Srub-stroi58.ru

Сруб Строй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технологии производства и применение вяжущих материалов

Технологии производства и применение вяжущих материалов

Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Это определение относится к неорганическим вяжущим веществам, которые рассматриваются в настоящей книге, а не к органическим вяжущим (битумы, дегти, клеи и им подобные материалы).

Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и области применения делятся на группы.

Наиболее обширна группа гидравлических вяжущих, которые после затворения водой споcобны твердеть как на воздухе, так и в воде. После предварительного затвердевания на воздухе они продолжают твердеть в воде, длительно сохраняя и наращивая свою прочность. Гидравлические вяжущие вещества можно использовать в надземных, подземных и гидротехнических сооружениях, испытывающих воздействие воды.

В группу гидравлических вяжущих входят цемент, глиноземистый цемент, пуццолановые цементы, шлаковые цементы, цементы с наполнителями, расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Известен ряд разновидностей этих вяжущих. Так, в зависимости от состава, различают цементы: обычный, алитовый, белитовый, алюмоферритный, ферритный, магнезиальный. В соответствии со специальными свойствами выделяют такие разновидности цементов, как быстротвердеющий, особо быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, с умеренной экзотермией, белый и цветные, тампонажный, дорожный, для асбестоцементных изделий, магнезиальный. Разновидностями глиноземистого цемента являются ангидрито-глиноземистый и гипсо-глиноземистый цементы.

В подгруппу пуццолановых цементов входят: пуццолановый цемент, сульфатостойкий пуццолановый цемент, известково-пуццолановый, известково-глинитный и известково-зольный цементы в подгруппу шлаковых — шлакоцемент, быстротвердеющий шлакоцемент, шлаковый магнезиальный цемент, известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый, а в подгруппу цементов с наполнителями — двухкомпонентные цементы на основе цемента и наполнителей (карбонатный, песчанистый цемент), к этой же подгруппе относятся многокомпонентные цементы на базе цемента, наполнителей и гидравлических добавок. Известково-пуццолановые цементы, в соответствии с видом применяемых для их изготовления гидравлических добавок, делятся на цементы на основе добавок вулканического, осадочного происхождения или обожженных глинистых веществ.

Расширяющиеся цементы изготовляют на основе глиноземистого цемента или цемента с различными расширяющимися добавками. К этой подгруппе можно отнести и безусадочные цементы.

Группа воздушных вяжущих отличается тем, что после смешивания с водой эти вяжущие могут твердеть и длительно сохранять и наращивать, прочность только на воздухе. Воздушные вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. В группу воздушных вяжущих входят воздушная известь, гипсовые вяжущие вещества и магнезиальные вяжущие вещества.

Воздушную известь изготовляют в виде негашеной комовой, негашеной молотой, карбонатной молотой, гидратной (пушонка). К гипсовым вяжущим веществам относятся: строительный гипс, формовочный гипс, технический (высокопрочный) гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс, гипсовые вяжущие из гипсосодержащих пород, а к магнезиальным — каустические магнезит и доломит.

К группе вяжущих автоклавного твердения, наиболее эффективно твердеющих при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6-10 ч при давлении насыщенного пара 9-13 атм, относят известково-кремнеземистые вяжущие, состоящие из извести и кварцевого песка, маршалита или других кремнеземистых материалов; известково-белитовые вяжущие из извести и белитового (нефелинового) шлама, песчанистые цементы и ряд других. Некоторые вяжущие этой группы, которые могут твердеть при обычных температурах, уже упоминались ранее.

К группе кислотоупорных вяжущих веществ, которые после затвердевания на воздухе могут весьма длительное время сохранять свою прочность при воздействии минеральных кислот, относят кварцевый кремнефтористый цемент и некоторые другие.

Двух- и многокомпонентные вяжущие материалы, состоящие, например, из цемента и активных минеральных (гидравлических) или наполнительных добавок (микронаполнителей), иногда называют смешанными, производными или сложными, в отличие от исходных цементов чистых или основных (без добавок). Употребляемый нередко термин — вещественный состав — характеризует содержание в смешанном вяжущем основного вида вяжущего и различных добавок.

Вяжущие вещества без добавки заполнителей, в виде вяжущего теста (смеси вяжущего вещества с водой), употребляются редко, так как при твердении большинство этих веществ дает большую усадку, что ведет к образованию трещин. Кроме того, введение заполнителей снижает стоимость изделий из вяжущих веществ и в ряде случаев придает специальные свойства. Обычно в строительстве отдельные камни или блоки связывают в одну монолитную массу строительным раствором, представляющим собой затвердевшую растворную смесь, состоящую из вяжущего вещества, песка или другого мелкого заполнителя и воды. Цельные монолитные части сооружения изготовляют из бетона, получаемого в результате затвердевания бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, мелких и крупных заполнителей и воды. Из бетонных, а также из растворных смесей изготовляют различные строительные детали и конструкции. Затвердевшее тесто называют вяжущим или цементным камнем. Так же называют затвердевшую цементную часть раствора или бетона.
Строительные детали на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от небольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций. Твердение этих изделий протекает при обычных или повышенных температурах (гидротермальная обработка изделий на основе цемента и извести, сушка гипсовых изделий и т.д.).

