Veko-dekor.ru

Веко Декор
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Из чего и как делают цемент

Из чего и как делают цемент?

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством. Цементная основа – вяжущие компоненты неорганического происхождения. Из цемента производятся бетонные, кладочные, штукатурные растворы, железобетонные изделия, используемые при строительстве промышленных объектов и частных построек.

Особенностью порошкообразной цементной массы, смешанной с водой, является способность постепенно твердеть, превращаясь в каменный массив. Процесс приобретения эксплуатационной прочности происходит как в воздушной среде, так и в воде. Главное условие твердения – избыточная влажность.

Все сталкивались с цементом, однако мало кто знает, из чего делают этот универсальный строительный материал, как его производят. Его основа – клинкер, специальные минеральные добавки и гипс. Рассмотрим подробно, как делают цемент, какое сырье для этого используется.

Именно от него зависят свойства и крепость строительного материала

По-прежнему клинкер – это основной компонент, входящий в состав цемента

Содержание

В России первый завод по производству портландцемента был построен в Санкт-Петербурге в 1839 году, крупный завод там же в 1856 году, затем в Риге (1865—1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1870), Подольске (1873—1874), Новороссийске (1882), Амвросиевке (1896), Вольске (1897) и др. Размещение цементной промышленности было крайне неравномерным: на долю Новороссийской, Вольской и Украинской групп заводов приходилась почти половина всего выпуска цемента, а на районы Востока — менее 5 %. В 1913 производство цемента в России составило 1,78 млн тонн. В период Первой мировой войны производство цемента резко упало (в 1920 было выпущено только 36 тыс. т). [7]

Практически цементная промышленность как крупная самостоятельная отрасль была создана за годы советской власти. В годы первых пятилеток 1929—1940 годов были реконструированы старые заводы и построен ряд новых (Подгоренский, Каспский, Кувасайский и др.). В результате в 1928 году производство цемента превысило уровень 1913 года, а в 1940 году достигло 5,77 млн тонн. В годы Великой Отечественной войны часть заводов оказалась на оккупированной территории, часть была разрушена и выпуск цемента значительно снизился (в 1945 составил всего 1,85 млн тонн), но уже в 1948 году производство цемента превысило уровень 1940 года. [8]

Индустриализация и высокие темпы капитального строительства предопределили ускоренное развитие цементной промышленности, были расширены действующие и построены новые предприятия. За 1946—1975 годах введены в действие 56 новых заводов, среди которых такие крупные, как Пикалевский, Белгородский, Николаевский, Себряковский, Карагандинский, Ангарский, Чимкентский, Ульяновский, Ачинский, Топкинский, Старооскольский, Каменец-Подольский и др. [9]

В 1962 году СССР вышел на 1-е место в мире по производству цемента, а в 1971 году выпуск цемента в стране достиг 100 млн тонн. [10]

В Советском Союзе 89 цементных заводов выпускали более 140 млн тонн цемента в год — такого количества никто в мире, кроме Китая, тогда не производил. [11]

В первой половине 1990-х прекратили существование такие цементные заводы, как «Спартак» (Рязанская область), Нижнетагильский (Свердловская область), Чечено-Ингушский, Косогорский (Тульская область), Поронайский (Сахалинская область), а также мощности по производству цемента на Волховском алюминиевом заводе (Ленинградская область). [12]

Читайте так же:
Залить щебенку цементным раствором

В 2009—2012 годах наблюдается устойчивая тенденция к переходу производства цемента на менее энергоёмкий сухой способ. Рост доли цемента, произведённого по сухому способу производства, в 2011—2012 годах был обусловлен вводом в эксплуатацию новых современных технологических линий на таких предприятиях как ОАО «Щуровский цементный завод» (группа компаний Holcim), ОАО «Мордовцемент», ОАО «Цемент» (ГК «ЛСР»), ООО «Тулацемент» и ООО «ЮУГПК». [13]

В январе 2012 года в посёлке Яблоневый Овраг в Самарской области началось строительство нового высокотехнологичного цементного завода. Компания-инвестор — ЗАО «Евроцемент групп». Новый завод площадью 40 га будет введён в эксплуатацию в 2015 году. Мощность предприятия составит 2,4 млн тонн цемента в год. Общий объем инвестиций в строительство составит 16 млрд рублей. Реализация проекта позволит увеличить производственные мощности, обеспечить потребности региона в цементе и создать порядка 1 тыс. новых рабочих мест. [14]

В декабре 2012 года было завершено строительство Подгоренского цементного завода в Воронежской области. Новое высокотехнологичное предприятие по производству цемента «сухим» способом рассчитано на выпуск 3 млн тонн цемента в год. Общий объем инвестиций в строительство завода составил 17 млрд рублей. [15]

В 2012 году производство цемента в России увеличилось по сравнению с 2011 годом на 10 % — до 61,5 млн тонн, что является рекордным показателем за всю современную историю страны. [16]

В 2017 году в России было произведено 54,7 млн тонн цемента, что на 0,3 % меньше показателя предыдущего года. [17]

Получение клинкера при производстве цемента

Процесс спекания очень напоминает технологию производства Portland-цементного клинкера, только применяемые температуры ниже. Получение высококачественного клинкера возможно лишь с применением способа плавления — затраты на способ спекания ниже. Хотя оба способа имеют свои плюсы и минусы, поэтому в каждом отдельном случае необходимо анализировать достоинства и недостатки. На мировой арене предпочтение отдают способу плавления. Технология производства глиноземистого цемента сложна, поэтому его производит небольшое количество предприятий: Россия — "Пашийский металлургическо-цементный завод", Уралцемент.

Помимо традиционных способов, связанных с рядом недостатков, существует альтернативная технология создания бесклинкерного цемента. При этом способе из технологического процесса вычленяется этап прокалки клинкера при высокой температуре, которая реализуется в очень дорогих барабанных печах, что сопровождается огромными финансовыми расходами. Альтернативный способ в значительной степени сокращает энергозатраты – практически в 33 раза снижается себестоимость продукции.

Виды и производство цемента

На данный момент изготавливается много разновидностей вяжущего материала. Каждому присуща своя степень твердости, которая указывается в марке.

К основным видам относятся:

  • Портландцемент (силикатный). Это основоположник всех видов. Любая марка использует его как фундамент. Отличием является количество и состав добавок, которые придают цементу необходимые свойства. Сам порошок имеет серо-зеленый цвет. При добавлении жидкости он твердеет и прочнеет. Не используется отдельно в строительстве, а идет как основа для создания композиционных материалов.
  • Пластифицированный состав снижает затраты, обладает способностью убирать подвижность раствора и отлично сопротивляется воздействию холода.
  • Шлаковый цемент. Это результат дробления клинкера, доменного шлака и добавления активных присадок. Используется в строительстве для приготовления растворов и бетона.
Читайте так же:
Какая марка цемента нужна для отмостки

виды и производство цемента

  • Глиноземистый. Обладает высокой активностью, скоростью схватывания (45 минут) и затвердевания (полное происходит уже через 10 часов). Также отличительным свойством является повышенная сопротивляемость влаге.
  • Кислотоупорный. Образуется в результате смешивания кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Для приготовления раствора добавляется натриевое жидкое стекло. Преимущество такого цемента – устойчивость к воздействию кислот. Недостаток – небольшой срок службы.
  • Цветной. Образуется при смешивании портландцемента и пигментных веществ. Необычный окрас используется для декоративных работ.

Производство цемента состоит из 4 этапов:

  • Добыча сырья и его приготовление.
  • Обжиг и получение клинкера.
  • Помол до состояния порошка.
  • Добавка необходимых примесей.

