Цемент (лат. caementum — « битый камень») - один из основных строительных материалов, наиболее распространенный вяжущий материал, позволяющий получать изделия и конструкции высочайшей прочности. Это искусственное неорганическое вяжущее вещество. При затворении водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. Его применяют для изготовления монолитного и сборного бетона, железобетона, асбестоцементных изделий, строительных растворов, многих других искусственных материалов, скрепления отдельных элементов сооружений, жароизоляции и др.. 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.
Основными материалами и сырьем, используемыми для производства цемента, являются:
▪ известняк
▪ глина
▪ гипс
▪ гранулированные шлаки (граншлак)
▪ колчеданные огарки
▪ уголь
Всё сырьё изначально перемешивается, потом обжигается при температуре около 1450 градусов, в итоге получается клинкер. После обжига к продуктам спекания добавляют определённое количество гипса, песка и других веществ.
Для строительных нужд вяжущие материалы стали использовать уже в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов была природная необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение.
Примерно 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига.
Первые искусственные вяжущие – строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня), известь (получаемая обжигом известняка). На Руси развитие производства вяжущих материалов связано с возникновением древних городов – Киева, Новгорода, Москвы и др. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов.
Прочитать более подробно об истории появления цемента
Виды цемента
Цементы подразделяются по наличию основного минерала:
Когда говорят о цементе, чаще всего имеют в виду портландцемент и цементы на основе портландцементного клинкера. В конце ХХ века количество разновидностей цемента составляло около 30.
По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40*40*160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1 к 3 с кварцевым песком. Марки выражаются в числах М100 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см2 (10—60 МПа). В настоящее время цемент марки М300 и менее не выпускается. Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и стоит заметно дороже марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и т.д.
Также по прочности в настоящее время цемент делится на классы. Основное отличие классов 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 выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).
Производство цемента
Производство цемента регулируется ГОСТ 31108-2003
Крупнейшими производителями цемента являются Китай, Индия, и США.
Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известнякаи глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.
При измельчении клинкера вводят следующие добавки: гипс СaSO4∙2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.
Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1470°C в течение 2-4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь условно можно поделить на зоны:
Более подробно о том, как производится цемент, Вы можете посмотреть на видео ниже.