Из чего делают цемент

Обновлено: 06.05.2024

Технология изготовления цемента

Сложно найти человека, который не знаком с таким востребованным строительным материалом, как цемент. Ни одна стадия возведения объекта, начиная с закладки фундамента и заканчивая отделочными работами, не обходится без применения этого вяжущего вещества. При промышленном и гражданском строительстве используются кирпич, фундаментные блоки, стеновые панели. Но как добиться того, чтобы эти составляющие образовали единую конструкцию, прочную, долговечную. Вот тут на помощь приходит цемент. На сегодняшний день – это единственное вещество, способное создать из любого набора материалов монолитное изделие, которое на протяжении десятков и сотен лет только увеличивает прочностные характеристики.

Но какой процент людей задавался вопросом, из чего получают цемент, какие компоненты делают этот материал незаменимым? Наверно, немногие. Попробуем вкратце разобраться с этим вопросом, опишем, как происходит изготовление цемента.

Общие сведения

Цемент относится к неорганическим веществам. Вяжущие свойства он приобретает при взаимодействии с водой или водными растворами солей. Отметим, что это единственный вяжущий материал, который повышает прочностные характеристики при влажных условиях. В этом его отличие от гипса, который твердеет на воздухе.

Сегодня большая часть многоэтажных зданий выстроена именно благодаря бетонным конструкциям и заливке цемента

Так, что же такое – цемент? Это измельченное минеральное сырье со специальными модифицирующими добавками. В зависимости от наполнителя, выделим следующие виды:

Портландцемент. Наиболее широко распространенный вид, включающий до 80% силиката кальция. Сфера применения не ограничена. Используется как при основных работах, так и при отделочных, поскольку возможно добавление красителей, повышающих декоративные свойства.
Глиноземистый. Отличительная черта – ускоренное твердение, что дает возможность применять на объектах, требующих срочной реставрации (ликвидация разрушений после аварий, пожаров, затоплений).
Магнезиальный. Главный элемент – оксид магния, добавляющий прочность, повышающий адгезионные свойства по отношению к древесине. К недостаткам относится повышенная вероятность коррозии, сужающая сферу применения.
Кислотоупорный. В качестве наполнителя выступает гидросиликат натрия, который затворяется жидким стеклом. Служит основой для кислотостойких бетонов, растворов. Актуален при обустройстве объектов химической отрасли.

Структура

Изготовление цемента осуществляется на базе следующих компонентов:

клинкера, основа которого – глина и известняк. Клинкер определяет прочность материала, производится при обжиге глиносодержащего и известнякового сырья. При нагреве плавится, образуя гранулированный состав с повышенной концентрацией кремнезёма, измельчается, повторно подвергается обжигу;

Цемент изготавливают на заводах, в промышленных масштабах

гипса, влияющего на продолжительность процесса твердения цементного состава. Вводится, согласно рецептуре, как камни или готовый порошок, концентрация которого не превышает 5%;
модифицирующих добавок, расширяющих область использования материала за счет приобретения специальных эксплуатационных свойств.

Используемое сырье

Массовое производство материала осуществляется на специализированных предприятиях. Можно попытаться изготовить цемент самостоятельно, так сказать, для личных нужд. Но работа эта неблагодарная, требующая специальных знаний технологии производства, точного соблюдения пропорций, чего сложно добиться в домашних условиях.

Лучше воспользоваться продуктом, изготовленным под наблюдением специалистов на высокопроизводительном оборудовании. Для изготовления цементного состава необходимы следующие специальные компоненты:

природное карбонатное сырье (известняк-ракушечник, известковый туф, мел). Доля в суммарном объеме продукта составляет 74-82%. Структура исходного материала определяет степень эффективности взаимодействия используемых ингредиентов при обжиге;
глинистые породы (глинистый сланец, суглинки, лесс). Процентное содержание глиносодержащей породы составляет 26-18%.

Для производства цемента применяют:смесь из известняка и глины – клинкер

Специальные добавки

При изготовлении применяются и другие компоненты (соли, окислы кальция, магния, фосфора), но их концентрация незначительна. Добавки вносятся для получения каких-либо определенных свойств – жаропрочности, кислотоустойчивости и пр. Чтобы получить возможность регулировать время схватывания цементного раствора, при изготовлении добавляют гипс.

Изготавливают материал с обязательным введением специальных добавок, повышающих эксплуатационные характеристики состава. Технология производства предусматривает применение следующих корректирующих компонентов:

Добавок на базе ископаемого сырья с высокой концентрацией глинозема.
Улучшителей, содержащих кремнезем.
Ингредиентов, полученных из глинистых пород.
Компонентов, полученных из апатитов и плавикового шпата.

Введение пластификаторов, предусмотренных спецификой технологического процесса, позволяет обеспечить следующие эксплуатационные характеристики состава:

способность оказывать сопротивление проникновению воды в массив;
сокращение продолжительности затвердевания состава;
повышенную прочность монолитного массива;
устойчивость к длительным, многократным стадиям замораживания с последующим оттаиванием;
стойкость к влиянию жидких, газообразных агрессивных сред;

При замешивании раствора своими руками необходимо строго соблюдать пропорции компонентов и позаботиться об их качестве

улучшенную адгезию с арматурой, надежно защищенной бетонным массивом от отрицательного воздействия коррозии;
вязкость и подвижность бетонного раствора, облегчающие выполнение кладки, заливку монолитных конструкций за счет эластичности смеси.

