Технология изготовления цемента. Как приготовить цементный раствор своими руками? Можно ли сделать цемент самому
Изготовить цемент в домашних условиях своими руками невозможно. Однако многих частных застройщиков интересует вопрос: «Каким образом получают этот уникальный строительный материал, за который они платят приличные деньги?».
Производство цемента
Основной компонент для производства цемента – клинкер. Клинкер представляет собой смесь материалов природного происхождения (обычно извести и глины), прошедших высокотемпературный обжиг в специальных печах. В общем случае рецептура клинкера для производства цемента включает в себя 75% известняка и 25% глины. Иногда глину заменяют другими природными материалами – доломитом или трепелом.
В окружающей среде имеется натуральный клинкер, который можно использовать для производства цемента напрямую, без обжига. Это горная порода – мергель. Вследствие малой мощности месторождений натурального клинкера его применения очень ограничено, поэтому подавляющее большинство цементных заводов России используют для производства цемента клинкер, состоящий из глины и извести.
В процессе производства цемента, при помоле клинкера в него добавляют так называемые «гидравлические» материалы – гипс (3% от объема клинкера) или доломит (15% от объема клинкера).
Основные этапы
- Тщательное перемешивание компонентов клинкера в специальных больших стальных барабанах (грохотах);
- Обжиг клинкера в печах. Компоненты материала вступают в реакцию и соединяются между собой в виде зерен размером с небольшой грецкий орех;
- Измельчение до порошкообразного состояния. Процесс помола цемента происходит внутри шаровых грохотов представляющих собой длинный горизонтальный барабан внутри, которого находятся стальные предметы – шары и конусы;
- Цемент готов. Следует на упаковку или на добавление присадок и на упаковку и отгрузку потребителю.
Технологии производства цемента
В общем случае технологии производства цемента отличаются друг от друга исключительно процессом подготовки клинкера. На данный момент времени существует и успешно применяется три вида технологий производства цемента:
- Мокрая;
- Сухая;
- Комбинированная.
Мокрая технология. В этом варианте для приготовления клинкера используют мел и глину. Смешивание и измельчение компонентов происходит в стальном барабане при обязательном присутствии воды. Поученная таким образом шихта имеет влажность 30-50%, и, поступив в печь обжига, превращается в шарообразные гранулы, которые следуют на помол. Технология энергозатратная, поэтому применяется ограниченно.
Сухой способ получения цемента – будущее производства данного материала. В этом случае удалось объединить несколько процессов одну технологию, что дало существенную экономию и значительное удешевление производства. К примеру, белый цемент М500, произведенный «мокрой технологией» на Щуровском цементном заводе стоит в рознице 690 рублей за 1 мешок массой 50 кг, а точно такой же мешок турецкого или египетского цемента М500, произведенного «сухой технологией» можно приобрести за 300 рублей за мешок массой 50 кг.
К аждая более менее серьёзная стройка ни когда не проходит без использования цемента. Этот популярный строительный материал входит в составы множества других комплексных отделочных материалов. Цемент не добывают в природе, его изготавливают путём высокотемпературного воздействия на отдельные природные составы с последующим измельчением и введением добавок.
Сама по себе технология производства цемента, не является высокотехнологичным процессом и при определённых знаниях сделать цемент можно и своими руками.
Как делают цемент на производстве?
Для приготовления цемента используются карбонатные и глинистые породы. Также для создания цемента могут применяться промышленные отходы, например, шлаки. Само создание цемента состоит из трёх последовательных шагов:
- Изготовление основы. В результате завершения первого шага мы имеем шлам – продукт смеси известняка (три части) и глины (одна часть). Но точная пропорция смеси корректируется от свойств компонентов и изменяется с целью создания конечного продукта с высокими характеристиками;
- Вторым шагом является высокотемпературная обработка шлама при температурах близких к 1500 градусов по Цельсию и дальнейшее измельчение полученной субстанции до порошкообразного состояния;
- Третьим, заключительным шагом становиться добавления в полученную субстанцию гипса от 3 до 7%, а так же других компонентов, для придания дополнительных свойств цементу, например морозоустойчивости.
Дополнительные добавки придают индивидуальные свойства цементу, поэтому можно выделить отдельные виды цемента:
- гидрофобный – устойчив к воздействию влаги, содержащейся в атмосфере. Его использование придает бетону повышенную водонепроницаемость и морозостойкость вплоть до F1000;
- белый – чаще всего используется для приготовления сухих смесей, готовых к употреблению;
- расширяющийся цемент. Тогда как остальные виды цементов уменьшаются в объеме при твердении бетонной смеси, расширяющийся цемент позволяет достичь обратный эффект;
- пуццолановый цемент – отличается пониженным тепловыделением. Чаще всего используется для бетонирования объемных объектов, благодаря сниженному тепловыделению значительно уменьшается опасность неравномерной осадки (а следовательно и растрескивания);
- цветной цемент – используется для изготовления изделий, не требующих дальнейшей обработки. Используется либо белый клинкер, либо вводятся красители в бетонную смесь;
- глиноземистый цемент – его отличительная особенность состоит в том, что до 50% прочности он набирает уже в течение суток после укладки бетонной смеси. Благодаря выделению большого количества тепла часто используется при строительстве в зимнее время.
Производство цемента своими руками
Главной проблемой в приготовлении цемента своими руками является необходимость обжига при высокой температуре. Поэтому понадобится как минимум обжиговая печь и мельница для того, чтобы измельчить приготовленный клинкер. Но даже в этом случае в домашних условиях вряд ли удастся получить цемент для приготовления бетона марки свыше М200. Хотя и этот результат возможен лишь при условии строжайшего соблюдения пропорций и этапов техпроцесса.
Перед приготовлением цемента своими руками нужно оценить 2 фактора:
- фронт работ. Создание самодельной производственной линии оправдано только при условии сравнительно большого объема работ;
- условия работы. Учитывая небольшую прочность конструкций из бетона с использованием самодельного цемента, целесообразно применять его только для конструкций, не испытывающих серьезных нагрузок.
С учетом этих факторов нужно оценить экономическую эффективность «кустарного» производства.
Собственно приготовление цемента в домашних условиях проходит в том же порядке, что и на цементном заводе: подготавливается сырье, обжигается в печи, перемалывается и смешивается с добавками. При «кустарном» производстве есть и свои преимущества – цементу можно придать любые свойства, экспериментируя с исходным сырьем.
Для получения обычного портландцемента рекомендуется использовать измельченный мел и измельченный каолин (75% мела и 25% каолина). Это сырье необходимо тщательно смешать. Затем происходит его обжиг в печи и помол на мельнице. В полученный порошок необходимо добавить 5% гипсового порошка.
Существуют и экзотические рецепты для приготовления, например, глицеринового цемента, китайского цемента, алмазной замазки. Подобные варианты не рассматриваются, так как они применяются только для решения узкоспециализированных задач.
Приготовление цементного раствора
Любой цементный раствор состоит из воды, вяжущего (сам цемент) и заполнителя (чаще всего песок). Соотношение вяжущего и заполнителя зависит от вида выполняемых работ. Так, для штукатурочной смеси можно принять соотношение цемента и песка 1:6, но, например, для кладки кирпичей соотношение вяжущего и заполнителя следует уменьшить как минимум до 1:3.
Если смесь готовится для заливки фундамента, то можно еще снизить содержание заполнителя, в таком случае соотношение вяжущего и наполнителя составляет 1:1 или 1:2. Кроме того в смесь для заливки фундамента часто добавляют щебень.
В строительстве часто используются смеси с добавлением извести или глины, но и в них используется цемент для повышения прочности раствора после твердения.
Также во время приготовления смеси нужно обратить внимание на водоцементное отношение. Конечно, оптимальное соотношение устанавливается для каждого вида смеси, но следует помнить, что чрезмерное содержание воды ухудшает качество раствора после твердения.
Процесс приготовления раствора также имеет некоторые нюансы. Рекомендуется перемешивать вяжущее и заполнитель в сухом виде, и только потом добавлять воду. Также имеет значение в каком порядке компоненты загружаются в емкость. Оптимальным считается послойная загрузка песка и цемента и их равномерное распределение в емкости. При необходимости приготовить большой объем раствора слои песка и цемента можно чередовать несколько раз. Указанные рекомендации облегчат перемешивание смеси и сделают ее более однородной, исключив комковатость.
Если вы решились на строительство, вам обязательно понадобиться в процессе работы раствор цемента. Не достаточно только купить цемент, ведь перед началом стройки серый порошок должен превратиться в самый настоящий раствор. Вода, песок и цемент - вот и все составляющие, однако не все так просто, как кажется на первый взгляд. Давайте разбираться в том, как правильно сделать раствор цемента.
История возникновения цемента
Цемент — известный вяжущий строительный материал, который относят к гидравлическим вяжущим веществам, используемых для скрепления разных поверхностей - кирпича или ж/б блоков. Без цемента нельзя изготовить бетон или фундамент. Кроме высокой вязкости, материалу присущи отличные гидравлические свойства, что позволяют создавать устойчивую связь с водой и прочими жидкостями при изготовлении раствора в виде пластичной массы. После затвердевания подобной массы получается камнеподобный материал, который обладает значительной прочностью и жесткостью.
Ещё в глубокой древности вяжущие материалы стали использоваться для строительных нужд. Самым первым вяжущим материалом выступала природная необожженая глина. Однако со временем она перестала удовлетворять строителей из-за малой стойкости влаге и слабых вяжущих свойств.
Несколько тысячелетий единственными вяжущими материалами оставались воздушная известь и гипс, однако они обладали недостаточной водостойкостью. А бурное развитие в 17-18 столетиях мореплавания потребовало создания для возведения портовых сооружений новых вяжущих веществ, устойчивых к воде.
В 1796 англичанин Паркер запатентовал цемент под названием «роман», который мог твердеть на воздухе или в воде. Однако эти качества в наше время также утратили практическое значение. В начале 19 столетия академик В.М. Севергин описал вяжущее вещество, которое получали с использованием обжига мергеля с последующим размолом. Со второй половины 19 столетия в строительную практику нашей станы прочно вошел портландцемент.
Индустриализация в СССР и бурные темпы капитального строительства предопределили рост развития цементной промышленности. СССР в 1962 по выпуску цемента занял в мире первое место. Сегодня выпускается в нашей стране порядка 30 разновидностей цементов. Одновременно растет его качество и сбывается предсказание известного химика Менделеева, который утверждал, что цемент - строительный материал будущего.
Процесс производства цемента
Натуральный цемент представляет собой смесь известняка и глины, что формирует при застывании высокопрочный камнеподобный материал, что чаще всего получается без запаха, является сыпучим и имеет серый цвет. Качество цемента определяют благодаря присутствию в нем разных веществ - гранулированного шлака, оксида магния и ангидрита серной кислоты. Марка цемента зависит от соотношения данных компонентов. Также от процента перечисленных веществ будет зависеть качество цемента, время схватывания, прочность при сжатии, ложное схватывание.
В качестве сырья для изготовления портландцемента используют массу из известняка и глины, как было оговорено выше. Из чего делают цемент ещё? В редких случаях применяют горную породу под названием мергель, которая является именно природной смесью глины и известняка в соотношении, которое необходимо для получения в процессе производства портландцемента. Мергель был оценен по достоинству в 19 столетии англичанином Аспдином, который собрал на дороге недалеко от города Портленд пыль, сделал с неё брикеты, которые в последствие обжог.
Цементные заводы, как правило, имеют свои карьеры необходимого материала - глины и известняка. Это позволяет выдержать необходимый химический состав шихты с высокой точностью до 0,1 процента, что имеет большое значение. Обжигают шихту во вращающихся печах, которые имеют диаметр 3,6 - 7 метров и длину 100 - 150 метров. Температура в зоне спекания поддерживается на уровне плюс 1450 градусов по Цельсию.
Продуктом спекания выступает клинкер, что представляет из себя округлые гранулы, диаметр которых доходит до 5 - 100 миллиметров. Клинкер размалывают в шаровых мельницах до удельного размера поверхности 3000 квадратных сантиметров на 1 грамм. В обязательном порядке при помоле добавляют 5% двуводного гипса, который играет роль регулятора времени схватывания. Без гипса формируется так называемый цемент-быстряк, что моментально схватывается, и из которого нельзя приготовить тесто. Все минералы клинкера способны взаимодействовать с водой и образовывать новые соединения - гидраты. Гидраты формируют пространственную структуру, создающую цементный камень.
Применение цемента в строительстве
Цемент применяют для строительства фундамента и изготовления раствора для кладки кирпича, заливки стяжки при устройстве пола, создания дорожек и отмостки. Его используют для сборного и монолитного бетона, который служит сырьем для получения железобетона, асбестоцементных изделий, различных искусственных материалов, растворов, скрепления отдельных деталей сооружений, жароизоляции. Большими потребителями цемента являются газовая и нефтяная промышленность.
Цемент и строительные материалы, которые получаются на его основе, способны успешно заменить в строительстве дефицитное дерево, известь, кирпич и прочие традиционные материалы. Чуть позже мы поговорим, как сделать цемент своими руками и раствор цемента. Применение цемента в разных отраслях строительства тесно связано с его техническими характеристиками. Рассмотрим детальнее эту связь.
Морозостойкость представляет собой свойство, характеризующее способность материала неоднократно замораживаться и оттаивать на протяжении продолжительного периода. Такой способности чистый цемент не имеет, эту характеристику он получает благодаря различным модифицирующим добавкам. Если вы проживаете в холодной полосе страны, и для вас имеет значение высокая морозостойкость конструкции, то следует выбрать гидрофобный цемент 500.
Коррозионная стойкость обуславливает способности цемента противостоять почти любому агрессивному фактору внешней среды. Повышенной коррозионной стойкостью характеризуется пуццолановый цемент, который предназначен для возведения подводных и подземных сооружений.
Сульфатостойкость - это свойство порошка, которое строительной смеси позволяет быть устойчивой в водной среде, которая содержит сульфат-ионы. Это свойство нашло воплощение в сульфатостойком цементе, который используется для строительства гидросооружений, которые подвергаются действию соленой воды.
Водостойкость как характеристика цемента нашло применение в водонепроницаемом расширяющемся цементе. Цемент способен при затвердении увеличиваться в объеме, процесс схватывания совершается достаточно быстро - приблизительно за 10 минут. Водонепроницаемый расширяющийся цемент требуется для заделки стыков и швов в бетонных конструкциях, которые располагаются в воде.
Тонкость помола относят к той характеристике, которая влияет на время схватывания, твердения и прочность бетона. Чем больше тонкость помола изготовленного клинкера, тем будет выше прочность затвердевшего цемента. Следует помнить, что слишком тонкий помол провоцирует вместо отличных характеристик излишнее водопотребление и понижение прочности бетона.
Изготовление цементного раствора своими руками
Если вы хотите минимизировать расходы на ремонтные работы или строительство, вам стоит забыть о готовых смесях, цена которых намного выше стоимости цемента и песка, которые необходимы для получения равного объема цементного раствора. Прежде всего, для приготовления раствора вам понадобиться качественный цемент. О правильном выборе этого материала мы уже рассказывали в предыдущей статье. Поговорим сейчас о том, как сделать цемент и его раствор в домашних условиях.
Цемент в домашних условиях
Производство цемента в домашних условиях позволяет получить этот незаменимый в строительстве материал при использовании минимального количества ресурсов и наделить его желаемыми характеристиками. Предлагаем ознакомиться с популярными методами самостоятельного изготовления цемента.
Замазку для заделки трещин и щелей в напольном покрытии изготавливают таким способом: смешайте известь с каменноугольной золой и разведите водой до образования консистенции жирной сметаны. Для изготовления цемента, предназначенного для замазки железной утвари, скважин, паровых котлов и отверстий в металлических изделиях, возьмите сорок частей баритовых белил, тридцать частей графитовой пыли, пятнадцать частей извести и замешайте полученную смесь до необходимой плотности на льняном масле с добавлением лака.
Для крепления в камне железа изготовьте цемент своими руками из таких компонентов: песок (20 частей), каолин (2 части), размолотый мел (4 части), гашеная известь (3 части), жидкое стекло (15 частей), смешивайте все до однородной тестообразной массы. Для керамики понадобится цемент следующего приготовления: разотрите 2 части гашеной извести с 5 яичными белками, разбавьте смесь 2 частями воды, разотрите с 10 частями гипса.
Для приготовления цемента для камня рекомендуется смешать между собой по 10 частей серы и битума 1 часть пчелиного воска. Массу расплавьте, после чего добавьте 2 части кирпичного порошка. Непосредственно перед нанесением раствора высушите камень и смажьте олифой. Для труб смешайте в нагретой ступке 15 частей олифы или льняного масла и 85 окиси свинца до получения пластичной смеси.
Для производства глицеринового цемента вам понадобиться свинцовый глет, который следует растереть старательно в порошок и высушить при высокой температуре. Полученную пыль смешайте с глицерином. Технологические характеристики цемента, изготовленного по данному рецепту, в несколько раз больше характеристик заводского портландцемента. Подобный материал отличается высокой плотностью и уровнем сопротивляемости к негативным воздействиям внешней среды.
Домашнему глицериновому цементу абсолютно не страшны высокие температуры: он способен выдерживать возрастание температуры даже до плюс 300 градусов по Цельсию. Еще одной важной практической характеристикой глицеринового цемента является способность прочно склеивать предметы из фарфора и фаянса. Можно с уверенностью утверждать, что данный материал - настоящий идеальный цемент.
Европейцы совсем недавно изобрели новый способ производства цемента, который обладает уникальными характеристиками. Подобный китайский цемент способен склеивать кожу, гипс, мрамор, фарфор, фаянс и другие материалы. Для приготовления цемента нужны такие компоненты: гашеная известь (54 части), кварц (6 частей), свежая кровь! (40 частей). Полученную смесь нужно тщательно растереть до образования однородной смеси.
Подготовка материалов
Первый этап изготовления цементного раствора - подготовка. Выберите емкость, в которой вы будете разводить цемент. Объем тары должен обязательно соответствовать объему, который планируется сделать. Если посуда меньше запланированного объема, то, вероятно, вы будете подбирать раствор с земли. Если же тара окажется чересчур большой, то вы не сможете создать равномерную массу, что не собьется в комочки.
Помимо этого, нужна достаточно устойчивая емкость. Обратите внимание на то, насколько прочными являются стенки емкости. Также не рекомендуется брать емкость с низкими тонкими стенками, потому что они не позволяют вымешивать качественный раствор. Самым лучшим решением в домашних условиях станет старая чугунная ванна.
Кроме посуды для полученной массы вам понадобится специальный инструмент для максимально удобного создания раствора. Обычно принято использовать специальный строительный миксер, однако наши умелые соотечественники приспосабливают для этой цели обычную дрель с насадками.
Подготовка компонентов
Если в вашем гараже хранится мешок цемента уже много лет, от его использования следует отказаться. Для получения качественного раствора также важны и технические характеристики песка - однородность, чистота и отсутствие примесей. Оптимальным вариантом является мытый карьерный песок.
Перед работой расположите все необходимые инструменты и материалы в максимальной близости, чтобы не оказаться в неудобной ситуации, когда нужно «бегать» за составляющими раствора. Дальше необходимо просеять порошок для изготовления раствора цемента, чтобы избежать формирования комочков и попадания в массу мусора, что значительно ухудшает её вяжущие свойства и качества. При подготовке раствора цемента для штукатурных работ нужно использовать сито с ячейками 5 на 5 миллиметров, для каменных - с ячейками 10 на 10 миллиметров.
После этого следует определить соотношение в составе раствора каждого элемента. На этом этапе необходимо помнить, что примесь песка при применении качественного цемента должна быть незначительной или номинальной. Также запомните классическое соотношение, которое используют строители уже в течение долгого времени: 1 часть цемента принято смешивать с 3 частями песка. Все входящие компоненты принято отмеривать с помощью определенной посуды или весов.
При строительстве зачастую необходимо готовить цемент не по традиционному рецепту, который принят на всех мировых строительных площадках мира. Нестандартные смеси получаются благодаря различным примесям. Они способны изменять свойства раствора цемента, к примеру, изменять скорость застывания вещества или замедлять скорость для длительной работы с раствором, улучшать характеристики вязкости массы, чтобы она получилась пластичной и более податливой для работы на сложных участках.
Различают такие разновидности цементных растворов: нормальные, жирные и тощие. Жирный цементный раствор представляет собой смесь, которая содержит слишком много связующего компонента. Данный раствор способен быстро застывать, но после использования усыхает и образует трещины, поэтому является недолговечным.
Нормальным цементным раствором называют массу, где пропорции элементов соблюдаются правильно. Подобный раствор не слишком быстро стынет, но в нём не формируются трещины, он крепкий и долговечный. Тощий цементный раствор — это масса, в которой оказалась недостаточно связующего компонента, такой раствор не возьмётся, если не решить, как развести цемент.
Независимо от рецепта приготовления раствора цемента качественной считают такую смесь, которая в процессе работы не растекается и характеризуется высоким или средним уровнем вязкости. Смесь вместе с этим не должна быть слишком сухой, так как это провоцирует потерю крепящих качеств цементного раствора, кладка в данном случае не держится.
Приготовление раствора
Итак, засыпьте в емкость слой цемента, потом слой песка, после этого снова цемент и затем опять песок. Количество подобных слоев должно быть не менее шести, это позволит качественно перемешать компоненты. Цемент и песок насыпают слоями в виде грядки до общей высоты около 200-300 миллиметров.
Для начала грамотно перемешайте песок с цементом. Эту грядку перелопочите несколько раз лопатами до однородности. При перемешивании не забывайте о понятии «интенсивности». Без определенной технологической процедуры перемешивания вы не сможете получить качественный раствор. Рекомендуется после этого просеивать смесь через частое сито, которое имеет ячейки размером 3 на 3 миллиметров, но не меньше. Однородность смеси должна быть близкой к абсолютной.
Нельзя добавлять воду и прочие жидкости, когда вы смешали сухие компоненты. Добавление в полученную смесь жидкости следует проводить постепенно и очень аккуратно. Вливайте воду медленно, чтобы масса получила нужную консистенцию. Если у вас оказалось больше воды, чем требуется, то именно постепенное вливание позволит вам остановиться вовремя.
Помните, что температура жидкости не должна быть слишком высокой или экстремально низкой. Возьмите воду оптимального температурного режима, того, что и окружающая среда. Кладка требует приготовления более густого раствора, а процесс заливки - более жидкого. Не замешивайте сразу много раствора цемента, особенно если вы использовали влажный песок. Вот теперь вы знаете, как сделать раствор цемента дома.
И напоследок запомните, что раствор цемента представляет из себя материал, который невозможно хранить. Это связано с высокими свойствами вязкости цемента, благодаря чему раствор способен быстро застывать и превращаться в непригодный для использования для строительных работ. Состав, который вы получили после правильного смешивания, для работы доступен еще на протяжении часа при использовании влажного песка и до трех часов, если вы вяли сухой песок.
Отправим материал вам на e-mail
Цемент − один из самых распространённых строительных материалов. Он используется как в качестве компонента для приготовления растворов, так и в виде самостоятельного продукта. Используется как связующий материал, который при взаимодействии с водой образует пластичную массу, а затем при высыхании становится твёрдым камневидным. Поговорим о том, из чего делают цемент на производстве.
Цемент − самый востребованный продукт, используемый в строительстве
Данная продукция используется одинаково широко по всему земному шару. Строители в Древнем Риме уже умели изготавливать растворы, которые обладали гидравлическими свойствами. Сегодня мировые разработки шагнули далеко вперёд. Человечество научилось создавать продукт, способный твердеть не только в сухих условиях на воздухе, но и во влажных.
Сегодня лидерами производства считаются такие страны, как Китай, США и Индия. Причём Китай производит в несколько раз больше продукции, чем два других лидера вместе взятые, темпы строительства в Поднебесной также крайне высоки. Заводы по производству продукции возводят в непосредственной близости к точкам добычи сырья, чтобы на его себестоимость не влияла цена доставки компонентов.
Так из чего делают цемент? Состав его может незначительно отличаться в зависимости от типа. Для примера возьмём наиболее популярный вид цемента − портландцемент, который более всего востребован в строительстве. В его состав входят:
- оксид кальция (CaO) −минимум 62%;
- диоксид кремния (SiO 2) −минимум 20%;
- глинозём (Аl 2 O 3) − минимум 4%;
- оксид железа (Fe 2 O 3) −минимум 2%;
- магния оксид (MgO) −минимум 1%.
Дополнительно к нему подмешиваются добавки. Химическая формула цемента не определена, поскольку существуют различные виды и марки продукта. Для производителя и потребителя гораздо более важную информацию дают показатели минералогического состава.
Этапы производства и нормативная документация
Пришло время узнать, как получают цемент. Нужно отметить, что данное производство относится к категории сложных. Технически оно представляет собой процесс смешивания клинкера и гипса.
Производственный процесс можно разделить на два основных этапа:
- получение клинкера;
- измельчение основного вещества и введение добавок.
Цемент получают одним из способов:
- сухим;
- мокрым;
- комбинированием обоих.
Выбор технологии напрямую зависит от качества сырья. На всех этапах производства лаборатория определяет характеристики будущей продукции, согласно установленным нормам. В России действует система ГОСТ. Для каждого типа цемента разработаны свои технические условия, которым он должен соответствовать. Большинство из стандартов были приняты ещё во времена существования Советского Союза. Чаще всего применяются:
- ГОСТ 969-91 (технические условия для глинозёмистой и высокоглинозёмистой продукции);
- ГОСТ 10178-85 (технические условия для портландцемента);
- ГОСТ 30515-97 (общие технические условия);
- ГОСТ 22266-94 (технические условия для сульфатостойкой продукции).
Основные характеристики продукта
Технические характеристики определяются согласно марке продукции. Она обозначается на упаковке в виде цифр с буквой «М» впереди. Фактически число означает прочность при сжатии и является величиной условной.
Обсудим основные характеристики продукта.
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Прочность | Именно это число фигурирует в марке цемента. Испытываемый образец сжимают в течение 28 дней, после чего данные вычислений заносят в документацию. Измеряется прочность в МПа. |
| Зависимость цемента от воды | Плотность самого продукта превосходит плотность воды, отчего различные марки впитывают разное количество жидкости. Очень важно при производстве цементных растворов, какое количество воды требуется для определённой части продукта. Её избыток сделает верхний слой конструкции из цемента непрочной. |
| Фракция готовой продукции | Чем тоньше помол цементных частиц, тем дороже он будет стоить. На производстве тонкость помола определяется путём просеивания частиц через мелкие сита, данная характеристика указывается на упаковке. Однако стоит учитывать при работе, что слишком мелкие частицы (40 мкм) потребуют больше воды при создании раствора. Многие производители смешивают мелкие и крупные фракции для создания идеального продукта. |
| Устойчивость к низким температурам | Погодные условия в некоторых странах довольно суровые. К цементу предъявляются требования устойчивости при многократном замораживании и размораживании. Если строительная конструкция состоит только из цемента и не имеет добавок, после замораживания вода внутри увеличивается в объёме, что постепенно приводит к растрескиванию. |
| Устойчивость к коррозии | Окружающая среда негативно влияет на конструкцию из цемента. Чтобы обеспечить его стойкость к коррозии, вносят в состав полимерные добавки или корректируют минералогический состав путём замены одних компонентов на гидроактивные. |
| Скорость затвердевания | Этот показатель также важен. Производители учитывают его так, чтобы скорость не была стремительной или медленной. Регулируют показатель путём добавления гипса. |
Типы продукции по сфере использования
Прежде чем подойти к вопросу о том, как сделать стандарт цемента, поговорим о тех типах, которые сегодня производятся и используются повсеместно.
| Наименование цемента | Описание | Сфера использования |
|---|---|---|
| Сульфатостойкий | Стоек к химическому воздействию агрессивных сред, изготавливается из дроблёного клинкера, имеет малую степень затвердевания. | Бетонирование подземных, подводных конструкций, массивов, при создании изделий, которые будут эксплуатироваться в сложных погодных условиях. |
| Портландцемент (в том числе и белый) | Не содержит в составе минеральных добавок, застывает как на воздухе, так и в воде. | Для создания монолитных конструкций, декорирования, считается самым популярным типом продукции. |
| Глинозёмный | В состав входит глинозёмистый шлак и гипс, отлично работает в условиях высокой влажности, имеет высокую скорость затвердевания. | Для создания водонепроницаемых конструкций, требующих цемент, стойкий к коррозии. |
| Пуццолановый | Содержит клинкер и активные минеральные добавки. | Используется для создания конструкций подводных и на Крайнем Севере. |
| Пластифицированный | Содержит добавки, делающие цементный раствор мягким и пластичным. | Для создания конструкций с изгибами. |
| Кислотоупорный | Содержит кремнефтористый натрий и кварцевый песок, растворяется жидким кварцевым стеклом, а не водой. | Стоек к агрессивному воздействию кислот. |
| Шлакопортландцемент | На четверть состоит из гранул шлака. | Применяется для создания массивных конструкций в большом строительстве. |
Многие ошибочно полагают, что б етонная конструкция сама по себе − изделие довольно прочное. Это не так. При воздействии агрессивных сред цементные связи разрушаются, поэтому в строительстве очень важно правильно подобрать тип и марку продукции.
Важно! В подавляющем большинстве случаев под цементом понимают именно портландцементы и другие типы, изготовленные на основе клинкера.
Что такое цементный клинкер
Прежде чем подробно описать технологический процесс, коснёмся основного компонента цемента − клинкера. Этот гранулированный промежуточный продукт получается путём обжига в печи смеси глины и известняка при температуре +1450°C. Известняка требуется 3/4, а глины − 1/4 часть. Их можно заменить схожими по качеству материалами. Известняк − это мел, мергель или другие породы.
В процессе обжига происходит плавление, в результате чего образуются разные по величине гранулы − клинкер. При его помоле и соединении с добавками, преимущественно с гипсом, и получается цемент.
Из чего делают цемент: основное сырьё
Основу любого типа современного продукта составляет минимум компонентов. Все они создаются природой. В основе цемента:
- карбонатные породы;
- глина;
- корректирующие добавки.
Расскажем о каждом из них подробнее.
Карбонатные породы − это мел, мергель, известняк и известняк-ракушечник, туф известковый, мрамор. Все они применяются в производстве цемента, исключение составляет только мрамор. Точное количество компонента определяется путём анализа его свойств и содержания. Порода может содержать гипс, кварц, доломит. Чем больше в её составе присутствует веществ с кристаллической структурой, тем тяжелее она плавится.
Глинистые породы, используемые в производстве цемента, − это глина, суглинок, лесс, монтмориллонит, глинистый сланец. Глина − порода осадочного происхождения с тонкодисперсной структурой. Её основное качество − пластичность при контакте с водой. Также она имеет свойство разбухать.
Для корректировки состава производители вносят добавки, содержащие кремний, железо, глинозём. Для них чаще всего заказывают отходы с других производств, например, пыль из доменных печей или пиритные огарки.
Дополнительно в состав цемента могут входить минерализаторы, шлам белитовый, иные отходы с производств.
Как делают цемент на производстве: три основных способа
Как мы говорили ранее, существует несколько способов изготовить цемент в условиях промышленного предприятия. Три основных метода:
- сухой;
- мокрый;
- комбинированный.
Сухой способ
В зависимости от свойств исходного сырья выбирают схему производства. Сухой способ делится на следующие этапы:
- дробление сырья;
- просушка до определённой влажности;
- помол компонентов после их соединения до получения муки;
- обжиг муки во вращающейся печи;
- охлаждение и отправка на склад.
Такой способ производства считается наиболее выгодным и менее энергозатратным.
Мокрый способ
Данный метод предполагает измельчение компонентов и добавление к ним воды. В итоге получается не мука, а сырьевой шлам. Он попадает в печь на обжиг, а затем − в холодильник. Охлаждённый клинкер перемалывается, и при необходимости вносятся добавки.
Комбинированный способ
В данном случае сначала мокрым способом получают сырьевой шлам, затем он обезвоживается, и получаются гранулы. Они проходят печь, используемую при сухом способе производства. Как правило, целесообразность данного способа исходит из качества исходного сырья и снижения себестоимости конечного продукта.
Любой из методов требует максимально тщательного смешивания сырья и тончайшего помола. Продукт должен получиться однородным. Готовая продукция складируется в цементных силосах, которые представляют собой башни. В них цемент аэрируется, что позволяет ему не слёживаться. Пакуется продукция в бумажные пакеты или не упаковывается, а отправляется навалом.
Как и из чего делают цемент: видео
Предлагаем ознакомиться с видео об этапах производства цемента:
Как сделать цемент в домашних условиях
Можно изготовить цемент своими руками. Однако для этого понадобятся два типа оборудования:
- мельница для измельчения клинкера;
- высокотемпературная печь для обжига.
На выходе получится цемент марок с низкой степенью прочности (не выше М200), в итоге такой продукт можно будет применять только для лёгких бетонных конструкций. Ещё одна проблема: сложность возникнет с выполнением анализов, поэтому качество цемента будет хромать.
Вам понадобится мел и каолин в пропорции 75% и 25%, соответственно. Сырьё измельчается в мельнице до однородного порошка. Оно должно хорошо перемешаться перед тем, как попасть в печь. После обжига вновь производится помол, затем необходимо добавить 5% гипса к полученной смеси. Продукт готов! Вне зависимости от того, купили вы продукт или самостоятельно его произвели, вам понадобится информация о том, как сделать цементный раствор.
Как приготовить цементный раствор
Чтобы начать строительные работы, потребуется приготовить цементный раствор. Каждый мужчина должен знать, как изготавливается смесь. Растворы на основе цемента бывают различного типа, но все они имеют один и тот же основной состав.
Состав цементного раствора
Стандартно для приготовления цементной смеси необходимо три компонента:
- цемент для связки;
- вода;
- наполнитель.
В качестве наполнителя используют песок, гравий, щебень и другие компоненты. Важнейшим правилом при получении является соблюдение пропорций.
| Марка цемента | Марка раствора | |||
|---|---|---|---|---|
| 100 | 75 | 50 | 25 | |
| 200 | - | 1:2,5 | 1:3 | 1:6 |
| 300 | 1:2,5 | 1:3 | 1:4,5 | - |
| 400 | 1:3 | 1:4 | 1:6 | - |
| 500 | 1:4 | 1:5 | - | - |
| 600 | 1:4,5 | 1:6 | - | - |
Статья
Материал используется очень широко. Его применяют как самостоятельный продукт и вводят в растворы. Все это благодаря свойству сухой смеси - она может становиться пластичной при добавлении воды и через некоторое время отвердевать, превращаясь в . Ее характеристики несколько варьируются в зависимости от состава, поэтому важно знать, из чего делают цемент.
В его составе всегда пять основных ингредиентов. Разберем их на примере портландцемента, одной из самых востребованных разновидностей:
- окись кальция - не меньше 61%;
- кремния диоксид - не менее 20%;
- глинозем около 4%;
- окись железа - не меньше 2%;
- окись магния - не менее 1 %.
Необходимые минералы добывают открытым способом, это:
- Карбонатные породы: доломит, мергель, ракушечник, мел и другие известняки.
- Глинистые породы: лесс, суглинки, сланцы.
В качестве добавок используются апатиты, плавиковый шпат, кремнезем, глинозем и т.д.
Портландцемент
Отвердевает на воздухе и в воде. Минеральные добавки отсутствуют. Широко используется для возведения разноплановых монолитных конструкций.
Сульфатостойкий
Его особенность - повышенная устойчивость к химическим агрессивным средам. Характеризуется невысоким коэффициентом насыщения. Это позволяет применять сульфатостойкий цемент для строительства гидротехнических, и т.п.
Пуццолановый
Глиноземистый
Кислотоупорный
В состав входит кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Замешивается не водой, а жидким стеклом. Используется для получения кислотостойких покрытий. Не выдерживает постоянного воздействия воды.
Пластифицированный
Изготавливается со специальными добавками, придающими морозостойкость и повышенную подвижность приготовленным на этом цементе растворам. Они приобретают большую прочность, лучше сопротивляются коррозионным воздействиям и отличаются повышенной водонепроницаемостью.
Шлакоцемент
В его рецепт включается шлак, процент содержания которого может варьироваться от 20% до 80% от массы продукта. Это удешевляет материал, замедляет скорость его отвердевания и увеличивает жаростойкость. Применяется для возведения наземных, подводных и подземных объектов.
Как делают цемент
Технология изготовления заключается в получении и последующем измельчении . Так называются гранулы, которые являются промежуточным продуктом производства. Их состав всегда неизменен. Это известняк и глина, смешанные в пропорции 3:1. В природе существует минерал, полностью идентичный по составу клинкеру. Он называется мергель. Однако его запасы ограничены и не могут обеспечить потребность производства.
Поэтому на заводах используется искусственный аналог мергеля. Для его получения необходимые ингредиенты тщательно смешиваются в больших емкостях специальными барабанами. Подготовленная таким образом масса подается в , где обжигается около четырех часов. Температура процесса составляет порядка 1500 о С. В таких условиях порошок начинает спекаться в небольшие гранулы. После остывания клинкерные зерна направляются на помол. Их измельчают в больших барабанах с шаровыми ситами грохотами. На этом этапе важно размолоть гранулы и получить порошкообразный продукт определенных размеров. Помол определяется размерами ячеек сита. Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют марку и свойства продукта.
Несмотря на общую технологию, для производства состава в зависимости от свойств сырья могут использоваться три способа.
Сухой способ
Этот метод позволяет значительно сократить время и затраты на изготовление цементной смеси. Он предполагает несколько этапов:
- Сырье дробится до получения зерен мелкой фракции.
- Подготовленные гранулы сушатся до достижения нужной влажности. Это делается, чтобы облегчить последующие операции.
- Ингредиенты смешивают в определенных пропорциях. После чего измельчают, получая муку.
- Порошок подается во вращающуюся , где обжигается, но не спекается в гранулы.
После остывания готовый продукт направляется на склад или на участок фасовки.
Сухой способ считается наименее энергозатратным, а потому очень выгоден для производителей. К сожалению, он применим не для всех категорий сырья.
