Добавки являются важнейшим компонентом любого связующего. Они гарантируют вяжущему определенные свойства и повышают его эксплуатационные характеристики, например, морозостойкость, прочность и другие. В зависимости от используемых добавок цементы различаются по своему химическому составу и, соответственно, по области применения.
Химический состав, свойства и порядок производства цемента
Современная строительная площадка немыслима без этого материала. Цемент уже более ста лет используется для строительства самых прочных сооружений, его применяют в ремонтных и отделочных работах, но мало кто знает, из чего состоит цемент.
- Основные характеристики цемента
- Типы продукции по сфере использования
- Исходные материалы для приготовления
- Как готовят цемент на производстве
- Как сделать цемент в домашних условиях
- Как сделать цементный раствор
Так что же такое цемент? Этот материал представляет собой порошок, состоящий из неорганических соединений. Этот порошок вступает в реакцию с водой, начинает затвердевать и приобретать прочность монолитного, прочного материала, который заполняет заранее подготовленную форму.
Реакция происходит при наличии достаточного количества влаги. После затвердевания цементные конструкции могут эксплуатироваться в течение длительного времени без изменения своих основных свойств. Предприятия по производству этого материала обычно располагаются недалеко от источника сырья, так как объем переработки и транспортировки материалов для производства цемента достаточно велик.
Чтобы понять, из чего делают цемент, достаточно показать химический состав наиболее часто используемого в строительстве цемента — портландцемента. Он изготавливается путем применения следующих пропорций:
- оксид кальция – не менее 60%;
- диоксид кремния – не менее 20%;
- глинозем – не менее 4%;
- оксид железа – не менее 2%;
- оксид магния – не менее 1%.
Формулы других видов цемента аналогичны, регулируется только количество отдельных составляющих.
Основные характеристики цемента
Другие виды цемента чаще всего проверяются на следующие свойства:
- Прочность. Для проверки данной характеристики потребуется изготовить бетонный цилиндр, который впоследствии подвергают испытаниям на сжатие. Длительность воздействия на образец &mdsah; не менее 28 дней. Именно этот срок требуется для полного набора прочности материалу. После проверки и сравнения показателей в МПа, можно установить марку данного цемента, которые обозначаются: М200, М300, М400, М500, М600;
- Стойкость материала к воздействию коррозии. Находясь во влажной среде, бетонные конструкции, не обработанные специальными составами, подвергаются коррозии. Для устранения этого процесса рекомендуется использовать специальные добавки при формировании раствора для бетонирования. Тоже касается защиты от воздействия активных веществ и различной бытовой химии. Для работы в агрессивных средах и при повышенной влажности разработана специальная марка – пуццолановый цемент;
- Морозоустойчивость. Данная характеристика определяется в циклах заморозки и разморозки материала, при которых он способен сохранять свои изначальные свойства. При замерзании влаги в порах и микротрещинах бетонного основания происходит расширение, что влияет на качество бетона и приводит к его разрушению. Для усиления структуры бетона, необходимо использовать специальные присадки, которые позволяют бетону выдерживать резкие температурные перепады. Также присадки используются для организации работы в зимнее время;
- Водопотребность. Выражается в процентах по отношению к общему объему раствора требуемой пластичности. Максимальное значение водопотребности в портландцементе составляет 28%. Следует понимать, что смесь, которой требуется минимальное количество воды, дает более прочный и надежный бетон, а раствор, насыщенный водой, дает пористую структуру бетона, что характеризуется более низкой прочностью;
- Срок схватывания. Данный показатель важен для организации работ. Он не должен быть слишком длительным или коротким, чтобы не нарушать процесс выполнения заливки основания или кладки. Данная характеристика регулируется количеством гипса в сухой смеси. Если объем гипса выше – схватывание происходит быстрее, если ниже – медленнее. Оптимально процесс вставания цемента происходит в течение 10 часов, а начало схватывания находится в пределах 40-50 минут.
Расположение цементного производства следует планировать как можно ближе к наиболее важным месторождениям сырья. Сырьем служат природные породы, которые добываются в карьерах открытым способом. Цемент производится из натурального сырья, которое добывается из природных месторождений в открытых карьерах.
- Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
- Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
- Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.
Наиболее важными материалами, из которых изготавливается цемент, являются известняк и глина. Эти два ингредиента перерабатываются в клинкер, который затем смешивается с другими добавками, определяющими качество, сорт и свойства строительного раствора. Обязательные добавки включают: Гипс, доломит, цементит.
Чистый клинкер — мергель — встречается в природе, но из-за небольших запасов этого минерала его невозможно использовать в промышленных масштабах, поэтому отечественные и зарубежные производители выпускают клинкер из традиционных материалов.
Производство цемента делится на следующие этапы:
- Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
- На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).
- Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
- На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.
Существует три метода производства цемента. Существует три основных типа производства цемента.
- Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
- Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
- Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.
Из чего делают цемент
Чтобы лучше понять свойства цемента, желательно знать его состав и то, из чего и как изготавливается этот универсальный строительный материал.
Давайте начнем с определения. Согласно словарям, название этого вещества происходит от латинского слова «caementium», что означает «разбитый камень». В Древнем Риме цемент изготавливали путем измельчения и дробления кусков горных пород, отсюда и название. Затем порошок смешивался с известью и использовался для скрепления кладки. В чем разница между сегодняшним строительным материалом и тем, который использовался для акведуков и доков в прошлом?
Цемент — это гидравлическое вяжущее вещество минерального происхождения. Такое сложное определение на самом деле означает несколько простых вещей. Во-первых, цемент производится из минерального сырья, т.е. горных пород. Во-вторых, он может застывать под водой и не растворяется после застывания, в отличие от других минеральных составов (например, гипса). В-третьих, цемент можно использовать для изготовления различных высокопрочных растворов благодаря его отличной вязкости. Из чего состоит цемент?
- клинкер (сплав известняка и глины);
- минеральные добавки;
- гипс.
Мы подробно рассмотрим каждый компонент, чтобы понять, какую роль он играет в конечном миксе.
Это цемент на основе клинкера с добавлением силиката кальция и других веществ. Он используется для производства бетона и железобетона с различной скоростью твердения.
Основной характеристикой этого типа является устойчивость к кислотам, солям и другим химическим соединениям. Сульфатостойкий бетон на основе цемента можно использовать, например, для заливки свай для различных зданий. Они не повреждаются грунтовыми водами или агрессивными элементами почвы. Мосты, насосные станции, септики и водозаборные узлы также строятся с использованием сульфатостойких смесей.
Он используется в химической промышленности — для строительства резервуаров, футеровки заводов. Он состоит из кислотостойких веществ, разбавленных жидким натриевым или калиевым стеклом. Он разрушается под постоянным воздействием воды и поэтому требует специальных гидрофобных добавок.
Он изготавливается путем добавления специальных веществ, которые замедляют схватывание раствора и делают его более текучим. Этот цемент требует меньше воды при смешивании, поэтому бетон получается более прочным на основании. Он также более устойчив к низким температурам и коррозии.
Гранулированный шлак, который измельчается вместе с клинкером и гипсом, составляет 80 % объема. Это снижает цену строительного материала примерно на 1/10. Полученный состав может переносить высокие температуры без воздействия пресной и минеральной воды.
На практике в строительстве чаще всего используется портландцемент М500, поскольку он наиболее универсален.