Особенности состава

Независимо от того, по какой технологии изготавливают цемент, клинкер включает следующие ингредиенты:

Силикаты кальция, играющие ключевую роль для обеспечения прочностных характеристик при изготовлении цементных составов. Согласно рецептуре, применяют в составе клинкера алит, доля которого составляет 50-70%, или белит с уменьшенной до 30% концентрацией.
Кальциевые алюминаты, быстро реагирующие с водой, влияющие на процесс твердения цементного состава. Их количество составляет от 5 до 10% общего объема клинкера.
Ферритные компоненты, в виде кальциевого алюмоферрита, вводимого в объеме 10-15% от общей массы.
Различные соединения кальциевых оксидов, сульфатов щелочного типа, концентрация которых незначительна.

Концентрация компонентов зависит от специфики технологического процесса, вида производимого материала. Основными составляющими при изготовлении цемента являются известняковые, глинистые материалы, определяющие качество клинкера, применяемого в процессе производства.

Наиболее сложно сделать цемент для кладки камня и штукатурных работ

Специфика производства

Изготовление цемента предусматривает выполнение следующих производственных стадий:

добычу сырья, содержащего гипс, глину, известняк;
дробление добытого известняка, обеспечение требуемой влажности полученного продукта;
измельчение известняковой массы, смешивание с глиной. Соотношение известняка и глины изменяется в зависимости от особенностей используемого сырья, ориентировочно соответствует пропорции 3:1. Результат – получение комбинированного, сухого или мокрого шлама;
обжиг сырьевой массы при температуре до 1,5 тысячи градусов Цельсия, при котором происходит спекание шлама. Состав при этом превращается в гранулированную фракцию, называемую клинкером;
измельчение до порошкообразной фракции клинкера с использованием специальных мельниц;
дозирование и смешивание ингредиентов согласно марке будущего цемента. Процесс смешивания предусматривает введение до 5% гипса и специальных минеральных добавок.

Нюансы технологии

В зависимости от особенностей используемого сырья, изготавливают цементный состав по проверенным технологиям, которые предусматривают различные способы подготовки исходных компонентов.

Применяемый шлам может быть получен следующим образом:

Сухим способом, значительно снижающим затраты на изготовление цемента. Особенностью сухого метода является сокращенный цикл производства, объединяющий ряд технологических стадий. Процесс измельчения и сушки ингредиентов осуществляется одновременно в специальной мельнице, куда подаются нагретые до высокой температуры газы. Полученная шихтовая фракция представляет порошкообразный состав необходимой влажности.
По мокрой технологии, согласно которой мел применяется вместо извести. Мел смешивается с предусмотренными рецептурой компонентами, измельчается во влажной среде. Результат – получение шихты, влажность которой составляет до 50%. Шихтовая масса подвергается обжигу с последующим измельчением полученного клинкера.
По комбинированной технологии, объединяющей элементы сухого и мокрого метода. Процесс предусматривает как увлажнение сухого состава, последующее гранулирование, отжиг, так и высушивание полусухого шихтового состава, произведенного мокрым способом.

Производственные предприятия осуществляют изготовление цемента с учетом особенностей имеющегося оборудования, близости к месту добычи сырья. При этом учитываются потребности на конкретные марки продукции.

Итоги

Материал статьи дает специальную информацию, как и из чего, осуществляется изготовление цемента, какие сырьевые материалы, технологические решения используют при изготовлении. Все тонкости знают профессионалы, работающие на предприятиях, производящих цемент.

Цемент – один из основных строительных материалов, который используется во многих конструкциях и должен обеспечивать их требуемыми характеристиками. Поэтому он выпускается в разных видах, отличающихся по составу, прочности, скорости твердения, устойчивости к воздействию некоторых химических веществ. Особенности каждого вида отражают марки цемента, отпечатанные на упаковке. Умея их расшифровывать, можно без труда выбрать нужный материал для своих нужд.

Маркировка по ГОСТ

На сегодняшний день в нашей стране цемент маркируется по требованиям нового ГОСТа 31108, разработанного в 2003 году и отредактированного в 2016 году. Обе версии этого нормативного документа действительны, не противоречат друг другу и согласуются с требованиями к маркировке, принятыми в европейских странах.

А значит тем, кто затевает строительство, необходимо изучить новые марки цемента, их применение и расшифровку. Таблицы и фото-примеры облегчат эту задачу.

Старая маркировка

По прежним требованиям цемент маркировался коротко, с указанием состава материала, его прочности, процентного содержания добавок и особых свойств.

Состав цемента сообщается группой заглавных букв. Например, портландцемент – ПЦ, белый портландцемент – ПЦБ, шлакопортландцемент – ШПЦ.

