З чого роблять цемент – його різновиди та секрети виробництва
Для виготовлення розчину при будівництві фундаменту або цегляної кладки використовується сполучна речовина, яка називається цементом. Розглянемо з чого роблять цемент, для яких цілей він необхідний, а також процес та технологія виробництва. Розберемо яким чином може змінюватися склад цементу в залежності від його призначення та для яких погодних та географічних умов застосовуються його види. Також ознайомимося з сировиною для виготовлення та якими аналогами її можна замінювати.
Види цементу та що це таке
Під цементом найчастіше мають на увазі зв'язуючу речовину, якою скріплюють газоблок, цеглу, шлакоблок та інші елементи для створення будов. Також цемент використовується для створення фундаменту, так як з його допомогою можна зв'язати між собою арматуру або щебінь, які служать основою і сам бетон, з якого виходить штучний камінь.
Бетоном є рідка маса, яка найчастіше складається з піску та цементу, змішаного з водою у певних пропорціях. Через свій хімічний склад порошкоподібна речовина змішуючись з водою змінює свої властивості.
Спочатку цемент стає рідким або в'язким, залежно кількості рідини. Після цього під дією температури вода випаровується, а вся маса починає густіти. Коли все висохне, цемент стане твердим, а його щільність буде різною, що залежить від складу порошку, а також від правильності рецепту бетону. Для швидкого переходу від стану пасти до виду цегли, цементу потрібне тепле та вологе повітря.
У давнину цемент робили з підручних матеріалів, які могли знайти в природі, оскільки технології штучного створення більшості хімічних складових тоді ще не було. Навіть зараз кожен вид цементу має свої пропорції і склад, оскільки всі вони відрізняються сферою використання.
Наприклад, для мостів, опори яких монтуються у воду, підводних спорудах, будівництві під землею або для конструкцій, які повинні витримувати агресивні погодні умови, застосовується сульфатостійкий цемент. Його особливість у тому, що він повільно застигає, але в його складі менший вміст алюмінатів кальцію, що дає можливість витримувати низькі температури.
Аналогами сульфатостійкого цементу є пуцоланові та глиноземні склади. Їх також застосовують для створення конструкцій серед з підвищеним вмістом вологи або сильними морозами. Відмінною рисою глиноземного є те, що хімічний склад цементу розбавляється глиноземним шлаком або гіпсом. Ці речовини дають можливість робити конструкції, які не схильні до корозії і швидко тверднуть.
Один із найпопулярніших видів зв'язуючої речовини є портландцемент. Його білий різновид застосовують для створення декору, наливних стель або інших елементів зовнішнього вигляду. До складу цементу додано більше гіпсу, що змінює колір на білий. Якщо додати до складу порошку пігменти, які змінюють забарвлення речовини, можна підібрати колір готового цементу під необхідний декор.
Також одним із різновидів «портланду» є шлакова, яка застосовується для дуже великих і важких конструкцій. У її складі знаходиться до 25% шлакових гранул, які сильно підвищують міцність готового бетону.
Для того, щоб прискорити виробництво, цемент повинен швидко тверднути, тому є різновид, до складу якого входять мінеральні добавки, що прискорюють затвердіння бетону. Найчастіше такий цемент застосовують для створення залізобетонних конструкцій або споруд, для яких сильно обмежені тимчасові терміни.
Для спеціалізованих підприємств з видобутку та переробки газу чи нафти застосовується тампонажний цемент. Виходячи з назви, можна зрозуміти, що він застосовується для закриття отворів. Найчастіше з його допомогою герметизують свердловини, тому що він починає твердіти і набирати міцність на початку процесу сушіння.
Щоб зробити конструкції загнутої форми або згинаються під певним кутом, потрібен пластифікований цемент. Цей різновид зміцнюючої речовини містить добавки, які роблять замішаний цемент м'яким, гнучким і пластичним.
Для середовища з підвищеною кислотністю використовується вид цементу, який містить у складі натрій камнефтористий і кварцовий пісок. Ці речовини підвищують захист бетону від зовнішнього впливу. Через особливості використання та складу кислототривкого цементу, його потрібно розбавляти не водою, як інші види, а рідким кварцовим склом.
Бетон, розчин якого входить цемент, є міцним тільки, якщо склад зміцнюючої речовини підібраний правильно. Слід знати, як і з чого роблять цемент, так як при використанні неправильної суміші, конструкція буде схильна до руйнування. Агресивне зовнішнє середовище швидко руйнує зв'язки між речовиною, що сильно зменшує міцність.
Склад цементу
Розберемо з чого складається цемент на прикладі найпоширенішого варіанта - "портланду". Склад змінюється не тільки від місця використання, а й від самого виробника, тому що у різних фірм рецепт відрізняється. Найчастіше в цемент входить:
- від 59% вапняку;
- від 18% діоксиду кремнію (кислота або кварц);
- від 4-5% алюмінію або глинозему;
- від 8 % оксиду магнію чи заліза, і навіть гіпсу.
Залежно від марки або виробника до цих складових може додаватися інша речовина, наприклад шлак або барвники.
Корисне відео
Сировина та основні компоненти
Основною складовою цементу, яка визначає його властивості та міцність є клінкер. Його виробляють із глини (75 % складу) та вапняку (25 % від загальної маси). Найчастіше в якості вапна використовується крейда, так як він легко перетирається до стану пилу, а також дуже поширений.
Його аналогом є мергель, який відносять до перехідної сировини, оскільки в його складі є глина. Він відрізняється великим вмістом вологи та масою, яка припадає на його обсяг. Мергель вважається природним клінкером, але через те, що його запаси сильно обмежені, то для великих промислових підприємств його використовують рідко, найчастіше замінюючи штучно зроблений клінкер.
Як заміна вапняку застосовуються черепашник і осадові копалини, так як у їх складі міститься карбонат, а також їх легко кришити до стану порошку.
Другим елементом клінкеру є глинозем або глина. Найчастіше для створення цементу використовують породу, до складу якої входять мінеральні речовини. Вони збільшуються обсягом після потрапляння ними води. Так як роблять цемент найчастіше з речовин, що знаходяться неподалік місця виробництва, то до його складу можуть входити навіть відходи з інших промислових підприємств.
Як глину застосовуються суглинки, які містять пил та пісок. Вони використовуються, як і мергель як перехідна речовина. Також для створення гранул клінкеру використовуються сланці, які розходяться на шари при сильному подрібненні. Вони містять мало вологи, що дозволяє швидше їх сушити та перемелювати.
Для включення до складу клінкеру силікату чи кварцу застосовуються непластичні гірські породи, що мають пухку структуру. Вони відрізняються тим, що мають високу пористість, а при кришенні розсипаються на дрібні зерна.
Після обробки та очищення всіх складових її обпалюють за допомогою печі при температурі до 1,5 тис. ° C. Під час випалу піч обертається, що дає можливість сплавити склад у гранули, розмір яких змінюється від 1 до 6 см. масу з кремнезему та діоксиду кальцію, наявність яких впливає на міцність цементу. Після остигання гранул їх подрібнюють до стану порошку і обпікають у печі.
Швидкість затвердіння бетону залежить від того, з чого робиться цемент. Найчастіше швидкість дегідратації речовини (висихання) залежить від кількості гіпсу, що входить до складу цементу. Для цього використовуються речовини із вмістом сульфат кальцію. Дані добавки не впливають на те, як швидко суміш поглинатиме вологу або час використання розчину. Від них залежить лише тривалість утримання вологи всередині складу.
Для покращення характеристик цементу використовуються мінеральні добавки. Вони можуть збільшити термін експлуатації бетону, захист від агресивного довкілля, а також збільшити міцність або пластичність складу. Для цього використовуються шлаки, сланці, пуцолан або перетерте вапно.
Також у процесі виробництва можна визначити, як і з чого роблять цемент, склад добавок, а також додаткові речовини, які додають нові властивості до складу. Наприклад, пластифікатори або домішки, які роблять цемент вогнетривким, вологостійким або захищеним від кислоти. Такі добавки можуть покращити адгезію (прилипання, зв'язування) розчину з армуючими деталями, що дозволить зміцнити конструкцію.
Корисне відео
Як роблять цемент
Розглянемо із чого зроблено цемент, у порядку це додається і як обробляється. Існує кілька технологічних різновидів процесу виготовлення цементу. Вони відрізняються тим, як готується сировина.
Одним із різновидів такого процесу є мокра обробка. У процесі виготовлення клінкеру до його складу замість вапна додають крейду. Під час змішування інгредієнтів за допомогою барабана до порошку додається вода. Вона необхідна освіти шихта, у якому буде до 50 % вологи. Після випалу ця речовина перетворюється на клінкер кулястої форми. Після остигання кульки кришаться до стану порошку.
Для зменшення витрат за виробництво і собівартості готового цементу застосовується суха методика виготовлення. Для цього використовується механізм, який поєднує в собі пристрій подрібнення та піч для сушіння. Під час дроблення до складу додаються всі необхідні інгредієнти, які обробляються в одному резервуарі.
Комбінований спосіб виготовлення цементу – це поєднання методик сухого та мокрого виробництва. На підприємствах, що використовують даний вид створення готового продукту, використовуються технології, які відрізняються найчастіше послідовністю обробки.
Наприклад, деякі виробники спочатку роблять суху суміш, яку наприкінці штучно зволожують до 13-15% вмісту вологи. Також можна створювати напівсухий готовий продукт із вмістом вологи від 17 до 19 %, якщо перед помолом шихти за допомогою мокрої технології її трохи висушити.
За будь-якого з комбінованих методів потрібно ретельно перемелювати всі інгредієнти і змішувати їх до однорідності. На виробництві використовуються спеціалізовані силосні вежі, в яких цемент штучно насичується повітрям, що дозволяє зберігатися йому тривалий час і не злежуватися.
Корисне відео
Висновок
Цемент – це сполучна речовина, яка при застиганні стає міцною і може замінити собою камінь. Найчастіше його використовують для створення фундаменту, з'єднання цегли або блоків, а також виготовлення плитки або облицювальних матеріалів.
Залежно від виду цементу відрізняється його склад. Тому слід знати які є різновиди цієї речовини, тому що деякі з них використовуються тільки у вузькоспрямованих підприємствах. Наприклад, тампонажний цемент застосовується лише за герметизації газових або нафтових свердловин, а сульфатостійкий – за складних географічних та погодних умов.