Производство цемента

Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

  1. Добыча и обработка сырья.
    • Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
    • Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
    • Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)
  2. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера — следующий шаг в производстве цемента
    • Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
    • При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
    • Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния
  3. Смешивание компонентов и получение портландцемента.
    • В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
    • В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)

Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять целую страницу. Собственно об этом можно почитать нашу статью цемент в производстве бетона и ЖБИ

Основные виды цемента

  • Белый цемент

Основное использование БЦ — изготовление строительных сухих смесей. По многим параметрам обгоняет обычный портландцемент: ускоренный набор прочности, повышенная стойкость к атмосферным воздействиям. Изначальная декоративность ЖБИ из БЦ позволяет эксплуатировать архитектурный железобетон — без дополнительной окраски и облицовки. ЖБИ из белого цемента — не темнеют, не выгорают, не желтеют от времени. Так же, БЦ используют в штукатурных растворах, для изготовления цветных поверхностей задекорированных под камень и т.д. Для этого, белый цемент смешивают с красящими пигментами.

Зачастую, цементы, включающие в свой состав активные минеральные добавки, пользуются более низким спросом, нежели их бездобавочные собратья по цементному цеху. Причина тому — более медленный темп схватывания добавочного цемента. А подобная затяжка способна внести свои коррективы в сроки оборачиваемости опалубки, в скорость бетонирования, да и в весь строительный процесс в целом. Для того, чтобы строители не были привязаны к затянутым срокам схватывания цемента с минеральными добавками, многие цементные заводы выпускают цемент быстротвердеющий. Причём, быстротвердеющими бывают как добавочные, так и бездобавочные виды цемента. Например: Предприятие Мордовцемент производит и продаёт бездобавочный быстротвердеющий цемент м500 д0 в мешках и навал.

Читайте так же:
Как определить пригодность цемента

РЦ получают из глиноземистого цемента и гипса. Отличается от остальных видов расширением при твердении. Почти все остальные виды дают усадку ( кроме ВБЦ и НЦ)

В основном, применяется при: гидроизоляции монолитных конструкций, заделке швов между железобетонными элементами, герметизации различных стыков, сооружении водонепроницаемых бетонных емкостей для хранения различных жидкостей.

Цемент с введением специальных добавок, повышающих его стойкость к хранению и транспортировке во влажной среде, Так же, ГЦ используют, чтобы получить товарный бетон с повышенной влагонепроницаемостью и морозостойкостью до F1000

Он же — аллюминатный и бокситный. Основное преимущество — бетоны из такого вяжущего быстрее набирают прочность: до 50% за сутки. Процесс твердения сопровождается большим количеством тепла, что может быть актуально при зимнем бетонировании.

Расширяющийся при наборе прочности цемент, предназначенный для создания самонапряженных железобетонных конструкций, в т.ч. с использованием специальных видов арматуры. Растворы на таком вяжущем применяются при изготовлении трещиностойких (безусадочных), водонепроницаемых стыков, при капитальном ремонте и модернизации старых конструкций, увеличении их водонепроницаемости. Бетоны на основе НЦ — чемпионы по коэффициенту водонепроницаемости: до W20, что актуально при строительстве подвалов на грунтах с высоким УГВ, монолитных кровель, резервуаров, чаш бассейнов и т.д. — без устройства дополнительной гидроизоляции. Бетон, полученный из напрягающего цемента, первые 7-10 дней набора прочности должен находиться в среде с повышенной влажностью. Такие бетоны отличаются повышенной прочностью, влагонепроницаемостью и морозостойкостью.

Портландцемент. Самый распространённый и используемый вид. Наверно 99% цемента, используемого в строительстве это — портландцемент ПЦ.

Потрландцемент с введением добавок, содержащих тонкоизмельчённый активный кремнезём. Отличается увеличенным временем схватывания и пониженным тепловыделением. Что может быть актуально при бетонировании объемных конструкций. А именно: Крупные массивы свежеуложенного бетона вырабатывают большое количество тепла. Ведь гидратация цемента — всё же экзотермический процесс. Ну вырабатывают и вырабатывают, в чем проблема. А беда в том, что верхние слои бетона отдают тепло быстрее и больше, нежели те, что внутри. Теплопроводность то у бетона маленькая. Вот и получается неравномерность усадки. Одним словом — трескается.

СЦ обладает повышенной защитой от разрушающего действия солей (сульфаты натрия, магния). Подробней про цемент сульфатостойкий. Применяется в производстве сульфатостойких бетонных смесей. (гидротехнические сооружения и т.д)

ТЦ применяют при тампонировании (заглушке) нефтяных и газовых скважин.

ШЦ, получают из молотого доменного шлака, с введением добавок активизаторов: гипса, извести и т.д.

ЦЦ получают введением в состав окрашивающих пигментов из белого цементного клинкера Основное предназначение ЦЦ — получение декоративных ЖБИ, не требующих дальнейшей обработки.

Марки цемента

Марочная прочность сродни марке бетона. Цифра марки соответствует устойчивости к осевому сжатию в кгс/кв.см или в МПа.
Как проверить марку цемента:

Читайте так же:
Асбестово цементные трубы для дымохода

Определение марки осуществляют таким образом: замешивают раствор из цемента, с составом: 1:3, на стандартном песке, с водоцементным отношением 0.4. Из этого раствора в специальных формах отливаются балочки 4х4х16 см. Далее эти образцы помещают в специальную камеру либо просто накрывают колпаком ( не забыв поставить рядом сосуд с водой, для повышения влажности под колпаком). Выдерживают 24 часа. Затем балочки вынимают из опалубки-формы, и ставят в пропарочную камеру. Пропаривают и у полученных образцов проверяют прочность на изгиб. Используется специальный пресс. Полученные результаты умножают на соответствующие коэффициенты (для каждой марки цемента — они свои) и получают прочность на сжатие.

Импортный цемент уже давно маркируется в классах прочности на сжатие. Например: Cem 42.5 — минимальная (гарантированная) прочность на сжатие в возрасте 28 суток -42. 5 МПа.

Маркировка цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85

  • тип – портландцемент, шлакопортландцемент. Указывается в виде аббревиатуры ПЦ и ШПЦ.
  • марка
  • наличие или отсутствие мин. добавок : д0, д5, д20 (процентный состав добавок). Например: м400 д20, или цемент м500 д0.
  • обозначение быстротвердеющего цемента литерой Б
  • пластификация и гидрофобизации цемента. Аббревиатуры ПЛ и ГФ.
  • обозначения цемента, изготовленного из клинкера нормированного состава. Литера Н
  • обозначения стандарта соответствия .

Классификация цемента в соответствии с ГОСТ 31108-2003.

У нас в России тоже постепенно вводятся классы цемента по прочности на сжатие. Пока это касается в основном портландцемента импортного производства. Наши российские цементные заводы не торопятся переходить на классы. Хотя, отдельные цемзаводы уже выпускают цемент, классифицируемый в соответствии с ГОСТ 31108-2003. Официальной датой начала «новой жизни» считается 1 января 2008 года. Именно тогда российским производителям цемента дали добро на новые обозначения. Однако, мало кто торопится это вводить в производство. Ну если только Мордовцемент полностью перешёл на новый ГОСТ. Большинство пока мечется. В общем, когда наконец произойдёт всеобщее «классовое равенство», основные характеристики портландцемента, в соответствии с ГОСТ 31108-2003, будут обозначаться так:

  • цем I — портландцемент
  • цем II – портландцемент с мин. добавками

Портландцемент с мин. добавками будет представлен в двух подтипах:

  • Подтип А — процентный состав мин добавок 6% — 20%,
  • Подтип В — присутствие в составе от 21 до 35% добавок.

