Из чего делают цемент: 5 способов производства, маркировка и состав цемента

Сегодня строительство любого объекта не обходится без цемента, который получают несколькими способами. Мы расскажем из чего делают цемент, его виды и процесс изготовления. Нами подготовлена простая инструкция по изготовлению цемента в домашних условиях, в которой разберется даже новичок. Кроме того, рассмотрим состав цемента и сырье необходимое для его получения.

Состав цемента

Точный химический состав цемента вывести сложно, т.к. сегодня существуют разные его виды. Куда важнее знать какие минералы входят в состав цемента.

Цемент получают за счет дробления клинкера и гипса. Клинкер – это полуфабрикат, который образуется во время обжига смеси, полученной из глины и извести в пропорции один к трем. Клинкер является основной цементного порошка, обеспечивая его силикатами кальция. В результате спекания смеси образуются гранулы клинкера размером 1-6 см, к которым добавляются гипс и минералы. Полученную смесь тщательно измельчают до порошкового состояния.

Гипс позволяет регулировать сроки схватывания, а минералы снижают цену на цемент и улучшают его свойства. В качестве минеральных добавок могут использоваться бокситы, пески, пиритные огарки и пр.

Если вернуться к химической формуле, то на примере портландцемента можно узнать из чего сделан цемент: 62% оксида кальция, 18-22% диоксида кремния, порядка 5% окиси алюминия, 2-3% оксида железа или магнитного железняка. Окись алюминия можно заменить глиноземом. Недостающую процентную долю составляют разные присадки.

Сырье для производства цемента

Получение цемента происходит на заводах, вблизи мест добычи сырья, нужного для изготовления порошка. Так как одним из компонентов клинкера является известняк, то рассмотрим основные виды горных пород, позволяющие его получить.

Карбонатные породы – имеют кристаллическую структуру, которая напрямую влияет на эффективность взаимодействия материала с другими компонентами во время обжига. К таким породам можно отнести:

• мергелистый известняк;
• мел;
• доломитовые породы.

Мергель, выступающий заменителем известняка, относят к природному клинкеру, но из-за ограниченных запасов используется редко. Твердость мергелистого известняка зависит от того, какая доля глины в нем находится.

Доломитовые породы отличаются повышенной прочностью. Цементный порошок на их основе, быстро схватывается и является экологичным.

Вторая составляющая клинкера – это глина, которая разбухает при взаимодействии с водой. Глина повышает пластичность цементных растворов и смесей. В качестве глинистых пород используют глинистые сланцы, суглинки, чистую глину, лесс и пр.

Суглинки, помимо глины, содержат песок и пыль. Глинистые сланцы образуются за счет наслоения глины с илом, и содержат мало влаги. Это позволяет быстрее их сушить и измельчать. Могут использоваться как отдельный стройматериал или как компонент цемента. Лесс – это пористый суглинок, легко впитывающий влагу. Легко измельчается руками.

Не рекомендуется покупать цемент на развес, так как он может оказаться старым и без нужных параметров качества. Лучше использовать товар в заводской упаковке, на которой указана дата его изготовления.

Улучшение показателей цементного порошка можно достичь благодаря добавкам. Они повышают прочность бетона, пластичность и срок эксплуатации. К ним можно отнести шлаки, пуццолан или перетертую известь.

Виды цемента

Сегодня можно встретить несколько видов цемента, и каждый из них имеет свои особенности и свойства. Рассмотрим наиболее востребованные виды.

Портландцемент

Используется чаще других видов, по отдельности не применяется, только в строительстве при замешивании бетонных смесей и растворов. Применяется как для индивидуальных потребностей, так и для решения промышленных задач. Вместе с песком и щебнем, служит основой для получения бетона.

Портландцемент может применять при создании наливных потолков, для этого в него нужно добавить больше гипса. Такой подход позволяет изменить цвет на белый. При добавлении пластификаторов, можно изменять время схватывания смеси.

Сульфатостойкий

Стойкий к воздействию химически активных веществ. Благодаря таким характеристикам он применяется при создании мостов, подводных и подземных сооружений, насосных станций или опорных конструкций, устанавливаемых в воду.

Сульфатостойкий цемент долго застывает, но благодаря малому количеству алюминатов кальция, способен сохранять свои свойства при низких температурах. Кроме того, устойчив к атмосферным осадкам.

Пуццолановый

Этот вид является аналогом сульфатостойкого цемента, но в отличие от него содержит до 35% активных добавок. Обладает способностью твердеть в воде или во влажных условиях, благодаря чему применяется в конструкциях, находящихся в условиях повышенной влаги и сильных морозов. Это могут быть шлюзы, шахты, тоннели и прочие конструкции.

Потеря прочности такого вида цемента, происходит быстрее, чем у портландцемента. Это связано с повышенной гигроскопичностью активных минералов, которые поглощая влагу из воздуха вызывают гидратацию.

Кислотоупорный

Используется при создании сооружений в химической промышленности. Например, резервуары, башни и другие специальные здания.

Содержит кислотоупорный наполнитель (кварцевый песок, базальт) и кремнефтористый натрий (ускоритель затвердевания жидкого стекла). Эти компоненты и позволяют защитить бетон от внешних воздействий. Вяжущим веществом выступает жидкое стекло, поэтому цементом, данный порошок называют условно. Чувствителен к влиянию воды и пара.

Пластифицированный

В состав такого цемента добавляют добавки, делающие его подвижным и удобоукладываемым. Популярен при строительстве конструкций загнутой формы. Сохраняет свои характеристики даже под воздействием паров и при низких температурах, влагостойкий. Добавки вводятся в сухом виде или и в качестве водного раствора.

Шлакоцемент

Шлаковый цемент – это экономный стройматериал, содержащий помол клинкера, гипса и гранулированного шлака (порядка 20-80%). Применение шлака снижает стоимость бетона и одновременно существенно повышает его прочностные характеристики. К недостаткам такого порошка относится длительное время затвердевания бетона.

Цемент с содержанием шлака более 20% применяется при производстве железобетонных панелей или плит перекрытия. Благодаря высокой влагостойкости также может использоваться для создания сооружений, находящихся под постоянным воздействием влаги.

Производство цемента

Сегодня используются разные способы производства цемента. Все они отличаются способом подготовки сырья, но общая схема производства цемента остается схожей:

• добыча горных пород для клинкера;
• обжиг смеси;
• измельчение полученных гранул до порошкового состояния;
• смешивание клинкера со всеми составляющими;
• упаковка и хранение.

Цемент хранят в силосах – это башни, в которых хорошо организовано насыщение порошка воздухом. Благодаря этому он не слеживается и сохраняет свои свойства.

Сухой способ

Эту технологию создания цемента используют в основном Китай, Турция или Египет. Способ не предусматривает использование воды, поэтому все его составляющие (известняк, глина и добавки) измельчают в сухом виде. Под воздействием воздуха, полученный порошок сушат, измельчают в мелкодисперсную муку и обжигают при высокой температуре. Обжиг длится примерно четыре часа при температуре 1500℃. Полученный цементный клинкер дробят до нужных размеров и отправляют на фасовку.

Производство цемента сухим методом отличается легкостью создания, низкими затратами, и как следствие большой популярность у производителей. Однако такой порошок чувствителен к однородности сырья и может не соответствовать экологическим нормам.

Мокрый способ

В этом случае клинкер изготавливают из мела, глины и воды. Использование этого способа позволяет в точности определить состав исходного сырья при большой неоднородности сырьевых компонентов. Смешав все компоненты с водой получают шлам (влажная смесь), который затем корректируют в технологических бассейнах. После выдержки шлам подаётся в печь на обжиг.

Полученный из печи продукт охлаждают в холодильниках, измельчают и перемешивают с добавками для получения нужных свойств. Такая технология производства цемента имеет существенные денежные затраты, поэтому редко используется. Тем не менее, когда нужно получить цементный порошок с хорошими показателями, используют именно этот метод.

Комбинированный способ

Такое производство цемента объединяет мокрую и сухую технологии. В том случае, когда за основу этого метода выбирается мокрая методика, процесс производства будет следующим:

1. Изготовление сырьевого шлама по мокрой технологии.
2. Корректировка состава.
3. Обезвоживание состава при помощи пресса или вакуума.
4. Обжиг в печи и дальнейшие этапы по сухому методу.

Все компоненты нужно хорошо измельчать и смешивать до полной однородности. Преимущества метода – допустимость применения отходов металлургической промышленности.

Технология производства бесклинкерного цемента

Кроме рассмотренных методов, цемент производят бесклинкерным способом. В качестве сырьевых материалов выступают гидравлические шлаки, активаторы и дополнительные компоненты. Последние добавляют в нужных пропорциях, заранее доведя до состояния порошка.

К преимуществам метода относятся:

• устойчивость к факторам окружающей среды;
• использование металлургических отходов;
• выпуск продукта в разных цветах;
• получение быстротвердеющего цементного порошка.

Как делают белый цемент

Технология изготовления цемента белого цвета не имеет принципиальных отличий от процесса получения серого продукта. Он также может производиться 2 методами: сухим и мокрым. Главное отличие – это быстрое охлаждение материала в воде после обжига.

К преимуществам белого цемента можно отнести его белоснежность. Главный недостаток – высокая стоимость производства.

Для создания белого цемента используется клинкер с малым количеством железа, минералы, известняк, гипс и хлористые соединения. Клинкер получают на основе карбонатных и глинистых пород.

Как сделать цемент в домашних условиях

Сегодня цементный порошок могут производить не только промышленные предприятия. Его можно изготовить самостоятельно, без дробления и обжига клинкера.

Рассмотрим принцип работы по созданию огнеупорного цемента своими руками. Рецепт предусматривает использование 3-4 литров гашенной извести и 6 литров каменной золы. Вместо золы можно взять угольный шлак. Гашеную известь можно заменить пастой или обычной известью, но тогда их потребуется развести с водой до получения консистенции молочка как на побелку.

Технологический процесс цементного раствора выглядит следующим образом:

• сперва нужно просеять золу, т.к. в ней может присутствовать мусор, вплоть до гвоздей;
• просеять гашеную известь;
• добавить в золу 1 кг соли;
• тщательно перемешать все компоненты.

В таком виде полученный цемент сразу используется для заделки щелей, ремонта полов и стяжек. Главный недостаток – быстрое засыхание и необходимость работать в защитных перчатках.

Маркировка цемента

Благодаря маркировке можно определить не только прочность цементного порошка, но и тип добавок. В классической (до 2003 года) и современной маркировке большинство кодов отображают одинаковую информацию.

В маркировке, кроме прочности, указаны виды присадок, позволяющие использовать продукт в бетонах разного назначения. В таблице ниже указана расшифровка букв, отображающих тип порошка в старой маркировке.

Буква	Тип
ПЦ	Портландцемент без присадок
ШПЦ	Шлакопортландцемент, содержит от 20% шлака
ППЦ	Пуццолановый
СПЦ, ССПЦ	Сульфатостойкий, противокоррозионные
БЦ	Белый
Г	Глиноземистый, быстросхватывающийся
ГФ	Гидрофобный
ПЛ	Пластифицированный
ВРЦ	Влагонепроницаемый, расширяющийся

Расшифровка маркировки цемента по новым стандартам

Маркировка состоит из пяти разделов. Начинается маркировка с названия – ЦЕМ. Все остальные группы указывают на особенности цемента и расположены в таком порядке:

• вид цемента;
• количество добавок;
• тип добавки;
• класс прочности;
• скорость набора прочности.

Сегодня маркировка цемента по виду представлена таким образом:

• цифра I – портландцемент без добавок
• цифра II – портландцемент с минеральными добавками
• цифра III – шлакопортландцемент, содержит от 36 до 65% шлака;
• цифра IV – пуццолановый
• цифра V – композиционный

Количество минеральных добавок делится на классы. Класс А содержит 6-20% добавок, Класс B – 21-35%, Класс C – 36-65%. Тип добавки обозначается буквами: Ш – шлак, И – известь, З – зола, С – обожженный сланец, Мк – микрокремнезем, Г – глиеж, П – пуццолан.

Класс прочности обозначается таким образом: 22,5 (М300), 32,5 (М400), 42,5 (М500), 52,5 (М600). Последняя буква в маркировке обозначает скорость набора прочности: Н – нормальная, Б – Быстротвердеющий, М – медленнотвердеющий (только для ЦЕМ III).

Рассмотрим маркировку цемента ЦЕМ III/А-И 22,5Б. По новым стандартам она обозначает следующие параметры порошка: портландцемент, состоящий из 36-65% шлака, с добавками извести в количестве 6-20%, с прочностью 22,5 МПа, быстротвердеющий.

А какой цемент вы используете для строительных работ, и есть ли у вас опыт его создания? Предлагаем обсудить это в комментариях или задать вопрос по методам производства.