Artfasadrnd.ru

Арт Фасад
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент химический состав, свойства и методы производства

Цемент химический состав, свойства и методы производства

Цемент химический состав, свойства и методы производства

Цемент – основной строительный материал, который используют для создания бетонной и отделочной смеси. Он представляет собой порошкообразное вещество, которое при соединении с водой превращается в пластичную вяжущую массу, а затем застывает и становится похожей на камень. В зависимости от вида работ, которые необходимо выполнить, в цементную смесь могут входить разные компоненты, но основными считаются клинкер, гипс и разнообразные минеральные добавки.

Изготовление цемента осуществляют во многих странах мира, в том числе и в России. Несколько крупных заводов обеспечивают различные отрасли промышленности этим нужным сырьем для материальных отраслей. Изобретателем, согласно данных Википедии, считается англичанин Джозеф Аспдин. Он в первой четверти XIX века запатентовал порошок серого цвета, дав ему название «портландцемент» в честь расположенного неподалеку города Портленд.

Из чего и как делают цемент

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры, но впервые патент на его изобретение был получен в 1824 году

Данное неорганическое вещество имеет искусственное происхождение. Оно используется как самостоятельно, так и в составе разнообразных растворов:

  • кладочные;
  • бетонные;
  • штукатурные.

Основное отличие от иных вяжущих веществ, типа алебастров или известей, заключается в том, что материал приобретает высокую твердость при наличии значительного количества влаги.

Действующие нормативы

Производство цемента регламентировано действующим законодательством. Технические условия на выпускаемую продукцию должны согласовываться с ГОСТ № 10178, установленным в 1985 году. Согласно нему в составе принимается определенное количество минеральных добавок.

Активные минеральные добавки, % по массе

Обозначение вида цемента

Доменные гранулированные и электротермофосфорные шлаки

Осадочного происхождения, кроме глиежа

Прочие активные, включая глиеж

Более ранним стандартом является ГОСТ № 10178-76, но его действие прекращено с внедрением нового ГОСТа, хотя разница между ними не является существенной. Заметны различия лишь в отдельных позициях, которые не оказывают значительного влияния на конечный продукт.

Также используется производителями стандарт ГОСТ 15825-1980. Он в большей степени регламентирует цветовую дифференциацию продукта.

Производители постоянно работают над усовершенствованием своего продукта. В ход идут эксперименты как с физико-химическим составом материала, так и с выбором пропорций разных составляющих.

Компоненты безусадочного цемента

Из чего состоит цемент

Выясним, из чего состоит цемент. Традиционными компонентами для него являются гипс, клинкер и набор связующих добавок. Степень измельчения клинкера является важным фактором.

Клинкер

Он является базовым компонентом и формирует главные итоговые характеристики будущей цельной плиты. Образуется материал после обжига сырьевой массы с определенной температурой до получения гранулированных комочков диаметром 1-5 см. для термообработки задействуют спецпечи. Данный этап, из всех этапов производства, как делают цемент, является наиболее энергозатратным и трудоемким.

Читайте так же:
Чем вреден цемент для кожи

Известняк с глиной

Добывают в открытых карьерах. Затем они проходят предварительный этап обработки и отправляются в мельницу для формирования из них шламов. Полученный материал проходит сырьевые мельницы и отправляется в шламбассейны.

Все этапы производства кирпича на одной схеме

Все этапы производства кирпича на одной схеме

Мелкий шлам отправляют в печь, которая вращается вокруг собственной оси. Такие узлы могут иметь длину до 200 м и диаметр несколько метров, как на уральском заводе Lafarge в Челябинске. Топливом для них служит природный газ, ведь необходимо создать рабочую температуру в 1450°С.

Сырье во время термообработки частично спекается, формируя клинкер. Печи располагают горизонтально с наклоном до 40, чтобы дать возможность перемещаться массе внутри.

Масса состоит из диоксида кальция и кремнезема. Эти химические элементы оказывают влияние на долговечность будущих изделий и прочность скрепления строительных материалов с вяжущим составом.

Изготовление цемента продолжается в холодильнике, где у состава понижают температуру. На следующей стадии происходит дробление и передача в бункер для перемалывания в пыль.

В современном производстве цемента и его составляющих предусмотрены способы экологической защиты, к которым относятся электрофильтры. Они блокируют выход пыли эффективнее традиционных способов в 10-30 раз.

Пропорция глины и известняка в составе клинкера составляет 1 к 3. Такие вещества входят в цементы различных компаний. Зерно готового продукта составляет в пределах 1-100 мкм диаметра.

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.

Состав цемента на 3-7% состоит из гипса. С его помощью производители варьируют сроки хранения сырья. Он отвечает за качество «отвердения». Исследование сырья показывают, что для цемента может применяться чистый материал или гипсовый камень, имеющий разнообразные примеси.

Добавки

Примеси, внедряемые производителями, способны усиливать характеристики продукта или придавать ему новые свойства. Популярными являются вещества, обеспечивающие такие свойства:

  • повышающие сопротивляемость низкотемпературным режимам;
  • для расширения диапазона применения готового продукта;
  • минимизирующие влагопоглощение;
  • обеспечивают пластичность.

Свойства позволяют делить продукт на определенные группы, подбирая оптимальный для каждого конкретного случая. Они определяют специфику эксплуатации. Минеральные добавки входят в состав цемента на 10-15%.

Составляющие портландцемента

Также к востребованным материалам относятся: доменный шлак, мергель, мел, лесс, сланец и пр.:

  • мел относится к осадочным породам, легко растирающимся и измельчающимся;
  • мергель – также осадочная порода, которая находится ниже известняка, ближе к глинистым пластам, иногда имеет рыхлую фактуру и зависит от массовой доли глинистых составляющих (материал используется для работы с огнеупорными средами, например, печи или камины);
  • известняки предпочтительней выбирать пористые, так как их состав и свойства имеют небольшой порог прочности и в них исключены кремневые образования;
  • к востребованным глинистым пародам относятся лессовидные суглинки, лесс, суглинок, глинистый сланец.
Читайте так же:
Раствор цементный м100 f100

На каждом производстве имеется собственная лаборатория. Там ведется регулярный учет качества выпускаемой продукции. Специалисты контролируют дозы входящих компонентов и добавок. Также на территории проводятся испытания прочности. Результаты тестирования подтверждаются соответствующими документами.

Определяя, из чего состоит цемент, необходимо указать его ориентировочный химический состав:

  • две трети в нем занимает оксид кальция СаО до 67%;
  • менее четверти содержится диоксида кремния SiO2 до 22%;
  • двадцатая часть оксидов алюминия Al2О3 5%;
  • порядка 3% оксида железа Fe2O3;
  • иные компоненты.

Марка указывается после буквы «М» на лицевой части упаковки и обозначает, сколько килограммов выдержит квадратный сантиметр поверхности.

ВИДЕО: Химический состав цемента

Различные технологии изготовления цемента

Существует несколько используемых технологий изготовления. Отличие между ними заключается в основном в процессе подготовки сырья. Применяют такие методики:

  • сухая;
  • мокрая;
  • комбинированная.

Сухая технология

Является наиболее прогрессивной, так как делают цемент по ней, совмещая несколько процессов. Это позволяет снизить себестоимость производства. Сушку и помол при таком варианте проводят в шаровой мельнице. В нее проникают горячие газы, поток которых направлен к заготовкам. В результате шихта получается в виде измельченной пыли.

Ленточный транспортер

Мокрая

Для мокрой технологии задействуют мел без извести. Перемешивание элементов осуществляется в спецбарабане. Там же проводится помол. Внутрь барабана пропускают определенное количество воды, от чего технология называется «мокрой».

Комбинированная

В комбинированной методике применены различные способы. Например, в отдельных случаях происходит мокрая обработка, а затем заготовленную массу доводят до полувлажного состояния с 18-20% влаги. Далее осуществляется гранулирование.

Как делают цемент в домашних условиях

Для бытовых условий понадобится печь с высокотемпературным нагревом. Также не обойтись без подготовленных мельниц, создающих необходимую фактуру. Необходимо учесть, что потребуется затратить много энергии на переработку материала.

Как делают цемент в домашних условиях

Технология приготовления цемента

Измельчаем 1 часть подготовленной глины и три части известняка. Тщательно перемешиваем состав и перекладываем в барабанную печь. Температурный режим в ней ставим на 1450°С. В итоге у нас оказывается клинкер в виде крупных комьев. Домешиваем 5-6% гипса к составу. Хранить приготовленный цемент своими руками необходимо подальше от влажных мест.

Цемент. Почему без него сегодня не обходится ни одна стройка

Этот материал входит в линейку самых известных и востребованных. Любой уважающий себя магазин строительных материалов обязательно представляет его в своем ассортименте. Он мега-популярен несмотря на то, что применяют его только в сочетании с другими материалами, и очень редко в чистом виде. Его применяют в строительстве самых разных зданий и сооружений. Сегодня поговорим о цементе: его характеристиках, особенностях и технологиях, в которых он участвует.

Из чего производят цемент

Самый точный ответ: из различных неорганических каменных материалов природного происхождения. На самом деле к цементам относят целую группу вяжущих материалов, схожих по свойствам и применению (затворению водой). Но самым популярным и распространенным является портландцемент. Именно его вы можете увидеть на прилавках и в каталогах товара строительных баз и магазинов.

Читайте так же:
Раствор двухкомпонентный цементный mapei mapefinish

Портландцемент — порошкообразный стройматериал серого цвета, который производят из смеси клинкера и гипса. Клинкер в свою очередь представляет собой смесь из спекшейся глины и известняка, получаемую при высоких температурах (1300-1500С0). В результате смешивания этих довольно разных по составу пород получается смесь с абсолютно отличительными характеристиками, не похожими ни на один из этих материалов.

Цемент

Химический состав портландцемента:

  • CaO (оксид кальция или известь) — до 60%;
  • SiO2 (кремниевый диоксид) — около 20%;
  • Al2O3 (глинозем, примеси алюминия) — не более 4%;
  • Fe2O3 (оксиды железа, гипс) — около 2%;
  • MgO (оксид магния) — около 1%.

Допустимы легкие диспропорции этих веществ, но основной состав практически не меняется. В некоторых случаях могут участвовать дополнительные компоненты, присадки, пластификаторы, улучшающие его прочностные характеристики. Производство цемента сегодня полностью промышленное и осуществляется на специальных цементно-перерабатывающих заводах. Сам же цемент расфасовывается в мешках.

Цемент на заводе

Применение в других материалах, растворах

    Твердые наполнители: песок, щебень, гравий, керамзит, железная руда и т.д.;

Затворение водой — после добавления воды запускается процесс гидратации, обволакивания молекул цемента молекулами воды с последующим образованием иглоподобных кристаллов. Результат: окаменение порошкообразной смеси и получение необходимой прочности.

В сочетании с твердыми наполнителями, крепость цементного раствора в разы увеличивается, и даже становится расчетной величиной. Так был открыт новый материал на основе цемента — бетон.Популярность бетона и изделиям из него просто зашкаливает. Из него строится большинство современных зданий, строений любого вида и назначения. Строительство из бетона производится быстро, обходится относительно недорого, а по долговечности лидирует среди всех остальных материалов.

Применение бетона не ограничивается только архитектурными формами. Его успешно применяют в строительстве дорог и отдельно стоящих конструкций (мостов, башен, вышек, подводных платформ для буровых и т.д.). С появлением технологии армирования этот материал породил целую область, которая изучается инженерами, конструкторами и архитекторами всех мастей – железобетонные изделия и конструкции.

Сухие смеси на основе вяжущего из цемента широко используются в ремонтно-отделочных работах. Это плиточные клеи, гидроизоляционные смеси, клеи для пенопласта и минваты, клеи для пенобетона и газосиликатных блоков, наливные и самонивелирующиеся полы и т.д. Самая известная и простейшая по своему составу смесь — ЦПС (цементно-песчаная смесь или ПЕСКОБЕТОН).

Этот материал представляет собой готовую сухую смесь из мелкофракционного кварцевого песка и цемента. Используется в приготовлении растворов для оштукатуривания стен, выравнивания полов и кирпично-блочной кладки. Пескобетон не сложно приготовить и самому. При больших объемах строительства это выгодно делать прямо на объекте, используя строительный миксер или бетономешалку. А для небольшого ремонта идеально подойдет готовая смесь в мешках, которая в нашем каталоге в ассортименте.

Читайте так же:
По гипсовой основе цемент

Советы по выбору цемента

Марка цемента первый ориентир для верного выбора этого материала. Этот параметр соответствует проектной марке бетона, и его заявленной прочности по нормам СНиП. Чем выше марка, тем прочнее и долговечнее получаемый из него бетон. Самые оптимальные для строительства марки: М400-М500. Маркировка смесей на основе цемента отличается от основной, и содержит элементы классификации конкретной категории: клеи, шпатлевки, гидроизоляция и т. д.;

Цемент в мешках

Заключение

Приобретая цемент в онлайн-магазине и на базах-партнёрах компании «Стройкер» в Нижнем Новгороде, Дзержинске, Богородске, Кстово, Семенове, Павлово, Заволжье, Гороховце, Балахне, Городце, Арзамасе, Дивеево и Коврове вы гарантировано получаете материал высокого качества, хранящийся на собственных сухих складах компании. Уже сегодня мы предлагаем цемент самых востребованных марок (М400, М500) и пескобетон в мешках в розницу по очень выгодным ценам. Расфасовка представлена разными категориями: от мелких (1, 3 или 5 кг) до стандартных (40 и 50 кг).

Успейте приобрести достаточное количество материала для вашего ремонта или строительства по отличным ценам!

Технология производства

Современные производители цемента могут изготавливать его по разному рецепту, но общая технология производства остается одинаковой для всех марок. Основные отличия заключаются в разном исходном сырье вяжущей добавки, а весь остальной технологический процесс идентичный.

Его можно разделить на несколько стадий:

Технология производства цемента

  1. Первый этап — приготовление исходного сырья. Процедура подразумевает продолжительное измельчение известковых камней и глины, а затем смешивание компонентов в правильной пропорции. Зачастую состав цементного раствора включает в себя 3 части известняка и одну часть глины. Также в нем может присутствовать мергель, который является осадочной горной породой.
  2. Второй этап — обжиг состава и подготовка клинкера. Исходный раствор помещается в специальный резервуар и обрабатывается под воздействием высокой температуры. Ее значение может достигать 1500 градусов Цельсия. В такой среде шлам успешно обжигается, становясь клинкером. Затем его измельчают с помощью специальных жернов до порошкообразного состояния.
  3. Третий, последний этап — соединение всех частей для производства портландцемента. Измельченный клинкер разбавляется гипсом в пропорции 5%, а также дополнительными минеральными компонентами.

Замешивание цемента

служба патентования

Патентование вещества (состава, материала, композиции и т.д.) возможно только в качестве изобретения . Объектом патентования может быть, например, состав цемента, металлический сплав, строительный материал, фармацевтическая композиция и т.д.

Патент на изобретение, защищающий вещество имеет следующие особенности:

1. Патентуемое вещество (материал) характеризуется качественным и количественным составом, а также структурой и свойствами .

Читайте так же:
Чем убрать цемент с камня

В заявке на изобретение приводится состав патентуемого вещества в виде содержания его компонентов (в массовых, объемных, атомных процента или частях). Как правило, количество каждого компонента указывается в виде интервала значений.

Также, если необходимо, приводится структура и свойства (физические и химические) патентуемого материала.

2. Патентуемое вещество должно иметь возможность изготовления на практике

При описании количественного состава вещества необходимо, чтобы он был реален, т.е. чтобы общее содержание компонентов составляло 100%. Если приведены интервалы значений необходимо убедиться, что при любом значении из этих интервалов возможно получить суммарное содержание 100%.

Например, если представлено вещество содержащее:

25-35 мас.% компонента А

60-80 мас.% компонента B,

очевидно, что данный состав нельзя реализовать на практике, поскольку при содержании компонента B – 80%, суммарное содержание составит более 100% (компонент А — в минимальном количестве составляет 25%).

Также обязательно приводятся сведения о технологии получения вещества с указанием используемых ингредиентов, а также условия проведения всех операций (давления, температуры и т.д.).

3. Вещество должно обеспечивать достижение результата, который носит технический характер.

Техническим результатом может быть увеличение активности, вязкости, пластичности термостойкости и т.д. В качестве результата не могут быть указаны свойства, направленные на внешний вид патентуемого материала (например улучшение гладкости или привлекательности материала), если эти свойства выполняют лишь эстетическую функцию.

Химическая основа

Необходимые свойства самого популярного вяжущего определяет химический состав цемента. В результате технологической обработки сырья клинкер становится соединением различных химических веществ в виде четырех основных минералов:

  1. Алит – трехкальциевый силикат – составляет большую часть клинкера – 50-60%. Присутствие в молекулярной решетке ионов марганца, алюминия и железа определяет прочность готовой растворной или бетонной смеси, набираемой в течении первых 28 суток.
  2. Белит – двухкальциевый силикат – составляет 15-30%, и он – основа прочности, набираемой конструкцией в более поздние сроки.
  3. Алюминатная фаза – трехкальциевый алюминат – 5-10%. Быстрая реакция алюмината с водой и возможное слишком быстрое схватывание требуют введения гипса, замедляющего этот процесс.
  4. Ферритная фаза – четырехкальциевый алюмоферрит – 5-15 %

состав цемента м500

Меняя процентный состав этих фаз, вводя дополнительные компоненты, можно производить цемент, состав и свойства которого будут наилучшим образом соответствовать конкретной ситуации в ходе строительства.

Портландцемент является неотъемлемым материалом в строительстве зданий и сооружений, которые находятся в местности с переменчивой влагой и температурным режимом.

Однако стоит помнить, что выбирая материал, первым делом обращают внимание на его состав, ведь для разных почв потребуются соответствующие портландцементы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector