Состав цемента: компоненты, пропорции и соотношение

Сложно найти более востребованный строительный материал, чем цемент. Он широко применяется практически во всех отраслях строительной индустрии, да и в обустройстве жилища и подворья тоже. Поэтому классическое соотношение, в котором цемент составляет одну часть, а песок три, знают все. Если в этот состав добавить еще и необходимую часть воды, то получится раствор, который применяется, например, для штукатурки.

Оглавление:

1. Типы цементов по химическому составу
2. Маркировка в соответствии с прочностью
3. Другие виды маркировки

В цемент обычно входит меленый клинкер, а также гипс, глина, известняк, уголь и другие минеральные вещества. Характеристики, которыми обладает эта смесь, определяют пропорции, в которых входят в нее те или иные компоненты.

Если дать краткое определение, то цемент — это общее название целой группы вяжущих веществ, которые твердеют после смешивания с водой, не теряя потом полученной твердости.

Химический состав различных видов

В зависимости от того, какой состав имеет та или иная смесь измельченных минералов, какие дополнительные компоненты и добавки в нее входят, каково их соотношение, цемент делят на следующие группы:

• портландцемент;
• пуццолановый;
• шлаковый;
• глиноземистый;
• романоцемент;
• смешанный с наполнителями;
• магнезиальный;
• специальный (кислотоупорный).

Некоторые виды имеют множество подвидов. Например, группа, которую объединяет название портландцемент, включает в себя алюмоферритный, алюминатный, ферритный, белитовый, алитовый.

Что входит в состав различных групп?

О том, из чего состоит цемент, можно написать не одну большую книгу. Как уже указывалось, цемент – лишь общее название огромной группы строительных материалов, которые объединяет не столько состав (входящие в них компоненты и их соотношение), сколько предназначение.

Химический состав некоторых групп цементов в общих чертах описан ниже.

1. Портландцемент – это смесь, в которую входят продукты тонкого размола клинкера и гипса. Именно гипс и является основным вяжущим веществом. С химической точки зрения – это смешанный в определенной пропорции сульфат кальция с разнообразными силикатами кальция. Доля последних может составлять до восьмидесяти процентов. Исходное сырье, из которого производится портландцемент, представляет собой субстанцию, состоящую из известняка (до 78 %) и глин (до 25 %).

2. Глиноземистый представляет собой смесь клинкера, бокситов и других минералов. Состав по массе: от трети до половины оксида алюминия, от 35 до 45 % оксида кальция, от 5 до 10 % оксида кремния и до 15 % оксидов железа. Пропорции этих компонентов определяют свойства глинозёмистого раствора. Применяется он как в качестве самостоятельного вяжущего вещества, так и в качестве добавки к другим видам.

3. Романоцемент. Это смесь, в состав которой, кроме клинкера, входят мергели, как известняковые, так и магнезиальные. Содержание в нем оксида алюминия и кремнезема не должно быть ниже четверти по весу.

4. Магнезиальный. В него обязательно входит оксид магния, а также хлорид магния и сульфат магния в качестве затворителей. Последний используется реже и, главным образом для того, чтобы достичь повышенной устойчивости к воздействию воды. Применение определяется повышенной прочностью, а также способностью быстро схватываться и твердеть. Из комбинации магнезиального цемента в определенной пропорции с другими веществами получаются очень прочные полы. Из него же делают облицовочные материалы, точильные камни, абразивные круги, жернова, лестничные ступени и другие изделия, которые обычно работают под большой нагрузкой.

К магнезиальным относится и так называемый цемент Сореля, состав которого был разработан еще в позапрошлом веке французским ученым Станиславом Сорелем.

5. Кислотоупорный состоит из жидкого стекла, которое представляет собой водный раствор силиката натрия. Наполнителями служат устойчивые к воздействию внешней среды минералы, в том числе кварциты и кварц. Использование кремнефтористого натрия способствует повышению скорости затвердевания, а также его стойкости к воздействию воды. Применяют для возведения сооружений, которые подвергаются активному воздействию агрессивных факторов. Например, башни, резервуары на предприятиях химической промышленности.

6. Цемент, смешанный с наполнителями, условно можно отнести к отдельной группе, поскольку по составу он сильно отличается от других видов.

Марки

Маркировка определяется прочностными характеристиками получившегося бетона. Для определения марок берут состав, смешанный в пропорции один к трем (одна часть материала и три части чистого кварцевого песка). Смесь в таком соотношении разбавляют водой и создают из нее небольшие блоки следующих размеров:

• длина: 16 см,
• ширина и высота: по 4 см.

После отвердения полученные изделия испытывают с различной периодичностью. Блоки сдавливают на специальном оборудовании и определяют их прочность. Максимальная прочность проявляется после четырех и более недель просушки испытательного блока. В зависимости от полученных результатов вещество относят к определенной марке.

Наименее устойчивая смесь получает маркировку М100. Это значит, что испытательный блок выдержал давление до 10 МПа, или до 100 килограмм на сантиметр квадратный. Слишком подробно не маркируют, в стандартах большинства стран мира прописан шаг в сто единиц. Но достаточно часто встречается и шаг в пятьдесят единиц.

Наиболее прочным считается вещество марки М600. Сфера его применения – особо прочные сооружения военного и промышленного назначения. Смесь М600 с различными добавками и наполнителями в определенном соотношении позволяет создавать объекты, способные выдержать прямое попадание очень мощной бомбы. Соответствует качеству и цена. Он намного дороже, чем довольно высокопрочный М500.

В гражданском строительстве и в производстве многих материалов используют в основном, пожалуй, марки М300-М500. Этого диапазона прочности хватает для того, чтобы можно было возводить сооружения и создавать изделия с нужными характеристиками.

Другие виды маркировки

Кроме марок по прочности существуют также и марки по составу. Так, аббревиатура ПЦ означает нахождение в таре портландцемента. Аббревиатура ШПЦ – это шлакопортландцемент. Латинские буквы и цифры указывают на состав такого материала. Речь идет о массовом количестве клинкера и шлака.

Отдельная маркировка указывает на то, какое количество различных добавок содержится в составе:

• к примеру, если на мешке с вяжущим материалом написано Д15, это значит, что в нем имеется 15 % определенных добавок.
• буквы ПЛ указывают на содержание пластификаторов, которые, значительно увеличивают срок его хранения. Быстротвердеющий обозначается буквой Б.
• для обозначения водонепроницаемого используют аббревиатуру ВРЦ.

Существует также множество других видов маркировки, указывающих на те или иные свойства, наличие в нем разнообразных добавок и наполнителей.

Цемент, Цемент что это такое, из чего делают цемент, свойства цемента, марки цемента, состав цемента

Цемент самый популярный строительный материал во всем мире. Сложно представить современный строительный мир без такого известного вяжущего как цемент. Сфера применения цемента на сегодняшний день достаточно обширна.

Цемент что это такое?

Цемент что это такое ? — Один из главных видов стройматериалов. Связующее вещество ненатурального происхождения, тонкоразмолотый минеральный порошок, чаще темно серого цвета. Выпускается в сухом виде, при взаимосвязи с жидкостью образует податливую массу, по истечению временного промежутка образует твердое каменное тело. Прочность цемента возрастает со временем, может исчисляться годами. Цемент применяется при приготовлении строительных растворов и бетонов и используется для общестроительных работ.

УЗНАТЬ ЦЕНУ НА ЦЕМЕНТ

Из чего делают цемент производство, технология

Cамым распространенным цементом является портландцемент. Получают путем обжига сырья в печах под высокой температурой 1500 градусов по Цельсию, называется клинкер. Клинкер содержит богатый химический состав около 75% сырья, состав клинкера и условия обжига играет, большое значение на характеристику цемента. Цементный клинкер подвергается измельчению с примесями в виде гипса и иными минеральными добавками. Разные предприятия выпускают цемент со схожими характеристиками и названиями, но он может отличаться по составу, разница в составе цементного клинкера влияет на его характеристики: скорость твердения, морозоустойчивость, устойчивость внешних факторов среды, в зависимости от поставленной задачи, где цемент будет применяться в дальнейшем. Кроме портландцемента выпускаются и другие его виды с различными характеристиками и составом.

Видео «Как, из чего делают цемент»

 

Основные марки цемента

М100, М200, М300, М400, М500, М600 – означает, что плотность на сжатие не ниже указанной цифры.


По прочности цемент можно разделить на классы, выражаются в цифрах от 30 до 60 обозначающие прочность при сжатии в МПа – основное отличие классов от марок цемента в том, что при 100 испытуемых образцов должны пройти 95 образцов испытания и соответствовать заявленному классу.

Класс прочности обозначается буквой «В»

Наиболее встречающиеся марки цемента на рынке ПЦ400Д20, ПЦ400Д0, ПЦ500Д20, ПЦ500Д0

Обозначение М400 или ПЦ400 — наиболее распространенная марка цемента среди строителей, считается наиболее универсальной для общестроительных работ.

Давайте рассмотрим на примере цемента М400 его характеристику, плотность, состав.

Состав цемента

1. (Д0) означает — чистоклинкерные без добавочные цементы
2. (Д20 и другие значения больше 0) означает — цементы с добавками

Цемент со шлаком что это?

История цемента

С давних времен человечеству были общеизвестны вяжущие вещества, такие как гипс, известь, глина, которым не требовалось для приготовления высокого помола и обжига при высокой температуре. Глина была слабым вяжущим веществом и имела недостаток низкую стойкость к влажной среде, что не могло решать более сложных задач в строительной отрасли. Вяжущее вещество, на основе гипса получаемое из гипсового клинкера и известняка, добытая из известняка путем температурного воздействия, были использованы при возведении Египетского лабиринта, Великой Китайской стены. Все три вещества затвердевали и «работали» только при воздействии воздушного пространства, назывались «воздушными», имели способность к невысокой износостойкостью и прочностью на воздухе. С развитием технологий печей и способов измельчения минеральных добавок, способствовало улучшению характеристик и качеств вяжущих материалов, так например, для улучшения гидростойкости в известковую смесь добавляли измельченную глину прошедшую термообработку в печи и различные примеси виде вулканических пород. Развитие в Древней Руси фиксирующих материалов на основе известняка возникло при возведении городов такие как: Ростов, Муром, Москва, Великий Новгород и др. В 16 веке на Руси царем был издан приказ о производстве клеящего вещества на основе извести, наряду с добычей строительного камня. С развитием морских путей, для возведения портов, необходимо было решать задачу о водостойкости вяжущих материалов. Так в 1756 году учеными из Англии был получен новейший вяжущий материал на основе обожженной извести с добавлением примесей из глины, и назван гидравлическим. Спустя 30 лет был получен патент на роман-цемент, его отвердение стало возможным как в воздушной, так и водной средах. Такой цемент был основным вяжущим веществом, практикуемый у строителей до 2ой половины 19века.

Начало современного цемента

Современный цемент начали выпускать относительно недавно, при развитии индустрии в 18 веке, когда было основано большое количество предприятий и заводов, запасы навыков и знаний требовали объединения всех изученных ранее систем в единое целое пособие, а далее производство для разработки высокоэффективной марки цемента.  В России первым кто получил качественный цемент, был исследователь Чалиев. В его издании описаны свойства и методики производства вяжущего материала  – цемента, применявшегося строителями при реконструкции Кремля послевоенных действий, более усовершенствованного на тот период, чем у ученого из Англии Аспинда, работающего в тот же период над созданием цемента из породы камня схожего на бетон. Аспинд вел разработки цемента рядом с городом Портлэнд, названного позднее портландцемент происходящего от имени города. В 1812 году англичанин запатентовал свое изобретение.

Производство цемента до 1917 года развивалось достаточно медленно. Во 2ой половине 19 века большой вклад в формирование Российского цементного дела внесли ученые Шуляченко, Белелюбский, Малюга, отечественные цементы почти полностью заменили импортные, была создана основа актуальной науки о отвердевании и классификации цементов, разработаны тех.условия.

Первые заводы в России

Первый Отечественный завод был открыт в 1856 году в городе Роздеце, и к 1914 году работало уже 60 заводов в России по производству портландцемента. К 1971 году доля изготовленного сырья в России превосходила развитые страны, такие как США на 100% и Японию на 30%. Высокие темпы строительства, металлургии, дорожной отрасли, автоматизации процессов производства, дали возможность развитию усовершенствованных технологий выпуска цемента, повышенного качества марки и более широкой классификации.

Различия цементов

Цементы различают по 2-ум основным группам

1. Воздушные — сфера применения воздушная среда

2. Гидравлические — сфера применения водная среда

По назначению

Назначение – целесообразное применение определенного вида цемента способного решать те или иные поставленные задачи. 

1.Общестроительные

2.Специальные

По составу

Состав может изменяться довольно широко в зависимости от области применения, при этом можно выделить два основных вида составов.

1.Чистоклинкерные – без добавочные (Д0)

2.С добавками (Д…)

По виду клинкера

Цементный клинкер – однородная масса, подвергшаяся равномерному обжигу до спекания состоящая из определенного состава сырья, чаще всего известняка, глины.

1.Портландцементный клинкер

2.Глиноземистый (высокоглиноземистый) клинкер

3.Сульфоалюминатный, сульфоферитный, ферритный 

Свойства цементов общестроительные

Прочность на сжатие

Прочность (активность) – одно из важнейших свойств цемента, бетонов, растворов. Чтобы определить прочность цементов из них изготавливают образцы в виде кубышек, которые в дальнейшем испытывают на прочность (разрушение) на сжатие и изгиб, через 28 дней с момента затворении с водой смеси цемента с песком. Прочность на сжатие измеряется в кг/см2, за основу берут средний показатель 4 из 6 испытуемых образцов. Прочность  на сжатие обозначается буквой «М» и цифрами с шагом 100 или 50, делится на марки от М100 до М600.

Основные классы цементов

Классы В22,5; В32,5; В42,5; В52,5 – означает, что плотность на сжатие не ниже указанной цифры

Скорость твердения — гидратация цемента

Гидратация – при затворении смеси цемента и песка с водой происходит химическая реакция, образовавшиеся кристаллы заполняют объем и образуют податливую массу, по истечении времени, которая затвердевает и переходит в камневидное состояние. Скорость затвердевания зависит от скорости растворения клинкерных минералов и тонкости помола.

Скорость твердения подразделяют:

1.Нормальнотвердеющий портландцемент

с нормированием прочности в возрасте 2 (7) и 28 сут.


2.Быстротвердеющий портландцемент

отличается от обыкновенного более интенсивным нарастанием. прочности в начальный период твердения — с нормированием прочности в 2 и 28 сут.

Срок схватывания

Портландцемент (обыкновенный) должен иметь срок схватывания не ранее 45 мин и не позднее 2 часов.
Срок схватывания подразделяют:

1.Медленносхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания более 2 часов.

2.Нормальносхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания от 45 мин до 2 часов.

3.Быстросхватывающиеся – с нормируемым сроком начала схватывания менее 45 мин. 

Условные обозначения (часто встречающиеся)

Цем I — портландцемент;
Цем II — портландцемент с минеральными добавками;
Цем III — шлакопортландцемент;
Цем IV — пуццолановый цемент;
Цем V — композитный цемент;
Допускается применять сокращенное обозначение наименования
Портландцемент — ПЦ
Шлакопортландцемент – ШПЦ
Активные минеральные добавки — Д0, Д5, Д20
Пластификации или гидрофобизации  —  ПЛ, ГФ
Глиноземистый цемент (ГЦ)
Напрягающий цемент (НЦ)
Класс прочности — (22,5; 32,5; 42,5; 52,5)
Марка — М
Нормально твердеющий – Н
Быстротвердеющий – Б
Шлак — Ш
Пуццолана – П
Зола-унос – З
Глиеж – Г
Микрокремнезѐм – МК
Известняк – И
При изготовлении цементов ДП и ЖИ в качестве вспомогательного компонента (активной минеральной добавки) допускается применять только доменный гранулированный шлак
Для транспортного строительства
Для бетона дорожных и аэродромных покрытий  — ДП
Для бетона дорожных оснований  — ДО
Для железобетонных изделий и мостовых конструкций  — ЖИ
Для укрепления грунтов  — УГ

Разновидность цементов

Портландцемент (ПЦ)

1. Быстротвердеющий (БТЦ) (спец.цементы) 
  1.1 особобыстротвердеющий (ОБТЦ)
  1.2 сверхбыстротвердеющий (СБТЦ)

2. Тампонажный (спец.цементы)

  2.1 низкогигроскопичный тампонажный портландцемент 

  2.2 солестойкий тампонажный портландцемент 

  2.3 гельцемент 

  2.4 песчанисто-трепельный портландцемент 

  2.5 расширяющиеся тампонажные 

  2.6 песчанистый тампонажный 

  2.7 облегченный тампонажный 

  2.8 утяжеленный тампонажный 

  2.9 волокнистые тампонажные 

  2.10 воздухоудерживающий  

3. Безусадочный – расширяющиеся

  3.1 расширяющиеся (спец.цементы)

  3.1.1 расширяющийся портландцемент (РПЦ)

  3.1.2 напрягающий цемент (НЦ)

  3.1.3 алунитовый расширяющийся (напрягающий) цемент 

4. Сульфатостойкий (ССПЦ) (спец.цементы)

  4.1 сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками

  4.2 сульфатостойкий шлакопортландцемент (СШПЦ)

5. Дорожный (спец.цементы)

6. Белый и цветной (спец.цементы)

  6.1 белый цемент

  6.2 цветной цемент

7. С умеренной экзотермией (спец.цементы)

8. С поверхностноактивными органическими добавками (ПАВ) (спец.цементы)

  8.1 пластифицированный (ППЦ)

  8.2 гидрофобный (ГПЦ)

9. С активными минеральными добавками (спец.цементы)

  9.1 с минеральными добавками (ПЦД)

  9.1.1 быстротвердеющий (ПЦД-Б)

   9.1.2 сульфатостойкий с минеральными добавками (СПЦД)

  9.2 пуццолановый (ППЦ)

  9.3 зольный

  9.4 шлаковый (ШПЦ)

   9.4.1 быстротвердеющий (ШПЦБ)

   9.4.2 сульфатостойкий (СШЦП) входит в группу сульфатостойких цементов

   9.4.3 известковошлаковый (ИШЦ)

10. Другие специальные портландцементы

  10.1 для строительных растворов (кладочные)

  10.2 для защиты от радиационных  излучений 

  10.3 жаростойкие 

  10. 4 гипсоцементопуццолановые 

  10.5 белито-портландцемент (нефелиновый цемент)

Сланцезольный

Магнезиальный

Глиноземистый

1. Особо чисто высокоглиноземистый 
2. Высокоглиноземистый 
3. Ангидритглиноземистый цемент (АГ-цемент) 
4. Безусадочный — расширяющиеся 
  4.1 расширяющиеся 
  4.2 напрягающие 
  4.3 водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ)
  4.4 водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ)
  4.5 гипсоглиноземистый расширяющийся цемент
  4.6 глиноземистый расширяющийся цемент 
  4.7 гиперглиноземистый цемент

5. Тампонажный (спец.цементы)

  5.1 белитокремнеземистый цемент

 

Кислоупорные цементы

1. Кварцевый кремнефтористый кислотоупорный 
2. Кремнеорганический силикатный кислотоупорный цемент
 

Сульфоалюминатный, сульфоферитный (ферритный)

Смешанные

1. Тампонажный
  1.1 шлакопесчанистый цемент
 

Романцемент

С инертными минеральными добавками (микронаполнителями)

1. Песчанистый портландцемент
2. Карбонатный
3. Трехкомпонентный пуццолановый портландцемент

Кремнеземистый цемент

1. Известково-кремнеземистый

Фосфатный цемент

1. Титанофосфатный 
2. Цинкофосфатный 
3. Силикатный цемент 

Другие

1. Известково-пуццолановый цемент 
  1.1 однокомпонентные
  1.2 смешанные

2. Контактно-конденсационный известково-пуццолановый цемент 

3. Периклазовый цемент

Виды упаковки, доставка, хранение цемента

После производства, цемент подается в силосы различных объемов, там он хранится до расфасовки в тару:


1. Бумажный многослойный мешок 25 кг, 50 кг

2. Биг-бэг 1 тн.

3. Цистерна цементовоза 10-40 тн.

4. Жд. Вагон 50-70 тн.

5. Сухогрузные баржи

Наверх

Из чего делают цемент? Состав и свойства, из чего состоит и как получают, что входит и из чего изготавливают, из каких горных пород сделан

Одним из самых популярных строительных материалов является цемент. Он используется в разных видах работ: при возведении зданий, ремонте и реставрации старых. В основе этого строительного материала лежат составляющие части неорганического происхождения, имеющие способность связывать между собой компоненты.

Цемент является составной частью бетонных, штукатурных, кладочных смесей, железобетонных блоков, применяющихся при стройке промышленных зданий и различных построек.

Особенности

При смешивании с водой этот популярный материал порошкового вида твердеет, превращаясь в окаменевшую глыбу. Отвердевание происходит при излишней влажности воздушной среды или наличии жидкости. Присутствие воды – важное условие затвердевания готового продукта.

В зависимости от состава выделяют несколько видов цемента. Каждый из них обладает свойственной только ему степенью твердости, по ней и определяется марка, качество продукции. Цемент, который сделан из горных пород, достаточно надежен. Его изготавливают только из качественных материалов.