Сразу за ними следуют цифры, указывающие на прочность готового бетона на сжатие (в кг/см²), которого он достигает спустя 28 дней после изготовления: 300, 400 или 500. Часто маркировка цемента, поступающего в розничную продажу, выглядит ещё проще: на мешке указывают полное название вида связующего и марку прочности.

Следующая за прочностью литера Д с цифрами обозначает, что в материале содержится определенное количество добавок – от 0 до 20%. И последние буквы указывают на его особые свойства:

Н – нормально твердеющий;
Б – быстротвердеющий;
ПЛ – пластичный;
ГФ – обладающий гидрофобизирующими свойствами.

К примеру, ССПЦ 400-Д0 Б расшифровывается как сульфатостойкий портландцемент с маркой прочности М400, быстротвердеющий, с нулевым содержанием добавок.

Новая маркировка

Основное изменение, способное ввести рядового покупателя в заблуждение, касается марки цемента по прочности. Теперь указывается не марка, а класс прочности в МПа, поэтому мы видим другие значения. Чтобы не путаться, нужно запомнить, что:

Первыми в маркировке идут буквы ЦЕМ, а следующие за ними римские цифры указывают на тип материала:

I – чистый портландцемент без минеральных добавок;
II – портландцемент с присадками;
III – шлакопортландцемент;
IV – пуццолановый портландцемент;
V – композитный портландцемент.

Вид и количество присадок также указываются в маркировке цемента, расшифровка этих сведений не так сложна, как кажется.

Буква сразу после дроби обозначает процентное содержание присадок:

Затем через дефис обозначен их вид. В приведенном выше фото-примере это шлак (Ш), которого в общем объеме материала содержится не больше 20% (А).

Помимо шлака в состав цемента могут входить и другие измельченные в пыль добавки: зола, известняк, микрокремнезем, сланец. Самым разнообразным составом обладает второй тип цемента ЦЕМ II.

Последняя буква в маркировке, следующая за маркой прочности, указывает на скорость схватывания раствора – медленную (М), нормальную (Н) или быструю (Б).

Чтобы упорядочить полученную информацию, приведем пример расшифровки для цемента ЦЕМ II/В-З 32,5Н. Это портландцемент с добавкой золы уноса в количестве более 20%, класс прочности цемента 32,5 (что соответствует М400), нормальнотвердеющий.

Видео описание

Просмотр этого видеоролика поможет более детально разобраться в новой маркировке:

Сопоставление старой и новой маркировки

Новые стандарты маркировки строительных цементов дают больше информации об их качественном и количественном составе, чего не было в старом ГОСТе. Расшифровав обозначения, можно получить максимум сведений о добавках. Но само производство цемента не претерпело значимых изменений, поэтому старые и новые марки можно соотнести друг с другом.

Все марки цемента, расшифровка которых начинается с ЦЕМ I, это по-старому ПЦ любой марки без добавок, например, ПЦ500 Д0 соответствует ЦЕМ I 42,5.
Если содержание добавок не превышает 20% (Д20), то это ЦЕМ II/А.
ШПЦ соответствует ЦЕМ III или ЦЕМ II/В – в зависимости от количества добавок.

Выбор марки по области применения

В частном строительстве цемент IV и V не применяется, да и в продаже встречается редко, так как отличается особыми свойствами и идет на возведение сооружений в тяжелых условиях эксплуатации.

По этой же причине, а также из-за высокой стоимости не пользуется спросом ЦЕМ I класса 42,5 и 52,5.

Самые востребованные марки цемента по прочности ЦЕМ I и ЦЕМ II 32,5. Более высокие марки применяют для ответственных конструкций – несущих или находящихся под нагрузкой. А 22,5 идет на изготовление штукатурки, устройство подбетонки, декоративных и безнагрузочных элементов.

ЦЕМ III – отличный вариант для изготовления бетонных блоков, бордюров, колодезных колец и других изделий, контактирующих с водой или влажным грунтом.

Видео описание

На что ещё обратить внимание при покупке, смотрите в видео:

Коротко о главном

Разобраться в маркировке цемента совсем не сложно, если запомнить основные обозначения, касающиеся его состава и прочности. К тому же в индивидуальном строительстве используется не так много его разновидностей. Например, если вы привыкли покупать цемент ПЦ400 Д20, но не видите его в продаже, то поищите ЦЕМ I 32,5 или ЦЕМ II/А 32,5. Эти материалы аналогичны по составу и характеристикам. А дополнительные буквы в маркировке помогут узнать, какие именно добавки включены в состав.

Цементный раствор используется в строительных работах практически повсеместно. Из него делают бетон для ремонта и возведения зданий, используют для заливки фундамента, применяют для каменной и кирпичной кладки. Знание того, как правильно сделать такой раствор своими руками поможет качественно выполнить ремонтные или строительные работы.

Как размешивать состав

Сначала для получения смеси необходимо подготовить ёмкость, в которой будет производиться размешивание.

Это можно делать одним из следующих способов:

В ёмкость наливают нужное количество воды. Затем постепенно досыпают цемент и песок, при этом непрерывно размешивая. Если воды будет недостаточно, её добавляют в конце процедуры.
При этом способе сначала добавляют сыпучие элементы: песок и цемент. После этого их необходимо размешать. Полученный состав разбавляют нужным количеством воды до получения пластической смеси.

Перед тем, как сделать раствор, нужно обеспечить, чтобы там не было крупных кусков. Для этой цели их предварительно просеивают. В процессе приготовления смеси важно обеспечить равномерное размешивание. Это приобретает особую важность в тех случаях, когда используются специальные добавки.

Нужно учитывать, что для получения качественной смеси необходимо добавить щебень или гравий в качестве наполнителя.

Необходимые ингредиенты и оборудование

Для приготовления цементного раствора нужно подготовить:

Ёмкость, в которой будет происходить размешивание смеси. В этом качестве лучше всего воспользоваться бетономешалкой.
Потребуются вёдра, а также штыковая лопата.
Необходимо приготовить миксерную дрель, оснащённую подходящей насадкой.

Подготовка оборудования зависит от предполагаемых масштабов работы. Если речь идёт о большом объёме работы, то лучше будет для смешивания компонентов воспользоваться бетономешалкой. Для небольшой, разовой работы можно использовать, например, старую ванну или бадью.

Потребуются следующие ингредиенты:

Песок должен быть мелким, не включать в себя сгустки или куски другого материала.
Основой состава является портландцемент. Нужно, чтобы он был той марки, которая полагается в соответствии с рецептурой.
Необходимо подготовить добавки, если предполагается их использование.

Потребуется вода в достаточном количестве для получения пластичной смеси.

В том случае, если предполагается создание бетона, дополнительно потребуется щебень или гравий в качестве связующего элемента.

Марка раствора

Для создания состава необходимо определить, какая марка для этого требуется. Для каждого строительного элемента предусматривается соответствующая марка раствора. В соответствии с ней определяется, какой вид портландцемента должен быть использован.

При этом нужно учитывать следующее:

Если речь идёт о кирпичной кладки, марка которой – М100, то раствор, который нужно приготовить должен иметь такую же самую марку.
В том случае, когда стены сделаны из кирпича марки М300, нужная прочность кладки достигается при помощи использования марки цемента М150.
Если цементная смесь готовиться с целью использовать смесь для внутренней отделки, то в этом случае хорошим выбором будет марка М50 или М100.

Для фундамента или бетонной стяжки требуется использовать М200.

Нужно учитывать, что марка получаемой смеси определяется тем, какой портландцемент был использован для её приготовления. Наилучший вариант, когда марки в обоих случаях будут соответствовать.

Правильные пропорции цементного раствора

Если состав готовится в домашних условиях, нужно учитывать, что использование нужной марки цемента, соблюдение точных пропорций будут гарантировать хорошее качество полученного раствора.

Пропорции цемента и песка для различных вариантов использования раствора выглядят следующим образом:

При создании бетона марки М350 необходимо взять одну часть цемента, две песка и четыре гравия, щебня или другого наполнителя. Затем добавляют воду, количество которой не должно превышать половину массы портландцемента. Полученную смесь необходимо тщательно размешать.

Чтобы приготовить цементно-песчаный раствор для кирпичной стяжки можно воспользоваться цементом М300 или М400. В этом случае в него на одну часть цемента добавляют три или четыре части песка. Если дополнительно взять гашеную известь в объёме 20% от массы цемента, то полученный состав станет более пластичным.
При обработке поверхностей стен (как внутренних, так и внешних) когда готовят цементный раствор, пропорции такие: одна часть цемента и три части мелкого песка. Воду добавляют постепенно, тщательно перемешивая. Это нужно делать до тех пор, пока не будет получена пластичная смесь.
Для того, чтобы сделать стяжку используется портландцемент марки М350. При этом делают такой раствор цемента, пропорции которого следующие: на одну часть цемента берут три части песка. Если в качестве связующего элемента добавить мелкофракционный керамзит, то это увеличит теплоизоляционные свойства цементного состава.

При приготовлении и смешивании раствора нужно принимать во внимание, что чем выше марка используемого цемента, тем большее количество песка потребуется использовать. Если нет опыта в приготовлении раствора, то имеет смысл подумать о том, чтобы приобрести готовый состав у сторонних поставщиков.

Видео описание

Как делать цементный раствор дополнительно в видео:

Как выбрать песок

Нужно помнить, что для качественного раствора подойдёт далеко не любой песок. При его подборе должны соблюдаться определённые требования:

Наилучшим вариантом будет использовать речной песок крупных или среднеразмерных фракций.
Перед использованием рекомендуется просеять для того, чтобы гарантировать отсутствие сгустков и посторонних крупных частиц.
Более эффективным является использование мытого песка.

У речного песка частицы имеют острые грани. Эта особенность позволяет избежать оседания песка в смеси.

Если песок промыть, то это приведёт к тому, что от него не будет образовываться пыль. В этом случае прочность цемента станет выше.

Добавление воды

Для приготовления качественного цементного раствора важен не только состав смеси, но и добавление нужного количества воды.

