Cng-cylinders.ru

Строительный журнал
34 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как делают цемент химия

Из чего делают цемент: от теории к практике

Оглянитесь, практически все здания и сооружения вокруг нас держатся только благодаря цементу. Бетон на его основе может десятилетиями стойко выдерживать все нагрузки и негативные влияния извне. Так что же в нём такого особенного: состав, рецептура, технология изготовления, «секретный ингредиент», или, может, всё вместе? Сегодня разберём, из чего делают цемент, его свойства и «рецептуру» для самостоятельного приготовления качественной цементной смеси. Как всегда, на портале homius.ru лучшие способы сделать ваш дом уютным и комфортным для проживания.

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.

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.

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.

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

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.

Читать еще:  Стяжка пола цементом для выравнивания

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%.

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.

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.

Читать еще:  4 9 гигатонн цемента

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.

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.

ВИДЕО: Процесс производства цемента на примере одной компании

Ключевые свойства цемента

К основным характеристикам вяжущего можно отнести:

  • плотность; тонина помола, то есть размер частичек и способность порошка покрыть большую или меньшую площадь в один слой;
  • водопотребность, то есть сколько влаги понадобится цементу для прохождения процесса гидратации и приобретения пластичности;
  • морозостойкость, то есть сколько циклов замерзания и оттаивания выдержит материал;
  • время схватывания готового раствора, которое может находиться в диапазоне от 1 до 10 часов и зависит от того, насколько густой раствор приготовлен;
  • прочность, то есть устойчивость застывшего образца к разрушению.

В зависимости от характеристик разделяют разные марки цемента. Все они по-своему маркируются.

Основные свойства цемента

Каждая марка порошка имеет свои собственные уникальные свойства и особенности. К примеру, портландцемент, созданный по традиционной формуле, отлично подходит для отделки, штукатурки и декорирования, то есть считается универсальным.

Цемент с высоким содержанием шлаков используется более узко – только для создания массивных бетонных конструкций. Минеральные добавки помогают повысить прочность и стойкость при строительстве гидротехнических объектов, а вот пластификаторы и сульфаты в составе позволяют создавать сложные формы и характеризуются высокой влаго- и морозостойкостью.

Также при покупке стоит обратить внимание на скорость твердения и степень активности: иногда такие факторы являются основополагающими при выборе.

Глинистые породы

Впитывают воду, увеличиваясь в объёмах. Дают цементу необходимую эластичность. Все они содержат оксиды железа (Fe2O3), алюминия (Al2O3) и кремния (SiO2). Сюда относятся:

  1. Глина.
  2. Суглинок. Больше пылевых частиц, есть примесь песка.
  3. Лёсс. Не особенно эластичная порода мелкой фракции. Содержит кварц или силикат.
  4. Глинистый сланец. Самый прочный из остаточных пород, имеет постоянный состав. При механической нагрузке он расслаивается на пластинки. Не гигроскопичен.

Карбонатные и глинистые породы соединяются при высоких температурах в силикаты кальция. Если к ним прибавить воду, то начинается гидратация – превращение жидкой смеси в нерастворимые гидросиликаты, твёрдые, как камень. Именно поэтому цемент незаменим в строительстве уже долгие века.

Пропорции

На иллюстрации показан процесс создания газобетонных блоков методом автоклава. Это значит, что элементы попадают в специальную печь, где обрабатываются высоким давлением (12 бар) и большой температурой (180-190°С) на протяжении 12 часов, что придаёт смеси прочность и низкую усадку.

Интересный факт: когда смесь заливается по формам, то заливка происходит только до половины формы, поскольку в течение нескольких часов раствор будет подниматься в объёме. Окончательное затвердение происходит только на 28-й день.

Если блоки затвердевают без автоклава, то застывание происходит естественным путём, но эксплуатационные показатели при этом падают в несколько раз. Зато этот метод доступен для домашнего использования и позволяет сэкономить около 30% бюджета.

Читать еще:  Сколько кубов выходит с 50кг цемента

На 1 м3 газобетона плотностью D500, изготовленного автоклавным методом, нужно:

  • Цемента – 286 кг.
  • Песка – 234 кг.
  • Воды – 208 л.
  • Алюминиевой пудры – 544 г.
  • Сульфата натрия – 4,6 кг.
  • Каустической соды – 3 кг.

На 1 м 3 газобетона, выпущенного неавтоклавным методом, требуется:

  • цемента – от 51 до 71 % от общей массы;
  • песка – от 0,6 до 3,5 %;
  • алюминиевой пудры – от 0,01 до 0,15 %;
  • извести – от 0,04 до 0,7 %;
  • гипса – от 0,1 до 0,4 %;
  • хлористого кальция – от 0,5 до 3 %;
  • воды – оставшиеся проценты.

Что можно сделать из цемента: варианты для дома и сада

Помимо привычного использования в качестве заливки фундамента, цементный раствор может использоваться для изготовления предметов декора и украшения дач и загородных домов. Например, можно сделать декоративный камень из цемента. Он используется сегодня очень широко в строительстве и отличается приятной фактурой.

Чтобы его изготовить, вам понадобится само вещество, песок и вода, которые необходимо будет развести в пропорции 3:1:1. Далее его заливают в форму и дают застыть.

Наверняка хозяйкам будет интересно, как сделать кашпо из цемента, ведь оно получается не просто красивым, но и долговечным, в отличие от аналоговых. Приготовьте раствор, подберите нужную форму, которая вам по душе и подождите, пока он засохнет. В качестве формы подойдет даже обычная пластиковая бутылка или ведро. Вовнутрь также кладется объект, который бы создал в кашпо емкость. Для этого подойдет обычная жестяная коробка.

Придерживайтесь того же принципа, если вам интересно, как сделать вазон из цемента. Следите, чтобы сама смесь была вязкая как сметана, но не слишком жидкая или густая. По надобности добавьте ингредиентов и снова хорошенько перемешайте.

Чтобы сделать горшок, следуйте вышеуказанным последовательностям. Его можно украсить подручными средствами, разместив на нем аппликацию, или же пошив под него специальный чехол из текстиля. Неплохо смотрится и вязаные украшения.

Если вы хотите просто добавить декорации в сад, то можно сделать шар из цемента. Он выглядит очень эффектно, и часто используется в ландшафтном дизайне. После приготовления смеси, залейте ее в форму. Причем в данном случае, наилучшим решением будет простой резиновый мяч, так как по мере затвердевания бетона, он не порвется.

Так, узнав как сделать цементный раствор своими руками, вы можете не только сэкономить на найме работников, но и сделать свой участок и немного уютнее и оригинальней.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector