следующим образом: 1. На цементный завод доставляют сырье для производства; 2. Производится качественное измельчение горной породы; 3. Готовят смесь из точно дозированных компонентов согласно технологической рецептуры. Она указывается в технической документации; 4. Обжиг; 5. Измельчение полученного материала.

Существует несколько технологий производства цемента.

Конкретную разновидность производства выбирают на основе компонентов для производства цемента: 1. Мокрый. Выбирают в том случае, когда в качестве компонентов выбирают глину, мел и технологически годная вода. Компоненты измельчают и смешивают, Потом добавляют небольшими порциями воду при постоянном перемешивании. Шлам (влажная смесь) отправляют в печь для последующего обжига. Полученный продукт требует отправки в промышленный холодильник. Когда смесь остывает, производится ее измельчение. Вводятся сухие порошкообразные добавки для придания будущему раствору или бетонной смеси необходимых эксплуатационных свойств. Гарантируют безупречные свойства вяжущего, но оно получается по высокой стоимости. Эта технология позволяет точно контролировать состав. Корректировку производят с привлечением специальных бассейнов при температуре 10000С; 2. Сухой. Глина, горная порода и добавки измельчаются в сухом виде. Смесь перемешивают до полной однородности в изолированных боксах посредством подачи внутрь воздуха. Простая в реализации и экономичная в плане затрат технология, но качество цемента в данном случае будет заметно ниже. Не приходится сталкиваться с испарениями воды. Затраты энергии относительно невысоки. Оптимальный формат, если применяются компоненты однородного типа; 3. Комбинированный. Является своеобразным компромиссом между двумя технологиями, о которых было рассказано выше. В качестве основы выбирают одну из них. Если мокрый способ, то сначала производится приготовление по всем правилам качественного шлама. Производят корректировку состава. Далее необходимо провести процедуру обезвоживания. Затем обжиг в печи, где производится обжиг сырьевой смеси по сухой технологии. Есть один значимый нюанс. Цемент должен быть абсолютно сухим и без комков. Поэтому хранения готового порошка производят в специализированных башнях для хранения. Они называются силосы. Здесь обеспечивается качественное проветривание, поэтому материал не слеживается и не намокает. Он в течение долгого времени сохраняет свои эксплуатационные характеристики. Лучше не хранить порошок даже в таких условиях более 6 мес. Его фасуют в бумажные мешки либо отправляют на бетонный завод навалом.

В качестве сырья применяются гидравлический либо доменный шлаки. Потребуется добавление активаторов и иных технологически оправданных добавок. Смесь из составляющих, которые взяты строго в соответствии с разработанной технологами рецептурой, дробят. Затем перемалывают до получения мелкодисперсного порошка. Безклинкерный цемент отличается следующими эксплуатационными характеристиками:

• устойчив к негативным воздействиям факторов окружающей среды;
• при его производстве затраты энергии ниже, что позволяет значительно снизить издержки;
• экологически выгодная технология, так как производит полезную утилизацию промышленных отходов с улучшением состояния окружающей среды;
• разнообразие свойств готового цемента;
• широкая палитра оттенков;
• свойства цемента можно получать без покупки дополнительного дорогостоящего оборудования и внесения потенциально опасных изменений в технологический процесс.

Производство цемента требует наличия на заводе следующее оборудование:

• техника для добычи и последующей доставки в цех сырья;
• линия для качественного дробления горной породы;
• промышленные печи для обжига компонентов при высокой температуре;
• линия для дробления готового клинкера, дозирования и смешивания его в измельченном виде с выбранными добавками;
• специализированное фасовочное оборудование для засыпания готового цемента в бумажные мешки для последующей доставки в точку продаж либо конечному потребителю.

Различаются различные виды цемента не только по эксплуатационным, но и по декоративным свойствам. Выделяют следующие основные типы: 1. Портландцемент. Порошок мелкодисперсного типа серого цвета с зеленоватым тоном. Наиболее популярен в сфере строительных работ в масштабном промышленном, городском и индивидуальном строительстве. Является компонентом в составе цементных растворов и бетонных смесей. Индивидуально не применяется. Для приготовления производят сухие смеси. Их расфасовывают по мешкам и отправляют в продажу по магазинам и строительным базам. Требуется добавить лишь необходимое количество воды и правильно смешать для получения готового раствора или бетонной смеси. По необходимости вводятся характеристики. Чаще всего это пластификаторы, противоморозные добавки ил ускорители или замедлители процесса твердения; 2. Сульфатостойкий. Применяют там, где имеет место контакт с химически агрессивными средами. Необходим этот материал для бетонных работ при обустройстве подводных, прибрежных и подземных конструкций; 3. Глиноземный. В составе содержится глиноземистый шлак и строительный гипс. Он быстро схватывается и набирает марочную прочность. Если строение эксплуатируется в условиях высокой влажности, выбирают данный вид цемента; 4. Кислотоупорный. Необходим в случае, когда имеет место постоянный или периодический контакт с кислотосодержащей средой. Для производства применяют кремнефтористый натрий, кварцевый песок, затворяют его жидким стеклом, а не обычной водой; 5. Шлакопортландцемент. В вяжущей компонент вводят около 25 % гранул доменного или промышленного шлака. Широко востребован в крупномасштабном строительстве. Для конструкций с повышенной ответственности или при эксплуатации в экстремальных условиях разрабатываются уникальные рецептуры в зависимости от предъявляемых к ним требований.