Общие сведения о цементе

Вяжущие гидравлического твердения ( цементы )

По внешнему виду портландцемент представляет собой тонкомолотый порошок различных оттенков. Основной цвет портландцемента - серовато-зеленый. Портландцементы - самые распространенные вяжущие, применяемые для приготовления растворных и бетонных смесей и обеспечивающие их необходимую прочность. Цемент должен быть несжимаем, а после 28 дней его прочность должна достигать по меньшей мере 25 МПа.

Цемент и история его возникновения

Приятно констатировать тот факт, что одним из первых цемент синтезировал русский строитель Егор Челиев, в 1822 году получивший новый вяжущий материал из смеси извести и глины. Результаты научных изысканий были изложены им в книге "Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы", изданной в Петербурге. Несколько лет спустя, он же выпустил еще одну книгу, где описал различные способы приготовления цемента и бетона, а так же те достоинства, которые несет в себе использование бетонного раствора при строительстве зданий и набережных.

Тем не менее, родиной цемента нельзя считать только лишь Россию. Так, в 1824 году гражданин Великобритании Д. Аспинд получает патент на изготовление "портландцемента". Им был предложен следующий способ изготовления этого строительного материала: смешав известковую пыль с глиной и подвергнув эту смесь высокой температурной обработке, Аспинд получает ноздреватый серый материал "клинкер", а затем размолов его и смешав с водой, получает при высыхании смеси весьма прочный материал. Этот строительный материал был назван им портландцемент, в честь Портланда - города, где в то время добывали камень, на который цветом и прочностью походил материал, полученный Аспиндом.

Сейчас практически невозможно представить себе строительство или реставрацию какого-либо объекта без обязательного использования прочного и надежного строительного материала - цемента.

Как уже было отмечено, основная характеристика, которой обладает цемент, это прочность. В отличие от природных строительных материалов он практически не подвержен влиянию времени. Цемент, в зависимости от состава, при затвердевании обладает разной степенью прочности, как правило она указывается на мешках с цементом буквой М и цифровым индексом.

- Портландцемент и его разновидности - являются основными вяжущими веществами в строительстве. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким помолом портландцемнтного клинкера с гипсом, а также со специальными добавками.

- Быстротвердеющий портландцемент - содержит много трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и очень тонко измельчен. Поэтому такой цемент характеризуется интенсивным нарастанием прочности в первый период твердения. Выпускается также особо быстротвердеющий цемент. Он показывает через трое суток прочность при сжатии 450-500 кг/см² (при испытании в жестких растворах).

Применение цемента

Среди строительных материалов цемент по праву занимает лидирующее место. В современной строительной практике роль его в выпуске новых прогрессивных материалов и изделий для полносборного домостроения неуклонно возрастает. Цемент применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов конструкций и сооружений, жароизоляции и др. Цемент и получаемые на его основе современные строительные материалы успешно заменяют в строительстве дефицитную древесину, кирпич, известь и другие обычные материалы. Существует множество разновидностей цемента и все они, в той или иной степени, отличаются по своим технологическим свойствам. Следовательно, существуют и особенности применения каждого вида цемента, области строительства и отделки, для которых какой-то определенный вид цемента подходит наилучшим образом. Рассмотрим данный вопрос более подробно.

Маркировка цемента

Как и любой строительный материал цемент, не является исключением, значительно различаясь по своим физико-техническим характеристикам и эксплуатационным показателям в зависимости от марки и вида. Приобретая цемент, следует внимательно изучить специальные обозначения, характеризующие его особенности, как строительного материала. Марка цемента обозначается буквами М или ПЦ, а рядом ставится некоторое цифровое значение. Эта цифра дает представление о максимальных прочностных качествах того или иного цемента. Например, маркировка цемента М 500 показывает, что данный вид цемента способен выдержать нагрузку в 500 кг/см². Данные такого характера получают в специальных заводских лабораториях при проведении обязательных испытаний каждой новой партии цемента.

Следующая по важности характеристика цемента, которая также указывается в его маркировке, это процентное содержание добавок. Обозначается оно буквой Д и некоторым цифровровым обозначением. Например, цемент с маркировкой Д0 содержит 0% добавок. Процентное содержание добавок в цементе оказывает весьма значительное влияние на пластичность и прочность цемента. Если рядом стоит какая-либо дополнительная маркировка, это означает, что данный цемент обладает плюс ко всему и некоторыми специфическими свойствами. Например быстротвердеющий цемент, дополнительно маркируется аббревиатурой Б.

Ещё одной характеристикой цемента, на которую строит обращать внимание, является его время твердения. Процесс этот состоит из нескольких этапов: первый - схватывание (начало твердения) цемента. Второй - конец твердения.

Добавляя цемент в другие строительные материалы, можно добиться появления у них различных новых полезных свойств. Речь, прежде всего, идет о прочностных характеристиках строительного материала. Известно, что цементные добавки широко применяются в бетонных и железобетонных конструкциях. И не только по отношению к возведению домов. Не секрет, что при сооружении таких объектов, как взлетные полосы аэродромов и ракетно-стартовые площадки, прочность строительного материала имеет очень большое значение.

Производство цемента

Технология производства цемента

По существу цемент - не природный материал. Изготовление цемента это дорогостоящий и энергоемкий процесс. Однако результат стоит затраченных усилий, ведь в конечном итоге получается один из самых популярных строительных материалов, используемый и как самостоятельный материал, и как составляющий компонент в других строительных материалах (например, бетона и железобетона). Заводы по производству цемента, как правило, находятся неподалеку от места добычи сырьевых материалов для его изготовления.

Процесс производства цемента состоит из двух ступеней: первая - получение клинкера; вторая - доведение клинкера до порошкообразного состояния с одновременным добавлением к нему гипса или других добавок. Первый этап является наиболее дорогостоящим, на него приходится 70% себестоимости цемента. Происходит процесс следующим образом. Вначале идет добыча сырьевых материалов на известняковом месторождении. Разработка таких месторождений ведется обычно "сносом", т. е. часть горы "сносят вниз", открывая тем самым слой желтовато-зеленого известняка, который используется как основное сырье для производства цемента. Этот слой находится обычно на глубине до 10 м и по толщине достигает 0,7 м. Затем добытый материал отправляется по транспортеру на измельчение до кусков диаметром примерно 10 см. После этого известняк подсушивается, затем следует процесс помола и смешивания его с дополнительными компонентами. Впоследствии эта сырьевая смесь подвергается обжигу, и получается клинкер. Второй этап также включает в себя несколько последовательных шагов: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Следует учитывать, что качества сырьевого материала различны и зависят от месторождения, следовательно физико-технические характеристики сырья (прочность, содержание влаги и т. д.) могут значительно отличаться. Поэтому для каждого вида сырья разработаны отличные от других способы обработки и изготовления цемента. Цементная промышленность использует три способа производства цемента, в основе которых лежат различные технологические приемы подготовки сырьевого материала:

• мокрый
• сухой
• комбинированный

В каждом способе применяется определенный вид оборудования и устанавливается строго определенная последовательность операций.

Мокрый способ производства применяется при изготовлении цемента из мела (карбонатный компонент), глины (силикатный компонент) и железосодержащих добавок (конверторный шлам, железистый продукт, пиритные огарки). Влажность глины при этом не должна превышать 20%, а влажность мела - 29%. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, в итоге получается шихта в виде водной суспензии - шлама влажностью 30 - 50%. Затем шлам поступает в печь для обжига; ширина печи может достигать 7 м, а длина - 200 м и более. После этого шарики-клинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.

Сухой способ заключается в том, что сырьевые материалы перед помолом или в его процессе подсушиваются. Сырьевая шихта выходит уже в виде тонкоизмельченного сухого порошка.

Комбинированный способ предполагает частичное использование и сухого и мокрого способа. Комбинированный способ изготовления цемента бывает двух видов. Первый предполагает, что сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16 - 18% и отправляют в печь для обжига в виде полусухой массы. Второй вариант изготовления прямо противоположен первому: сначала используют сухой способ для изготовления сырьевой смеси, после этого, добавляя 10 - 14% воды, гранулируют в гранулы диаметром 10 - 15 мм и подают на обжиг.

Далее, обычно, цемент фасуется в бумажные мешки по 50 кг. Отправка производится авто- или железнодорожным транспортом. Без цемента сейчас не обходится ни одно строительство, что служит наглядным показателем его высоких эксплуатационных характеристик.