Z czego zrobiony jest cement – jego odmiany i tajniki produkcji
Do produkcji zaprawy podczas budowy fundamentu lub muru stosuje się spoiwo zwane cementem. Zastanów się, z czego wykonany jest cement, do jakich celów jest potrzebny, a także proces i technologia produkcji. Przeanalizujmy, jak może zmieniać się skład cementu w zależności od jego przeznaczenia oraz do jakich warunków pogodowych i geograficznych używa się jego rodzajów. Zapoznamy się również z surowcami do produkcji i jakimi analogami można go zastąpić.
Rodzaje cementu i co to jest
Cement jest najczęściej rozumiany jako spoiwo, które służy do mocowania bloku gazowego, cegły, bloku żużlowego i innych elementów do tworzenia budynków. Cement służy również do tworzenia fundamentu, ponieważ może być używany do łączenia zbrojenia lub tłucznia, które służą jako podstawa wzmacniająca, oraz samego betonu, z którego uzyskuje się sztuczny kamień.
Beton to płynna masa, która najczęściej składa się z piasku i cementu zmieszanego z wodą w określonych proporcjach. Ze względu na swój skład chemiczny sproszkowana substancja po zmieszaniu z wodą zmienia swoje właściwości.
Początkowo cement staje się płynny lub lepki, w zależności od ilości płynu. Następnie pod wpływem temperatury woda odparowuje, a cała masa zaczyna gęstnieć. Gdy wszystko wyschnie, cement stanie się twardy, a jego gęstość będzie inna, co zależy od składu samego proszku, a także od poprawności receptury betonu. Cement potrzebuje ciepłego, wilgotnego powietrza, aby szybko przejść z pasty do cegły.
W starożytności cement wytwarzano z improwizowanych materiałów, które można było znaleźć w naturze, ponieważ technologia sztucznego tworzenia większości składników chemicznych jeszcze nie istniała. Nawet teraz każdy rodzaj cementu ma swoje proporcje i skład, ponieważ wszystkie różnią się zakresem zastosowania.
Na przykład w przypadku mostów, których podpory są instalowane w wodzie, konstrukcjach podwodnych, podziemnych budowach lub konstrukcjach, które muszą wytrzymać agresywne warunki pogodowe, stosuje się cement odporny na siarczany. Jego osobliwością jest to, że twardnieje powoli, ale zawiera mniej glinianów wapnia, co sprawia, że jest w stanie wytrzymać niskie temperatury.
Analogami cementu odpornego na siarczany są kompozycje pucolanowe i tlenku glinu. Służą również do tworzenia konstrukcji w środowisku o dużej wilgotności lub silnych mrozach. Cechą charakterystyczną cementu glinowego jest to, że skład chemiczny cementu jest rozcieńczany żużlem glinowym lub gipsem. Substancje te umożliwiają wykonanie konstrukcji niepodlegających korozji i szybko twardniejących.
Jednym z najpopularniejszych rodzajów spoiwa jest cement portlandzki. Jego biała odmiana służy do tworzenia dekoracji, sufitów masowych lub innych elementów zewnętrznych. Do składu cementu dodaje się więcej gipsu, który zmienia jego kolor na biały. Jeśli do składu proszku dodasz pigmenty, które zmieniają kolor substancji, możesz wybrać kolor gotowego cementu do pożądanego wystroju.
Również jedną z odmian „portlandu” jest żużel, który stosuje się do bardzo dużych i ciężkich konstrukcji. Zawiera do 25% granulek żużla, które znacznie zwiększają wytrzymałość gotowego betonu.
Aby przyspieszyć produkcję, cement musi szybko twardnieć, dlatego istnieje odmiana zawierająca dodatki mineralne przyspieszające twardnienie betonu. Najczęściej taki cement służy do tworzenia konstrukcji żelbetowych lub budynków, dla których okresy są bardzo ograniczone.
W przypadku wyspecjalizowanych przedsiębiorstw zajmujących się wydobyciem i przetwarzaniem gazu lub ropy naftowej stosuje się cement studni. Na podstawie nazwy możesz zrozumieć, że służy do zamykania dziur. Najczęściej służy do uszczelniania studni, ponieważ na początku procesu suszenia zaczyna twardnieć i nabierać siły.
Aby wykonać konstrukcje o zakrzywionym kształcie lub zginaniu pod pewnym kątem, wymagany jest plastyfikowany cement. Ten rodzaj utwardzacza zawiera dodatki, które sprawiają, że wymieszany cement jest miękki, elastyczny i ciągliwy.
Dla środowiska o wysokiej kwasowości stosuje się rodzaj cementu, który zawiera fluorek sodowy i piasek kwarcowy. Substancje te zwiększają ochronę betonu przed wpływami zewnętrznymi. Ze względu na specyfikę zastosowania i skład cementu kwasoodpornego należy go rozcieńczać nie wodą, jak inne rodzaje, ale płynnym szkłem kwarcowym.
Beton, którego roztwór zawiera cement, jest mocny tylko wtedy, gdy skład środka wzmacniającego jest odpowiednio dobrany. Powinieneś wiedzieć, jak i z jakiego cementu jest zrobiony, ponieważ jeśli użyjesz niewłaściwej mieszanki, struktura ulegnie zniszczeniu. Agresywne środowisko zewnętrzne szybko niszczy wiązania między substancją, co znacznie zmniejsza wytrzymałość.
Skład cementu
Przeanalizujmy, z czego składa się cement, na przykładzie najpopularniejszej opcji - „portland”. Skład różni się nie tylko od miejsca zastosowania, ale także od samego producenta, ponieważ różne firmy mają inną recepturę. Najczęściej cement obejmuje:
- z 59% wapienia;
- od 18% dwutlenku krzemu (kwas lub kwarc);
- od 4-5% aluminium lub tlenku glinu;
- z 8% tlenku magnezu lub żelaza, a także gipsu.
W zależności od marki lub producenta do tych składników można dodać inną substancję, taką jak żużel lub barwniki.
Przydatne wideo
Surowce i główne składniki
Głównym składnikiem cementu, decydującym o jego właściwościach i wytrzymałości, jest klinkier. Wykonany jest z gliny (75% składu) i wapienia (25% masy całkowitej). Najczęściej jako wapno używa się kredy, ponieważ łatwo ją zmielić do stanu pyłu, a także jest bardzo powszechna.
Jego analogiem jest margiel, który jest klasyfikowany jako surowiec przejściowy, ponieważ zawiera glinę. Charakteryzuje się dużą wilgotnością i masą, która spada na jego objętość. Margiel uważany jest za klinkier naturalny, ale ze względu na to, że jego zasoby są bardzo ograniczone, rzadko jest wykorzystywany w dużych przedsiębiorstwach przemysłowych, najczęściej zastępując go sztucznie wykonanym klinkierem.
Minerały muszlowe i osadowe są stosowane jako zamienniki wapienia, ponieważ zawierają w swoim składzie węglan, a także są łatwe do skruszenia do stanu sproszkowanego.
Drugim elementem klinkieru jest tlenek glinu lub glina. Najczęściej do produkcji cementu używa się skały, w tym minerałów. Zwiększają swoją objętość po kontakcie z wodą. Ponieważ cement jest najczęściej wytwarzany z substancji znajdujących się w pobliżu miejsca produkcji, w jego skład można włączyć nawet odpady z innych przedsiębiorstw przemysłowych.
Jako glinę stosuje się gliny, które zawierają pył i piasek. Są używane, podobnie jak margiel, jako środek przejściowy. Łupki służą również do tworzenia granulek klinkieru, które rozchodzą się w warstwy przy silnym przemiale. Zawierają mało wilgoci, co pozwala im szybciej schnąć i zmielić.
Aby włączyć krzemian lub kwarc do składu klinkieru, stosuje się skały nieplastyczne, które mają luźną strukturę. Wyróżniają się tym, że mają dużą porowatość, a po zmiażdżeniu kruszą się na drobne ziarna.
Po przetworzeniu i oczyszczeniu wszystkich elementów jest wypalany w piecu w temperaturze do 1,5 tys. ° C. Podczas wypalania piec obraca się, co umożliwia stopienie kompozycji w granulki, których wielkość waha się od 1 do 6 cm masa krzemionki i dwutlenku wapnia, których obecność wpływa na wytrzymałość cementu. Po schłodzeniu granulki są kruszone do stanu sproszkowanego i wypalane w piecu.
Szybkość twardnienia betonu zależy od tego, z czego wykonany jest cement. Najczęściej szybkość odwodnienia substancji (suszenia) zależy od ilości gipsu, który wchodzi w skład cementu. W tym celu stosuje się substancje zawierające siarczan wapnia. Dodatki te nie wpływają na szybkość wchłaniania wilgoci przez mieszankę ani na to, jak długo można stosować zaprawę. Od nich zależy tylko czas zatrzymywania wilgoci w kompozycji.
Dodatki mineralne służą do poprawy właściwości cementu. Mogą wydłużyć żywotność betonu, chronić przed agresywnym środowiskiem zewnętrznym, a także zwiększyć wytrzymałość lub ciągliwość kompozycji. W tym celu stosuje się żużle, łupki, pucolanę lub mielone wapno.
Również w trakcie procesu produkcyjnego można określić, jak iz jakiego cementu jest wytwarzany, skład dodatków, a także dodatkowe substancje, które dodają składowi nowe właściwości. Na przykład plastyfikatory lub domieszki, które sprawiają, że cement jest ogniotrwały, odporny na wilgoć lub kwas. Takie dodatki mogą poprawić adhezję (adhezję, wiązanie) roztworu do elementów wzmacniających, co wzmocni strukturę.
Przydatne wideo
Jak powstaje cement
Zastanów się, z czego wykonany jest cement, w jakiej kolejności jest dodawany i jak jest przetwarzany. Istnieje kilka odmian technologicznych procesu produkcji cementu. Różnią się sposobem przygotowania surowców.
Jedną z odmian takiego procesu jest obróbka na mokro. W procesie wytwarzania klinkieru zamiast wapna do jego składu dodaje się kredę. Mieszając składniki bębnem, do proszku dodaje się wodę. Jest potrzebny do wytworzenia ładunku, w którym będzie do 50% wilgoci. Substancja ta po wypaleniu zamienia się w kulisty klinkier. Po schłodzeniu kulki kruszą się do stanu sproszkowanego.
Aby obniżyć koszty produkcji i koszt gotowego cementu, stosuje się metodę suchej produkcji. W tym celu stosuje się mechanizm łączący urządzenie mielące i piec suszący. Podczas kruszenia do kompozycji dodawane są wszystkie niezbędne składniki, które są przetwarzane w jednym zbiorniku.
Połączona metoda produkcji cementu to połączenie metod produkcji suchej i mokrej. W przedsiębiorstwach stosujących tego typu tworzenie gotowego produktu stosowane są technologie, które najczęściej różnią się kolejnością przetwarzania.
Na przykład niektórzy producenci najpierw produkują suchą mieszankę, którą na koniec sztucznie zwilża się do zawartości wilgoci 13-15%. Możliwe jest również wytworzenie półsuchego gotowego produktu o zawartości wilgoci od 17 do 19%, jeśli mieszanina zostanie lekko wysuszona przed mieleniem w technologii mokrej.
W przypadku dowolnej z połączonych metod wymagane jest ostrożne zmielenie wszystkich składników i wymieszanie ich do uzyskania całkowitej jednorodności. Do produkcji wykorzystywane są specjalistyczne silosy, w których cement jest sztucznie nasycony powietrzem, co pozwala na jego długie przechowywanie i nie zbrylanie.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Cement to spoiwo, które po zestaleniu staje się mocne i może zastąpić kamień. Najczęściej służy do tworzenia fundamentów, łączenia cegieł lub bloków, a także wykonywania płytek lub materiałów okładzinowych.
W zależności od rodzaju cementu różni się jego skład. Dlatego powinieneś wiedzieć, jakie są odmiany tej substancji, ponieważ niektóre z nich są używane tylko w wąsko skoncentrowanych przedsiębiorstwach. Na przykład cement do szybów naftowych jest używany tylko do uszczelniania szybów gazowych lub naftowych, a cement odporny na siarczany jest używany w trudnych warunkach geograficznych i pogodowych.