Для получения изделий из вяжущих веществ служат цемент, известь, гипс и реже магнезиальные и другие вяжущие вещества. В качестве заполнителей применяют песок, гравий, щебень, доменный и топливный шлаки, керамзит, аглопорит, шлаковую пемзу, вспученный перлит, природную пемзу и некоторые другие; армирующим же материалом является и арматурная сталь, асбест, древесные волокна и т. д.
Изделия из вяжущих веществ можно разделить на следующие основные группы:

  1. бетонные и железобетонные из обыкновенных, легких и ячеистых бетонов на основе цементов;
  2. асбестоцементные;
  3. силикатные плотные и ячеистые на основе извести;
  4. гипсовые.

Сырьем для производства вяжущих служат природные материалы (горные породы) и некоторые промышленные отходы. Эти материалы используются в отдельности либо в смеси друг с другом.

К природным сырьевым материалам относятся породы: гипсовые, известковые, глинистые, мергелистые, магнезиальные, высокоглиноземистые и кремнеземистые.

Гипсовые горные породы состоят в основном из двуводного CaSO4*2Н2О или безводного сернокислого кальция — CaSO4. Эти породы применяются для производства гипсовых вяжущих, а в смеси с другими материалами — для изготовления сульфатно-шлаковых цементов. Наряду с этим гипсовые породы широко используются как добавки к различным вяжущим веществам. Основными видами гипсового сырья являются гипсовый камень (CaSO4*2Н2О) и ангидрит (CaSO4).

Известковые породы в виде известняков, мелов, известковых туфов, известняков-ракушечников состоят в основном из углекислого кальция. Они используются для производства извести, портландцемента, глиноземистого цемента и смешанных вяжущих на их основе.

Читайте так же:
Как применять цемент для глушителя

Глинистые породы в виде глин различных видов, суглинков, глинистых сланцев, лёссов, состоящих в основном из водных алюмосиликатов, применяют для производства цемента, смешанных вяжущих на его основе, а также на основе извести и обожженных глин.
Мергелистые породы представляют собой природную гомогенную смесь кальцита и глинистого вещества. Их применяют при изготовлении портландцемента и его производных, а также гидравлической извести.

Магнезиальные породы в виде магнезита (МgСО3) и доломита (СаСО3*МgСО3) употребляют в производстве магнезиальных вяжущих веществ, а также доломитовой извести.
Высокоглиноземистые породы (бокситы), состоящие главным образом из гидратов окиси алюминия, применяются в смеси с другими материалами для изготовления глиноземистого цемента.

Кремнеземистые породы (диатомит, трепел, пуццолана, трасс, кварцевый песок и др.) используются в смеси с другими материалами для изготовления смешанных цементов.
Отходы промышленности [металлургические и топливные шлаки, золы, белитовый (нефелиновый) шлам и др.] в смеси с другими материалами употребляются для получения различных цементов. В этом случае устраняется необходимость в организации карьеров для добычи полезного ископаемого и не образуются большие отвалы из отходов вблизи завода-изготовителя.

Заводы по производству вяжущих веществ применяют в качестве сырья широко распространенные горные породы и отходы других отраслей промышленности. Эти заводы строятся в большинстве случаев в местах залегания основного сырья, так как перевозить его невыгодно из-за его громоздкости, низкой стоимости и сравнительно небольшого выхода готового продукта, так как в ходе производства удаляются влага и углекислота.

Добавки, вводимые для регулирования свойств изготовляемых из вяжущих веществ растворов и бетонов и для экономии самих вяжущих веществ, можно разделить на следующие группы:

  1. активные минеральные (гидравлические), повышающие плотность и стойкость вяжущих веществ в пресных и сульфатных водах: осадочного происхождения — диатомиты, трепелы, опоки, глиежи (глины естественножженые); вулканического происхождения — пеплы, туфы, пемзы, трассы; искусственно получаемые — доменные гранулированные шлаки, топливные золы и шлаки, обожженные глины (глинит, цемянка, керамзит, аглопорит), горелые породы (самовозгорающиеся в отвалах пустые шахтные породы), кремнеземистые отходы;
  2. наполнительные (микронаполнительные), позволяющие экономить цемент и повышать плотность бетона: получаемые из горных пород — известняки, изверженные горные породы, пески, глины и т. п.; искусственные, получаемые из промышленных отходов, — доменные отвальные шлаки, некоторые виды топливных зол и шлаков и т. д.;
  3. ускоряющие схватывание и твердеющие вяжущих веществ: хлористый кальций, хлористый натрий, соляная кислота, сернокислый глинозем, поташ, молотая негашеная известь и др.;
  4. замедляющие схватывание вяжущих веществ: гипс, слабый раствор серной кислоты, сернокислое окисное железо, кератиновый замедлитель, животный клей и др.;
  5. поверхностно-активные: пластифицирующие — концентраты сульфитно-спиртовой барды (жидкие, твердые и порошкообразные); гидрофобно-пластифицирующие и микропенообразующие — мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, абиетат натрия, омыленный древесный пек и др. К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относятся и кремнийорганические жидкости: метилсиликонат натрия (ГКЖ-11, МСГ-9), этилсиликонат натрия. (ГКЖ-10, ЭСГ-9), этилгидросилоксановая жидкость (ГКЖ-94). Поверхностно-активные вещества уменьшают водопотребность и расход вяжущих, повышают морозостойкость бетонов и растворов. Гидрофобно-пластифицирующие добавки, кроме того предохраняют цементы от быстрой потери активности при дальних перевозках и длительном хранении;
  6. пенно — газообразующие, применяемые для изготовления ячеистых бетонов: пенообразователи — клее — канифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые, пенообразователь ГК; газообразователи — алюминиевая пудра, пергидроль технический;
  7. повышающие кислото- и жаростойкость: кислотостойкие — тонкомолотые андезит, базальт, диабаз, бештаунит, гранит, кварц, природный пылевидный кварц и др.; жаростойкие — тонкомолотые хромит, магнезит, фосфоритная мука, шамот, полукислые огнеупорные изделия, металлургический магнезит, андезит, диабаз и др.

В основу приведенной классификации добавок положено ее целевое назначение. Некоторые добавки по оказываемому им действию могут быть отнесены к двум и более группам и используются и в тех, и в других случаях.

Добавки применяются как в сухом, порошкообразном, состоянии, так и в виде водного раствора, суспензии или эмульсии. Они вводятся в состав цемента или до затворения водой (путем совместного помола или последующего после помола смешения или непосредственно в бетономешалку или растворомешалку (одновременно с другими составляющими бетонной или растворной смеси).

Ряд добавок нашел широкое применение. Например, добавки замедляющие сроки схватывания, и активные минеральные другие добавки применяются реже.

В производстве вяжущих веществ для ускорения процессов служат различные минерализаторы и интенсификаторы, вводимые в небольших количествах. Так, для ускорения обжига цемента вводят фториды щелочных и щелочноземельных металлов, соли кремнефтористоводородной кислоты, сернокислый и хлористый кальций и др.; для ускорения процесса помола цемента вводят углеродистые материалы, поверхностно-активные вещества и некоторые другие; для снижения влажности шлама к сырьевой смеси добавляют разжижители в виде сульфитно-спиртовой барды, триполифосфата натрия и ряда других веществ.

Выбор цемента для приготовления бетона

Создание основания конструкции или проведение работ по ее возведению требуют особых умений. В частности, это касается замешивания бетона соответствующего качества. Каждый процесс постройки индивидуален и нуждается в определенной пропорции материалов – количество цементного вещества, раствора и тому подобное. Каждый такой расчет нужен, как для определения должного количества компонентов, так и для установления общих финансовых затрат на строительство.

Процесс создания

Под цементом имеется ввиду вяжущее вещество неорганического искусственного происхождения. Как правило, его использование связано с изготовлением двух стройматериалов – это бетон и раствор. Выделяют 3 этапа изготовления цементного материала.

1 этап – добывание и обрабатывание материалов, путем проведения следующих операций:

  • добыча известняковых, глиняных и гипсовых материалов;
  • измельчение известняка, его сушение;
  • перемешивание полученной смеси с глиной в соотношении 1:3 (известняк : глина);
  • приготовленное вещество имеет название «шлам».

2 этап охватывает процесс производства клинкера, а именно промежуточный продукт перед образованием цемента. Для этого нужны следующие действия:

  • обжечь шлам (температура должна достигать 140 градусов);
  • дождаться его преобразования в клинкер, который на вид напоминает керамзитные зерна;
  • измельчить клинкер до состояния порошка.

3 этап – портландцемент, который образуется после следующих действий:

  • порошок клинкера смешивается с гипсом, количество которого равно 5% от общей массы;
  • в состав включаются минеральные вещества для создания определенного вида и марки цементного раствора.

Виды и их применение

Вяжущее вещество имеет множество разновидностей.

Портландцемент

Портландцемент – это разновидность цемента, гидравлическое вяжущее вещество.

Читайте так же:
Забутовка трубопроводов цементным раствором

Самый распространенный материал. Его использование, как правило, связано со строительством различных целей, изготовлением как тяжелых, так и легких бетонов, ячеистых бетонных конструкций, материалов для теплоизоляции, самых высоких растворных марок. Условия эксплуатации не ограничены. Его хранение должно происходить в закрытых складских помещениях. Смешивание нескольких марок цемента в единое целое недопустимо.

В свою очередь, для соблюдения требований строительства к качеству цементной смеси, портландцемент делится на подкатегории. Их главным отличием являются присущие им свойства. Рассмотрим эти цементы детально.

Пластифицированный

Его изготовление связано с измельчением соответствующего клинкера, который состоит из гипса и пластификатора, количество которого должно быть не выше 0,15-0,25% от массы всего раствора. Данному раствору соответствует 400 и 500 марки. Главными особенностями этого материала являются:

  • повышенная подвижность;
  • пластификация, суть которой заключается в сокращении количества воды, содержащейся в готовом изделии;
  • плотность;
  • стойкость к низким температурам;
  • гидроизоляционные свойства бетона.

Как правило, применяется при укладке покрытий дорог, аэродромов и гидросооружений.

Гидрофобный

Образуется в ходе добавления в клинкер веществ, обладающих гидрофобизирующими свойствами. Они включают в себя:

  • жирные кислоты из синтетических материалов;
  • петролатум, подданный окислению;
  • асидол;
  • мылонафт и прочие.

Адсорбция данных веществ служит защитным слоем для цемента на мономолекулярном уровне от воздействия влаги. Гидрофобизирование помогает цементу избежать коррозии и разрушения в процессе оттаивания. Его достоинства:

  • стойкость к минусовым климатическим условиям;
  • слабо поддается коррозийному разрушению и воздействию влаги;
  • влажность воздуха не влияет на срок хранения.

Применяется при постройке конструкций гидротехнического, портового, аэродромного и дорожного направлений. Кроме того, возможно использование при облицовке поверхностей зданий.

Быстротвердеющий

Главная особенность такого цемента основывается на процессе затвердевания. Это свойство упоминается в маркировке смеси буквой «Б». Прочность материала достигается при замешивании. Именно благодаря этому качеству цементная смесь становится популярной. Кроме того, железобетонные конструкции изготавливаются без использования камер пропаривания. Чаще всего применяется для создания специального бетона.

Сульфатостойкий

Данный портландцемент характеризуется низким тепловыделением, что обеспечивается благодаря высокой сульфатостойкости. Благодаря этому становится возможным использование бетона, полученного в результате применения этого цемента, при строительстве конструкций с высоким сульфатным влиянием.

Белый и цветной

Белый портландцемент образуется в ходе использования клинкера с невысокой концентрацией в нем железа. Что же касается цветного материала, то он получается при добавлении в их состав разных пигментных веществ, таких как охра, окись хрома и другие. Применение обоих растворов характерно для декорирования зданий.

Расширяющийся цементный раствор

Данная категория цементов – это особенная смесь, используемая при определенных видах строительных работ. Работа с бетоном предусматривает его усадку при высыхании. В связи с этим возникают проблемы во время проведения отделки поверхностей, создания и ремонта больших бетонных объектов, заделки и изоляции швов железобетона от влаги, а также при других работах. Именно для разрешения данных трудностей используется расширяющий цемент. Его отличающей особенностью является компенсирование усадки за счет роста объема смеси на первых этапах работ по бетону.

Главные составляющие цементного раствора этого вида – это портландцемент или глиноземистый цементный раствор (70% общей массы), гипсовые и другие добавки. Кроме склонности к растяжению, он обладает быстротвердеющими свойствами благодаря наличию в составе смеси гипсового вещества. Объем смеси увеличивается в процессе набора материалом крепости. Это происходит благодаря образованию в цементе кристаллов, появление которых вызвано реакцией компонентов на влагу. Последующий рост кристаллов. и как результат – увеличение цементного раствора в объеме происходит в течение 3 дней. Преимущества:

  • длительный срок службы;
  • высокая совместимость;
  • стойкость к воздействию химии и окружающей среды.
  • высокая стоимость;
  • использование лишь для определенных типов работ, а именно: обработка трещин и швов; склейка железобетонных конструкций;
  • отделка ракушечных покрытий.

Глиноземистый раствор

Жаропрочный глиноземистый цемент.

Этот материал можно отнести к цементам быстродействующего и гидравлического типа. Для его создания необходимо измельчить обожженную или сплавленную смесь из глинозема. Кроме этого, состав смеси включает в себя известняк, известь или глиноземную породу. Возможна окраска вещества в серо-зеленый, коричневый или черный цвет.

Главное достоинство глиноземистых цементов – это огнеупорность благодаря наполнителям, таким как магнезит, шамот, руда.

Как правило, его использование связано с промышленными конструкциями, подверженными влиянию высоких температур, воды или газа. При авариях и ремонтных работах также возможно его применение, как заделочного вещества на морских суднах.

Пуццолановая смесь

Данное понятие объединяет в себе группу цементных растворов, имеющих в своем составе минеральные вещества, и которые занимают в общей растворной массе не менее 20%. Также в нем присутствуют портландцемент и немного гипса. Пуццолановый цементный раствор применяется для сооружения подводных и подземных конструкций. Отличительные свойства:

  • стойкость к коррозии;
  • медленное затвердение;
  • стойкость к низким температурам.

Шлакопортландцемент

Это вяжущий материал, который характеризуется возможностью затвердения как в водной среде, так и в воздухе. Производится путем измельчения смеси из портландцементного клинкера, гипса и гранулированного доменного шлака. Возможно смешивание предварительно измельченных компонентов. Шлакопортландцемент имеет следующие характеристики:

  • наличие шлака замедляет затвердения;
  • низкая прочность;
  • умеренное выделение тепла при затвердевании;
  • деформации бетона значительно меньше.

Все марки этого вида цемента используются при устройстве бетона для строений вне зависимости от расположения.

Цементные свойства

Основными свойствами являются:

  • тонкое измельчение – главное условие, которое является основным показателем длительности затвердения и прочности бетонного раствора;
  • стойкость к коррозии – определяет уровень противостояния цемента влиянию окружающей среды;
  • стойкость к низким температурам – свойство, которое означает особенность цементного стройматериала реагировать на перепады температуры;
  • потребность воды – ее необходимое количество для качественного процесса гидратации цемента и наделения его пластичностью;
  • прочность – обозначается маркой, указанной на упаковке;
  • сульфатостойкость – возможность противостоять воде, содержащей ионы сульфата.

Условные обозначения

Выделяют следующие цементно-марочные обозначения:

  • вид цемента обозначается по первым буквам, например, портландцемент – ПЦ;
  • цементная марка, которая определяется крепостью на сжатие – от М300 до М700;
  • количество включенных добавок. При запрете добавления – ДО, до 5% от общей массы – Д5, от 5 до 20% – Д20;
  • в зависимости от определяющих характеристик: например, быстротвердеющий – Б, гидрофобизированный – ГФ.
Читайте так же:
Как очистить ведро от застывшего цемента

Свойства бетона ухудшаются при длительном его хранении. В результате воздействия влаги на цемент понижается его марка. За один месяц теряется 10% прочности. Исходя из этого, нужно учитывать прочность при составлении пропорций цементного раствора.

Выбор марки цемента для приготовления бетона

Выбор вяжущего вещества зависит от типа строительства, от окружающих факторов. На практике создана таблица соответствия марки цемента и его расхода. Так, расход смеси марки М200 равен 200-240 кг/м3. Раствор М300 используется в количестве 215-240 кг/м3. Расход самой высокой марки М500 – 250-440 кг/м3. Эти расчеты позволяют определить количество требуемого цементного материала для приготовления определенного класса/марки бетона. Как правило, они проводятся при возведении фундамента.

Какие особенности выбора цемента?

Приготовление бетона требует ответственного подхода к решению вопроса: вяжущее вещество какой марки необходимо для строительства? От высоты марки зависят связующие особенности. Следует запомнить несколько правил:

  • марка цемента должна быть в 2 раза больше, чем марка будущего бетонного раствора. Например, раствор М200 требует цемент марки М400;
  • обращайте внимание на срок и условия хранения вяжущего вещества. Даже сухой на вид материал может иметь лишь половину первоначальной прочности, если условия хранения нарушены. Лучше приобретать цементный раствор перед началом работ на бетоне и у известных производителей.

Заключение

Цемент – это не только вяжущее вещество, но основной составляющий компонент бетонного раствора. Именно от него зависят прочность и надежность будущей конструкции.

Следует обращать внимание не только на особенности определенного вида этого строительного материала, но и на его качество, которое напрямую зависит от условий хранения.

Способы и схемы производства цемента

Способы производства цементных смесей

В природе эта порошкообразная масса, использующаяся в основном в качестве вяжущего в процессе изготовления различных сухих смесей и растворов, не встречается. Цемент – продукт искусственный. Технологии его производства, их особенности, чем отличаются различные способы (например, сухой от мокрого) – тема этой статьи.

Методы изготовления цемента

В стоимость любой продукции всегда закладываются транспортные расходы на доставку сырья. Именно поэтому большинство цементных заводов функционирует в регионах, где оно добывается. В качестве исходных компонентов используются определенная разновидность известняка (основной) и добавки (гипс и другие измельченные минералы). Их подбор зависит от марки цемента, которую требуется получить.

Основные этапы

1. Получение клинкера.

Самый дорогостоящий технологический этап, на который приходится до 65 – 75 % всех затрат на изготовление цемента. Клинкер – это смесь на основе извести и глины, являющаяся исходным сырьем для производства вяжущего. В общем виде схема выглядит так: подготовленную смесь заливают водой и дают отстояться в течение определенного периода, после чего она подвергается термической обработке в специальных печах (режим в пределах 1400 – 1500 °C), в результате которой отдельные фракции спекаются, и получается гранулированная масса.

Далее зерна клинкера подвергаются измельчению (помолу). На этом этапе изготовления промежуточного цементного продукта в сырьевую массу вводятся добавки, которые определяют конечные характеристики вяжущего. В зависимости от процентного содержания минералов он классифицируется по маркам.

Специфика производства портландцемента в том, что в сырье должны преобладать материалы с повышенным содержанием алюмосиликатов и оксида кальция. На практике этого можно достичь, если исходную массу готовить в пропорции 1 к 3 (глина/известняк).

Существует несколько технологий производства вяжущего. При выборе того или иного способа каждый завод по выпуску цемента ориентируется прежде всего на доступность конкретного типа сырья в данном регионе, возможности оборудования, энергетические мощности и ряд других факторов. А с учетом того, что при изготовлении продукта можно комбинировать с разновидностями добавок, их процентным содержанием – нюансов даже при однотипной технологии достаточно.

Схема технологического процесса

Способы заводского производства

Данная технология считается наиболее сложной и затратной. Схема мокрого способа в том, что первичная обработка основных компонентов в начале цикла производится раздельно. Измельченные фракции загружаются в оборудование, предназначенное для кратковременного хранения материалов в водной среде. После отмачивания продукты поступают в специальные мельницы, где все еще мокрые фракции превращаются в порошкообразную массу с одновременным перемешиванием всех ингредиентов.

Подготовленный шлам перемещается в шлюмбассейны (вертикальный + горизонтальный), в которых осуществляется процесс корректировки долевого соотношения составляющих цемента. По сути, определяется химическая формула конечного продукта. Далее – обжиг мокрого шлама в печи и охлаждение в холодильных установках. О цементе как таковом можно говорить только после окончательного измельчения его шлама, в результате чего и получается порошок в том виде, в котором он поступает на склад. После контроля качества вяжущее фасуется. В последнее время мокрый способ изготовления применяется все реже, так как существуют более простые и менее затратные технологии производства цемента.

Мокрый способ

Принципиальное отличие от мокрого – в измененной технологической схеме. Основное оборудование то же самое, но при сухом способе после предварительного измельчения сырья для цемента компоненты поступают в сушильные барабаны (каждый в свой). После этого они перемешиваются и дополнительно измельчаются в общей мельнице. Особенность сухого способа еще и в том, что на этом этапе вводятся добавки.

Дальнейший нюанс производства определяется видом и влажностью глины. Все сухие составляющие шлама по этому параметру необходимо «выровнять». С этой целью масса увлажняется, после чего отправляется на обжиг. Так как влажность промежуточного цементного продукта относительно невысокая (порядка 13 %), то для его осушения и получения гранул не требуется мощных печей и большого эн/потребления. Это позволяет определить сухую технологию как наиболее экономичный способ производства.

Есть и еще одна методика, которая считается очень рентабельной. Речь идет о производстве бесклинкерного цемента сухим способом. В чем разница? Сырьем для получения портландцемента являются не горные породы, а зольная пыль, по сути, отходы производства. Такая технология еще больше снижает затраты на эл/энергию (не требуется многоступенчатое дробление компонентов для портландцемента), доставку сырья и увеличивает выбор разновидностей сухого шлама. Данный способ привлекателен для тех, кто решил организовать собственное производство.

Сухой метод производства

Такое производство портландцемента несколько отличается от вышеописанного. Во-первых, размерами гранул шлама, во-вторых, его влажностью (она несколько больше), в-третьих, принципом обжига. Он производится в печах Леполь, конструкция которых при таком способе получения цемента обеспечивает уменьшение примерно на 22 – 22 % уровня карбонизации продукта. Далее то же самое – мелкий помол сухого материала и отправка в бункер для хранения.

Читайте так же:
Загрязнения от цементной промышленности

4. Комбинированный способ.

В нем сочетается несколько технологий. Схема зависит от того, какой из способов получения портландцемента (сухой или мокрый) выбран в качестве базового. Хотя есть и другие варианты. Соответственно, подбирается и оборудование, необходимое для той или иной технологии изготовления.

Цемент собственного изготовления

Учитывая огромный спрос на данный стройматериал, многих интересует вопрос организации производства вяжущего в домашних условиях. Разовое производство, для себя, в каких-то определенных целях (заливка фундамента, капитальный ремонт и тому подобное) – нерентабельно. Во-первых, процесс изготовления материала связан с большим потреблением эл/энергии. А конечные затраты – это не только оплата счетов, но и необходимость прокладки новой силовой линии. Во-вторых, придется закупить соответствующее оборудование – печь и мельницу для помола. Если к этому добавить и стоимость всех компонентов, то производство цемента на дому – бесперспективно и убыточно.

Другое дело – предпринимательство. Сейчас на рынке много различного оборудования, из которого выйдет смонтировать поточную линию для изготовления вяжущего. Несмотря на то, что в основном все агрегаты «made in Китай», судя по отзывам на тематических форумах, существенных претензий к их работе по получению цемента нет. Затраты на мини-завод по производству стройматериала довольно быстро окупаются. К сожалению, данных о полной стоимости (в комплекте) в открытом доступе нет (везде указывается «уточняйте»), но можно сделать некоторые выводы, если ознакомиться с ценами на аналогичные образцы. Например, измельчитель твердых пород из Китая обойдется около 145 000 – 155 000 рублей.

Рентабельность несложно оценить самостоятельно, если ориентироваться и на цены вяжущего. 1 т цемента в среднем (с доставкой) обходится примерно в 3 450 рублей. Себестоимость его изготовления на своем небольшом заводе специалистами оценивается (в зависимости от технологии и схемы) в пределах 780 – 960 руб/т. Рыночная стоимость портландцемента еще выше – порядка 4 050 руб/т. Преимущества производства на своем оборудовании очевидны. Недаром собственный завод считается не просто выгодным, а высокоприбыльным бизнесом.

Виды модификации цементного вяжущего и ее основные свойства

Для лучшего понимания и правильного применения различных видов цемента, предлагаем ознакомиться с описанием свойств основных марок и видов цемента:

Основное вяжущее вещество, которое используется в современных строительных работах это портландцемент. Этот строительный материал производится и тонко помеленного портландцементного клинкера, гипса и специфических добавок. Клинкер для портландцемента получают путем обжига тонкодисперсного сырья до состояния спекания. Сырье состоит из мергеля, известняка, доменного шлака и глины. После обжига в сырье повышается до оптимального количества процентное содержание высокоосновных силикатов кальция. Многие производители регулируют скорость схватывания своего портландцемента, для чего в клинкер вводят двуводный гипс. Делают это еще на этапе помола. Процент вводимого гипса 15-35% (если массу цемента пересчитать на SO3). Сейчас производят такие виды этого цемента: бездобавочный и минеральный портландцемент, а также шлакопортландцемент.

Все типы гидрофобного портландцемента представляют собой вяжущее вещество с повышенной водонепроницаемостью. Этот цемент является результатом мелкодисперсного измельчения портландцементного клинкера, гипса и особой добавок, дающих цементу гидрофобные свойства. Это кубовые остатки синтетических жирных кислот, олеиновая кислота, асидол мылонафт, окисленный петролатум и др. Эти добавки вводятся в процентном отношении 0,1-0,3% к массе цемента. В процессе схватывания они образуют на поверхности частиц цемента мономолекулярные гидрофобные плёнки, которые снижают гигроскопичность цемента. Эта особенность позволяет длительно сохранять гидрофобный цемент во влажных условиях. Растворы и бетоны, приготовленные с использованием этого цемента имеют меньшее водопоглощение, а также повышенную водонепроницаемость и морозостойкость. Наряду с портландцементом можно гидрофобные свойства шлаковым, глиноземистым и прочим видом цемента.

Под названием "шлаковый цемент" или "шлакощелочной цемент" подразумеваются все виды вяжущих веществ, которые изготавливают путем тонкого измельчения гранулированного доменного шлака, в который водят активирующие добавки (строительный гипс, известь и ангидрит). Также возможно смешивание этих же компонентов, предварительно помеленных по отдельности. На сегодняшний день выделяют следующие виды шлакового цемента: известково-шлаковый (известь 10-30%, гипса до 5%); сульфатно-шлаковый (гипс или ангидрита 15-20%, портландцемент до 5%, известь до 2%). Шлаковый цемент используют для приготовления бетонов и вяжущих растворов, для создания подземных и подводных конструкций. Но наиболее эффективно этот цемент применяют в создании автоклавных изделий и матеиалов.

Цемент, у которого в первое время затвердевания интенсивно нарастает прочность, называют «быстротвердеющим». Его применяют для изготовления различных сборных изделий и конструкций из железобетона. Высокую механическая прочность этого цемента, на первом этапе затвердевания, получают за счет следующих факторов: особый минеральный состав; точная дозировка добавок; тонкость помола цемента.

Сейчас производится следующие виды этого продукта: быстротвердеющий портландцемент, который через 3 суток имеет предел прочности на сжатие 25 Мн/м2 (250 кгс/см2); портландцемент особо быстрого твердения; шлакопортландцемент быстрого твердения.

Пуццолановым цементом называют вяжущее вещество, в состав которого включено более 20% специальных минеральных добавок. Название "пуццолановый» получено этим цементом в наследство от особой вулканической породы рыхлой консистенции. «Пуццоланы» ещё в Древнем Риме использовались как добавка к извести для изготовления строительного пуццоланово-известкового вяжущего вещества. В сегодняшнем строительстве используется пуццолановый портландцемент, который получают путем измельчения 60-80% портландцементного клинкера, 20-40% активной минеральной добавки и незначительного количества гипса. От стандартного портландцемента его отличает высокая устойчивость к коррозии (лучше всего это качество проявляется в сульфатных и мягких водах), но при этом у него низкая скорость затвердевания и невысокая морозостойкость. Этот цемент используют для изготовления бетонов, которые применяются в подземном и подводном строительстве.

Расширяющимся цементом называют сборную группу цементных вяжущих веществ, которые обладают качеством увеличивать свой объём в процессе затвердевания. У многих расширяющихся цементов процесс расширения происходит благодаря образованию во время взаимодействия цемента с водой, высокоосновных гидросульфоалюминатов кальция. Эти вещества связывают большое количество воды, которое в 15-25 раз превышает исходный объем твёрдых компонентов. Максимальное расширение такого цемента колеблется 0,2-2%. Прочностные показатели расширяющегося цемента равны 30-50 Мн/м2.

В строительстве максимальное распространение получили следующие виды расширяющегося цемента: портландцемент, водонепроницаемый, гипсоглинозёмистый и напрягающий цемент. Все расширяющиеся цементы прекрасно твердеют и оптимально расширяются во влажных условиях. Высокая водонепроницаемость позволяет применять расширяющиеся цементы для герметизации стыков сборных зданий из железобетона. Также его используют для максимальной гидроизоляции, во время строительства специфических гидротехнических сооружений и изготовление напорных труб из железобетона.

Читайте так же:
Доставка цемента с горнозаводска

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ)

Водонепроницаемым расширяющимся цементом (ВРЦ) называют гидравлическое вяжущее строительное вещество, которое получают путем совместного измельчения, и последующего тщательного смешивания до однородного состава гипса, глиноземистого цемента, и высокоосновного гидроалюмината кальция. ВРЦ отличается очень быстрым схватыванием: оно начинается через 4 мин. И заканчивается через 10 мин. отсчитывая от момента затворения.

Линейное расширение изделий из этого цемента, пребывающих в воде на протяжении 1 суток обязано оставаться в пределах 0,3-1%. ВРЦ используют для гидроизоляции и зачеканки швов тюбингов и раструбных соединений. Также при его помощи создаются гидроизоляционные покрытия, им заделывают стыки и трещины в конструкциях из железобетона.

Глинозёмистый цемент это строительное вяжущее вещество быстрого твердения. Этот цемент является продуктом тонкодисперсного помола цементного клинкера, который получают из обожженной сырьевой смеси. В состав этой смеси входят бокситы и известняк. Процесс обжига и плавления клинкера производят в вагранках или в специализированных электрических доменных вращающихся печах. Глиноземистый цемент различают по процентному содержанию Al2O3 в конечном продукте. Существует стандартный глинозёмистый цемент (содержание глинозема 55%; плавления сырьевой шихты происходит при температуре 1450-1480 oС) и высокоглинозёмистый цемент (с содержанием глинозема 70%; плавления сырьевой шихты происходит при температуре 1700-1750 oС).

Отличие глинозёмистого цемента заключается в быстром наборе прочности, обладанием высоким выделением тепла при твердении, высокой устойчивостью к коррозии во время нахождения в сульфатных средах, а также замечательной огнеупорностью. Если сравнивать его с портландцементом, то цемент на основе глинозема покажет большую плотность и водонепроницаемость в процессе создания бетонов.

Сульфатостойкий портландцемент в сравнении со стандартным портландцементом имеет более высокую устойчивость к воздействию воды с повышенным содержанием сульфатов, небольшим выделением тепла, низкой интенсивностью затвердевания и повышенной устойчивостью к морозу. Этот тип цемента производят способом тонкого помола клинкера, имеющего специальный минералогический состав. Его используют для производство гидротехнических сооружений и прочих конструкций из бетона и железобетона, которые предполагается эксплуатировать в агрессивной сульфатной среде (такой как морская вода). Также бетон на основе такого цемента прекрасно переносит многократное замерзание и оттаивание.

Напрягающий цемент это отдельная разновидность расширяющегося цемента, которую получают посредством помола следующих компонентов: 65% портландцементного клинкера, 15 % глинозёмистого шлака, а также 5% извести и гипсового камня. Напрягающий цемент это вяжущее вещество с высокой быстротой твердения и схватывание. Раствор имеющий состав 1:1 уже через 1 сутки набирает прочность 20-30 Мн/м2 (200-300 кгс/см2). Полностью затвердевший раствор из напрягающего цемента имеет довольно высокую водонепроницаемость. Во время затвердевания этот тип цемента создает повышенное давление – 30-40 кгс/см2. Эту особенность используют для создания предварительного напряжения в различных железобетонных конструкциях, для создания натяжения в арматуре по одному или нескольким направлениям. Применение напрягающего цемента более всего оправданно в изготовлении железобетонных напорных труб, строительстве крупных емкостей для жидкостей и ряда специфических железобетонных конструкций с тонкими стенами.

Тампонажными цементами называют особый вид цемента, который используют в добыче газа и нефти. Этот цемент производят способом тонкодисперсного помола специального клинкера с добавлением гипса. Сейчас производят два типа тампонажного цемента: для «холодных» и «горячих» газовых и нефтяных скважин. В растворах, которые изготавливают на основе этого цемента включается от 40 до 50% воды.

Магнезиальные полы производят, используя особое вяжущее магнезиальное вещество. Данный стройматериал производится на основе тонкодисперсного порошка, активной частью которого выступает оксид магния. Это вещество является продуктом среднетемпературного обжига натуральных карбонатных пород доломита или магнезита. При взаимодействии с водой, оксид магния очень неторопливо проявляет свои вяжущие свойства, которые при этом довольно слабые. Но если затворять этот цемент водными дисперсиями некоторых солей, то можно получить цементный камень с высокими показателями прочности. Например, при затворении этого цемента раствором хлористого магния вы получите вяжущее вещество, которое называется цементом Сореля.

Большинство качеств магнезиальных цементов, гораздо выше, аналогичных показателей у портландцемента. Они имеют повышенную эластичность, а также высокую стойкость к таким веществам, как: смазочные масла; органические растворители; щелочи; соли. Этот цемент не требует увлажнения во время твердения. Также он гарантирует высокую устойчивость конечного изделия к огню и низкий показатель теплопроводность. По показателям прочности этот цемент показывает прекрасную износостойкость, прочность на сжатие и изгиб (в процессе твердения). Также очень важно то, что этот цемент прекрасно вяжется с любым органически и неорганическим наполнителем.

Благодаря таким особенностям этот цемент широко используется в абразивном производстве (например точильные круги), для производства специальной теплоизоляции (пено — и газомагнезит), для производства подоконников, ступеней, облицовочной плитки, а также для отлива малых архитектурных форм. Но главным способом применения этого цемента является изготовление монолитных бесшовных полов.

Использование магнезиальных цементов в этих целях началось еще в конце XIX – века. Тогда на его основе начали производить ксилолитовые плиты и полы. «Ксилолитом» называют бетон на основе магнезиального вяжущего вещества, наполненного древесными опилками. Через время появились аналогичные изделия из «фибролита», состав которого отличался тем, что в качестве наполнителя применяли разные волокна. Этот тип полов называют «беспыльными», они прекрасно циклюются их можно и хорошо взаимодействуют с мастиками. Такие полы высокогигиеничны, огнеупорны и имеют долгий срок службы. Но они имеют один существенный недостаток низкую водоустойчивость. Поэтому применение таких полов возможно только в условиях предварительной гидроизоляции, которая должна учитывать даже капиллярную абсорбцию влаги.

Эти производственные сложности не давали капиллярным полам развиться в промышленном масштабе. И лишь довольно недавно были открыты новые месторождения природных материалов, расширивших возможности полимерной химии и магнезиальные полы получили второе рождение. Благодаря применению полимеров разных типов, при производстве полов появляется возможность произвести многофункциональную грунтовку, которая будет одновременно выступать гидроизоляцией, паропроницаемой поверхностью.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector