Вся правда о связующем звене: как и из чего делают цемент

Цемент − один из самых распространённых строительных материалов. Он используется как в качестве компонента для приготовления растворов, так и в виде самостоятельного продукта. Используется как связующий материал, который при взаимодействии с водой образует пластичную массу, а затем при высыхании становится твёрдым камневидным. Поговорим о том, из чего делают цемент на производстве.

Химический состав цемента

Данная продукция используется одинаково широко по всему земному шару. Строители в Древнем Риме уже умели изготавливать растворы, которые обладали гидравлическими свойствами. Сегодня мировые разработки шагнули далеко вперёд. Человечество научилось создавать продукт, способный твердеть не только в сухих условиях на воздухе, но и во влажных.

Сегодня лидерами производства считаются такие страны, как Китай, США и Индия. Причём Китай производит в несколько раз больше продукции, чем два других лидера вместе взятые, темпы строительства в Поднебесной также крайне высоки. Заводы по производству продукции возводят в непосредственной близости к точкам добычи сырья, чтобы на его себестоимость не влияла цена доставки компонентов.

Так из чего делают цемент? Состав его может незначительно отличаться в зависимости от типа. Для примера возьмём наиболее популярный вид цемента − портландцемент, который более всего востребован в строительстве. В его состав входят:

• оксид кальция (CaO) −минимум 62%;
• диоксид кремния (SiO₂) −минимум 20%;
• глинозём (Аl₂O₃) − минимум 4%;
• оксид железа (Fe₂O₃) −минимум 2%;
• магния оксид (MgO) −минимум 1%.

Дополнительно к нему подмешиваются добавки. Химическая формула цемента не определена, поскольку существуют различные виды и марки продукта. Для производителя и потребителя гораздо более важную информацию дают показатели минералогического состава.

Этапы производства и нормативная документация

Пришло время узнать, как получают цемент. Нужно отметить, что данное производство относится к категории сложных. Технически оно представляет собой процесс смешивания клинкера и гипса.

Производственный процесс можно разделить на два основных этапа:

• получение клинкера;
• измельчение основного вещества и введение добавок.

Цемент получают одним из способов:

• сухим;
• мокрым;
• комбинированием обоих.

Выбор технологии напрямую зависит от качества сырья. На всех этапах производства лаборатория определяет характеристики будущей продукции, согласно установленным нормам. В России действует система ГОСТ. Для каждого типа цемента разработаны свои технические условия, которым он должен соответствовать. Большинство из стандартов были приняты ещё во времена существования Советского Союза. Чаще всего применяются:

• ГОСТ 969-91 (технические условия для глинозёмистой и высокоглинозёмистой продукции);
• ГОСТ 10178-85 (технические условия для портландцемента);
• ГОСТ 30515-97 (общие технические условия);
• ГОСТ 22266-94 (технические условия для сульфатостойкой продукции).

Основные характеристики продукта

Технические характеристики определяются согласно марке продукции. Она обозначается на упаковке в виде цифр с буквой «М» впереди. Фактически число означает прочность при сжатии и является величиной условной.

Обсудим основные характеристики продукта.

Характеристика	Описание
Прочность	Именно это число фигурирует в марке цемента. Испытываемый образец сжимают в течение 28 дней, после чего данные вычислений заносят в документацию. Измеряется прочность в МПа.
Зависимость цемента от воды	Плотность самого продукта превосходит плотность воды, отчего различные марки впитывают разное количество жидкости. Очень важно при производстве цементных растворов, какое количество воды требуется для определённой части продукта. Её избыток сделает верхний слой конструкции из цемента непрочной.
Фракция готовой продукции	Чем тоньше помол цементных частиц, тем дороже он будет стоить. На производстве тонкость помола определяется путём просеивания частиц через мелкие сита, данная характеристика указывается на упаковке. Однако стоит учитывать при работе, что слишком мелкие частицы (40 мкм) потребуют больше воды при создании раствора. Многие производители смешивают мелкие и крупные фракции для создания идеального продукта.
Устойчивость к низким температурам	Погодные условия в некоторых странах довольно суровые. К цементу предъявляются требования устойчивости при многократном замораживании и размораживании. Если строительная конструкция состоит только из цемента и не имеет добавок, после замораживания вода внутри увеличивается в объёме, что постепенно приводит к растрескиванию.
Устойчивость к коррозии	Окружающая среда негативно влияет на конструкцию из цемента. Чтобы обеспечить его стойкость к коррозии, вносят в состав полимерные добавки или корректируют минералогический состав путём замены одних компонентов на гидроактивные.
Скорость затвердевания	Этот показатель также важен. Производители учитывают его так, чтобы скорость не была стремительной или медленной. Регулируют показатель путём добавления гипса.

Типы продукции по сфере использования

Прежде чем подойти к вопросу о том, как сделать стандарт цемента, поговорим о тех типах, которые сегодня производятся и используются повсеместно.

Наименование цемента	Описание	Сфера использования
Сульфатостойкий	Стоек к химическому воздействию агрессивных сред, изготавливается из дроблёного клинкера, имеет малую степень затвердевания.	Бетонирование подземных, подводных конструкций, массивов, при создании изделий, которые будут эксплуатироваться в сложных погодных условиях.
Портландцемент (в том числе и белый)	Не содержит в составе минеральных добавок, застывает как на воздухе, так и в воде.	Для создания монолитных конструкций, декорирования, считается самым популярным типом продукции.
Глинозёмный	В состав входит глинозёмистый шлак и гипс, отлично работает в условиях высокой влажности, имеет высокую скорость затвердевания.	Для создания водонепроницаемых конструкций, требующих цемент, стойкий к коррозии.
Пуццолановый	Содержит клинкер и активные минеральные добавки.	Используется для создания конструкций подводных и на Крайнем Севере.
Пластифицированный	Содержит добавки, делающие цементный раствор мягким и пластичным.	Для создания конструкций с изгибами.
Кислотоупорный	Содержит кремнефтористый натрий и кварцевый песок, растворяется жидким кварцевым стеклом, а не водой.	Стоек к агрессивному воздействию кислот.
Шлакопортландцемент	На четверть состоит из гранул шлака.	Применяется для создания массивных конструкций в большом строительстве.

Многие ошибочно полагают, что бетонная конструкция сама по себе − изделие довольно прочное. Это не так. При воздействии агрессивных сред цементные связи разрушаются, поэтому в строительстве очень важно правильно подобрать тип и марку продукции.

Важно! В подавляющем большинстве случаев под цементом понимают именно портландцементы и другие типы, изготовленные на основе клинкера.

Что такое цементный клинкер 

Прежде чем подробно описать технологический процесс, коснёмся основного компонента цемента − клинкера. Этот гранулированный промежуточный продукт получается путём обжига в печи смеси глины и известняка при температуре +1450°C. Известняка требуется 3/4, а глины − 1/4 часть. Их можно заменить схожими по качеству материалами. Известняк − это мел, мергель или другие породы.

В процессе обжига происходит плавление, в результате чего образуются разные по величине гранулы − клинкер. При его помоле и соединении с добавками, преимущественно с гипсом, и получается цемент.

Из чего делают цемент: основное сырьё

Основу любого типа современного продукта составляет минимум компонентов. Все они создаются природой. В основе цемента:

• карбонатные породы;
• глина;
• корректирующие добавки.

Расскажем о каждом из них подробнее.

Карбонатные породы − это мел, мергель, известняк и известняк-ракушечник, туф известковый, мрамор. Все они применяются в производстве цемента, исключение составляет только мрамор. Точное количество компонента определяется путём анализа его свойств и содержания. Порода может содержать гипс, кварц, доломит. Чем больше в её составе присутствует веществ с кристаллической структурой, тем тяжелее она плавится.

Глинистые породы, используемые в производстве цемента, − это глина, суглинок, лесс, монтмориллонит, глинистый сланец. Глина − порода осадочного происхождения с тонкодисперсной структурой. Её основное качество − пластичность при контакте с водой. Также она имеет свойство разбухать.

Для корректировки состава производители вносят добавки, содержащие кремний, железо, глинозём. Для них чаще всего заказывают отходы с других производств, например, пыль из доменных печей или пиритные огарки.

Дополнительно в состав цемента могут входить минерализаторы, шлам белитовый, иные отходы с производств.

Как делают цемент на производстве: три основных способа

Как мы говорили ранее, существует несколько способов изготовить цемент в условиях промышленного предприятия. Три основных метода:

• сухой;
• мокрый;
• комбинированный.

Сухой способ

В зависимости от свойств исходного сырья выбирают схему производства. Сухой способ делится на следующие этапы:

• дробление сырья;
• просушка до определённой влажности;
• помол компонентов после их соединения до получения муки;
• обжиг муки во вращающейся печи;
• охлаждение и отправка на склад.

Такой способ производства считается наиболее выгодным и менее энергозатратным.

Мокрый способ

Данный метод предполагает измельчение компонентов и добавление к ним воды. В итоге получается не мука, а сырьевой шлам. Он попадает в печь на обжиг, а затем − в холодильник. Охлаждённый клинкер перемалывается, и при необходимости вносятся добавки.

Комбинированный способ

В данном случае сначала мокрым способом получают сырьевой шлам, затем он обезвоживается, и получаются гранулы. Они проходят печь, используемую при сухом способе производства. Как правило, целесообразность данного способа исходит из качества исходного сырья и снижения себестоимости конечного продукта.

Любой из методов требует максимально тщательного смешивания сырья и тончайшего помола. Продукт должен получиться однородным. Готовая продукция складируется в цементных силосах, которые представляют собой башни. В них цемент аэрируется, что позволяет ему не слёживаться. Пакуется продукция в бумажные пакеты или не упаковывается, а отправляется навалом.

Как и из чего делают цемент: видео

Предлагаем ознакомиться с видео об этапах производства цемента:

 

Как сделать цемент в домашних условиях

Можно изготовить цемент своими руками. Однако для этого понадобятся два типа оборудования:

• мельница для измельчения клинкера;
• высокотемпературная печь для обжига.

На выходе получится цемент марок с низкой степенью прочности (не выше М200), в итоге такой продукт можно будет применять только для лёгких бетонных конструкций. Ещё одна проблема: сложность возникнет с выполнением анализов, поэтому качество цемента будет хромать.

Вам понадобится мел и каолин в пропорции 75% и 25%, соответственно. Сырьё измельчается в мельнице до однородного порошка. Оно должно хорошо перемешаться перед тем, как попасть в печь. После обжига вновь производится помол, затем необходимо добавить 5% гипса к полученной смеси. Продукт готов! Вне зависимости от того, купили вы продукт или самостоятельно его произвели, вам понадобится информация о том, как сделать цементный раствор.

Как приготовить цементный раствор

Чтобы начать строительные работы, потребуется приготовить цементный раствор. Каждый мужчина должен знать, как изготавливается смесь. Растворы на основе цемента бывают различного типа, но все они имеют один и тот же основной состав.

Состав цементного раствора

Стандартно для приготовления цементной смеси необходимо три компонента:

• цемент для связки;
• вода;
• наполнитель.

В качестве наполнителя используют песок, гравий, щебень и другие компоненты. Важнейшим правилом при получении является соблюдение пропорций.

Пропорции цементного раствора

Пропорции рассчитываются в зависимости от вида работ и типа цемента. Например, раствор из цемента и песка используется для стяжки пола.

Чтобы изготовить раствор для кирпичной кладки, потребуется следовать пропорциям цемента и песка согласно таблице:

Марка цемента	Марка раствора
	100	75	50	25
200	-	1:2,5	1:3	1:6
300	1:2,5	1:3	1:4,5	-
400	1:3	1:4	1:6	-
500	1:4	1:5	-	-
600	1:4,5	1:6	-	-

Статья по теме:

Таблица пропорции бетона на 1м3. Как приготовить качественные бетонные смеси для различных целей. Подробнее читайте в отдельной публикации нашего портала.

Экономия на цементе приведёт к снижению марки готового раствора. Для приготовления трёхкомпонентного раствора из песка, щебня и цемента используют продукцию марок М400 и М500.

Как разводить цемент правильно

Чтобы приготовить правильный технологичный раствор, внимательно знакомьтесь с инструкцией. Для каждого типа работ используется определённая марка раствора:

• для оштукатуривания стен − М50 или М100;
• для кирпичной кладки − М50 или М100;
• для половой стяжки − М100 или М200;
• для возведения основ и фундаментов − М200 или М300.

Готовят растворы либо в специальном поддоне, либо в бетономешалке. Последняя поможет получить однородную смесь при минимуме усилий.

Для приготовления смеси песок (желательно чистый) соединяют в нужной пропорции с цементом и тщательно перемешивают. Добавляют воду. Желательно, если это будет осадочная вода, а не водопроводная. Вливая воду, продолжайте замес. Полученная бетонная смесь должна быть использована в течение полутора часов. 

 

Если качество цемента зависит от производителя и исходного сырья, то качество бетонной смеси зависит только от вас!

Как вам статья?