В зависимости от того, как развести цемент водой, могут измениться такие свойства смеси:

пластичность смеси;
прочность полученного раствора;
скорость, с которой будет проходить застывание.

Необходимое количество воды для смеси находится в пределах от 50 до 100 процентов массы использованного портландцемента. Точный объём подбирается в индивидуальном порядке непосредственно в процессе приготовления смеси.

Видео описание

Об улучшении качества цементного раствора в видео:

Применение добавок

При изготовлении цементного раствора важны не только стандартные компоненты, но и добавки. Обычно в их качестве могут быть использованы следующие вещества:

Гравий или щебёнка представляют собой наполнитель, который добавляется для прочности.
Если долить жидкое мыло, то смесь станет более пластичной.
Использование микроармирования.
Для увеличения морозостойкости могут применяться пластификаторы.

Существуют добавки, которые уменьшают период времени, на протяжении которого происходит застывание.

Если планируется использовать определённые добавки, рекомендуется использовать для этого проверенную рецептуру чтобы определить, как разводить цемент правильно.

При использовании пластификаторов бетон лучше ложится на сложную поверхность. При этом его легче выровнять и после высыхание образуется более гладкая поверхность. Однако у таких добавок имеется существенный минус: они стоят относительно дорого.

Существует способ самостоятельного создания пластификаторов. Для этой цели можно использовать мыло. При этом расход незначительный: на целую бетономешалку потребуется один стакан жидкого мыла. Используя этот способ, нужно следить, чтобы указанная дозировка не была превышена. Мыльный раствор не только увеличивает пластичность, но и одновременно уменьшает сцепление смеси с входящими в неё частицами песка.

При высыхании раствора происходит усадка. Эта величина зависит от различных факторов и составляет от полутора до трёх процентов. Её можно снизить, если уменьшить содержание пыли в песке, при точном соблюдении пропорций для приготовлении раствора. При усадке вероятно образование трещин. Чтобы предотвратить их образование, прибегают к микроармированию. Для этой цели можно использовать фиброволокно. Оно бывает различных видов:

базальтовое;
стекловолоконное;
полипропиленовое;
металлическое.

Из этих вариантов наиболее популярным является использование полипропиленового волокна. Из перечисленных видов это самый недорогой и эффективный материал. Его можно приобрести в специализированных магазинах. В ста граммах продукта находится большое количество тонких и прочных искусственных волокон. Они, попадая в раствор после тщательного размешивания, располагаются хаотично и равномерно по всему объёму.

Совокупность полипропиленовых волокон образует своего рода решётку, которая при возникновении напряжений связывает между собой части раствора. В результате этого уменьшается количество и величина трещин, которые образуются при высыхании раствора.

Планируя то, как сделать цемент, нужно продумать, какие добавки могут быть необходимы.

Твердение смеси

После того, как раствор был составлен и тщательно размешан, наступает период, в течение которого будет происходить застывание. В это время также необходимо уделять внимание твердеющей смеси для того, чтобы обеспечить качество полученного раствора.

В это время необходимо делать следующее:

Сформированную поверхность важно периодически увлажнять. Это будет способствовать равномерному затвердению раствора и предохранит его от образования трещин.
Исключить ситуацию, когда происходит нагрев под прямыми лучами солнца.
Предохранять сохнущую поверхность от влияния сквозняков или сильного ветра.

Если это не будет сделано, можно ожидать наступления следующих проблем:

Внешний слой будет особенно быстро высыхать, что приведёт к тому, что он начнёт крошиться.
В процессе затвердения могут возникнуть глубокие трещины, которые существенно уменьшат прочность конструкции.
Если твердение раствора будет происходить неравномерно, то результатом может стать создание внутренних напряжений.

При проведении работ в зимнее время наружный слой рекомендуется покрыть теплоизоляционным слоем. Вследствие этого время полного высыхания уменьшится. Нужно учитывать, что полное высыхание, гарантирующее расчётную прочность, наступит только через 30 дней. Тем не менее по стяжке можно будет перемещаться без вреда для неё уже через четверо суток.

Видео описание

В этом видео об ускорении затвердения цемента:

Особенности использования цементного раствора при стяжке

Для различных целей нужно использовать различные виды такого раствора. Например, делая стяжку толщиной менее 5 см, щебень или гравий в него не кладут. Однако в тех случаях, когда толщина превышает эту величину, допускается добавить в смесь мелкоразмерный щебень.

Прежде для стяжки использовался бетон марок М50 или М75. Теперь нужен состав марки М150. Причиной новых правил являются возросшие требования к качеству отделки. Дело не только в эстетическом качестве отделки, но и в том, чтобы цементное покрытие не пылило. Для выполнения последнего условия необходимо, чтобы марка была М100 или больше.

Далее рассказывается, как приготовить раствор:

Для получения М150 можно взять портландцемент марки М500 с песком из расчёта 1:4. Если используется М400, то пропорция составит 1:3, а для М300 – 1_2,5.
Если необходим раствор М200, то соответствующие пропорции для цемента М500 и М400 составят 1:3 и 1:2,5.
Чтобы сделать раствор М300 используются соотношения 1:2,1 (М500) или 1:1,8 (М400).

Для того, чтобы изготовить прочный раствор необходимо точно соблюдать соотношение песка и цемента в растворе.

Выводы

Если разобраться в правилах приготовления цементного раствора, то его несложно сделать самостоятельно. При этом сначала нужно уточнить, какая марка должна быть у цементного раствора и какая у портландцемента. Если точно соблюсти пропорцию и технологию изготовления, то полученный материал будет обладать запланированными характеристиками.

Для изготовления раствора при постройке фундамента или кирпичной кладки используется связующее вещество, которое называется цемент. Рассмотрим из чего делают цемент, для каких целей он нужен, а также процесс и технология производства. Разберём каким образом может изменяться состав цемента в зависимости от его назначения и для каких погодных и географических условий применяются его виды. Также ознакомимся с сырьём для изготовления и какими аналогами его можно заменять.

Виды цемента и что это такое

Под цементом чаще всего подразумевают связывающее вещество, которым скрепляют газоблок, кирпич, шлакоблок и другие элементы для создания строений. Также цемент используется для создания фундамента, так как с его помощью можно связать между собой арматуру или щебень, которые служат укрепляющим основанием и сам бетон, из которого получается искусственный камень.

Бетоном является жидкая масса, которая чаще всего состоит из песка и цемента, смешанного с водой в определённых пропорциях. Из-за своего химического состава порошкообразное вещество смешиваясь с водой меняет свои свойства.

Вначале цемент становится жидким или вязким, в зависимости от количества жидкости. После этого под действием температуры вода испаряется, а вся масса начинает густеть. Когда все высохнет, цемент станет твёрдым, а его плотность будет разной, что зависит от состава самого порошка, а также от правильности рецепта бетона. Для быстрого перехода от состояния пасты до вида кирпича, цементу нужен тёплый и влажный воздух.

В древние времена цемент делали из подручных материалов, которые могли найти в природе, так как технологии искусственного создания большинства химических составляющих тогда ещё не было. Даже сейчас у каждого вида цемента есть свои пропорции и состав, так как все они отличаются сферой использования.

Например, для мостов, опоры которых монтируются в воду, подводных сооружений, стройках под землёй или для конструкций, которые должны выдерживать агрессивные погодные условия, применяется сульфатостойкий цемент. Его особенность в том, что он медленно застывает, но в его составе меньше содержание алюминатов кальция, что даёт ему возможность выдерживать низкие температуры.

Аналогами сульфатостойкого цемента являются пуццолановые и глинозёмные составы. Их также применяют для создания конструкций в среде с повышенным содержанием влаги или сильными морозами. Отличительной чертой глинозёмного является то, что химический состав цемента разбавляется глинозёмным шлаком или гипсом. Эти вещества дают возможность делать конструкции, которые не подвержены коррозии и быстро твердеют.

Один из самых популярных видов связывающего вещества является портландцемент. Его белую разновидность применяют для создания декора, наливных потолков или прочих элементов внешнего вида. В состав цемента добавлено больше гипса, что меняет его цвет на белый. Если добавить к составу порошка пигменты, которые изменяют окрас вещества, то можно подобрать цвет готового цемента под требуемый декор.

Также одной из разновидностей «портланда» является шлаковая, которая применяется для очень больших и тяжёлых конструкций. В её составе находиться до 25 % шлаковых гранул, которые сильно повышают прочность готового бетона.

Для того, чтобы ускорить производство, цемент должен быстро затвердевать, поэтому есть разновидность, в состав которой входят минеральные добавки, ускоряющие затвердевание бетона. Чаще всего такой цемент применяют для создания железобетонных конструкций или постройках, для которых сильно ограниченны временные сроки.

Для специализированных предприятий по добыче и переработке газа или нефти применяется тампонажный цемент. Исходя из названия можно понять, что он применяется для закрытия отверстий. Чаще всего с его помощью герметизируют скважины, так как он начинает твердеть и набирать прочность в начале процесса сушки.

Чтобы сделать конструкции загнутой формы или изгибающиеся под определённым углом требуется пластифицированный цемент. Эта разновидность укрепляющего вещества содержит добавки, которые делают замешанный цемент мягким, гибким и пластичным.

Для среды с повышенной кислотностью используется вид цемента, который содержит в составе камнефтористый натрий и кварцевый песок. Эти вещества увеличивают защиту бетона от внешнего воздействия. Из-за особенностей использования и состава кислотоупорного цемента, его требуется разбавлять не водой, как остальные виды, а жидким кварцевым стеклом.

Бетон, в раствор которого входит цемент, является крепким только, если состав укрепляющего вещества подобран правильно. Следует знать, как и из чего делают цемент, так как при использовании неправильной смеси, конструкция будет подвержена разрушению. Агрессивная внешняя среда быстро разрушает связи между веществом, что сильно уменьшает прочность.

Пример изделия из цемента, которое начало разваливаться под воздействием внешней среды Источник promportal.su

Состав цемента

Разберём из чего состоит цемент на примере самого распространённого варианта – «портланда». Состав изменяется не только от места использования, но и от самого производителя, так как у разных фирм рецепт отличается. Чаще всего в цемент входит:

от 59 % известняка;
от 18 % диоксида кремния (кислота или кварц);
от 4-5 % алюминия или глинозёма;
от 8 % оксида магния или железа, а также гипса.

В зависимости от марки или производителя к этим составляющим может добавляться другое вещество, например, шлак или красители.

Видео описание

В этом видео показан химический состав цемента

Сырье и основные компоненты

Основной составляющей цемента, которая определяет его свойства и прочность является клинкер. Его производят из глины (75 % состава) и известняка (25 % от общей массы). Чаще всего в качестве извести используется мел, так как он легко перетирается до состояния пыли, а также сильно распространён.

Его аналогом является мергель, который относят к переходному сырью, так как в его составе находится глина. Он отличается большим содержанием влаги и массой, которая приходится на его объем. Мергель считается природным клинкером, но из-за того, что его запасы сильно ограничены, то для больших промышленных предприятий его используют редко, чаще всего заменяя на искусственно сделанный клинкер.

В качестве замены известняка применяются ракушечник и осадочные ископаемые, так как в их составе содержится карбонат, а также их легко крошить до состояния порошка.

Вторым элементом клинкера является глинозём или глина. Чаще всего для создания цемента применяют породу, в состав которой входят минеральные вещества. Они увеличиваются в объёме после попадания на них воды. Так как делают цемент чаще всего из веществ, которые находятся недалеко от места производства, то в его состав могут входить даже отходы из других промышленных предприятий.

В качестве глины применяются суглинки, которые содержат пыль и песок. Они используются, как и мергель в качестве переходного вещества. Также для создания гранул клинкера применяются сланцы, которые расходятся на слои при сильном измельчении. Они содержат мало влаги, что позволяет быстрее их сушить и перемалывать.

Для включения в состав клинкера силиката или кварца применяются непластичные горные породы, которые имеют рыхлую структуру. Они отличаются тем, что имеют высокую пористость, а при крошении рассыпаются на мелкие зерна.

После обработки и очистки всех составляющих, её обжигают с помощью печи при температуре до 1,5 тыс. °C. Во время обжига печь вращается, что даёт возможность сплавить состав в гранулы, размер которых изменяется от 1 до 6 см. Клинкер при расплавке образует массу из кремнезёма и диоксида кальция, наличие которых влияет на прочность цемента. После остывания гранул их дробят до состояния порошка и обжигают в печи.

Скорость затвердевания бетона зависит от того, из чего делается цемент. Чаще всего скорость дегидратации вещества (высыхания) зависит от количества гипса, который входит в состав цемента. Для этого используются вещества с содержанием сульфат кальция. Данные добавки не влияют на то, как быстро смесь будет поглощать влагу или время использования раствора. От них зависит только длительность удержания влаги внутри состава.

Для улучшения характеристик цемента используются минеральные добавки. Они могут увеличить срок эксплуатации бетона, защиту от агрессивной внешней среды, а также увеличить прочность или пластичность состава. Для этого используются шлаки, сланцы, пуццолан или перетёртая известь.

Также в процессе производства можно определить, как и из чего делают цемент, состав добавок, а также дополнительные вещества, которые добавляют новые свойства к составу. Например, пластификаторы или примеси, которые делают цемент огнеупорным, влагостойким или защищённым от кислоты. Такие добавки могут улучшить адгезию (прилипание, связывание) раствора с армирующими деталями, что позволит укрепить конструкцию.

Видео описание

В этом видео показано, как и из чего делают цемент

Как делают цемент

Рассмотрим из чего сделан цемент, в каком порядке это добавляется и каким образом обрабатывается. Существуют несколько технологических разновидностей процесса изготовления цемента. Они отличаются тем, каким образом подготавливается сырье.

Одной из разновидностей такого процесса является мокрая обработка. В процессе изготовления клинкера в его состав вместо извести добавляют мел. Во время смешивания ингредиентов с помощью барабана, к порошку добавляется вода. Она нужна для образования шихта, в котором будет до 50 % влаги. После обжига это вещество превращается в клинкер шарообразной формы. После остывания шарики крошатся до состояния порошка.

Для уменьшения затрат на производство и себестоимости готового цемента применяется сухая методика изготовления. Для этого используется механизм, который объединяет в себе устройство по измельчению и печь для сушки. Во время дробления, к составу добавляются все нужные ингредиенты, которые обрабатываются в одном резервуаре.

Комбинированный способ изготовления цемента – это объединение методик сухого и мокрого производства. На предприятиях, использующих данный вид создания готового продукта используются технологии, которые отличаются чаще всего последовательностью обработки.

Например, некоторые производители сначала делают сухую смесь, которую в конце искусственно увлажняют до 13-15 % содержания влаги. Также можно создавать полусухой готовый продукт с содержанием влаги от 17 до 19 %, если перед помолом шихты с помощью мокрой технологии её немного высушить.

При любом из комбинированных методов требуется тщательно перемалывать все ингредиенты и смешивать их до полной однородности. На производстве используются специализированные силосные башни, в которых цемент искусственно насыщается воздухом, что позволяет ему храниться длительное время и не слёживаться.

Видео описание

В этом видео показан процесс изготовления цемента

Коротко о главном

Цемент – это связующее вещество, которое при застывании становиться крепким и может заменить собой камень. Чаще всего его используют для создания фундамента, соединения кирпичей или блоков, а также изготовления плитки или облицовочных материалов.

В зависимости от вида цемента отличается его состав. Поэтому следует знать какие есть разновидности этого вещества, так как некоторые их них используются только в узконаправленных предприятиях. Например, тампонажный цемент применяется только при герметизации газовых или нефтяных скважин, а сульфатостойкий – при сложных географических и погодных условиях.

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.

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

Сырьевые материалы

Производство цемента осуществляется на специальных заводах, расположенных близко к местам добычи исходного сырья для его изготовления. Главным исходным сырьем для цементного производства являются следующие естественные породы:

ископаемые карбонатного типа. Это ценное природное сырье, отличающееся особенностями кристаллической структуры, физическими характеристиками. Материал может иметь кристаллическую или аморфную структуру, определяющую эффективность его взаимодействия при обжиге с другими компонентами;
глинистые материалы, горные породы осадочного характера. Они имеют минеральную основу, становятся пластичными, объемно увеличиваются при избыточном увлажнении. Сырье характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Карбонатные породы

Остановимся на карбонатных породах, характерными представителями которых являются:

Мел, являющийся горной породой осадочного характера, которая легко перетирается, относится к разновидностям мажущего известняка. Он популярен при изготовлении цемента.
Мергель или мергелистый известняк – ископаемые осадочного типа, которые добываются в рыхлом или твердом состоянии, отличаются удельным весом, концентрацией влаги. Содержат примеси глины, что позволяет относить их к переходному сырью, имеющему много общего с известняковыми породами и ископаемыми на основе глины.

В состав входят активные минеральные добавки (15%) в соответствии со стандартами производства

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

Глинозем.
Кремнезем.
Глину.
Плавиковый шпат.
Апатиты.

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

стойкость к воздействию коррозионных процессов;
устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
прочностные характеристики;
продолжительность твердения;
подвижность цементного раствора, его эластичность;
степень проницаемости водой.

Состав

Задумывались ли вы, из чего сделан цемент? Его состав обусловлен особенностями сырья и конкретной маркой продукции. Так, пользующийся широкой популярностью портландцемент имеет следующий состав:

Кремниевый диоксид (кремниевая кислота или кварц) – 25 %.
Известь – 60 %.
Алюминий (глинозем) – 5 %.
Оксиды железа и гипс – 10 %.

Сегодня производится множество видов цемента

Процентное соотношение ингредиентов может изменяться, согласно особенностям технологии и марки цементной продукции. Отдельные виды цементов, в частности шлакопортландцемент, включают в свой состав шлак, представляющий уголь, полученный в результате обжига клинкера.

Независимо от рецептуры, основные ингредиенты при изготовлении цементного состава – глина и известняк. Концентрация известняка трехкратно превышает содержание глины, что обеспечивает необходимое качество клинкера для производства цементной продукции.

Основными компонентами, из которых производят цемент, являются:

клинкер, определяющий прочностные характеристики, получаемый при обжиге исходного сырья (известняка, глины). Клинкер является основой конечной продукции, используется в гранулированном виде диаметром 10-60 мм. Клинкер термообрабатывается при температуре порядка полторы тысячи градусов Цельсия. Он плавится с образованием массы с высоким содержанием кальциевого диоксида и кремнезема, которые определяют эксплуатационные характеристики цементных составов. Гранулы дробятся до пылеобразного состояния с последующим обжигом;
гипс, процентное содержание которого определяет период твердения. Базовая рецептура предусматривает использование до 6% чистого порошкообразного гипса или гипсового камня, содержащего примеси;
специальные добавки, вводимые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения.

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций

Процесс изготовления

Производство цемента осуществляется поэтапно, предусматривает следующее технологические операции:

Предварительное смешивание ингредиентов для изготовления клинкера, который делают из известняка, вводимого в количестве 75%, и из глины, доля которой составляет 25%.
Высокотемпературный обжиг, после которого образуется клинкер. Он – результат процесса соединения глины и извести под воздействием повышенной до 1450 градусов Цельсия температуры.
Измельчение, осуществляемое с помощью шаровых мельниц. Они представляют горизонтально расположенные барабаны с находящимися внутри стальными шарами, обеспечивающими измельчение клинкера до порошкообразного состояния. С уменьшением фракции помола возрастают эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Этапы производства

Особенности производства предусматривают изготовление цемента различными методами, что сказывается на особенностях применяемого сырья. Это обусловлено расположением цементного производства, спецификой применяемого оборудования, спросом на определённые марки продукции.

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.

Заключение

Материал статьи предоставляет информацию о том, как делают цемент, какое сырье применяют, какие технологические особенности используют в процессе производства. Имеется множество технологических нюансов, которыми в совершенстве владеют специалисты, занимающиеся изготовление цемента.

Читайте также: