Цемент. Фото Аксон
Выполнение любых строительных работ невозможно без применения универсального материала — цемента различных видов и марок, который используется для приготовления бетонных растворов, кладочных и штукатурных смесей, при производстве железобетонных изделий. Цемент успешно используется для решения декоративных задач. Поделки и фигурки из цемента находят применения для интересного и нестандартного оформления интерьера и придомовых территорий. Цемент является настолько привычным материалом, что многие не задумываются над вопросом — каким образом он производится?
Изготовление, из чего: цементный клинкер, что это и прочие компоненты
Цемент получают посредством тонкого измельчения клинкера и гипса. Клинкер представляет собой промежуточный продукт производства цемента, получаемый путем равномерного обжига до спекания сырьевой смеси из известняка и глины. Обжиг сырьевой смеси производится при температуре до +1500 градусов в течение 2-4 часов. При измельчении клинкера в состав вводятся добавки: гипс для регулирования сроков схватывания, активные минеральные добавки, объем которых не превышает 15%, для улучшения отдельных свойств готовой продукции.
Цемент. Фото Евроцемент Груп
В процессе изготовления возможно применение и других добавок, в частности, окислы кальция, фосфора, магния, соли. Они присутствуют в составе в небольшом количестве. Их внесение позволяет получить цемент с определенными характеристиками: кислотостойкость, жаропрочность и другие. В зависимости от количества добавок различают несколько видов цемента.
Состав портландцемента и прочих видов
Портландцемент является наиболее распространенной модификацией. Предоставляя общую информацию о цементе производители, поставщики и различные источники имеют в виду именно портландцемент. Материал получают посредством спеканием сырьевой смеси из глины (22-25%) и известняка (75-78%). Химический состав клинкера портландцемента варьируется в широких пределах. Основными окислами являются окись кальция (CaO) в количестве 63-66%, двуокись кремния (SiО2) — 21-24%, окись алюминия Аl2O3 (4-8%) и окись железа Fe2O3 (2-4%), общее содержание которых чаще всего достигает 95-97%. Кроме этого, в малом объеме присутствуют примеси окиси магния MgО (не более 5%), серный ангидрит SO3 (максимум 1%), двуокись титана ТiО2 и окись хрома Cr2O3 в количестве от 0,2 до 0,5%, щелочи Na2O и K2O (0,4-1%) и др.
Портландцемент. Фото Вимос
Глиноземистый цемент отличает ускоренное твердение, химический состав выглядит следующим образом: окись кальция — 35-43; двуокись кремния — 5-10; окись алюминия — 39-47; окись железа — 2-15 и другие оксиды в количестве 1,5-2,5%. В результате в готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.
Магнезиальный. Основным компонентом является оксид магния, добавляющий материалу прочности и повышающий адгезию к древесине, может быть получен из магнезита или доломита посредством прокаливания с последующим помолом. Кроме этого, составляющими являются хлорид магния и сульфат натрия, применяющиеся в качестве затворителя.
Кислотоупорный. Основным компонентом является гидросиликат натрия, смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия.
Общая технология, процесс получения цемента на заводе
Выпуском цемента занимаются специализированные предприятия. Для получения качественного продукта необходимо специальное оборудование и знание технологии. Основой для производства цемента является обожженная сырьевая масса — клинкер, состав которого может быть разнообразным. Независимо от вида получаемого цемента, производственный процесс возможно разделить на 2 основных этапа:
- получение клинкера является наиболее затратным и трудоемким процессом;
- дробление клинкера.
Если подробнее рассмотреть процесс производства, то возможно отметить следующие этапы:
- добыча сырья: гипс, известняк, глина;
- дробление известняка с приданием продукту нужной влажности;
- измельчение известняка и смешивание его с глиной, пропорции варьируются, чаще всего соотношение компонентов составляет 3 к 1, в результате получают сухой, мокрый или комбинированный шлам;
- обжиг сырьевой массы осуществляется в длинной вращающейся печи, разогретой до +1500 градусов, где она спекается и превращается в клинкер — гранулированную фракцию;
- измельчение клинкера в специальных мельницах до получения материала порошкообразного состояния;
- все подготовленные компоненты смешиваются в соответствии с рецептурой, на данном этапе в состав вводится гипс и минеральные добавки.
Печи и прочее оборудование в схеме производства
Все этапы производственного процесса значительно отличаются друг от друга, в результате и оборудование требуется разнопрофильное. Оснащение возможно разделить на несколько подгрупп:
- для добычи и транспортировки сырья;
- для дробления;
- печи для обжига;
- станки для измельчения и смешивания клинкера;
- станки для фасовки готовой продукции.
Производство цемента осуществляется несколькими способами и с использованием неодинакового сырья, поэтому и оборудование может быть разным. В последнее время популярностью пользуются мини-заводы по производству цемента, что позволяет изготавливать строительный материал даже в домашних условиях. Производственные линии отличаются более доступной стоимостью, устанавливаться они могут на достаточно небольшой площади. Сборка/разборка и транспортировка линии не вызывает особых трудностей. Поэтому частный завод для выпуска цемента возможно организовать на любом сырьевом месторождении, по окончании выработки которого оборудование возможно перевезти на другое место. Данное решение также позволяет сэкономить на транспортировке сырья до места переработки. Производственная линия включает следующее оборудование:
- Шнековые и молотковые дробилки для измельчения сырья.
- Грохоты или вибрационное сито для просеивания дробленого материала.
- Устройство подачи материала.
- Транспортеры для подачи сырья на следующий этап.
- Машина для сортировки.
- Молотильная и молотильно-дозировочная машины.
- Станок для смешивания шлама.
- Вращающаяся барабанная печь для обжига и сушки сырья.
- Сушильная и холодильная установки.
- Мельница для клинкера.
- Ковшевой элеватор с подающими шнеками.
- Весовое и упаковывающее оборудование.
Пластификатор и другие добавки, что добавляют в промышленных условиях, картинки
В соответствии с ГОСТом минеральная добавка — материал, вводимый в состав цемент взамен части клинкера для достижения определенных показателей качества и/или экономии ресурсов. По активности различают активные и инертные минеральные добавки. Первые разделяются на природные (пуццоланы осадочного и вулканического происхождения, природные обожженные пуццоланы) и техногенные (доменные гранулированные шлаки, зола-уноса, микрокремнезем (силикатная пыль), обожженный сланец).
Кроме этого, в процессе приготовления бетонных растворов возможно введение в состав следующих добавок:
Пластифицирующие или пластификаторы, использование которых позволяет получить растворы со следующими эксплуатационными свойствами: увеличение прочности; уменьшение времени затвердения; стойкость к проникновению влаги в конструкцию, к колебаниям температур и воздействию агрессивных сред. Пластификаторы могут увеличить пластичность и удобоукладываемость бетонов.
Краситель SIKA SikaCem 1 Color для бетона и растворов 0,5 кг. желтый. Фото Максидом
Вовлекатели воздуха, ввод в раствор которых позволяет увеличить морозостойкость бетона за счет его пористости.
Ускорители схватывания раствора используются при выполнении работ при пониженных температурах окружающего воздуха или для компенсации влияния добавок, тормозящих схватывание.
Замедлители схватывания используются и производителями, и исполнителями для увеличения времени живучести раствора или бетона для предоставления возможности транспортировки на значительные расстояния, проведения поэтапной заливки и т.д.
Уплотняющие добавки для гидроизоляции бетонных сооружений, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности: фундаменты, погреба, подвалы, резервуары для хранения воды, гидротехнические сооружения.
Противоморозные добавки позволяют выполнять работы с бетоном в зимний период.
Полимерные добавки используются для приготовления бетонов повышенной водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на изгиб, плотности.
Ингибиторы коррозии используются для защиты арматуры от корродирования и разрушения.
Красящие пигменты для придания соответствующего цвета.
Признаки качественного цемента
Определить, насколько цементный состав соответствует заявленной марке, можно по некоторым признакам.
- Помол – наиболее качественным считается помол от 350 до 380. Порошок достаточно мелкий, чтобы раствор из него затвердел через 3 часа, но при этом не впитывает много воды.
- Доля щелочи – по стандарту она не должна превышать 0,6%. При избытке щелочи цемент теряет свои вяжущие качества.
- Однородность – в сухой строительной смеси комки отсутствуют. Плотные образования с острыми кромками указывают на давность продукта или на плохие условия хранения.
- Цвет – от светло- до темно-серого. Допускается зеленоватые оттенки. Затворенный цемент имеет однородный темно-серый цвет без включений.
- Запах – цемент обладает характерным «могильным» запахом. Может ощущаться легкий оттенок аммиака.
- Упаковка – на мешках и пакетах должен быть указан штрих-код, дата и место выпуска, сертификат качества, соответствие ГОСТ. Пакет должен быть целым, желательно с неповрежденным полиэтиленовым слоем.
- Срок годности – составляет 3–6 месяцев от даты производства. Чем свежее цемент, тем лучше. На срок влияют условия хранения и транспортировки. Слежавшаяся смесь требует больше воды, теряет прочность. Чтобы определить, годится материал или нет, нужно ударить рукой по углу мешка или пакета. Старый заполнитель или неправильно хранящийся в углах превращается в камень.
Открытый или поврежденный мешок не стоит покупать даже с большой скидкой. Материал в нем как минимум отсырел, так как не относится к гидрофобным.
Как производят/изготавливают или добывают
На сегодняшний день производителями используется 3 технологии производства цемента. Выбор осуществляется в зависимости от тепловой мощности компании и качества используемого сырья. Сухую технологию предпочитают использовать зарубежные предприятия, в частности, производители из Египта, Китая и Турции. Мокрый способ популярен у российских заводов.
Кроме традиционных способов производство может осуществляться по безклинкерному методу. В качестве сырья выступает доменный или гидравлический шлак, соединяющийся с дополнительными компонентами. В результате получается шлако-щелочная смесь, которая дробится и перетирается до необходимой фракции. Технология обладает некоторыми положительными качествами:
- готовый продукт обладает стойкостью к любым условиям окружающей среды;
- значительное сокращение энергозатрат;
- отходы металлургической промышленности находят применение в качестве исходного сырья для производства цемента;
- предоставляет возможность получать продукцию с различными свойствами без изменения способа изготовления.
Как получить сухим способом
Сухой способ подразумевает, чтобы обработка любого сырья выполняется без использования воды. В соответствии с данной технологией глина, известняк и другие компоненты дробятся, перемалываются до состояния пыли, смешиваются с помощью пневматического инструмента, подаются на обжиг. В печь на обжиг попадает готовое сырье, не имеющее водяных испарений. Полученный цементный клинкер измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и отправляется на склад. Использование данной технологии позволяет снизить расходы на производство. Но способ отличается капризностью к однородности сырья. К тому же является экологически опасным.
Как делается мокрым
Главным достоинством данного способа является возможность подобрать нужный состав шлама несмотря на степень однородности исходного сырья. Шлам представляет собой жидковатую массу, содержание воды в которой не превышает 40%. Состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После чего он обжигается во вращающихся печах при температуре свыше 1000 градусов и измельчается. Данная технология требует значительного расхода тепловой энергии для высушивания исходного сырья, что увеличивает себестоимость продукции. Но мокрый способ позволяет получить продукт высшего качества.
Как производится комбинированным
Комбинированный способ предполагает объединение сухой и мокрой технологий производства. В качестве основы может быть взят сухой способ, а мокрый выступать в качестве дополнения, и наоборот. Разные предприятия применяют неодинаковые технологии, т.к. выбор зависит от особенностей имеющегося оборудования, расстояния от места добычи сырья, потребностей на установленные марки цемента. Когда основным является мокрый способ, то технология выглядит следующим образом: после смешивания сырье обезвоживается в специальных сушилках и подается в печь практически сухим, что позволяет уменьшить затраты на тепловую энергию, т.к. сокращаются испарения во время обжига. Если в основе лежит сухая технология, то готовая смесь гранулируется с добавлением воды. В обоих случаях клинкер подается в печь с влажностью в 10-18%.
Обзор производителей
Цемент для работы лучше брать свежий, поэтому стоит обратить внимание на отечественный стройматериал.
- «Евроцемент Групп» – группа предприятий, выпускающая строительные смеси. Предлагает лучший цемент марки М400 и М500, как стандартный, так и модифицированный. Составы отличаются высокой морозостойкостью.
- Щуровский завод в Коломне – производит линейку Хольцим. Цемент отличается высокой прочностью, обусловленной новшеством в технологии: используется клинкер с малым содержанием железа.
- – выпускает один из лучших цементов М500. Продукт отличается высокой скоростью высыхания и отсутствием трещин.
CimSa – турецкая фирма, выпускающая лучший цемент М600. Материал чрезвычайно прочен, устойчив к атмосферным явлениям. Получают цемент сухим методом, что обеспечивает низкое водопоглощение и повышенную морозостойкость.
Технологический процесс выпуска белого цемента
Производство белого цемента незначительно отличается от технологии выпуска стандартного серого стройматериала. Но и белый цемент производится в соответствии с сухим и мокрым способами. Основное отличие заключается в том, что сырье обжигается при высоких температурах и впоследствии быстро охлаждается водой. Клинкер белого цемента состоит из известняка, гипса, соли, минеральных добавок и других компонентов, характеризуется как маложелезистый. В качестве исходного сырья для производства клинкера применяются глинистая и карбонатная породы: известняк, кварцевый песок, каолиновая глина и отходы обогащения. Производство белого цемента требует бОльших затрат по сравнению с выпуском обычного серого.
Цемент белый М500 Д0 3 кг. Фото Петрович
Марки цемента
Марка выражается в числах от М200 до М600 с шагом в 50 или 100 и обозначает предел сжатия от 10 до 60 МПа. Классификация следующая.
- М200 – используется для изготовления штукатурных и кладочных растворов. Особенность материала – способность набирать прочность при высокой влажности. Это и обеспечивает штукатуркам стойкость к сырости.
- М300 – выдерживает большее давление, но используется так же для штукатурных смесей. Встречается редко.
- М400 – применяется при замешивании бетонов для сборной и железобетонной конструкции. Материалы на его основе берут для возведения надземных и подводных сооружений.
- М500 – используется для получения материалов для перекрытий, балок, сборного железобетона, фундамента. Используется в строительстве чрезвычайно широко. Изготавливают из него бетоны любой прочности до марки М500.
- М600, М800 – в свободной продаже встречается крайне редко. Предназначен для возведения специальных объектов гидротехнических сооружений, атомных станций, военных бункеров.
Помимо марки, имеет значение модификация. Для производства сборного железобетона лучше брать соответствующую марку цемента категории Б – быстротвердеющая.
Крупные цементные предприятия в мире и России
Крупнейшим мировым производителем цемента является группа компаний LafargeHolcim (Франция). Основными конкурентами являются компании Cemex (Мексика) и HeidelbergCement (Германия). Ведущими представителями рынка являются предприятия Dyckerhoff (Германия), Italcementi (Италия), Anhui Conch Cement (Китай), Taiheiyo Cement (Япония), Votorantim Cimentos (Бразилия). Ведущими производителями России являются следующие компании: Евроцемент Груп, Сибирский цемент, Азия Цемент, Новоросцемент, Себряковцемент.
Изготовление в домашних условиях, что добавить для прочности и не только
В некоторых случаях возможно рассмотреть вариант самостоятельного изготовления. Но прежде чем приступать к работам необходимо запомнить, что процесс изготовления очень трудоемкий и требует наличия специального оборудования и навыков. Кроме этого, качество и характеристики самодельного продукта несопоставимы со свойствами цемента, произведенного в промышленных условиях. Даже при использовании улучшающих свойства добавок, в частности, пластификаторов, это утверждение будет актуально. Поэтому принимать решение об изготовлении цемента своими руками, нужно только в последнюю очередь.
