Цемент — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 августа 2017; проверки требуют 19 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 4 августа 2017; проверки требуют 19 правок. Строительный раствор, приготовленный на основе цемента в бетоносмесителе, перегружают в тачкуЦемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.
Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)
Цемент для строительных растворов — малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.
ru.wikipedia.org
Как делают цемент: технология производства цемента
Любое строительство или ремонтные работы невозможны без использования универсального строительного материала – цемента разных видов и марок. Мы настолько привыкли к этому продукту, что даже не задумываемся над проблемой, а как делают цемент. Можно ли его можно изготовить в домашних условиях и не переплачивать?
СодержаниеСвернуть
Сразу ответим на вопрос – можно ли сделать цемент своими руками? Имея необходимое оборудование и исходные материалы – получить цемент в домашних условиях можно. На данный момент времени в Российской Федерации большим спросом пользуются мини-заводы по производству цемента, мощностью порядка 120 000 тонн цемента в год. Производить же цемент для единичной стройки экономически невыгодно. Проще и дешевле купить этот необходимый строительный материал на заводе или в магазине.
Состав цемента
Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.
При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
Производство цемента на заводах
На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:
- Мокрый способ.
- Сухой способ.
- Комбинированный метод.
Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.
циклы производства цементаСухой способ
Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.
Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.
Мокрый способ
Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.
Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.
Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.
Комбинированные способы
Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.
В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.
Как делают белый цемент
Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.
Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).
В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).
Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.
Заключение
Теперь вы знаете, как делают цемент на заводе в общем случае. Информацию как правильно делать цемент во всех подробностях, цифрах, схемах, таблицах и других тонкостях смотрите в специальной литературе.
cementim.ru
Состав цемента. Из чего делают цемент :: SYL.ru
Если судить по масштабам применения в строительстве растворов и бетонов на основе минеральных вяжущих, кажется, что история искусственных камней на основе цементов насчитывает долгие века. Но по-настоящему отработанная технология производства и оптимальный состав цемента стали известны менее двух веков назад.
Изобретение камня
Камни домов доисторического времени скреплялись в стене с помощью глины, но сохраниться без обжига они не могли, и самые древние постройки, дошедшие до нас, были возведены с применением известкового раствора. Обожжённый и размолотый известняк (оксид кальция – Ca(OH)₂) после затворения водой твердеет, поглощая из воздуха углекислый газ, а потом опять превращается в камень. Основной недостаток известкового вяжущего – низкая влагостойкость, поэтому сегодня он применяется больше при изготовлении силикатного кирпича.
Другой вид воздушного минерального вяжущего (то есть набирающего прочность на воздухе) – гипс. Он получается при тепловой обработке и последующем размоле природного гипсового камня (CaSO4-2H2O) или природного ангидрида (CaSCu). Гипсовое вяжущее имеет огромную историю применения с древнейшего времени до сегодняшних дней. Самые яркие примеры – роскошные лепные и скульптурные украшения, листовые материалы (ГВЛ, ГКЛ) для сухих методов строительства и отделки.
Гидравлические вяжущие вещества
Область применения воздушных вяжущих ограничена теми местами, где готовые конструкции не подвергаются воздействию влаги, в противном случае приходится применять гидрофобизирующие (водоотталкивающие) добавки или проводить гидроизоляционные мероприятия, поэтому применение гидравлических вяжущих более удобно и распространено шире.
К ним относятся вещества, образующие гидратные (молекула воды входит в кристаллическую решетку как составная часть) соединения, когда превращение в камневидное тело и дальнейший набор прочности могут происходить во влажной среде, а воздействие воды в ходе эксплуатации конструкций не приводит к их разрушению.
Растворы и бетоны для выполнения водостойких конструкций приготавливают на основе гидравлической извести (из осадочных известковых пород особого состава – мергелей) и портландцемента, причем именно последний придает монолитным и сборным элементам здания необходимую прочность, а известковые растворы применяются там, где нагрузки минимальны.
История цемента
Попытки преодолеть низкую водостойкость известковых и гипсовых составов предпринимались с древнейших времен. Цемент (caementum в переводе с латыни — дробленый, битый камень) появился путем добавления в известь различных минеральных веществ, обладавших гидрофобными свойствами. Для этого использовали размельченные остатки кирпичей из обожжённой глины, различные вулканические породы. Так, в состав цемента, который применялся строителями Древнего Рима, входили пуццоланы – отложения пепла знаменитого вулкана Везувия.
Эксперименты продолжались долгие века, пока потребность в большом количестве прочного и недорогого вяжущего вещества не заставила строителей выработать оптимальную технологию по его производству. Решающий вклад в такие исследования внесли русский военный техник Егор Челиев, издавший книгу о цементе для подводных работ (1825), и каменщик из английского Лидса Джон Аспдин, получивший патент на портландцемент (1824). Это название происходит от английского острова Портленд, расположенного в проливе Ла-Манш и состоящего из известковых пород. Камни из карьера, находящегося на этом острове, считались самым престижным строительным материалом в Англии. Полученный Аспдином искусственный камень был очень похож на него цветом и прочностью.
Интересно, что технология Челиева более соответствует тому, что теперь называется портландцементом, а цемент Аспдина изготавливался без принятого сейчас спекания исходного сырья.
Технология производства
Цементное вяжущее у разных производителей может отличатся исходным сырьем, но основные технологические операции идентичны. Первая стадия – подготовка исходного минерального сырья, т. е. несколько стадий размельчения известковых камней и глины, смешивание этих компонентов в нужных пропорциях. Из чего состоит цемент? Обычно это 3 весовых части известняка и 1 часть глины. Иногда используется осадочная горная порода – мергель, где данные компоненты содержатся в нужной пропорции.
«Сухой» и «мокрый» способ
Существует два способа получения нужного состояния смеси: «сухой» и «мокрый». Если влажность компонентов высокая, глина и мягкий известняк (мел) растворяются в воде, затем из этой суспензии, называемой сырьевым шламом, вода сильным нагревом (испарением) удаляется. Получается равномерная тонкоизмельченная смесь. Более экономичный способ – «сухой», где нет стадии доведения шлама до кипения, а смесь измельчается механическим способом.
Далее во вращающихся печах – цилиндрах диаметром около 5 м, длиной около 200 м, имеющих уклон для перемещения сырьевой массы в процессе обжига, происходит образование клинкера – окатанных гранул, появляющихся в процессе спекания смеси при температуре 1450 ⁰С в результате физических и химических взаимодействий.
Клинкер охлаждается и выдерживается до двух недель перед окончательной операцией – совместным измельчением с определенным количеством гипса, который добавляется для замедления процесса схватывания. Здесь окончательно формируется состав цемента, на этой же стадии вводятся различные минеральные добавки, придающие вяжущему нужные специфические свойства.
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:
- Алит – трехкальциевый силикат – составляет большую часть клинкера – 50-60%. Присутствие в молекулярной решетке ионов марганца, алюминия и железаопределяет прочность готовой растворной или бетонной смеси, набираемой в течении первых 28 суток.
- Белит – двухкальциевый силикат – составляет 15-30%, и он – основа прочности, набираемой конструкцией в более поздние сроки.
- Алюминатная фаза – трехкальциевый алюминат – 5-10%. Быстрая реакция алюмината с водой и возможное слишком быстрое схватывание требуют введения гипса, замедляющего этот процесс.
- Ферритная фаза – четырехкальциевый алюмоферрит – 5-15 %
Меняя процентный состав этих фаз, вводя дополнительные компоненты, можно производить цемент, состав и свойства которого будут наилучшим образом соответствовать конкретной ситуации в ходе строительства.
Виды цемента
Шлакопортландцемент получается при добавлении к портландцементному клинкеру гранулированного шлака – побочного продукта выплавки чугуна в доменных печах. Применение шлака снижает стоимость, а состав цемента, произведенного по такой технологии, придает конструкциям, выполненным на его основе, повышенную устойчивость к воздействию воды с насыщенным минеральным составом, например, морской.
Быстротвердеющий – это цемент с преобладанием в клинкере алита и алюминатной фазы, отличается особо тонким помолом – всё это ускоряет набор прочности.
Сульфатостойкий портландцемент применяется для гидросооружений, подводные части которых подвергаются постоянному воздействию веществ, вызывающих сульфатную коррозию. Из чего состоит цемент, предназначенный для таких ответственных конструкций? В клинкерном сырье до минимума сведено присутствие трехкальциевого алюмината и белита.
Портландцемент с пониженным тепловыделением при наборе прочности необходим для изготовления конструкций большой массы и объема, когда тепло, выделяемое экзотермической реакцией твердения, может привести к образованию трещин. Состав такого цемента похож на сульфатостойкий.
Белый цемент
Изделия, выполненные с использованием белого цемента, обладают повышенными эстетическими качествами. Присутствие в исходном сырье окиси железа и окиси марганца придает готовому порошку характерный серо-зеленый цвет, соответственно, состав белого цемента предполагает минимальное присутствие таких солей и использование для исходного сырья светлых, каолиновых сортов глины.
Существует еще много видов цементного вяжущего, обладающего специальными качествами: гидрофобный, глинозёмистый, водонепроницаемый расширяющийся, напрягающий, пластифицированный, песчанистый и т. д.
Состав и прочность
Важнейшим показателем качества цемента является прочность изделий, изготовленных на его основе. ГОСТом установлены необходимые показатели, которые обозначаются особой маркировкой. Цифра означает предел прочности на изгиб и сжатие при лабораторных испытаниях стандартных образцов, на устойчивость к нагрузкам которых влияет и состав цемента. М400 означает, что образцы выдержали нагрузку в 400 кг/см² (или 40 Мпа).
Исследования показывают, что минеральный состав исходного сырья – важнейший фактор, влияющий на прочность цементных растворов и бетонов. Правильный подбор компонентов позволяет найти нужную пропорцию между скоростью набора прочности и конечной величиной устойчивости к нагрузкам, которая только увеличивается с течением времени. Состав цемента М500 позволяет создавать балки и плиты, способные выдерживать колоссальные нагрузки.
Сегодня в мире производится огромное количество цемента самого различного качества. Выбор сырья для него часто определяется экономическими факторами, и при правильном отношении к строительному процессу следует знать, из чего состоит цемент, который будет использоваться, чтобы сделать правильный выбор и быть уверенным в прочности и долговечности будущего дома.
www.syl.ru
Оборудование + Технология изготовления 2018
Цемент представляет собой искусственный строительный материал. Основными его составляющими компонентами являются клинкер и гипс. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями он образует пластичную массу, через некоторое время завертывающуюся и превращающуюся в камневидное тело. В основном цемент используется для изготовления бетона и различных растворов, используемых в строительстве.
Является гидравлическим вяжущим, обладающим способностью набирать свою прочность во влажных условиях, что принципиально его отличает от некоторых других минеральных вяжущих.
Оборудование для производства цемента
Производственная линия состоит из следующих установок: барабанная печь, прибор для предварительного нагрева сырья, мельница, охладитель, вальцы, сушилка, пылеуловитель, сепаратор, оборудование для проведения предварительной гомогенизации, дробилка и транспортер с машиной для упаковки. Перечисленные аппараты представляют собой обязательные элементы линии производства. Производители также предлагают разнообразные модификации данного оборудования, и дополнительное оснащение, позволяющее повысить производительность и безопасность, снизить затраты и себестоимость получаемой продукции.
Технология производства цемента + видео как делают
Современные технологии и материалы позволяют производить различные типы цемента. Некоторые уже практически перестали производиться, другие только приобретают известность. Также существуют смеси, предназначенные для выполнения узкоспециализированных задач.
Виды
- Портландцемент. Представляет собой один из самых известных марок. В его состав входит клинкер с гипсом, различные добавки, смесь идет мелкого помола. Активно проявляет свои свойства при контакте с водой. Название было дано в честь горной породы на территории Англии Portland, по причине аналогичного цвета после застывания.
- Белый цемент – смесь из мелкомолотого клинкера, максимально очищенного от окислов железа, что повышает скорость реакции. Используется в основном в декоративных целях.
- Шлаковый. Состоит из измельченного доменного шлака с активаторами и добавок – отсюда и название. Характеризуется повышенными показателями прочности, что и определяет основную сферу его применения – подземные и подводные несущие конструкции.
- Расширяющийся – в процессе отвердевания строительная смесь расширяется. Благодаря приобретенному позже свойству водонепроницаемости используется в подводных конструкциях, когда идет постоянное давление воды.
- Безусадочный. Обладает свойством сохранять свой объем в процессе отвердения. Используется при проведении гидроизоляционных работ, когда требуется сохранение объема цементной массы.
- Быстротвердеющий. Характеризуется максимально коротким временем для отвердевания по сравнению с другими марками цементов.
- Гидрофобный. Представляет собой модификацию портландцемента со специальными добавками, придающие стойкость цементу к процессам замерзания и оттаивания.
- Тампонажный. Используется для укрепления скважин в нефтегазовой промышленности.
- Глиноземистый. Обладает целым рядом свойств, которые позволяют его использовать вместо нескольких марок цемента в строительных работах в холодное время года и при возведении жаропрочных конструкций.
- Пуццолановый – вид, производимый из портландцемента путем добавления соединений вулканического происхождения, что позволяет использовать его при возведении водяных емкостей.
Марки
По прочности цемент делится на марки, определяющиеся пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, которые изготавливаются из раствора с содержанием кварцевым песком 1:3. Марки имеют диапазон М200-М600 (с шагом 50 или 100), означающий прочность при сжатии (соответственно в 200-600 кг/см² (20—60 МПа)). Цемент М600 из-за своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и стоит заметно выше остальных. В основном он используется в строительстве военных объектов и сооружений.
Также существуют и классы прочности. Основное их отличие от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95% обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс прочности выражается в числах от 30 до 60, выражающиеся в МПа.
Способы производства
Существуют три метода производства цемента: сухой, мокрый и комбинированный.
При использовании сухого способа основные ингредиенты будущего цемента – известняк и глина – смешиваются в агрегате для дробления и сушки. Затем полученная смесь проходит через мельницу, которая приводит смесь в однородное состояние. Такая смесь называется сырьевой мукой, и в специальном бункере – проходит специальное смешивание – гомогенизация – получается гомогенизационный силос, который затем проходит обжиг в специальной печи, после чего смесь проходит на следующий этап. В следующей мельнице в клинкер – так называется полученная смесь – добавляется гипс и проводится повторный помол всего содержимого в агрегате. После мельницы почти полностью готовый цемент собирается в силосе для хранения. После этого из бункера готовый цемент идет на упаковку и отгрузку.
Мокрый способ состоит из следующих этапов производства. Компоненты засыпаются в дробилку и дробятся в сухом состоянии, также они смешиваются до получения однородной смеси. Затем в специальной мельнице с использованием воды проходит мокрый помол компонентов, которые после этого проходят корректировку в шламбассейне. Полученная смесь называется шламом. После корректировки шлам отправляется на обжиг, как и в сухом способе производства, во вращающуюся печь. И далее процесс аналогичен по операциям, которые проводятся при получении цемента сухим способом.
У сухого способа есть определённые преимущества: экономия топлива при производстве на тридцать-сорок процентов, поскольку исключается этап с мокрыми процессами; снижение затрат на трудовые ресурсы и подготовку клинкерной смеси; повышение качества клинкера и цемента.
Видео как делают:
Третий способ производства называется комбинированным, поскольку соединяет в себе два предыдущих. Существует варианты комбинации указанных выше способов – первым может идти сухой этап – тогда идет приготовление смеси – и дальше производство цемента по мокрому способу. Второй вариант предусматривает в первую очередь применение мокрого способа для получения водной суспензии, которая в дальнейшем проходит этапы сухого метода производства.
moybiznes.org
Технология производства цемента | Новости в строительстве
Технология производства цемента сводится к получению цементного клинкера из сырьевой смеси , получаемого двумя способами : сухим и мокрым.
Виды цементов и область их использования.
Производство цемента для строительных нужд характеризуется следующими основными видами цемента: Портландцемент, шлакопортландцемент, гидрофобный и другие виды.
Для получения цемента используют цементный клинкер, которого получают путем обжига в печах сырьевой смеси из породы известняка и глины при высоких температурах. В зависимости от присутствия в сырьевой смеси наличия необходимых компонентов, таких как оксид кальция и алюмосиликатов,в состав водят различные добавки.
Все добавки водят с целью усиления важных строительных свойств цементного клинкера. Сырьевую смесь из глины и известняка приготавливают мокрым способом или в сухом виде из расчета на одну часть глины добавляют три части известняка. Для повышения качества сырьевого состава и уменьшения расходов на топливо в смесь добавляют поверхностно-активные добавки.Из всех выпускаемых промышленностью видов цементов наиболее важное значение имеет портландцемент.
♣ Портландцемент и получение цементного клинкера
♦ Портландцемент это гидравлическое вяжущее которое способно твердеть в воде и на воздухе.Получают путем тонкого помола клинкера с добавлением соответствующих добавок.Клинкер представляет спекшуюся сырьевую смесь известняка и глины в виде зерен размером до 40 мм. Важнейшие свойства цемента,которые перечислены ниже, зависят на прямую от качества клинкера:
♦ Прочность а также скорость ее нарастания при твердении цемента,стойкость в различных условиях во время эксплуатации,долговечность.Во время помола к клинкеру в целях регулирования сроков схватывания вводят 1.5…3.5% гипса от массы цемента,в пересчете на ангидрид серной кислоты SO3.Портландцемент выпускают без добавок или с активными минеральными добавками в количестве до 15% от массы цемента.Технология получения портландцемента в основном сводится к следующим операциям:
Изготовлению сырьевой смеси надлежащего состава, ее обжига до спекания и помола. Для получения качественного портландцемента в клинкере должны содержаться следующие важнейшие оксиды (химический состав):
1.CaO-62…..68%,
2.SiO2-18…26%,
3/Al2O3 -4…9 %,
4/Fe2O3 -0.3….6 %.
♦ Другими словами можно сказать что для производства портландцемента следует использовать сырьевые материалы с большим содержанием оксида кальция и алюмосиликатов,такие как известняки и глины.В известняках преобладают карбонат кальция а в глинах различные водные алюмосиликаты (галлаузит, монтмориллонит, каолинит и другие), имеющие следующую химическую формулу: Al2O3 * nSiO2 * mh3O.Кроме этого в глинах могут содержаться диоксид кремния в виде тонкого кварцевого песка и оксида железа.
♦ Необходимый химический состав цементного клинкера можно получить при соотношении глины и известняка 1 : 3 по массе.Известняк и глину могут заменить и другие материалы,например мергели (природная смесь известняка и глины).Мел может заменить известняк.Кроме этого в сырьевую смесь можно ввести корректирующие добавки,пиритные огарки или железную руду,если в исходной глине мало оксидов железа.Если необходимо повысить содержание диоксида кремния в смеси вводят кварцевый песок.
Классификация клинкеров в зависимости от содержания основных минералов
Классификация клинкеров в зависимости от содержания основных минералов
Производство цемента
♦ Для получения цементного клинкера сырьевую смесь приготовляют сухим или мокрым способом.Каждый способ имеет свои достоинства и недостатки.При мокром способе легче достигается тонкое измельчение исходных материалов и получение их гомогенной смеси.Но,зато возрастает расход топлива на обжиг который значительно больше чем при сухом способе.Получаемая при мокром способе суспензия сырьевых материалов содержит 32…45 % воды.Для повышения производительности печей и уменьшения расхода топлива,нужно стремиться к уменьшению влажности сырьевого шлама без ухудшения его текучести за счет использования поверхностно-активных добавок (ПАВ).
Рисунок-1. Вращающаяся печь размером 5 х 185 м.
1-течка для подачи шлама, 2- фильтр-подогреватель, 3-цепная завеса, внутрипечной теплообменник, 5-бандаж, 6-венцовая шестерня, 7-привод печи, 8-корпус печи, 9-огнеупорная футеровка, 10 устройство для охлаждения корпуса печи, 11- уплотнения горячего и холодного концов печи, головка печи, холодильник, 14-роликоопоры.
♦ Сырьевой шлам для обжига поступает во вращающуюся печь .Печь представляет собой длинный цилиндр (например длина-185 м с диаметром 5 метров),который медленно вращается вокруг своей оси.печь имеет наклон к горизонту а сырьевой шлам (сырьевая смесь) загружается в верхнюю часть и потом постепенно перемещается к нижнему концу печи.Из нижнего конца печи вдувается топливо в виде природного газа или пылевидного угля.При сжигании топлива,горячие газы двигаются навстречу сырьевой смеси,которая перемещаясь к нижнему концу печи претерпевает сначала физические превращения а затем существенные химические превращения.Происходит это следующим образом:
♦ В начале печи сырьевая смесь подсушивается и передвигается дальше попадая в зону с температурой 550…800 °С.Здесь происходит дегидратация водных алюмосиликатных глины.Процесс сопровождается образованием соединений, которые характеризуются сильно разрыхленной структурой частиц.при этом внутренняя энергия вещества возрастает и повышает его реакционно-способность.После этого сырьевая смесь попадает в зону с температурой 900…1000 °С,где происходит диссоциация карбоната кальция и образование его оксида.При этом реакции протекают в твердом состоянии между продуктами дегидратации глины (которые содержат оксиды алюминия и диоксид кремния) и оксидом кальция.
♦ При этом оксид кальция с оксидом алюминия образуют однокальциевый алюминат CaO * Al2O3.Оксид кальция одновременно реагирует с диоксидом кремния и образуют в больших количествах двухкальциевый силикат 2CaO*SiO2.Передвигаясь далее сырьевая смесь нагревается до температуры 1200…1250 °С, а протекании реакций в твердом состоянии усиливается.Завершается образование двухкальциевого силиката,а уже имеющийся однокальциевый алюминат насыщается далее оксидом кальция и образует некоторое количество еще более основного трехкальциевого алюмината 3CaO* Al2O3.Но часть оксида кальция все еще остается в свободном виде.
Рисунок-2. Нарастание прочности минералов клинкера портландцемента
♦ Передвигаясь еще дальше, сырьевая смесь нагревается до температуры 1450°С, где происходит частичное плавление материала и завершается реакция образования силикатов и алюминатов кальция.материал спекается образуя цементный клинкер размером 4…20 мм.После этого,выходящий из печи цементный клинкер быстро охлаждают в специальном холодильнике.При охлаждении удается избежать образование крупных кристаллов в клинкере и сохранить вместе с тем в не кристаллизованном виде стекловидную фазу.Если клинкер не охлаждать ,получиться цемент с пониженной реакционной способностью с водой.
♦ Цементный клинкер размалывают в порошок при этом добавляют небольшое количество двуводного гипса для регулирования сроков схватывания цемента.Чем выше тонкость помола,тем сильнее возрастает активность цемента .Средний размер зерен портландцемента составляет примерно 40 мкм.Толщина гидратации зерен через 6…12 мес. твердения не превышает 10…15 мкм.Таким образом можно сказать, что при обычном помоле портландцемента примерно 40…40 % клинкерной части не участвует в твердении и формировании структуры камня.
Степень гидратации клинкерных минералов во времени от полной гидратации,%
Степень гидратации клинкерных минералов во времени от полной гидратации
♦ С увеличением тонкости помола цемента увеличивается и степень гидратации цемента,возрастает также и содержание клеящих веществ (гидратов минералов) и повышается прочность цементного камня.Исходя из вышесказанного, можно сказать ,что цементы должны иметь тонкость помола характеризуемую остатком на сите № 008 не более 15 %.Обычно она равна 8…12 %.Тонкость помола цемента характеризуется также величиной удельной поверхности (см²/г)-суммарной поверхностью зерен в одном грамме цемента.Удельная поверхность цементов составляет 2500…3000 см²/г).Считается что прирост удельной поверхности цемента на каждые 1000 см²/г повышает его активность на 20…25 %.
Читай далее производство портландцемента
♣ Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)
Является портландцементом с минеральными добавками,от обычного отличается более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения.Достигается это путем более тонкого помола цементного клинкера (до удельной поверхности 3500…4000 см²/г), а также повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (60…65 %).Быстротвердеющий портландцемент выпускают марок М-400 и М-500.используется широко при зимних бетонных работах а также в производстве железобетонных конструкций.Так как цемент издает повышенное тепловыделение,его не используют в массивных конструкциях.
♣ Пуццолановый портландцемент
Получают путем совместного помола клинкера,25…40 % от массы цемента активных минеральных добавок и гипсового камня (ГОСТ 4013-82).Клинкер для этого вида цемента должен содержать не более 8%трехкальциевого алюмината и не более 5% оксида и марганца.В остальном свойства пуццоланового портландцемента не отличаются от свойств портландцемента.выпускается марок М-300 и 400.
♣ Вяжущее низкой водопотребности (ВНВ)
Это новое эффективное вяжущее на основе портландцементного клинкера.Обладает минимальной водопотребностью среди всех существующих сегодня минеральных вяжущих.Нормальная густота ВНВ составляет 16%,а обычного портландцемента -24…30%.Получают ВНВ по более новой технологии которая заключается в совместном помоле (механохимической активации) клинкера портландцемента и суперпластификатора С-3.ВНВ получают трех видов:
1.ВНВ-100-без минеральных добавок;
2.ВНВ-50-совместным помолом компонентов следующего состава:(50 % портландцемента марки М-400,50 % активной минеральной добавки,С3;
3.ВНВ-30-состоит из 30 % портландцемента М-400,70% активной минеральной добавки,С3.
В качестве активной минеральной добавки используют гранулированные шлаки,золу-унос,диатомиты,туфы,песок и другие.Прочность ВНВ существенно зависит от количества вводимой минеральной добавки.Удельная поверхность ВНВ 4800…5200 см ²/г.Морозостойкость бетонных образцов на основе ВНВ,составляет более 500 циклов.Сроки схватывания ВНВ можно широко регулировать от 30 минут до 24 часов при нормальных условиях твердения.Прочность при сжатии для ВНВ -100 составляет 90…100 МПА,для ВНВ-50 составляет-60 МПА,для ВНВ-30 прочность при сжатии составляет 40…50 МПА.
♣ Цветной портландцемент
♦ Цветной портландцемент выпускается следующих марок: М 300,400 и 500 -светло-желтого,желто-золотистого светло-розового,оранжевого,розового,светло-коричневого,красного,голубого,зеленого и черного цветов.Получают такой цемент путем совместного помола белого и цветного клинкеров с добавлением минеральных и органических красителей,минеральных добавок и гипса.В цветном портландцементе должно содержаться не более 15 % красковой руды,минеральных, синтетических или природных пигментов.
♦Для того чтобы расширить палитру таких цементов вводят в их состав органические красители.В результате получают подкрашенные цементы с разнообразной по тону окраске. Пигменты вводимые в состав цветных цементов должны иметь тонкость помола не менее 3000 см²/г, а их количество вместе с разбеливающими добавками не должно снижать активность цемента.
Содержание пигментов в цветном цементе для наглядности представлены в таблице
Содержание пигментов в цветном цементе
♣ Сульфатостойкий портландцемент
♦Получают такой цемент из клинкера которого нормируют минералогическим составом.Содержание в этом цементе трехкальциевого силиката должно быть не более 50%, трехкальциевого алюминия -не более 5% и сумма трехкальциевого алюмината и четырех кальциевого алюмоферрита не более 22%.
♦Введение активных и инертных минеральных добавок не допускается.Этот цемент,являясь по существу белитовый ,способен несколько замедлить твердение в начальные сроки и обладает низким тепловыделением.Сульфатостойкий портландцемент выпускается М400,используют активно для получения бетонов используемых в пресных и в минерализованных водах.
♣ Белый портландцемент
♦Белый портландцемент (ГОСТ 965-78) получают из сырьевых материалов,которые имеют минимальное содержание окрашивающих оксидов (железа,хрома,марганца).Сырьем для получения белого портландцемента служат мраморы и ” чистые ” известняки а также белые каолиновые глины.Производят более тонкий помол цементного клинкера с остатком на сите № 008 не более 12 %.Степень белизны является основным критерием или свойством при определении к
stroivagon.ru
производство цемента, виды, марки цемента, про цемент.
Цемент — один из немногих строительных материалов, без которого невозможно какое-либо строительство. Будь то монолитный небоскрёб из железобетона или деревянная избушка. Ведь только в сказке у избушки бывают куриные ножки. В жизни же — её «фундаментные ножки» из бетона. История создания и изобретение цемента заслуживают отдельного разговора и в рамки нашей рубрики никак не укладываются.
Так всё же из чего изготовлен портландцемент. Какие у него основные характеристики: виды, марки. Давайте, обо всём по чуть-чуть, но по сути. Так сказать — для общей информации. Начнём, пожалуй, с главного — с производства цемента.
Производство цемента
Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:
- Добыча и обработка сырья.
- Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
- Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
- Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)
- Обжиг сырьевого состава и получение клинкера — следующий шаг в производстве цемента
- Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
- При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
- Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния
- Смешивание компонентов и получение портландцемента.
- В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
- В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)
Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять целую страницу. Собственно об этом можно почитать нашу статью цемент в производстве бетона и ЖБИ
Основные виды цемента
- Белый цемент
Основное использование БЦ — изготовление строительных сухих смесей. По многим параметрам обгоняет обычный портландцемент: ускоренный набор прочности, повышенная стойкость к атмосферным воздействиям. Изначальная декоративность ЖБИ из БЦ позволяет эксплуатировать архитектурный железобетон — без дополнительной окраски и облицовки. ЖБИ из белого цемента — не темнеют, не выгорают, не желтеют от времени. Так же, БЦ используют в штукатурных растворах, для изготовления цветных поверхностей задекорированных под камень и т.д. Для этого, белый цемент смешивают с красящими пигментами.
- Быстротвердеющий цемент
Зачастую, цементы, включающие в свой состав активные минеральные добавки, пользуются более низким спросом, нежели их бездобавочные собратья по цементному цеху. Причина тому — более медленный темп схватывания добавочного цемента. А подобная затяжка способна внести свои коррективы в сроки оборачиваемости опалубки, в скорость бетонирования, да и в весь строительный процесс в целом. Для того, чтобы строители не были привязаны к затянутым срокам схватывания цемента с минеральными добавками, многие цементные заводы выпускают цемент быстротвердеющий. Причём, быстротвердеющими бывают как добавочные, так и бездобавочные виды цемента. Например: Предприятие Мордовцемент производит и продаёт бездобавочный быстротвердеющий цемент м500 д0 в мешках и навал.
- Расширяющийся цемент
РЦ получают из глиноземистого цемента и гипса. Отличается от остальных видов расширением при твердении. Почти все остальные виды дают усадку ( кроме ВБЦ и НЦ)
- Водонепроницаемый безусадочный цемент
В основном, применяется при: гидроизоляции монолитных конструкций, заделке швов между железобетонными элементами, герметизации различных стыков, сооружении водонепроницаемых бетонных емкостей для хранения различных жидкостей.
- Гидрофобный цемент
Цемент с введением специальных добавок, повышающих его стойкость к хранению и транспортировке во влажной среде, Так же, ГЦ используют, чтобы получить товарный бетон с повышенной влагонепроницаемостью и морозостойкостью до F1000
- Глиноземистый цемент
Он же — аллюминатный и бокситный. Основное преимущество — бетоны из такого вяжущего быстрее набирают прочность: до 50% за сутки. Процесс твердения сопровождается большим количеством тепла, что может быть актуально при зимнем бетонировании.
- Напрягающий цемент.
Расширяющийся при наборе прочности цемент, предназначенный для создания самонапряженных железобетонных конструкций, в т.ч. с использованием специальных видов арматуры. Растворы на таком вяжущем применяются при изготовлении трещиностойких (безусадочных), водонепроницаемых стыков, при капитальном ремонте и модернизации старых конструкций, увеличении их водонепроницаемости. Бетоны на основе НЦ — чемпионы по коэффициенту водонепроницаемости: до W20, что актуально при строительстве подвалов на грунтах с высоким УГВ, монолитных кровель, резервуаров, чаш бассейнов и т.д. — без устройства дополнительной гидроизоляции. Бетон, полученный из напрягающего цемента, первые 7-10 дней набора прочности должен находиться в среде с повышенной влажностью. Такие бетоны отличаются повышенной прочностью, влагонепроницаемостью и морозостойкостью.
- Портландцемент
Портландцемент. Самый распространённый и используемый вид. Наверно 99% цемента, используемого в строительстве это — портландцемент ПЦ.
- Пуццолановый цемент
Потрландцемент с введением добавок, содержащих тонкоизмельчённый активный кремнезём. Отличается увеличенным временем схватывания и пониженным тепловыделением. Что может быть актуально при бетонировании объемных конструкций. А именно: Крупные массивы свежеуложенного бетона вырабатывают большое количество тепла. Ведь гидратация цемента — всё же экзотермический процесс. Ну вырабатывают и вырабатывают, в чем проблема. А беда в том, что верхние слои бетона отдают тепло быстрее и больше, нежели те, что внутри. Теплопроводность то у бетона маленькая. Вот и получается неравномерность усадки. Одним словом — трескается.
- Сульфатостойкий цемент
СЦ обладает повышенной защитой от разрушающего действия солей (сульфаты натрия, магния). Подробней про цемент сульфатостойкий. Применяется в производстве сульфатостойких бетонных смесей. (гидротехнические сооружения и т.д)
- Тампонажный цемент
ТЦ применяют при тампонировании (заглушке) нефтяных и газовых скважин.
- Шлаковый цемент
ШЦ, получают из молотого доменного шлака, с введением добавок активизаторов: гипса, извести и т.д.
ЦЦ получают введением в состав окрашивающих пигментов из белого цементного клинкера Основное предназначение ЦЦ — получение декоративных ЖБИ, не требующих дальнейшей обработки.
Марки цемента
Марочная прочность сродни марке бетона. Цифра марки соответствует устойчивости к осевому сжатию в кгс/кв.см или в МПа.
Как проверить марку цемента:
Определение марки осуществляют таким образом: замешивают раствор из цемента, с составом: 1:3, на стандартном песке, с водоцементным отношением 0.4. Из этого раствора в специальных формах отливаются балочки 4х4х16 см. Далее эти образцы помещают в специальную камеру либо просто накрывают колпаком ( не забыв поставить рядом сосуд с водой, для повышения влажности под колпаком). Выдерживают 24 часа. Затем балочки вынимают из опалубки-формы, и ставят в пропарочную камеру. Пропаривают и у полученных образцов проверяют прочность на изгиб. Используется специальный пресс. Полученные результаты умножают на соответствующие коэффициенты (для каждой марки цемента — они свои) и получают прочность на сжатие.
Импортный цемент уже давно маркируется в классах прочности на сжатие. Например: Cem 42.5 — минимальная (гарантированная) прочность на сжатие в возрасте 28 суток -42. 5 МПа.
Маркировка цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85
- тип – портландцемент, шлакопортландцемент. Указывается в виде аббревиатуры ПЦ и ШПЦ.
- марка
- наличие или отсутствие мин. добавок : д0, д5, д20 (процентный состав добавок). Например: м400 д20, или цемент м500 д0.
- обозначение быстротвердеющего цемента литерой Б
- пластификация и гидрофобизации цемента. Аббревиатуры ПЛ и ГФ.
- обозначения цемента, изготовленного из клинкера нормированного состава. Литера Н
- обозначения стандарта соответствия .
Классификация цемента в соответствии с ГОСТ 31108-2003.
У нас в России тоже постепенно вводятся классы цемента по прочности на сжатие. Пока это касается в основном портландцемента импортного производства. Наши российские цементные заводы не торопятся переходить на классы. Хотя, отдельные цемзаводы уже выпускают цемент, классифицируемый в соответствии с ГОСТ 31108-2003. Официальной датой начала «новой жизни» считается 1 января 2008 года. Именно тогда российским производителям цемента дали добро на новые обозначения. Однако, мало кто торопится это вводить в производство. Ну если только Мордовцемент полностью перешёл на новый ГОСТ. Большинство пока мечется. В общем, когда наконец произойдёт всеобщее «классовое равенство», основные характеристики портландцемента, в соответствии с ГОСТ 31108-2003, будут обозначаться так:
- цем I — портландцемент
- цем II – портландцемент с мин. добавками
Портландцемент с мин. добавками будет представлен в двух подтипах:
- Подтип А — процентный состав мин добавок 6% — 20%,
- Подтип В — присутствие в составе от 21 до 35% добавок.
Отличие по видам добавки: гранулированный шлак с литерой Ш, пуццолан – с литерой П. По классам прочности: 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, Цифры — обозначают минимальную (гарантированную) прочность цементного камня на сжатие в МПа в возрасте 28 суточного твердения.
Так же, для классов 32.5-52.5 вводятся дополнительные обозначения по прочности в возрасте 2 или 7 суток: литеры :Н нормальнотвердеющий, Б — быстротвердеющий. В виду того, что добавочные портландцементы отличаются более медленными сроками схватывания, что не совсем подходит для темпов современного строительства, цементные заводы выпускают портландцементы марок м400 д20Б и цем 42,5Б, входящие в категорию — быстротвердеющие. Уменьшение сроков набора прочности происходит за счёт применения цементного клинкера специального минералогического состава, либо за счёт более тонкого помола обычного цементного клинкера. Иногда, для ускорения сроков схватывания и твердения применяются специальные добавки для бетона.
Когда эта классификация портландцемента начнёт применяться в полной мере — остаётся только догадываться. Пока мы живём по своему стандарту. Причём, как и при производстве и продаже бетона: ну никак не хотим уходить от марок. Впрочем, это никому не мешает. Если так удобней заказчикам, то производители — не против :-)))
Предлагаем ознакомиться с другими материалами о цементе, размещёнными на нашем сайте.
www.avtobeton.ru
Производство цемента — как делают портландцемент
Цемент широко применяется в строительстве. Все знают что это такое и для чего он нужен. Но мало кто из нас знает как же он производится и самое главное из чего.
В этой статье вы сможете узнать об изготовление цемента. Давайте рассмотрим его производство на примере самого распространенного вида цементов — портландцемент.
Портландцемент — представляет собой искусственное минеральное гидравлическое вяжущее, получаемое посредством тонкого измельчения клинкера, создаваемого посредством обжига сырьевой смеси до спекания.
Для производства цемента берут сырьевую смесь, состоящую из трех частей известняка (носитель основного окисла — окись кальция) с одной частью глины, содержащей окислы кремния, алюминия, железа.
Иногда такие смеси встречаются в природе — это так называемые известковые мергели-натуралы. Однако такие месторождения чрезвычайно редки. Гораздо чаще встречаются известняки, которые содержат большее или меньшее количество глины, чем это требуется.
Поэтому к ним приходится добавлять чистый известняк (например мел), либо глину.
На большинстве цементных заводов пользуются искусственными смесями. Иногда вместо глины используют диатомит, трепел, глинистые сланцы, мергелистую глину, лесс, а также доменные шлаки или золу горючих сланцев,которые близки по своему химическому составу к глине!
Производство портландцемента складывается из трех основных производственных процессов: приготовления смеси, ее обжига и размола обожженного продукта (клинкера) в порошок.
В настоящее время существуют два основных способа производства: мокрый и сухой. Мокрый — более применим. Приготовление по мокрому способу осуществляется измельчением и смешением исходного сырья с водой.
В результате получается сметанообразная жидкость — шлам с содержанием воды 32—45%. По сухому способу исходные материалы предварительно высушивают и смешивают. Полученный порошок называют сырьевой мукой.
Сырьевая смесь по мокрому способу обжигается во вращающихся печах, по сухому — как во вращающихся печах,так и в шахтных. Вращающаяся обжиговая печь представляет собой металлический цилиндр длиной около 150 м и около 4 м в диаметре.
Цилиндр установлен горизонтально, с небольшим наклоном в сторону от входного отверстия. С одной стороны в эту печь подается шлам (или сырьевая мука), с другой мощной форсункой, действующей сжатым воздухом, в печь (непрерывно подается топливо — нефть, угольная пыль или горючий газ.
Благодаря наклону и вращению печи смесь известняка и глины под действием своей тяжести непрерывно движется навстречу огню, все больше нагреваясь. При этом по мере продвижения вдоль печи смесь претерплевает следующие изменения. При 100 градусах (в зоне подсушивания) она теряет свободную влагу.
Когда она проходит через зону с температурой 450 — 500° (зону подогрева), из нее выгорают органические примеси — вещества органического или растительного происхождения, а также (удаляется химически связанная влага, содержащаяся в глине. При температуре около 900 градусов (в зоне кальцинирования) начинается разложение известняка.
Затем при 1100 — 1200 начинается соединение окиси кальция с окислами кремния, алюминия, железа (происходят реакции в твердых фазах) с образованием кальциевых алюминатов и ферритов некоторых других соединений. Избыточная окись кальция при этом остается свободной. Эта реакция является экзотермической, поэтому участок печи называется экзотермической зоной.
Наконец, при 1400 — 1450° начинается спекание, т. е. частичное плавление сырьевой смеси, а также заканчивается соединением окиси кальция с другими окислами.
В этой зоне (зоне спекания) процесс спекания сопровождается частичным плавлением материала. По окончании обжига образуется спекшаяся твердая масса — клинкер, зерна зеленовато-серого или темно-серого цвета величиной с орех или горошину. Но это еще не цемент, а лишь его полуфабрикат. Далее клинкер охлаждают. Для этого рядом с печами устанавливают особые вращающиеся барабаны — холодильники.
В них клинкер охлаждается встречной струей воздуха. Пройдя холодильники, он поступает на склад,а оттуда на мельницу,где измельчается чугунными шарами в мелкий порошок. При помоле к клинкеру добавляют до 3% гипсового камня и до 5% гидравлических добавок. Эти добавки улучшают качество цемента и делают его производство дешевле.
P.S. В строительстве клинкером еще называется особый вид кирпича большой прочности. Его применение — главным образом для мощения дорог, улиц и полов в цехах промышленных зданий.
Посмотрите видео: Производство цемента
alina-sharapova.ru