Отличие по видам добавки: гранулированный шлак с литерой Ш, пуццолан – с литерой П. По классам прочности: 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, Цифры — обозначают минимальную (гарантированную) прочность цементного камня на сжатие в МПа в возрасте 28 суточного твердения.
Так же, для классов 32.5-52.5 вводятся дополнительные обозначения по прочности в возрасте 2 или 7 суток: литеры :Н нормальнотвердеющий, Б — быстротвердеющий. В виду того, что добавочные портландцементы отличаются более медленными сроками схватывания, что не совсем подходит для темпов современного строительства, цементные заводы выпускают портландцементы марок м400 д20Б и цем 42,5Б, входящие в категорию — быстротвердеющие. Уменьшение сроков набора прочности происходит за счёт применения цементного клинкера специального минералогического состава, либо за счёт более тонкого помола обычного цементного клинкера. Иногда, для ускорения сроков схватывания и твердения применяются специальные добавки для бетона.

Читайте так же:
Внутренняя изоляция труб цементным раствором

Когда эта классификация портландцемента начнёт применяться в полной мере — остаётся только догадываться. Пока мы живём по своему стандарту. Причём, как и при производстве и продаже бетона: ну никак не хотим уходить от марок. Впрочем, это никому не мешает. Если так удобней заказчикам, то производители — не против :-)))

Предлагаем ознакомиться с другими материалами о цементе, размещёнными на нашем сайте.

Основные характеристики цемента

Свойства цемента

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал имеет разные свойства. К основным из них относятся:
1. Прочность. Это параметр, который отвечает за разрушение материала под воздействием определенных условий. В зависимости от механической прочности, выделяют четыре типа цемента: 400, 500, 550 и 600.
2. Период застывания. Определяется путем укладки цементного теста нормальной густоты на ровную поверхность – цемент должен равномерно изменять свой объем при высыхании. Иначе его нельзя будет применять в строительстве ввиду возможных разрушений покрытия в результате чрезмерного напряжения. Изменения объема проверяются путем кипячения застывших лепешек из цемента.
3. Зернистость помола. Параметр оказывает влияние на скорость высыхания и прочность. Чем мельче помол, тем лучше и прочнее цемент, особенно на первом этапе затвердения. Зернистость помола определяется удельной поверхностью частиц, которые входят в состав 1 кг цемента, и колеблется в пределах 3000-3200 кг/куб. м.
4. Плотность. Затраты воды для создания смеси. Это количество воды при затворении, необходимое для нормальной укладки и высыхания материала. Чтобы сократить ее расход и повысить пластичность цемента, применяют пластифицирующие органические и неорганические вещества. К примеру, сульфидно-дрожжевую бражку.
5. Стойкость к морозам. Параметр позволяет определить способность выдерживать временное замораживание воды, вследствие которого ее объем увеличивается на 8-9%. Вода давит на стенки цементного (бетонного) покрытия, а это, в свою очередь, нарушает структуру раствора, постепенно разрушая его.
6. Сцепление с арматурой.
7. Тепловыделение – в процессе застывания цемента выделяется тепло. Если это происходит медленно и постепенно, то покрытие застывает равномерно, без появления трещин. Количество и скорость выделения тепла можно уменьшить путем использования специального минералогического состава, который добавляют в раствор.

Окончательное дробление

Мельница для клинкера

Мельница для клинкера

Клинкер помещается в вращающийся барабан, с металлическими шариками внутри. К содержимому добавляют гипс, количество которого зависит от марки цемента. Под воздействием вращательных движений и перемещения шариков, смесь измельчается до порошкообразной формы – это и есть готовый цемент.

Производство цемента проходит на специализированных заводах с использованием силы трения и термической энергии. При этом, известняковые породы медленно превращаются в цемент. По завершению технологического процесса, готовый продукт можно использовать для строительства любых конструкций, больших и маленьких размеров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector