​Цемент и его свойства

Слово «цемент» в переводе с латинского означает – «битый камень», «щебень». Это важнейший стройматериал, на его базе изготавливаются бетоны и различные растворы, использующиеся в строительстве.

Цемент – это порошковидный искусственный вяжущий материал. Цементный порошок, взаимодействуя с водой или иными жидкими веществами, образует пластичную массу. Через некоторое время масса твердеет, превращаясь в прочный цементный камень. Для получения цемента используются минеральные вещества, а его прочностные характеристики обусловлены присутствием воды при затвердевании.

Производство цемента берет свое начало в двадцатых годах XIX столетия. Первый гидравлический цемент был получен британским каменщиком Джозефом Аспдином. В ходе его исследований при нагревании смеси глины с известняком в печи, и последующего дробления до порошка, он получил цемент, затвердевший при добавлении воды. Этот материал был назван портландцементом, вследствие того, что Аспидином для производства цемента были использованы камни с полуострова Портленд. В 1824 году это изобретение было запатентовано.

 

 

 

 

 

 

Русский строитель Егор Герасимович Челиев – изобретатель усовершенствованного вида цемента, который используется и в настоящее время. В своей книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений» 1825 года издания, он обобщил исследования по улучшению характеристик вяжущих материалов. Челиев обнаружил, что обжигом смеси глины и извести в горне при использовании сухих дров до «белого жара» (температура обжига более 11000-12000 °C), можно добиться получения спекшегося материала. Этот материал (цемент) раздробленный до порошкообразного состояния, обладает свойством затвердевать при добавлении воды и отличными механическими характеристиками.

 

Появление цемента основательно поменяло всю отрасль строительства. С началом производства цемента технологии строительства претерпели значительные изменения.

Производство портландцемента в его современном виде составляют следующие технологические процессы:

1. Добыча и транспортировка на завод сырья;

2. Дробление сырья и тонкое измельчение;

3. Получение однородной смеси из сырья;

4. Приготовление клинкера обжигом сырьевой смеси до спекания;

5. Изготовление цемента путем помола клинкера с гидравлическими добавками.

В производстве цемента различают три ведущих способа:

 

• сухой; 

• мокрый;

• комбинированный.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сухой способ производства цемента предполагает, что в ходе дробления и размола в мельницах, сырье (глина и известняк) сушатся и образуют сырьевую муку. Её состав подвергается корректировке для соответствия технологически заданному. После этого сырьевая мука обжигается. Вращающиеся печи, использующиеся для проведения этого процесса, практически всегда имеют в своем составе запечной теплообменник. В нем происходит разогрев и процесс неполной декарбонизации смеси с образованием клинкера. Для его обжига расходуется 750-850 ккал/кг клинкера тепла.

При применении мокрого способа производства цемента, помол сырья в мельницах производится при наличии воды. Вода в этом случае понижает твердость, увеличивает скорость помола и снижает расходы энергии, затрачиваемой при помоле. Полученный в процессе размола шлам, имеющий консистенцию сметаны, доводится до необходимого состава и подвергается обжигу. Расход тепла на обжиг в данном случае увеличиваются из-за наличия воды в шламе и составляет 1300-1600 ккал/кг клинкера. При этом играют роль величина и устройство печей.

При использовании комбинированного способа производства цемента, смесь из сырья приготавливается, как при мокром способе. После чего происходит: обезвоживание смеси вакуум-прессом или вакуум-фильтром, формование (чаще в гранулы) и подача на обжиг. Расход тепла при применении комбинированного способа составляет примерно 1000 ккал/кг клинкера.

Насчитывается большое количество разновидностей цемента, наиболее распространенные из них:

 

• Белый;

• Расширяющийся водонепроницаемый;

• Портландцемент;

• Быстротвердеющий;

• Гидрофобный;

• Магнезиальный;

• Напрягающий;

• Глиноземистый;

• Песчанистый;

• Карбонатный;

• Расширяющийся;

• Тампонажный;

• Пуццолановый;

• Сульфатостойкий;

• Пластифицированный;

• Шлаковый.

Строительный цемент имеет различия в своих физико-технических свойствах, которые зависят от условий предполагаемой эксплуатации.

При затвердевании цемент всех видов может давать разную прочность, которая характеризуется маркой. Регламентируются марки цемента строительными нормами и правилами и ГОСТом.

Наиболее выпускаемыми марками цемента являются 200, 300, 400, 500, 600. Также существуют высокопрочные цементы марок 700 и 1000. Наибольшее распространение получили марки 350-500.

Маркировку составляют два параметра. Первый представляет собой буквы ПЦ или М с расположенными рядом цифрами. Цемент, имеющий маркировку М400, может вынести нагрузку в 400 кг/см. Второй параметр, который обозначается буквой Д, характеризует наличие добавок в процентах. Маркировка Д25 означает, что в данном виде цемента – 25% добавок.

В современном строительстве наиболее используемый из видов цемента – портландцемент. Важной его характеристикой является свойство повышения твердости во время взаимодействия с водой. Это свойство характеризует марка цемента, которую определяет изгиб стандартного образца песчано-цементного раствора спустя 28 суток затвердевания при повышенной влажности и прочность на сжатие.

Советуем также посмотреть интересное качественное видео о производстве цемента