Химический состав, свойства и порядок производства цемента

Химический состав в процентах, что нужно, из чего…

Из чего делают цемент: состав и основное сырье

Классификация цемента по назначению

Основные характеристики

Для цемента главной технической характеристикой остаётся его марка, именно эта маркировка скажет о такой важной характеристике, как показатель максимальной нагрузки в кг. Обычно этот показатель имеет обозначение буквой «М»

Далее идут цифры, показывающие прочность, к примеру, М400 или М500

Обычно этот показатель имеет обозначение буквой «М». Далее идут цифры, показывающие прочность, к примеру, М400 или М500

Числа указывают на максимальный показатель нагрузки, которую может выдержать застывший цемент. Его ещё называют показателем прочности на сжатие. На практике такое значение говорит о весе, который способен выдержать материал и при этом не разрушиться. Например, при использовании цемента М200 нагрузка, которую сможет выдержать 1 см³, составляет 200 кг.

Интересно, что тестировать цемент разрешено только после полного высыхания, а это происходит через 28 суток и не ранее. После этого тестовый образец цемента укладывают под пресс и сжимают. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Причём процедуру повторяют шесть раз, а потом из 4 лучших показателей вычисляют среднее арифметическое. Показатель этот измеряется в МПа и кг/см².

Добавки могут влиять на износостойкость материала, его влагоустойчивость, защиту от коррозии, влиять на цвет и крепость. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

Основные характеристики цемента

Технология изготовления предусматривает соблюдение нормативов ГОСТ 10178-76. Состав может включать добавки.

Если они присутствуют, изменяются характеристики цемента:

прочность – возможность материала выдерживать определённые нагрузки до наступления разрушения. Прочностные показатели и способность к затвердеванию в процессе гидратации – это взаимосвязанные понятия, для приобретения прочности требуется длительное время, от 28 дней. Цемент разделяется на марки, обозначаются буквой М и индексом: 300, 400, 500, есть менее распространённые составы высокой прочности – М600, М700, М800;

• время застывания. На процесс гидратации и окончательного застывания материала влияет тонкость помола клинкера. По мере уменьшения зерна увеличивается прочность. При определении застывания растворов и бетонов учитывается нормальная густота состава. Продолжительность до схватывания зависит от водопотребности и количества минералов. При нормальной густоте схватывание заснимает от 45 минут до 10 часов. При увеличении температуры сроки сокращаются, в холодное время – увеличиваются;
• водопотребность – это потребление воды для гидратации вещества и приобретения достаточной пластичности. Обычно рекомендуется состав с 15–17 % жидкости. Для увеличения подвижности раствора можно закладывать воду в пропорции 30–35 %;
• плотность насыпи. Истинная плотность материала составляет 3000–3100 кг/см3. Плотность после высыпания 900–1100 кг/см3, после уплотнения показатель составляет 1400–1700 кг/см3;
• устойчивость к коррозии. На показатель влияет минеральный состав и плотность цемента. По мере снижения зернистости клинкера и увеличения пористости уменьшается устойчивость к коррозии;
• тепловыведение. В ходе застывания из цемента неизбежно выделяется тепло. Если скорость течения процесса относительно низкая, уменьшается риск появления трещин в процессе эксплуатации. Быстрое тепловыделение – это нежелательный процесс при строительстве многоэтажных и высоконагруженных зданий. Для регулировки тепловыделения в состав вносятся активные и инертные добавки;
• морозостойкость. Показатель отражает устойчивость к замерзанию и оттаиванию как в пресной, так и солёной воде.

Корректирующие добавки

Помимо перечисленных компонентов, которые составляют основу цементной смеси, туда вводят ряд специальных добавок — пластификаторов. Базой для их изготовления тоже служат ископаемые:

• апатиты;
• глина;
• кремнезем;
• глинозем;
• плавиковый шпат.

Сухие пластификаторы добавляют в цемент на этапе его изготовления. Существуют жидкие добавки, которые применяют для замешивания на строительных площадках. Делают это для того, чтобы улучшить качество материала, придать ему дополнительные свойства:

• устойчивость к разрушению и коррозии;
• сохранение прочности при перепадах температуры, при замораживании и оттаивании;
• повышенную прочность;
• увеличенный срок схватывания;
• текучесть и пластичность раствора;
• водонепроницаемость.

Сырьевой материал

Цемент изготавливается на профильных заводах. Они, как правило, расположены вблизи от мест добычи первичного сырья, из которого позже будут изготавливать смесь.

Наиболее часто в качестве составляющих для цементного производства добываются несколько разновидностей полезных ископаемых.

Карбонатный тип.

Структура такого типа может быть как кристаллической, так и аморфной. Она положительно влияет на результат обжигания с другими составляющими. При достаточном уровне влажности этот наполнитель становятся пластичным, вязким, разбухает и достигает больших объемов. Карбонатное сырьё чаще используется при сухом варианте изготовления.

Рассмотрим подробнее карбонатные породы. К ним можно отнести:

• Мел. Относится к осадочно-горным породам, очень легко перетирается. Наиболее распространенная составляющая цемента.
• Мергель. Иначе его ещё называют мергелистый известняк. Это ископаемое осадочной породы, которое добывается как в твердом или разрыхленном состоянии. Оно отличается высокой концентрацией влаги. Мергель может содержать в себе примеси глины, благодаря чему оно имеет общие черты с известняковыми и глинистыми породами. Эти примеси могут влиять на строительные свойства и технические характеристики цемента, но незначительно, поскольку в смесь, в соответствии с утвержденными производственными стандартами, входят минеральные вещества в количестве не менее 15%.
• Известняк, ракушечник. Это сырьё, в котором не наблюдается включений кремния. Поэтому он обладает пористой структурой, которая легко поддается силовому воздействию.
• Доломитовые и осадочные породы, которые содержат в себе карбонаты. Такое сырьё очень ценно благодаря своим особенным свойствам.

Глинистое сырьё.

• Глина. Она содержит в себе минеральные вкрапления, которые разбухают при попадании воды.
• Суглинки. Это разновидность глины, отличающаяся высоким содержанием песка и пылевых частиц.
• Сланцы с глинистой основой. Они относятся к высокопрочным горным породам повышенной плотности, при раздавливании распадаются на слоистые пластины. Для этого сырья характерен постоянный гранулометрический состав и пониженное влагосодержание.
• Лесс. Это пористая, мелкозернистая горная порода, которой свойственны рыхлость и отсутствие пластичности. Она часто содержит в себе включения силиката и кварца.
• Также в качестве замены могут применяться промышленные отходы и другие виды шлаков.

Корректирующие добавки

Дополнительно при изготовлении цементной массы добавляются специальные пластификаторы. Материал может обладать разными свойствами в зависимости от состава.

Например, если даже на несколько процентов увеличить или уменьшить содержание той или иной добавки, свойства цемента уже будут немного другими.

Современная технология производства этой вяжущей массы предусматривает введение в состав специальных корректирующих добавок, с помощью которых значительно улучшаются характеристики цемента. Пластификаторы положительно влияют на такие свойства цементного состава:

• устойчивость к разрушительному воздействию коррозионных процессов;
• стойкость по отношению к перепадам температурных режимов;
• прочность будущих конструкций;
• скорость застывания;
• пластичность раствора;
• степень к размыванию водой.

Как сделать цемент в домашних условиях

Разновидности цемента

Цемент — это универсальный строительный материал, который имеет множество разновидностей, каждая из которых обладает своими уникальными свойствами. Рассмотрим наиболее распространенные типы цемента.

Портландцемент

Это самый распространенный вид цемента, который широко используется в строительстве благодаря своей прочности и долговечности. Он получается путем помола клинкера, изготовленного из известняка и глины, с добавлением гипса и других добавок.

Белый цемент

Он получается из тех же компонентов, что и портландцемент, но при этом используется известняк с очень низким содержанием железа и других примесей. Благодаря этому белый цемент имеет светлый оттенок и отличается высокой декоративностью.

Алюминатный цемент

Этот вид цемента получается из высокоалюминиевых сырьевых материалов и обладает высокой прочностью и быстрой твердостью. Он часто используется для создания быстросхватывающих и быстротвердеющих составов.

Пуццолановый цемент

Он производится путем смешивания порошка вулканических пеплов с портландцементом. Пуццолановый цемент обладает высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред и используется для создания бетонных конструкций, которые подвергаются воздействию химически активных веществ.

Гипсовый цемент

Этот вид цемента производится из смеси гипса и портландцемента. Гипсовый цемент обладает высокой декоративностью и используется для создания декоративных элементов в интерьере и экстерьере зданий.

«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.

Типы продукции по сфере использования

Для различных видов работ требуются определенные свойства раствора. Портландцемент широко распространен и может использоваться для большинства видов работ. Однако для конкретных условий требуются другие марки:

Белый портландцемент. Этот материал отличается более тонким помолом и повышенным содержанием гипса. Его используют для отделки наливных полов, так как белый цемент обеспечивает высокое качество основания и привлекательный внешний вид. При необходимости в цемент можно добавить различные пигменты для получения цветного раствора. Сульфатостойкий портландцемент. Цемент предназначен для конструкций, которые многократно подвергаются воздействию агрессивной и влажной среды. Этот материал используется для изготовления свай и мостовых балок. Шлакопортландцемент. Он используется для отливки конструкций и компонентов, предназначенных для работы под водой или в грунте. Пуццолановый цемент. Он обладает отличной устойчивостью к пресной воде и используется для монтажа гидротехнических сооружений. Корундовый цемент. Этот материал используется для строительства конструкций, работающих в морской воде, и для ремонта при отрицательных температурах.

Приготовление простых штукатурных составов

Цементный раствор самый простой и распространенный

К простым штукатуркам относятся те растворы, основой которых служит одно вяжущее вещество. К таковым относятся следующие штукатурные растворы:

1. Цементный.
2. Известковый.
3. Глиняный.
4. Гипсовый.

Цементный

Данный состав является наиболее распространенным видом отделки: его консистенция очень напоминает укладочный раствор для кирпича. Однако плотность в данном случае другая, к тому же, широко практикуется использование различных добавок и пластификаторов.

Хоть это может прозвучать и неожиданно, но пристальнее всего требует личного контроля качество используемого песка. Именно поэтому перед использованием его тщательно просевают через специальное сито на предмет удаления всех примесей и мусора.

После очистки песка начинается процедура смешивания: при этом основные компоненты нужно вначале перемешать в сухую. Пропорции цементного раствора для штукатурки стен снаружи помещения берется в соотношении 1:5 песка к цементу марки М500. Что касается внутренней отделки, то в этом случае цемент смешивают с песком 1:4, где для приготовления берется цемент М400. После приобретения сухими компонентами требуемой однородности, в состав добавляют воду и размешивают до кашеобразного вида. Для проведения подобной процедуры может применяться как корыто, так и строительный миксер.

Известковый

В известковом растворе связующим выступает известь

Этот состав отличается от предыдущего отсутствием цемента: в качестве вяжущего вещества в данном случае применяется известь: она должна быть только гашенной и иметь отличные качества. Первым делом ее нужно тщательно растереть, чтобы частицы были максимально мелкими. Затем в посудину с известковым порошком добавляется вода и песок, с постоянным перемешиванием всего материала

Очень важно, чтобы полученный известковый раствор для штукатурки не содержал комочков, при плотности смеси, напоминающей тесто. Затем в полученную массу добавляется еще одна порция очищенного песка, в соотношении 3:1

После этого проводится окончательное размешивания штукатурки с добавления воды: готовая консистенция раствора должна напоминать густую сметану

После этого проводится окончательное размешивания штукатурки с добавления воды: готовая консистенция раствора должна напоминать густую сметану.

Глиняный

Этот простой в приготовлении штукатурный раствор является самым древним из всех известных. По ходу развития строительных технологий его состав претерпел некоторые изменения, ведь глина в чистом виде достаточно быстро смывается дождями. Для укрепления отделки практикуется добавления цемента, извести и гипса, что способствует увеличению ее стойкости и надежности: при этом доступность приготовления сохраняется. В процессе приготовления глиняной штукатурки основной компонент должен быть тщательно очищен от всевозможного мусора и примесей. Затем чистая и сухая глина замачивается в воде на 3-5 часов, пока не произойдет ее полное размокание: завершается приготовления раствора добавлением в его состав песка, из расчета 2-4 части песка к одной части глиняной смеси. Обычно глиняную штукатурку применяют для декорирования внутренних помещений.

Гипсовая штукатурка

Чаще всего при помощи гипсовых штукатурок проводятся окончательные операции по выравниванию стен, с возможностью нанесения не только на бетон и кирпич, но также и на деревянные основания. Первый рецепт приготовления подобного раствора подразумевает использование 3 кг мела и 1 кг гипса, при этом мел раздрабливается до состояния пыли, с последующим смешиванием с гипсом. Вода в данном случае не используется, так как в качестве растворителя применяют пятипроцентный клей столярного типа. Пропорции клея в данном случае варьируются, в зависимости от требуемой густоты конечного раствора. Такой тип растворителя не только делает массу штукатурки однородной, но и позволяет несколько замедлить процесс застывания. Однако скорость высыхания гипсовой штукатурки все равно довольно большая.

Работа с гипсовой штукатуркой требует мастерства, так как смесь быстро высыхает

Второй способ приготовления отделочного раствора из гипса особенно подойдет в тех случаях, когда требуется оштукатурить покрашенные основания или ДСП перегородки. В этом случае потребуется взять 2 кг гипса, 1 кг олифы и 100 г сиккатива: после тщательного перемешивания состав должен быть незамедлительно выработан. Причиной всему – молниеносное высыхание сиккатива: при работе в данном случае потребуется соответствующий строительный навык.

Физические свойства цемента

Цемент — это материал, который имеет ряд важных физических свойств, которые определяют его характеристики и качество. Рассмотрим наиболее важные физические свойства цемента:

Прочность. Цемент обладает высокой прочностью, что позволяет ему использоваться для создания прочных бетонных конструкций, которые могут выдерживать большие нагрузки и воздействие агрессивных сред.
Твердость. Цемент имеет высокую твердость, что обеспечивает ему устойчивость к механическим воздействиям, таким как удары и трение.
Пластичность. Цемент имеет способность к пластичности, что позволяет ему формировать различные формы и конфигурации

Эта свойство особенно важно для создания сложных бетонных конструкций.
Стойкость к воздействию агрессивных сред. Цемент обладает высокой стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, таких как кислоты, щелочи и соли

Благодаря этому он может использоваться для создания бетонных конструкций в условиях, где возможно воздействие коррозии и окисления.
Подвижность. Цемент обладает способностью к деформации и подвижности, что позволяет ему адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. Эта свойство особенно важно для создания бетонных конструкций, которые могут подвергаться деформации при изменении температуры и влажности.
Устойчивость к высоким температурам. Цемент обладает высокой устойчивостью к высоким температурам, что позволяет ему использоваться для создания огнестойких конструкций.

Способы нанесения цемента

Цемент — это универсальный материал, который используется в строительстве для создания прочных бетонных конструкций. Существует несколько способов нанесения цемента на поверхность, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим наиболее распространенные способы нанесения цемента.

Нанесение цемента вручную

Этот способ является самым простым и распространенным. Он заключается в том, что цемент наносится на поверхность с помощью специального инструмента, такого как кельма или лопата. Этот способ подходит для небольших поверхностей и мест, где невозможно применять другие методы.

Нанесение цемента с помощью бетононасоса

Этот способ является наиболее быстрым и эффективным. Он заключается в том, что цемент наносится на поверхность с помощью специального насоса, который перемещает цемент через шланг на нужную высоту и расстояние. Этот способ подходит для работы с большими поверхностями и на больших высотах.

Нанесение цемента с помощью специальных машин

Этот способ заключается в том, что цемент наносится на поверхность с помощью специальных машин, таких как бетононасосы или растворонасосы. Этот способ подходит для работы с большими поверхностями и на больших высотах, а также для создания сложных форм и конфигураций.

Производство цемента, основные этапы изготовления

Процесс изготовления цемента состоит из двух основных этапов: производство клинкера и его перемалывание до вида мелкого порошка. Рассмотрим, как делают непосредственно цемент.

В первую очередь добывают сырье (глина и известняк), доставляют его до места переработки, измельчают и смесь обжигают под воздействием высоких температур.

С целью сокращения затрат на транспортировку, заводы по изготовлению цемента чаще строят недалеко от места добычи сырья.

Существует три способа изготовления цемента:

1. Сухой.
2. Мокрый.
3. Комбинированный.

Измельченная глина попадает в мельницу, где к ней добавляют известняк. Компоненты перемешивают и размалывают. В результате получают шлам влажностью 40%, который погружают в вертикальный бассейн. На этом этапе происходит корректировка состава с помощью добавок и оценка качества шлама. Одобренная смесь перекладывается в горизонтальные накопители, где она ожидает обжига.

В печи для обжига под действием высоких температур шлам расплавляется в клинкер. После охлаждения, его отправляют в дробилки, а затем в мельницы. Туда же досыпают гипс и добавки. Готовый цемент проходит оценку качества, упаковывается и поступает в продажу, или отправляется навалом.

В сухом методе все исходные компоненты – мергель, мел, известняк, глину, уголь – пропускают сквозь сушильный барабан и загружают в мельницу. Измельченные и перемешанные составляющие проходят оценку, и происходит корректировка состава смеси. Далее она поступает в шнеки с целью увлажнения и образования гранул. После этого смесь поступает в печь для изготовления клинкера. Дальше процесс такой же, как и у мокрого метода.

В комбинированном способе сырье подготавливается также, как в мокром. Затем шлам в специальном фильтре обезвоживается до влажности 12-15%. После смесь обжигают в печи, и дальше процесс повторяет мокрый способ.

Теперь известно, как производят этот материал, что входит в его состав. Останется только вычислить, сколько же потребуется цемента по формуле или через специальные онлайн калькуляторы, и можно приступать к необходимым работам.

Для изготовления раствора при постройке фундамента или кирпичной кладки используется связующее вещество, которое называется цемент. Рассмотрим из чего делают цемент, для каких целей он нужен, а также процесс и технология производства. Разберём каким образом может изменяться состав цемента в зависимости от его назначения и для каких погодных и географических условий применяются его виды. Также ознакомимся с сырьём для изготовления и какими аналогами его можно заменять.

Химический состав

Многие люди знают, из чего состоит цемент, однако существует несколько видов этого материала. На вопрос о том, почему получается разный материал, и зависит ли он от химического состава цемента, ответ – да. Пропорции перечисленных ниже элементов, дополнительные смеси и химические добавки влияют на состав получившегося материала, тем самым создавая множество видов цемента.
Существует вид смеси под названием «портландцемент». Это самый необходимый и востребованный строительный материал в быту. Он состоит из:

• CaO – в научной или промышленной деятельности – оксид кальция – 62%;
• SiO2 – в быту – кремнезем, примерно 20%;
• Al2O3 – в быту – глинозем, не менее 4%;
• Fe2O3 – в быту – железняк, научно – оксид железа – плюс/минус 2%;
• MgO – в быту – жженая магнезия, научно – оксид магния – примерно 1%.

Описанные пять элементов занимают минимум 89%. Оставшиеся 11 % — это дополнительные химические добавки, которые позволяют достичь нужную человеку характеристику (например, пластичность достигается за счет пластификатора).
Наравне с химическими формулами, существуют базовые заготовки для строительного материала:

1. Клинкер – нужен для создания водостойкости, морозостойкости, высокой прочности. Состоит из известняка и глины. Заготовку нагревают до температуры в 1450 – 1500 градусов Цельсия. Оно должно начать плавиться и образовывать капсулы (гранулы). После проделанной процедуры полученный материал измельчают в пыль и добавляют в будущую строительную смесь. В основном, от этого материала зависит плотность цемента.
2. Гипс — элемент, также влияющий на прочность, плотность цемента, скорость его застывания. В конечном строительном материале доля гипса не должна превышать 6%.
3. Прочие химические добавки, с помощью которых получают отдельные виды.

Портландцемент

Вид, основой которого служит клинкер, а также добавляются смеси из кальция и прочих веществ. Портландцемент – смесь с высокой плотностью и высокой скоростью затвердевания. В начале использования – вязкая, тягучая смесь. После перемешивания – прочный монолит.

Сульфатостойкий

Этот вид используется в тяжелых для твердения условиях, так как является устойчивым из-за химических соединений внутри материала. Такая смесь долго высыхает, но со временем становится такой же прочной, как и портландцемент. Пример тому – насосная станция или водовыпускные снаряжения – эта инфраструктура создана из сульфатостойкого материала.

Пуццолановый

Основой такого материала также служит клинкер (от 65%) и всевозможные добавки (от 25%). Этот цемент светлее других смесей, меньше нагревается при остывании, имеет высокую водонепроницаемость. Используется в строительстве подводной инфраструктуры, фундаментов домов.

Глиноземистый

Название исходит из базового и основного элемента в этом виде смеси – Al2O3, или глинозем. С его помощью производится реконструкция мостов, ремонт судов, быстрое строительство, для которого необходима высокая прочность. Глиноземистый материал засыхает быстрее других видов.

Кислотоупорный

Состав: глиноземистый + гипс + Al2O3 + CaO. Схватывается в течение 10 минут. Используется для водонепроницаемых конструкций и гидроизоляции.

Пластифицированный

Основой служит портландцемент, добавляются химические добавки. Отличается высокой морозоустойчивостью, плотностью. Употребляется в дорожном, аэродромном производстве, а также в местах с неустойчивыми показателями уровня влажности.

Шлакоцемент

Смесь состоит из измельченного клинкера (от 21% до 80%) и гипса (оставшаяся доля). Это медленно твердеющее вещество. Введение шлака уменьшает расход топлива. Применяют при создании подземных, надземных конструкций с повышенной влажностью.

Процесс изготовления

Что такое цемент

Цемент – это строительный материал, который представлен в виде измельченного порошка, полученного на основе клинкера. В его составе могут содержаться модифицирующие компоненты и наполнители.

Цемент м400 технические характеристики и другие данные указаны в статье.

Сухая смесь имеет однородную массу серого оттенка. Если разбавить ее водой, то получается масса, по консистенции схожая с пастой. Такой состав очень легко наносит на различные шероховатые поверхности.

Когда цемент застывает, то возникает прочное соединение, показатели плотности которого не уступают плотности камня. Тем более что для получения искусственного камня используют именно цемент.

Цемент для стяжки пола марка и технические характеристики указаны в статье.

Основной состав цементной смеси

Состав цементной смеси

Набор компонентов цемента разных марок и различного предназначения может отличаться, однако, вне зависимости от типа цементного порошка, главными составляющими для его производства являются известняк и глина. Для получения качественной цементной основы – клинкера, содержание известняка должно в три раза превышать содержание глины.

Таким образом, клинкер, гипс и специальные добавки являются основным сырьем для цементного производства. Гранулированный, до 60 мм в диаметре, клинкер подвергается термической обработке при температуре 1500°. В процессе плавления клинкера, отвечающего за прочностные характеристики цемента, формируется масса, содержащая довольно большую концентрацию кальциевого диоксида и кремнезема, отвечающих за эксплуатационные характеристики.

Цементная смесь может содержать до шести процентов гипса, влияющего на скорость затвердевания готового раствора. Специальные добавки в виде морозостойких присадок, пластификаторов и прочих веществ направлены на усиление свойств готового материала, а также придание новых характеристик, расширяющих возможности использования цемента.

https://youtube.com/watch?v=Bt2i-NzyQug