Самыми широко применяемыми считаются марки от М200 до М600. Использование необходимого вида основано на сфере его использования.

Портландцемент – самый широко используемый вид минерального состава, который также называют силикатным. Он затвердевает в водной среде и в соседстве с влажным воздухом. Порошкообразное вещество серо-зеленого цвета легко растворяется в воде при замешивании. Как только смесь начинает схватываться, начинается медленное отвердевание.

Портландцемент входит в рецептуру практически всех групп цементных смесей. Применение этой марки в чистом виде – очень редкое явление. В основном, он входит в состав смесей, строительных бетонов, растворов.

Пластифицированный цемент обладает большими преимуществами перед другими видами. Его применение помогает понизить траты и время на замешивание сухой смеси. Состав не подвергается воздействию низких температур, излишней влажности, испарению и прочим негативным влияниям внешней среды.

Шлаковый цемент в составе имеет доменный шлак и измельченный клинкер. В эту марку внесены дополнительные вещества в виде известкового порошка и гипса. Такой цемент необходим при соединении строительных смесей.

Глиноземистый высокоактивный цемент имеет уникальный состав. Время до начала затвердевания – всего 45 минут. А до полного застывания раствора необходимо около 10 часов. Основное преимущество этого состава перед другими состоит в том, что независимо от насыщенности воздуха влагой, он быстро схватывается. При добавлении этого типа цемента в бетон в нем проявляются новые качественные признаки: устойчивость перед сыростью, коррозией, большими перепадами температур.

Основными составляющими цементного состава кислотоупорного типа являются кремнефтористый натрий и кварцевый песок. В обыкновенной воде раствор из такого вещества не получить. Для приготовления смеси из этого порошка применяется жидкое стекло, в основе которого использован натрий. Плюсы кислотоупорного цемента в том, что он очень устойчив к минеральным и органическим кислотам. Но при их наличии и применении срок эксплуатации снижается очень быстро.

Цветной цемент в составе имеет простой портландцемент, в который добавлены пигменты. Используется данная марка для декорирования зданий и является частью составов, которые применяются при строительстве шоссе на основе бетонных смесей. При смешивании с водой портландцемент образует материал пластичной структуры. В процессе высыхания он превращается в камень.

Плюсы такого вещества:

• затвердевание без посторонних усилий;
• высокопрочное и твердое вещество, получаемое после затвердения;
• повышенная химическая безопасность;
• это экологически чистый продукт;
• пожаробезопасность;
• низкая стоимость;
• универсальность.

Белый цемент – это порошок, который приобретает свой светлый цвет при специализированной технологии выработки и определенном составе. В его рецептуре имеется клинкер с малым содержанием железа, содержатся минеральные добавки известняка, хлористых соединений, гипса. Такой состав придает смеси светлые оттенки.

При обжигании такого набора веществ и резком охлаждении идет повышение прочности получаемых изделий.

Состав

Цемент – порошкообразное сухое вещество. Главными составляющими, при соединении которых получается этот материал, являются несколько важных компонентов.

Клинкер – составная часть, отвечающая за прочность. Получение его происходит при обжигании известняка или глины. Является основой готового продукта, в смесях используется в виде гранул диаметром до 6 см. Получение клинкера происходит при температуре, превышающей 1500 градусов Цельсия. При ней происходит плавление с получением смеси, богатой содержанием кальциевого диоксида и кремнеза. Они выполняют функцию регуляторов качественных характеристик цементной смеси. Полученные гранулы измельчаются до мелкой пыли, затем происходит их обжиг.

Гипс отвечает за скорость отвердевания состава. Фиксированное содержание гипса в смеси – 6% очищенного гипса или гипсового камня в виде порошка. При этом в гипсовом камне допустимо наличие примесей.

Специализированные добавки и наполнители усиливают качественные характеристики получаемого раствора, увеличивают спектр применения в различных областях жизни.

Процентное содержание этих составляющих частей в смеси регулируют область использования цементного порошка и его свойства.

Свойства

Цементный порошок – вещество из минерального сырья, которое имеет способность затвердевать при соединении с водой при наличии воздуха.

Для такой смеси характерен ряд важных свойств:

• Коррозионная стойкость. На затвердевший камень из цемента оказывают воздействие множество негативных факторов внешней среды. При избыточном количестве влаги может возникнуть коррозия железобетонных предметов. Убрать ее можно несколькими способами, например, изменением состава минеральных веществ в рецептуре, добавлением компонентов, которые останавливают процесс окисления солей в изделии. При увеличении коррозионной стойкости добавляются полимерные вещества, снижающие количество пор, делая цемент долговечным материалом.
• Морозостойкость. Показатель, характеризующий способность застывшего вещества выдерживать многочисленные перепады температур от низких до очень высоких. При застывании вода увеличивается в объеме, что может привести к возникновению трещин и расколу цементного камня. С целью повышения такого свойства, как морозостойкость, в состав смеси вносят минеральные добавки, усиливающие устойчивость к скачкам температур и повышению долговечности.
• Водопотребность. Свойство, характеризующее впитываемость цементом заданного объема жидкости. Излишняя насыщенность раствора водой приводит к тому, что доля жидкости будет выдавлена наружу, при этом поверхность бетонного изделия потеряет прочность и может разрушаться. Данное свойство необходимо. При получении смеси с невысокой водопотребностью цемент приобретает повышенную морозостойкость и отличное качество. С высокой долей водопотребности сухого вещества раствор теряет прочность, становится пористым.

• Время схватывания. Отрезок времени, за который свойства цемента приобретают пластичность, называют схватываемостью. Замер этого промежутка происходит при помощи специальных приборов. Раствор с наилучшими качественными характеристиками застывает в течение 45 минут. Процесс может продлиться до 10 часов. На это свойство влияет содержание минеральных веществ, например, гипса. При увеличении дозы гипсового порошка время застывания уменьшается.
• Тонкость помола. Данное качество вносит коррективы в период застывания цемента. Чем крупнее измельчен порошок, тем ниже скорость отвердевания раствора. При этом очень мелкий порошкообразный состав увеличивает потребность влаги при замешивании. Поэтому стоимость цементной смеси определяется во многом степенью помола.
• Прочность. При определении прочности состава выполняют сжимание опытного образца по прошествии 28 суток с момента закладки. После испытаний цементу присваивается марка от 300 до 600. А для специальных целей – от 700 до 1000.
• Изменение объема. При затвердевании цемента очень часто возникают деформации, например, усадка. Если это показатель очень высокий, с течением времени может произойти разрушение бетонного блока. Соответствие принятым стандартам проводится в специальных условиях.

Сфера применения

В настоящее время цементная смесь считается широко используемым строительным материалом. Область ее применения очень обширна. Этот порошок включают в растворы при заливке фундаментов, установке кровель, настиле напольных покрытий, закреплении санитарно-технических приборов. Главная задача цементной смеси – соединение частей конструкций строящихся зданий.

Цемент входит в состав бетонных смесей, раствором выравнивают поверхности. Универсальность этой смеси доказана его повсеместным применением.

Область применения цемента зависит от типа его марки. Наибольшее распространение получили марки 400 и 500. Они включены в бетонные смеси при любых видах строительства.

• Цемент марки М600 применяют для возведения военных бункеров, ракетных шахт и прочих объектов.
• Портландцемент применяется во всех строительных работах.

• Глиноземистый состав необходим при аварийных работах повышенной срочности, например, в зимнее время. Такой вид цементного раствора быстро застывает, но его применение ограничено в районах с повышенными температурами.
• Магнезиальная смесь получила применение в подготовке магнезиальных полов.
• Белый цемент обладает уникальными качествами, которые допускают его применение в создании скульптурных и архитектурных сооружений. Возможно его введение в составы для декоративной отделки поверхностей.

• Кислотоупорный состав предназначен для замешивания растворов бетона, не подверженного разъеданию кислотами. Однако при воздействии щелочей такой цемент становится рыхлым.
• Гидрофобный цемент нашел свое применение в сфере создания бетона с повышенной пористостью.
• Водонепроницаемая смесь используется при создании гидроизоляционных покрытий в условиях избыточной влажности, например, при изоляции трещин в строениях.
• Шлаковый цемент используется в строительстве объектов под землей и под водой.

Советы и рекомендации

При выборе цемента и его покупке обратите внимание на упаковку порошковой смеси. Она должна состоять из 3-4 слоев бумаги, плотно закрытой сверху герметичным швом. Такой способ упаковывания обязателен и является гарантией защиты от влияния воды и влаги.

Поверхность не должна содержать разрывов и любых других повреждений.

На верхнем слое бумаги можно найти обозначение марки цемента, вес упаковки, название изготовителя, а также срок годности состава. Он не должен превышать 60 дней. Наличие даты производства обязательно. В случае отсутствия даты необходимо ознакомиться с сертификатами качества, которые находятся у продавца.

На лицевой стороне упаковки можно увидеть знак ISO-9000 – это обозначение Международного стандарта качества продукции.

Если есть возможность, ознакомьтесь с отзывами о продукции неизвестной вам марки на форумах. Если данные о заводе-изготовителе отсутствуют, следует избегать покупки такого товара.

Цемент хорошего качества обладает серым цветом, возможны более темные оттенки. Испорченный и потерявший связующие качества состав бывает очень темного коричневатого цвета. При попытке скатать комок он рассыпается.

Прочность цемента можно прочитать по его маркировке. Быстро застывающая смесь имеет обозначение «Б», нормально застывающая – «Н».

Чем выше показатель марки, тем прочнее и качественнее будут изделия из бетона.

Низкая цена на упаковку цемента не может свидетельствовать о его низком качестве.

Еще больше информации о изготовлении цемента в следующем видео.

Как и из чего делают цемент — ООО НБЗ

Цемент считается распространенным скрепляющим материалом, а также используется в качестве вяжущего в большом количестве строительных растворов. Чаще всего для его изготовления используются карбонатно-силикатные горные породы. Полученный из этого сырья материал носит название портландцемента и занимает более 90% рынка. Но в состав входят и другие компоненты. Давайте разберем все типы сырья подробнее.

Сырье для изготовления цемента

Цемент получают из продуктов совместного обжига горных пород, клинкера. А его, в свою очередь, делают из глины и карбонатных камней. 

 

В качестве карбонатных камней могут использоваться:

• белый мел, горная порода, состоящая из карбоната кальция с примесью магния;
• мергель — смесь природного происхождения, в которой около 75% кальцита и 25% силикатов;
• ракушечник, известняк;
• доломит, содержащий и кальциевый карбонат, и магниевые компоненты.

Что касается глины, то это могут быть глинистые сланцы, суглинки или лесс. 

 

Также в состав цемента вводят легирующие добавки. Это могут быть кремний, глинозем или железо, отходы металлургических производств. Из смеси такого сырья получают цементный клинкер.

Как производят цементный клинкер

Это — прокаленный “щебень”, который получают при спекании 25% глины и 75% известняка при температуре в +14560 градусов. Клинкер производят в виде гранул диаметром от  10 до 60 мм. Затем его размалывают до тонкодисперсного порошка, добавляя сульфат кальция из гипса. Делают это специальными шаровыми мельницами. После этого речь идет уже о готовом цементе с определенными характеристиками.

Ключевые свойства цемента

К основным характеристикам вяжущего можно отнести:

• плотность; тонина помола, то есть размер частичек и способность порошка покрыть большую или меньшую площадь в один слой;
• водопотребность, то есть сколько влаги понадобится цементу для прохождения процесса гидратации и приобретения пластичности;
• морозостойкость, то есть сколько циклов замерзания и оттаивания выдержит материал;
• время схватывания готового раствора, которое может находиться в диапазоне от 1 до 10 часов и зависит от того, насколько густой раствор приготовлен;
• прочность, то есть устойчивость застывшего образца к разрушению.  

В зависимости от характеристик разделяют разные марки цемента. Все они по-своему маркируются. 

Марки цемента и его маркировка

Для определения марки цемента производят кубические испытательные образцы и проверяют их на сжатие. Каждый кубик разрушается при определенном давлении в кгс/м2, и эта величина соответствует марке. Например, цемент М300 выдержит нагрузку в 300 кгс/м2, а М500 — в 500. 

 

Область использования материала также зависит от марок:

• М200 подходит для бетонных и штукатурных смесей;
• М300 применяется для изготовления бетонных растворов, в том числе, под фундаменты малоэтажных строений; 
• М400 используется для железобетонных конструкций и сооружений;
• М500 подходит для наружного бетонирования, аэродромных плит или гидротехнических сооружений.

Что касается маркировки, то в ней указывается не только прочность на сжатие, но и другие показатели, например:

• портландцемент маркируется как ПЦ, а если к нему прибавить 20% шлака, то получится шлакопортландцемент ШПЦ;
• пуццолановый цемент или ППЦ делается на основе вулканического сырья и применяется при бетонировании в обводненных условиях;
• сульфатостойкие и противокоррозионные цементы маркируются как СПЦ, ССПЦ или ССШПЦ;
• белый цемент обозначается как БЦ (для получения клинкера в этом случае используют светлый известняк и каолин, белую глину), а быстротвердеющий — Б;порошок; БЦ — белый цемент;
• гидрофобный цемент маркируется ГФ, пластифицированный — ПЛ;
• отдельно в маркировке указывается количество добавок: это маркируется буквой Д и цифрой (например, Д0 — цемент без добавок).   

 

Также существует пять категорий цемента по способу изготовления и составу:

• I — это бездобавочный портландцемент, в составе которого от 95% до 100% клинкера; 
• II — группа включает в себя композитные и пуццолановые цементы, в которых количество добавок не превышает 20%; 
• III — шлакопортландцемент, в котором добавлено от 36 до 65% шлаков; 
• IV — пуццолановый цемент, где добавок не более 21-35%; V — композиционный порошок, в котором может быть до 11-30% шлака и столько же пуццолана.

 

Для каждого строительного объекта выбирается конкретный тип цемента, что позволяет обеспечить необходимые прочностные и другие характеристики.

 

Из чего делают цемент | Из чего это сделано

Цемент фасованный в мешки

Цемент фасованный в мешки

Цемент является одним из основных строительных материалов. Без цемента нельзя сделать бетон и другие необходимые строительные растворы. Из чего же сделан цемент и почему он обладает такими свойствами?

Цемент — это искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное твердое тело.

Цемент обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем кардинально отличается от некоторых других минеральных вяжущих веществ, таких как: гипс, воздушная известь, которые твердеют только на воздухе.

Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600).

Цемент получают тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки:

-гипс для регулирования сроков схватывания,

-до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре +1450…+1480 °C

По наличию основного минерала цементы подразделяются на:

— романцемент — преобладание белита, в настоящее время не производится;

— портландцемент — преобладание алита, наиболее широко распространён в строительстве;

— глинозёмистый цемент — преобладание алюминатной фазы;

— магнезиальный цемент (цемент Сореля) — на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;

— кислотоупорный цемент — на основе гидросиликата натрия , сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

— биоцемент — производится при помощи биотехнологий.

В подавляющем большинстве случаев под цементом имеют в виду портландцемент и цементы на основе портландцементного клинкера.

Внешний вид цемента

Внешний вид цемента

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5% гипсового камня.

Типичный клинкер обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза.

1. Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров, содержание его составляет 50—70 %. Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности. Для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

2. Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки.

Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

3. Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

4. Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Прочность

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1:3 с кварцевым песком.

Марки выражаются в числах М200 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см² (10—60 МПа).

Определение прочности бетона

Определение прочности бетона

Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и так далее.

В настоящее время цемент делится на классы по прочности. Основное отличие классов от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95 % обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Для лучшего понимая из чего сделан цемент рекомендую посмотреть фрагмент передачи «Как это сделано» про производство цемента:

Как делают цемент: victorborisov — LiveJournal

Цементная промышленность является одной из важнейших отраслей материального производства. Значение этой отрасли в народном хозяйстве определяется прежде всего ее неразрывной связью с ходом капитального строительства. Цемент — один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов, железобетонных изделий, а так же для скрепления отдельных деталей строительных конструкций, гидроизоляции и многих других целей.

Летом прошлого года я провёл съемку на заводе Lafarge («Уралцемент») расположенном в поселке Первомайский, Челябинской области. Завод производит цемент по мокрому способу с 1957 года и по объемам производства находится в десятке крупнейших цементных заводов России. Для производства цемента используют глину и известняк. В качестве топлива выступает природный газ.

История портландцемента начинается 21 октября 1824 года, когда английский каменщик Джозеф Аспдин получил патент на вещество, которое назвал «портландцемент», поскольку его цвет напоминал серый цвет скал, находившихся вокруг города Портланд.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, гипса и специальных добавок. Свойства портландцемента зависят от состава клинкера и степени его измельчения. Важнейшее свойство портландцемента — способность твердеть при взаимодействии с водой. Оно характеризуется маркой портландцемента, определяемой по прочности на сжатие и изгиб стандартных образцов цементно-песчаного раствора после 28 суток твердения во влажных условиях.

2. Производство цемента складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера (наиболее трудоемкий и энергозатратный этап) и его помол с соответствующими добавками.

3. Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьера.

4.

5.

6. Пройдя предварительную обработку, исходные материалы поступают в мельницу мокрого самоизмельчения «Гидрофол», где перерабатываются в шлам. Затем шлам домалывается в сырьевых мельницах и усредняется в шламбассейнах.

7. На заводе находится специальная лаборатория, в которой производят постоянный контроль качества и дозировку сырьевых материалов и добавок. И в том числе проводят тестирование конечного продукта на прочность.

8.

9.

10.

11. Затем тонкомолотый сырьевой шлам вводится во вращающуюся печь (длиной около 200 м и диаметром 4 м) и обжигается при температуре 1450 градусов Цельсия.

12. При обжиге частички сырья сплавляются между собой, образуя клинкер.

13. Печь для обжига представляет собой вращающийся металлический цилиндр, который наклонен к горизонтальной плоскости под углом 3-4 градуса, чтобы обеспечить возможность движения материала вдоль печи.

14. Полученный клинкер охлаждается в холодильниках, дробится и подается транспортерами в бункеры цементных мельниц для помола.

15. Электрофильтры на вращающихся печах позволяют сократить выбросы пыли в атмосферу в 10-30 раз.

16.

17.

18. Остывший клинкер подается в мельницу.

19.

20. Это самый шумный участок производства. Находится в цеху без наушников просто невозможно.

21. Цемент получают путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, минеральных добавок (10-15%) и гипса (3-7%), который служит для регулирования сроков схватывания. Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм.

22.

23.

24. Процедура LOTOTO (LockOut / TagOut / TryOut). Комплекс действий для повышения безопасности на производстве.

25. Различные минеральные добавки служат для придания бетонам, растворам и др. изделиям на основе цемента специальных свойств (скорость затвердевания, устойчивость в природных водах, морозостойкость).

26.

27.

28. Полученный портландцемент транспортируется из мельниц в силосы для хранения.

29. Из силосов цемент отгружают железнодорожными вагонами и автомобильным транспортом в следующем виде: навалом, специальными контейнерами МКР весом до 1 тонны, бумажными мешками весом 50 кг.

30.

31.

32.

33.

Цемент


Цемент представляет собой тонко размолотый минеральный порошок, способный при смешении с водой образовывать пластичную массу, с течением времени затвердевающую в камневидное тело.  


Наиболее распространенный цемент, называемый портландцементом, получают путем обжига при высокой температуре (1400-1500°) природного сырья в виде мергелей или искусственной смеси известняка с глиной и другими материалами. Обжиг цемента производится в специальных печах. Обычно цементо-обжигательная печь — это огромный, длиной 100-150 метров, горизонтально расположенный цилиндр, выложенный внутри огнеупорным кирпичом и медленно вращающийся. Печь устанавливается с наклоном; благодаря этому материалы в ней, пересыпаясь, постепенно передвигаются от одного конца к другому. При обжиге получается спекшийся материал, часть которого расплавилась и застыла в стекловидном состоянии. Этот материал носит название цементного клинкера.


Цементный клинкер подвергается размолу в тонкий порошок с добавкой при размоле нескольких процентов гипса (обычно до 5%), и цемент готов.




Помимо портландцемента, выпускаются большие количества различных цементов, отличающихся составом сырья, из которого их получают, способом производства и свойствами. Цементная промышленность выпускает специальные цементы, предназначенные для особых условий службы бетона и специальных целей. Значительное количество разновидностей цементов получается на основе портландцементного клинкера путем добавки к нему различных веществ.


Чем тщательнее подобран состав сырья, для производства цемента чем лучше проведен процесс обжига цемента и чем тоньше размолот цемент, тем выше его качества и тем большую прочность может он обеспечить при затворении его водой. Но более активный цемент всегда более чувствителен к действию влаги и углекислоты, содержащихся в воздухе, и при хранении быстрее теряет активность. Чем мельче частицы цемента, тем больше их поверхность на каждый грамм цемента и тем больше процент потерь при образовании на их поверхности пленки одинаковой толщины. Поэтому современные тонкомолотые высокоактивные цементы требуют тщательной упаковки и хранения и быстрого употребления в дело. 


Цемент – незаменимый материал в современной строительной индустрии. Цемент востребован и как самостоятельный материал для скрепления отдельных элементов и как основа для производства других сверхпрочных материалов, таких как бетон и железобетон. Сам цемент используется для кладки кирпича, заливки фундамента зданий, производные цемента — для строительства высоток и всевозможных сооружений.


Цемент – это прочный, удобный и практичный материал, на основе которого изготовляются сверхпрочные вещества нового поколения.


Купить цемент в Архангельске Вы можете в компании Стройкомреал по адресам:


база — Талажское шоссе, 5;


магазины «ОГОНЬ, ВОДА и … разные ТРУБЫ» ул.Поморская,44 / пр.Никольский,38


Заказать цемент в Архангельске Вы можете в компании Стройкомреал по тел.:


база — 24-24-24; 47-22-10;


магазины — 28-77-71; 47-93-00 / 63-9 5-97; 47-59-72


 или эл.почте: [email protected]

Как производится цемент

Портландцемент является основным компонентом бетона. Бетон образуется, когда портландцемент образует пасту с водой, которая связывается с песком и камнем для затвердевания.

Цемент

производится из тщательно контролируемой химической комбинации кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов.

Обычные материалы, используемые для производства цемента, включают известняк, ракушки и мел или мергель в сочетании со сланцами, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой.Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют похожее на камень вещество, которое растирается в мелкий порошок, который мы обычно называем цементом.

Каменщик Джозеф Аспдин из Лидса, Англия, впервые изготовил портландцемент в начале 19 века, сжигая порошкообразный известняк и глину в своей кухонной плите. С помощью этого грубого метода он заложил основу для промышленности, которая ежегодно перерабатывает буквально горы известняка, глины, цементной породы и других материалов в порошок настолько мелкий, что он проходит через сито, способное удерживать воду.

Лаборатории цементных заводов проверяют каждый этап производства портландцемента с помощью частых химических и физических испытаний. Лаборатории также анализируют и тестируют готовый продукт, чтобы убедиться, что он соответствует всем отраслевым спецификациям.

Наиболее распространенным способом производства портландцемента является сухой метод. Первым шагом является добыча основного сырья, в основном известняка, глины и других материалов. После добычи порода дробится. Это включает в себя несколько этапов.Первое дробление уменьшает размер породы до максимального размера около 6 дюймов. Затем порода поступает на вторичные дробилки или молотковые мельницы для измельчения примерно до 3 дюймов или меньше.

Щебень смешивают с другими ингредиентами, такими как железная руда или летучая зола, измельчают, смешивают и подают в цементную печь.

Цементная печь нагревает все ингредиенты примерно до 2700 градусов по Фаренгейту в огромных цилиндрических стальных вращающихся печах, облицованных специальным огнеупорным кирпичом. Печи часто достигают 12 футов в диаметре — достаточно больших, чтобы вместить автомобиль, и во многих случаях длиннее, чем высота 40-этажного здания.Большие печи установлены с небольшим наклоном оси от горизонтали.

Мелкоизмельченное сырье или суспензия подается в верхнюю часть. В нижней части находится ревущий взрыв пламени, создаваемый точно контролируемым сжиганием порошкообразного угля, нефти, альтернативных видов топлива или газа при принудительной тяге.

Когда материал проходит через печь, некоторые элементы удаляются в виде газов. Остальные элементы объединяются, образуя новое вещество, называемое клинкером.Клинкер выходит из печи в виде серых шариков размером с мрамор.

Клинкер выгружается раскаленным из нижнего конца печи и обычно доводится до рабочей температуры в различных типах охладителей. Нагретый воздух из охладителей возвращается в печи, что позволяет экономить топливо и повышает эффективность горения.

После охлаждения клинкера цементные заводы измельчают его и смешивают с небольшим количеством гипса и известняка. Цемент настолько мелкий, что 1 фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен.Цемент теперь готов к транспортировке на заводы по производству товарного бетона для использования в различных строительных проектах.

Хотя сухой процесс является наиболее современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в Соединенных Штатах используется мокрый процесс. Эти два процесса по существу похожи, за исключением того, что в мокром процессе сырье измельчается с водой перед подачей в печь.

Из чего состоит цемент и как он используется в строительстве?

Какие материалы входят в состав цемента?

Есть много материалов, из которых состоит цемент, но наиболее распространенными являются:

Однако цемент можно комбинировать с мергелем, песком и железной рудой (в зависимости от требуемого применения).При нагревании вышеуказанные компоненты образуют твердое, похожее на камень вещество, которое затем тонко измельчается в порошкообразное вещество, известное как цемент!

Как производится цемент?

В современном строительстве цемент производится в лабораториях и проходит серию строгих химических и физических испытаний, чтобы убедиться, что он соответствует всем спецификациям, связанным со строительством. Большинство компаний, производящих цемент, будут использовать так называемый сухой метод. Этот тип производства включает в себя измельчение сырья (преимущественно известняка и глины) до состояния мощности.Затем его смешивают с другими материалами, включая железную руду, песок и летучую золу, смешивают и помещают в печь.

Когда цемент загружается в печь

Печи обычно устанавливаются примерно на 2700 градусов по Фаренгейту, чтобы эффективно работать с цементом. Большинство традиционных печей имеют диаметр примерно 10–14 футов, а некоторые промышленные печи достигают высоты 50-этажного дома. Печь состоит из двух частей: верхней и нижней. На верхнем конце вставляется тонкоизмельченный материал, который взрывается пламенем, образующимся на нижнем конце.

Пока материал горит в печи, некоторые элементы сгорают и превращаются в газы, и образуется новое вещество, известное как клинкер. Клинкер выглядит как маленькие серые шарики, и они отфильтровываются из нижней части печи, а затем охлаждаются до приемлемой температуры. После охлаждения клинкер измельчается и смешивается с гипсом и известняком, и теперь он готов к использованию в любом бетонном строительном проекте.

Забавный факт

Знаете ли вы, что содержимое цемента настолько тонко измельчено, что каждый 1 фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен?

Хотя сухой процесс является наиболее современным и популярным способом производства цемента, в некоторых печах в Соединенных Штатах используется мокрый процесс.Эти два процесса по существу похожи, за исключением того, что в мокром процессе сырье измельчается с водой перед подачей в печь.

Почему мы используем портландцемент?

Портландцемент

остается наиболее используемым и распространенным типом цемента на строительном рынке. Он создан с использованием описанных выше методов, с основными материалами, включая известняк и глину в печи (это связующие материалы). Портландцемент обычно бывает двух цветов; серый и белый. Примерно в начале 19 века известь уступила место цементу, так как она принесла с собой ряд преимуществ:

• Более быстрое время схватывания
• Цемент обладает свойствами, которые позволяют ему затвердевать под водой (известь не затвердевает)
• Цемент затвердевает быстрее, чем известь

Цемент

• также набирает прочность намного раньше, чем известь

.

Одна из основных причин, по которой мы до сих пор используем портландцемент, заключается в его исключительных связующих свойствах.Портландцемент способен обеспечить прочность элементов конструкции, он намного прочнее при сжимающих нагрузках и может использоваться как в цементном растворе, так и в бетоне. Это основной ингредиент для раствора и бетона.

Как цемент используется в бетоне

Общеизвестно, что бетон состоит из гравия и песка (заполнителей), цемента, воды и воздуха. Вместе цемент и бетон работают вместе, создавая прочные конструкции, образуя бетонные полы для целых зданий. Бетону также можно придать любую форму.Бетон является самым популярным строительным материалом во всем мире и используется в качестве несущего элемента (термин, который относится к использованию одиночного или множественного расположения прямоугольных элементов для поддержки значительных структурных нагрузок для конструкций).

Для чего используется цемент?

Цемент

чаще всего используется при строительстве крупных объектов как на бытовом, так и на промышленном уровне. От строительства стен, полов и крыш в вашем доме до строительства школ, автостоянок, больниц и даже плотин.Бетон является одним из самых универсальных материалов в строительной отрасли, и его можно смешивать и создавать для удовлетворения практически любых требований, будь то облицовка вашего бассейна дома или строительство школы.

Альтернативы портландцементу

Существуют материалы, которые можно использовать вместо портландцемента, в том числе:

• Зола-уноса (побочный продукт электростанций, работающих на угле)
• Рисовая шелуха
• Шлак доменный молотый гранулированный
• Мелкий известняк

Различные виды цемента

Ниже мы подробно описали различные типы цемента и их применение: 

Цемент ПВХ – Цемент ПВХ обычно предназначен для различных дренажных и сантехнических нужд.ПВХ идеально подходит для фильтрации сточных вод и любых отходов.

Асфальтобетон – используется в основном для дорожных смесей. Он сделан из грубого 5% асфальтового вяжущего и 95% заполнителей, которые в основном состоят из песка и гравия. Асфальтовый вяжущий материал чрезвычайно порчен, и именно поэтому его необходимо прослушивать и смешивать с заполнителем на сертифицированном смесительном заводе.

Цементные плиты – состоят из цемента, содержащего целлюлозу. Плиты обычно используются в качестве подложки и предпочтительнее гипса, покрытого бумагой.Плитка обычно используется в местах, подверженных воздействию воды, поэтому важно установить щит, который является водостойким. Цементные плиты прекрасно справляются с этой задачей.

Противопожарный цемент – термостойкий цемент на основе замазки, используемый для герметизации швов в горячих зонах (например, в печах). Огнеупорный цемент также используется при креплении огнеупорных кирпичей.

Костный цемент – костный цемент не имеет отношения к строительству. Костные цементы существуют уже давно и используются в ортопедической хирургии.

Фиброцемент – композиционный материал, сочетающий цемент с волокнами целлюлозы. Применяется как в бытовом, так и в промышленном строительстве, обычно в кровельных работах зданий. Большинство фиброцементных плит предварительно окрашены (или окрашены), но если они не окрашены, вы можете сделать это после их установки.

Зеленый цемент – этот тип клемента изготавливается из кальцинированной глины и порошкообразного известняка. Как следует из названия, производственный процесс зеленого цемента снижает выбросы углерода.Мало того, сырой цемент обладает повышенной механической прочностью.

Гидравлический цемент – тип цемента, изготовленный из известняка, гипса и глины, обожженных при очень высоких температурах. В результате получается гидравлический цемент. Сохнет очень быстро, всего за несколько минут. В случае негидравлического цемента применяется другой подход к затвердеванию, и может пройти до одного месяца или более, прежде чем его можно будет использовать.

Каучуковый цемент – в строительстве не используется; резиновый клей используется для склеивания и переплета таких предметов, как книги и фотографии.Это клейкий материал с гибкой связью.

Белый цемент – очень прочный тип цемента, который в основном используется для обеспечения потрясающих и последовательных дизайнерских решений. Это декоративный тип цемента, используемый в основном в домашних условиях, особенно в архитектурном бетоне.

Является ли цемент лучшим строительным материалом?

Цемент, безусловно, является одним из самых популярных строительных материалов во всем мире и очень универсален, что делает его фантастическим вариантом практически для любых бытовых или промышленных строительных работ.Цемент также является одним из самых экономичных строительных материалов, и потребность в ремонте часто очень мала. Тем не менее, цемент приносит наибольшую пользу, когда он сочетается с бетоном. В то время как цемент очень прочен, бетон прочнее, поскольку он использует цемент как часть процесса агрегации.

Мы написали статью о том, что такое бетон и почему он необходим в строительной отрасли.

Нужна помощь в укладке вашей промышленной или коммерческой собственности? Связаться с экспертами

Наши подрядчики по бетону могут помочь заказчикам, занимающимся крупномасштабными строительными проектами.Для профессиональной укладки бетона как на бытовом, так и на промышленном уровне наша команда с более чем 40-летним опытом может построить потрясающие бетонные полы для вашей собственности. Мы специализируемся на полированных и промышленных бетонных полах, а также композитных металлических настилах.

Выберите из полированного бетона для потрясающей, долговечной отделки больших внутренних помещений, промышленного бетона, для автостоянок и других мест с интенсивным движением, до композитного металлического настила для закладки фундамента вашего бетона.Наши услуги по укладке бетонных полов распространяются по всей Великобритании: от укладки бетона на многоэтажных автостоянках и складах до установки потрясающих полированных бетонных полов на всю жизнь в университетах.

Наша услуга предназначена для того, чтобы быть быстрой, эффективной и обеспечивать пожизненные результаты для вашей коммерческой недвижимости. Когда вы будете готовы связаться с нами, просто введите свои данные и запрос в нашу контактную форму или позвоните нам по указанному выше номеру.

История цемента | Строительные материалы — CEMEX США

Знаете ли вы?

 

• Египтяне использовали похожий на цемент материал (содержащий гипс) для возведения Великой пирамиды в 2600 г. до н.э.С.
• Пять штатов производят почти 50% всего цемента, производимого в Америке. Это (по порядку): Калифорния, Техас, Мичиган, Пенсильвания и Миссури.
• Цемент является едким веществом. Он может обжечь кожу и глаза, как кислота.

 

Материалы предоставлены Институтом информации о полезных ископаемых, © 2002 www.mii.org 

---

История портландцемента

Цемент в том виде, в каком мы его знаем, был впервые разработан Джозефом Аспдином, предприимчивым британским каменщиком 19-го века, который нагревал смесь молотого известняка и глины в своей кухонной плите, а затем превращал смесь в мелкий порошок.

Результатом стал первый в мире гидравлический цемент: тот, который затвердевает при добавлении воды. Аспдин назвал свое творение портландцементом из-за его сходства с камнем, добытым на острове Портленд у британского побережья. В 1824 году этот блестящий мастер получил патент на самый распространенный в мире строительный материал, положивший начало современной мировой промышленности по производству портландцемента.

---

Производственный процесс

Портландцемент

— комбинация кальция, кремнезема, алюминия и железа — является основным компонентом бетона.

Производство кальциево-силикатного портландцемента, соответствующего определенным химическим и физическим характеристикам, требует тщательного контроля производственного процесса.

Во-первых, сырье — известняк, ракушки или мел вместе со сланцами, глиной, песком или железной рудой — добывается в карьере, который обычно находится рядом с заводом-изготовителем. Перед тем, как покинуть карьер, эти материалы измельчаются двумя комплектами дробилок. Первичный набор дробит камень примерно до пяти дюймов (125 мм) в диаметре, а вторичный набор измельчает его до размера всего 3/4 дюйма (19 мм).Затем сырье отправляется на завод-изготовитель, где его дозируют для создания цемента с определенным химическим составом.

Портландцемент

производится двумя способами: мокрым и сухим.

При сухом методе сухое сырье дозируется перед измельчением в мелкий порошок, смешивается, а затем в сухом виде загружается в печь.

При мокром методе суспензия создается путем добавления воды к сырьевым материалам в правильной пропорции перед их измельчением, смешиванием и подачей в верхний конец наклонной и вращающейся цилиндрической печи, где скорость их прохождения контролируется наклоном печи. и скорость вращения.

Горящее топливо — обычно порошкообразный уголь или природный газ — затем подается в нижнюю часть печи, нагревая сырье до 2600–3000 градусов по Фаренгейту (1430–1650 градусов по Цельсию). При температуре 2700 градусов по Фаренгейту (1480 градусов по Цельсию) несколько химических реакций сплавляют сырье, создавая так называемые цементные клинкеры: серовато-черные гранулы размером с мрамор.

Раскаленные докрасна клинкеры выгружаются из нижнего конца печи и передаются в различные типы охладителей для снижения их температуры, чтобы с ними можно было безопасно обращаться.После охлаждения клинкеры смешивают с гипсом и измельчают в порошок серого цвета, настолько мелкий, что он может пройти через сито с размером ячеек 75 микрон или 200 меш.

Этот мелкодисперсный порошок серого цвета представляет собой портландцемент.

---

Типы портландцемента

Гибкость портландцемента очевидна в различных типах, которые производятся для удовлетворения различных физических и химических требований.

Спецификация C-150 Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) предусматривает восемь отдельных типов портландцемента.

• Тип I — для использования, когда специальные свойства, указанные для любого другого типа, не требуются.
• Тип IA — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип I, где требуется воздухововлечение.
• Тип II — Для общего использования, особенно когда требуется умеренная устойчивость к сульфатам.
• Тип IIA — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип II, где требуется воздухововлечение.
• Тип II(MH) — Для общего использования, особенно когда желательны умеренная теплота гидратации и умеренная устойчивость к сульфатам.
• Тип II(MH)A — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип II(MH), где требуется воздухововлечение.
• Тип III — Для использования, когда требуется высокая начальная прочность.
• Тип IIIA — Воздухововлекающий цемент для тех же целей, что и Тип III, где требуется воздухововлечение.
• Тип IV — Для использования, когда желательна низкая теплота гидратации.
• Тип V — Для использования, когда требуется высокая стойкость к сульфатам.

---

Белый портландцемент

Когда архитектурные соображения требуют белого или цветного бетона или раствора, портландцемент можно адаптировать к производству белого портландцемента, одного из ряда доступных типов гидравлического цемента специального назначения.

Белый портландцемент

по составу идентичен традиционному продукту серого цвета, за исключением цвета. Это стало возможным во время производственного процесса за счет выбора сырья, содержащего лишь незначительное количество оксидов железа и магния, которые придают портландцементу его серый цвет.

---

Смешанные гидравлические цементы

Смешанные гидравлические цементы, разработанные в соответствии со специальными требованиями стандартов ASTM C595 или C1157, производятся путем смешивания портландцемента, измельченного и гранулированного доменного шлака, золы-уноса, природного пуццолана и микрокремнезема.Эти цементы также могут быть воздухововлекающими, умеренно сульфатостойкими или с умеренной или низкой теплотой гидратации, в зависимости от необходимости.

---

Цементы, соответствующие стандарту ASTM C1157, включают:

 

• Тип ГУ — цемент смешанный гидравлический для общестроительных работ.
• Тип HE — цемент высокой ранней прочности.
• Тип МС — цемент средней сульфатостойкости.
• Тип HS — цемент повышенной сульфатостойкости.
• Тип МН — цемент средней теплоты гидратации.
• Тип LH — низкотемпературный цемент гидратации.

 

Цементы, соответствующие стандарту ASTM C1157, также могут иметь низкую реакционную способность (вариант R) с заполнителями, реагирующими со щелочами. Ограничений по составу цементов С1157 нет. Производители могут оптимизировать ингредиенты, такие как пуццоланы и шлаки, для достижения определенного набора свойств бетона.

Из всех смешанных цементов, доступных во всем мире, типы IP и IS являются наиболее распространенными.В то время как Европа и Азия в настоящее время используют больше цементов с добавками, чем Соединенные Штаты, экологические и энергетические проблемы, в дополнение к потребительскому спросу на цементы с особыми свойствами, могут изменить эту ситуацию.

История цемента

Как вы думаете, что скрепляет пирамиды? Цемент и бетон могут быть синонимами бытовых терминов, но по своей природе они отличается: цемент, сверхтонкий серый порошок, связывает песок и камни в масса или матрица бетона. Действительно, цемент марки является ключевым компонентом конкретный. Помимо семантики, бетон является фирменным материалом для подъездных дорог, внутренних двориков, подвалы и множество других предметов американского обихода. Это также самый широко используемый в мире строительный материал . Годовое мировое производство бетона колеблется около 5 миллиардов кубических ярдов, объем приблизительно равен годовой объем производства цемента составляет около 1,25 млрд тонн. Глобальная привлекательность бетона не случайна — вездесущий, похожий на камень материал производится из одних из самых богатых ресурсов в мире, как цемент. Ранняя история и развитие портландцемента С тех пор, как цивилизации начали строиться, мы искали материал который связывал бы камни в твердую, сформированную массу. ассирийцев и вавилоняне использовали для этой цели глину, а египтяне продвинулись к открытию извести и гипсового раствора в качестве вяжущего для строительства такие сооружения, как Пирамиды . Греки внесли дальнейшие улучшения и, наконец, римляне . разработал цемент, который производил конструкции исключительной прочности. Большинство фундаментов зданий Римского форума года были построены бетонной формы, помещенной в некоторых местах на глубину 12 футов. То великие римские бани , построенные около 27 г. до н.э., Колизей и огромные базилики Константина являются образцами раннеримской архитектуры в котором использовался цементный раствор. Римская формула Секрет успеха римлян в производстве цемента был связан с смешиванием гашеной извести с пуццоланом , вулканическим пеплом с горы Везувий.В результате этого процесса был получен цемент, способный затвердевать под водой. В течение Средневековье это искусство было утеряно, и только научный дух Возрождение расследования, что мы заново открыли секрет гидравлического цемента — цемент, затвердевающий под водой. Неоднократное разрушение конструкции маяка Эддистоун у побережья. из Корнуолл, Англия, руководил Джон Смитон , британский инженер, проводить опыты с растворами как в пресной, так и в соленой воде.В 1756 г. эти испытания привели к открытию, что цемент из известняка, содержащий значительная часть глины затвердевает под водой. Воспользовавшись этим открытием, он перестроил Эддистоунский маяк . в 1759 году. Он простоял 126 лет, прежде чем потребовалась замена. Другие мужчины, экспериментировавшие с цементом в период с 1756 г. до 1830 г. включают LJ Vicat и Lesage во Франции и Джозеф Паркер и Джеймс Фрост в Англии . До открытия портландцемента и в течение нескольких лет после его открытия было использовано большое количество природного цемента. Произведен природный цемент путем обжига природной смеси извести и глины. Поскольку ингредиенты натурального цемента были смешаны природой, его свойства изменились так же широко, как и природные ресурсы, из которых он был сделан. Аспдин получает патент В 1824 году Джозеф Аспдин , каменщик и каменщик из Лидса, Англия, получил патент на гидравлический цемент, который он назвал портландцемент . потому что его цвет напоминал камень, добытый на острове Портленд у британского побережья.Метод Аспдина включал тщательное дозирование из известняка и глины, измельчая их в порошок и сжигая смесь в клинкер, который затем измельчали ​​в готовый цемент. Портландцемент сегодня, как и во времена Аспдина, является заранее определенным и тщательно пропорциональная химическая комбинация кальция, кремния, железа и алюминия .

Натуральный цемент уступил место портландцементу, который является предсказуемым, известным продукт неизменно высокого качества. Сегодня около 98 процентов цемента, производимого в США, — это портландцемент. цемент.Однако во времена Аспдина этот новый продукт прижился медленно. Аспдин открыл завод в Уэйкфилде по производству портландцемента, который использовался в 1828 при строительстве реки Темзы Туннель. Но это было почти 20 лет спустя, когда J. D. White and Sons создали процветающая фабрика в Кенте, где индустрия портландцемента достигла пика своего развития. период ранней экспансии не только в Англии, но и в Бельгии и Германия. Портландцемент использовался для строительства лондонской канализационной системы в 1859-1867 годах. Первая зарегистрированная партия портландцемента в США была в 1868 году , когда европейские производители начали поставлять цемент в качестве балласта на трамповых пароходах по очень низким фрахтовым ставкам. Громкость увеличилась до пика почти 3 миллиона баррелей в 1885 году. После этой даты американцы начали производить увеличение количества портландцемента для себя. История и развитие портландцемента в США Строительство системы каналов в первой половине XIX века. создал первый крупный спрос на цемент в этой стране.В 1818 г. через год после открытия канала Эри, Канвас Уайт , инженер, обнаружили залежи горных пород в округе Мэдисон, штат Нью-Йорк, из которых естественные гидравлические цемент может быть изготовлен с небольшой дополнительной обработкой. Он произвел большой количества этого цемента для использования в канале Эри. Были обнаружены и другие месторождения, в основном в районе Розендейл . Нью-Йорка, округа Луисвилля штата Индиана и Кентукки, и Lehigh Valley Пенсильвании.К 1899 г. почти 10 млн барр. природного цемента ежегодно производилось в США и Канаде. Хотя портландцемент набирал популярность в Европе с 1850 г., он не производился в США до 1870-х гг. Вероятно, первый Завод для начала производства был заводом Дэвида О. Сэйлора в Коплей, Пенсильвания. . В 1871 году Сэйлор попробовал свои силы в выборе и смешивании различных видов камень из своих карьеров для производства портландцемента. После первоначальных трудностей ему это удалось, и на Столетней выставке в Филадельфии в 1876 году образцы продукции Сэйлора и продукции Джона К.Shinn в Вампуме, штат Пенсильвания, выгодно отличается от лучших импортных портлендских цементы. Пока Сэйлор совершенствовал свой продукт в Пенсильвании, Томас Миллен и двое его сыновей экспериментировали с производством портленда. цемента в Саут-Бенде, штат Индиана, Их первый портландцемент был сожжен в кусок канализационной трубы (возможно, первая экспериментальная вращающаяся печь, использовавшаяся в Америка) и полученный клинкер перемалывали в кофемолке. Заметным пионером в отрасли в Америке был Роберт У.Лесли. В 1874 году он основал фирму Lesley & Trinkle, цементных брокеров, Работает как с натуральным, так и с портландцементом. Это привело к тому, что он попал в производственный бизнес для себя в Египте, Пенсильвания. Из его предыдущих продаж контакты, он почерпнул несколько идей для устройств, экономящих время и труд, для производство портландцемента, наиболее заметным из которых был метод прессования измельченное сырье в «яйца» для сжигания в печи. В 1880 г. около 42 000 барр.портландцемента было произведено в США. Состояния; десятилетие спустя это количество увеличилось до 335 000 баррелей. Одним из факторов такого огромного роста стало развитие вращающейся печи. Раньше использовались вертикальные стационарные печи, которые расточительно охлаждались после каждого обжига. В 1885 году английский инженер Ф. Рэнсом запатентовал слегка наклоненный горизонтальная печь, которую можно было вращать так, чтобы материал перемещался постепенно от одного конца до другого. Потому что у этого нового типа печи было гораздо больше емкости и сгорала более основательно и равномерно, она быстро вытесняла более старый тип. Томас А. Эдисон был пионером в дальнейшем развитии вращающаяся печь. В 1902 году на его Портлендском цементном заводе Эдисона в Нью-Йорке Виллидж, штат Нью-Джерси, он представил первые длинные печи, используемые в промышленности-150. футов в отличие от обычных 60-80 футов. Сегодня некоторые печи имеют длину более 500 футов. Параллельные улучшения дробления и измельчения оборудование также повлияло на быстрый рост производства.

Вопросы и ответы: почему выбросы цемента влияют на изменение климата

Если бы цементная промышленность была страной, она была бы третьим по величине источником выбросов в мире.

В 2015 году было произведено около 2,8 млрд тонн CO2, что эквивалентно 8 % от общего объема выбросов в мире – больше, чем в любой другой стране, кроме Китая или США.

Использование цемента будет расти, поскольку глобальная урбанизация и экономическое развитие увеличивают спрос на новые здания и инфраструктуру. Цементная промышленность, как и другие отрасли мировой экономики, должна будет резко сократить свои выбросы, чтобы достичь температурных целей Парижского соглашения. Однако до сих пор был достигнут лишь ограниченный прогресс.

 

Снижение выбросов от цемента. Инфографика Розамунд Пирс для Carbon Brief.

Что такое цемент?

Цемент используется в строительстве для связывания других материалов. Он смешивается с песком, гравием и водой для производства бетона, наиболее широко используемого строительного материала в мире. Ежегодно используется более 10 миллиардов тонн бетона.

Промышленным стандартом является портландцемент. Он был изобретен в начале 1800-х годов и назван в честь строительного камня, широко использовавшегося в то время в Англии.Сегодня он используется в 98% бетона во всем мире, при этом ежегодно производится 4 миллиарда тонн.

Производство портландцемента, который действует как связующее, является важным этапом в производстве портландцемента. Известняк (CaCO3) «прокаливается» при высоких температурах в цементной печи для получения извести (CaO), что приводит к выбросу CO2 в виде отходов. В целом происходит следующая реакция:

Почему цемент выделяет так много CO2?

Около половины выбросов при производстве цемента являются технологическими выбросами, возникающими в результате реакции, описанной выше.Это основная причина, по которой выбросы цемента часто считаются трудными для сокращения: поскольку этот CO2 высвобождается в результате химической реакции, его нельзя устранить путем замены топлива или повышения эффективности.

Еще 40% выбросов цемента приходится на сжигание ископаемого топлива для нагрева печей до высоких температур, необходимых для процесса обжига. Последние 10% выбросов происходят от топлива, необходимого для добычи и транспортировки сырья.

Таким образом, выбросы цемента в значительной степени зависят от доли клинкера, используемого в каждой тонне цемента.Тип топлива и эффективность оборудования, используемого при производстве клинкера, также оказывают влияние.

Между тем, по прогнозам, площадь зданий в мире удвоится в ближайшие 40 лет. Это означает, что к 2030 году производство цемента вырастет примерно до 5 млрд тонн, что на 25% больше, чем сегодня, и более чем в четыре раза превысит уровень 1990 года.

Таким образом, одного только повышения эффективности будет недостаточно для значительного сокращения выбросов в секторе.

В каких странах высокие выбросы цемента?

Китай является крупнейшим производителем цемента, за ним следует Индия и объединенные страны ЕС, как показано на приведенном ниже графике из недавнего отчета Chatham House.Три четверти производства цемента с 1990 года приходилось на Китай, который в период с 2011 по 2013 год использовал больше цемента, чем США за весь 20 век.

Производство цемента и выбросы с 2010 по 2015 гг. Источник: Анализ Olivier et al. (2016) от Chatham House.

В Китае также наблюдается высокий уровень производства цемента в пересчете на душу населения, поскольку он переживает быструю урбанизацию, когда многие люди переезжают в высотные или малоэтажные здания, построенные из цемента. Тем не менее, потребление в Китае может быть близко к выравниванию.

В отличие от этого, потребление в Индии значительно возрастет, поскольку страна, в свою очередь, быстро урбанизируется и строит инфраструктуру. Ожидается, что наибольший рост в будущем произойдет в Индии и других странах с формирующимся рынком.

Мужчина поднимает поддон с цементом на строительные леса, Пенджаб, 2011 г. Фото: imageBROKER/Alamy Stock Photo.

По данным Chatham House, в Европе существующие печи способны удовлетворить будущий спрос на цемент. Европейские производители цемента также являются одними из самых передовых в плане использования альтернативных видов топлива. Однако более старое оборудование отстает от Индии и Китая по энергоэффективности.

Точно так же США, четвертый по величине потребитель цемента, отстает от других крупных производителей с точки зрения энергоэффективности и доли клинкера.

Уменьшились ли выбросы цемента?

По данным Chatham House, средняя интенсивность выбросов CO2 при производстве цемента — выбросы на тонну продукции — снизилась на 18 % во всем мире за последние несколько десятилетий. Однако выбросы сектора в целом значительно выросли, а спрос утроился с 1990 года.

До сих пор прогресс был достигнут в трех основных областях. Во-первых, более эффективные печи для обжига цемента сделали производство менее энергоемким. Это может улучшиться еще больше: среднее мировое потребление энергии на тонну цемента по-прежнему примерно на 20% выше, чем производство с использованием наилучших доступных технологий и практики.

Во-вторых, использование альтернативных видов топлива также снизило выбросы – например, использование биомассы или отходов вместо угля. Это особенно характерно для Европы, где около 43% потребления топлива в настоящее время приходится на альтернативы, сообщает Chatham House.

В-третьих, сокращение доли портландцемента в цементе также привело к сокращению выбросов. По данным Chatham House, цементы с высоким содержанием смесей могут сократить выбросы на килограмм до четырех раз. Клинкер можно заменить другими цементоподобными материалами, в том числе отходами от сжигания угля и производства стали. Однако это может повлиять на свойства цемента, поэтому подходит только для некоторых конечных целей.

Среднее мировое соотношение клинкера (клинкер:цемент) упало до 0,65 в 2014 году с большим диапазоном от 0.57 в Китае до 0,87 в Евразии.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), после нескольких десятилетий прогресса интенсивность выбросов CO2 в цементе мало изменилась с 2014 по 2016 год. Это связано с тем, что повышение энергоэффективности было компенсировано небольшим увеличением доли клинкера.

Тем не менее, общие выбросы цемента в последние годы оставались неизменными или снижались, поскольку спрос в Китае стабилизировался.

BioMason использует бактерии для выращивания цементных кирпичей, которые, по ее словам, могут улавливать углерод.Кредит: bioMASON, Inc.

Насколько можно сократить выбросы цемента?

МЭА и ведущая отраслевая инициатива Cement Sustainability Initiative (CSI) недавно выпустили новую дорожную карту по снижению выбросов углерода, показывающую, как, по их мнению, выбросы могут быть сокращены в соответствии со сценарием «2C» и сценарием «ниже 2C». Дорожная карта предполагает, что к 2050 году спрос на цемент вырастет на 12-23%.

Для сценария 2C — в соответствии с 50-процентной вероятностью ограничения роста глобальной температуры до 2C выше доиндустриального уровня к 2100 году — в дорожной карте говорится, что необходимо сократить выбросы цемента на 24%.(Стоит отметить, что это не соответствует Парижскому соглашению, которое требует, чтобы повышение температуры оставалось как минимум «намного ниже» 2°C. )

Дорожная карта опирается на четыре области действий по сокращению выбросов.

Три из них представляют собой стратегии, ранее применявшиеся цементной промышленностью для ограничения выбросов, а именно: повышение энергоэффективности, использование топлива с низким уровнем выбросов и более низкое содержание клинкера.

Например, дорожная карта устанавливает целевое среднее глобальное соотношение клинкера, равное 0.60 к 2050 году по сравнению с 0,65. Это серьезная проблема: Chatham House отмечает, что к 2050 году потребуется примерно на 40% больше заменителей клинкера, чем сегодня, в то время, когда доступность традиционных заменителей — летучей золы и доменного шлака — вероятно, начнет падать.

Четвертое направление — «инновационные технологии», что, по сути, является сокращением сокращения выбросов за счет улавливания и хранения углерода (CCS). Это еще не использовалось в цементной промышленности (испытания стержней), но дорожная карта предполагает, что интеграция CCS в цементном секторе достигнет коммерческого масштаба к 2030 году. Неопределенность в отношении потенциала быстрого увеличения масштабов использования УХУ и его высокая стоимость являются основными препятствиями на пути его использования для сокращения выбросов бетона.

На приведенной ниже диаграмме показан анализ Chatham House дорожной карты производства цемента IEA и CSI. Красная пунктирная линия показывает сокращение выбросов на 24% в соответствии со сценарием 2C (2DS) к 2050 году.

Способы сокращения выбросов цемента, ведущие к «парижскому» пути. Показаны три сценария: «сценарий эталонной технологии» (RTS), «сценарий 2C» (2DS) и «сценарий за пределами 2C» (B2DS).Источник: анализ Chatham House, подготовленный IEA и CSI Technology Roadmap (2018 г.).

В дорожной карте также изложен сценарий «выше 2C» (B2DS; фиолетовая пунктирная линия выше), в соответствии с которым потребуется гораздо более высокое сокращение выбросов на 60%. В дорожной карте говорится, что здесь доля общих выбросов CO2 от цемента, улавливаемых CCS, должна увеличиться более чем в два раза по сравнению со сценарием 2C, до 63% в 2050 году. Он отмечает, что этого «будет сложно достичь».

Chatham House также отмечает, что потребуются более резкие сокращения, «если предположения о вкладе технологий CCS окажутся оптимистичными».Там написано:

«Для выхода за пределы 2DS потребуются преобразующие действия по замене клинкера, новым цементам и CCS, а также развертывание множества подходов со стороны спроса за пределами сектора для снижения общего потребления. Они также становятся более важными, если CCS оказывается слишком сложным для масштабирования».

Могут ли «новые» цементы сократить выбросы?

Некоторые компании исследуют «новые» цементы, которые полностью устраняют необходимость в портландклинкере. Если бы они могли соперничать по стоимости и характеристикам с портландцементом, они бы предложили способ значительного сокращения выбросов.

Однако ни один из них еще не получил широкомасштабного коммерческого использования и в настоящее время используется только в нишевых приложениях. Кроме того, инновации в этом секторе, как показывает глобальный патентный поиск, проведенный Chatham House, обычно сосредоточены на постепенных изменениях, с ограниченным вниманием к новым цементам.

Цементы на основе геополимеров, например, находятся в центре внимания исследований с 1970-х годов. В них не используется карбонат кальция в качестве ключевого ингредиента, они затвердевают при комнатной температуре и выделяют только воду. Zeobond и banahUK входят в число компаний, производящих их, и обе заявляют о сокращении выбросов примерно на 80-90% по сравнению с портландцементом.

Существует также несколько фирм, разрабатывающих цементы «углеродного отверждения», которые при затвердевании поглощают CO2, а не воду. Если это поглощение CO2 может быть сделано выше, чем CO2, выделяемый во время их производства, цементы потенциально могут использоваться в качестве поглотителей углерода.

Шлакоблок Solidia Concrete™. Кредит: Солидия

Американская фирма Solidia, например, утверждает, что ее бетон выделяет на 70% меньше CO2, чем портландцемент, включая эту стадию секвестрации. В настоящее время фирма сотрудничает с крупным производителем цемента LafargeHolcim.

Точно так же британский стартап Novacem — дочерняя компания Имперского колледжа Лондона — заявил в 2008 году, что замена портландцемента его «углеродно-отрицательным» продуктом позволит отрасли стать чистым поглотителем выбросов CO2. Однако фирме не удалось собрать достаточно средств для продолжения исследований и производства.

Другие фирмы используют совершенно другие материалы для производства цемента. Стартап Biomason из Северной Каролины, например, использует бактерии для выращивания цементных кирпичей, которые, по его словам, обладают такой же прочностью, что и традиционная каменная кладка, и улавливают углерод.

В приведенной ниже таблице от Chatham House обобщены этапы развития нескольких альтернативных технологий производства цемента.

Низкоуглеродистые цементы на разных стадиях инновационного цикла. Источник: Чатем-Хаус (2018 г.).

Каковы барьеры для низкоуглеродистого цемента?

Существует несколько причин, по которым низкоклинкерные или новые цементы до сих пор не получили широкого распространения.

Эти технологии менее опробованы, чем портландцемент, который веками использовался в строительстве.Это приводит к сопротивлению со стороны потребителей цемента, особенно в секторе, который по понятным причинам ставит безопасность в приоритет. Многие из этих новых технологий также недостаточно развиты, чтобы получить широкое распространение.

Альтернативы

также, как правило, имеют более ограниченное применение, а это означает, что не может быть единственной замены портландцементу. Поэтому их использование будет означать отход от предписывающих стандартов. В настоящее время почти все стандарты, нормы проектирования и протоколы испытаний цементных вяжущих и бетона основаны на использовании портландцемента, отмечает Chatham House.Он добавляет:

«Новые подходы и особенно новые отраслевые стандарты требуют много обсуждений и испытаний. Например, на утверждение и внедрение нового стандарта в ЕС могут уйти десятилетия».

Тем не менее, недавние достижения в области испытаний материалов для бетона могут позволить лучше понять его химический состав, давая больше уверенности в корректировке отраслевых стандартов.

Альтернативные цементы также должны быть в состоянии конкурировать с портландцементом по стоимости, особенно в отсутствие сильного регулирующего или политического давления, такого как цены на углерод.Но переход может потребовать инвестиций в новое оборудование или более дорогие материалы, на окупаемость которых может уйти несколько лет, говорит Chatham House.

Доступ к достаточному количеству сырья, необходимого для некоторых цементов, также является важным фактором. Например, местная доступность летучей золы — побочного продукта сжигания угля и одного из наиболее часто используемых заменителей клинкера — снижается по мере закрытия угольных электростанций.

Можно ли снизить спрос на цемент?

Сокращение спроса на цемент также может помочь ограничить выбросы, особенно в развивающихся странах.Например, Chatham House подчеркивает, как городские проекты, основанные на системе «капиллярной паутины» и пешеходах, а не автомобилях, могут использовать на треть меньше бетона. Точно так же принципы готических соборов были использованы для проектирования современных бетонных полов, которые на 70% легче, чем обычные аналоги.

Использование концепции «экономики замкнутого цикла», позволяющей повторно использовать модульные части зданий, также может сыграть свою роль, как и максимальное увеличение срока службы инфраструктуры. Китай, например, подвергся критике за строительство новых некачественных зданий, которые могут простоять только 25-30 лет, прежде чем их снесут.

Бетонные ступени, являющиеся частью морской стены и защитных сооружений на пляже Блэкпул. Предоставлено: Manor Photography/Alamy Stock Photo.

Бетон в зданиях также можно заменить древесиной, что потенциально позволит улавливать и хранить CO2. Некоторые новые виды инженерной древесины, такие как ламинированная древесина, открывают больше возможностей для строительства. Однако экономия углерода за счет использования в зданиях древесины вместо стали и бетона не гарантируется.

Старый бетон также можно измельчить и повторно использовать в таких проектах, как дорожные работы.Однако бетон потеряет свои вяжущие свойства, если не будет произведен новый клинкер.

Регулируются ли выбросы цемента?

Цемент часто считается слишком сложным для обезуглероживания, наряду с другими секторами, такими как авиация и сталь. Как отмечается в одном недавнем отчете, если выбросы цемента вообще упоминаются в публичных дебатах, «как правило, это означает, что с ними мало что можно сделать».

В результате цементная промышленность столкнулась с меньшим политическим и коммерческим давлением по сравнению с энергетическим сектором, сообщил в интервью Carbon Brief Феликс Престон.Престон — старший научный сотрудник Chatham House и соавтор отчета по цементу. Он говорит, что в этом секторе по-прежнему доминирует горстка крупных фирм, которые контролируют большую часть рынка. Престон добавляет:

«[Эти фирмы] часто доминируют или очень влиятельны в определенной географической области, а также на мировой арене. Я думаю, что это затруднило — и до сих пор трудно — настаивать на радикальных переменах. Они не обязательно видят немедленный стимул для принятия амбициозных действий.

ЕС считает, что цемент подвергается значительному риску утечки углерода, а это означает, что он получает бесплатные квоты в Системе торговли выбросами ЕС (EU ETS). В преддверии реформ ЕС ETS 2017 года экологический комитет Европейского парламента (ENVI) безуспешно предлагал прекратить это бесплатное распределение. По словам Chatham House, введение минимальных цен на выбросы углерода, рассматриваемое в нескольких странах-членах, все еще может повлиять на сектор.

Ожидается, что китайская ETS

будет расширена за счет включения цемента, хотя на первом этапе она будет охватывать только энергетический сектор.

Цементная промышленность принимает меры?

В рамках CSI производители, на долю которых приходится 30% мирового производства цемента, уже около двух десятилетий совместно работают над инициативами в области устойчивого развития, включая сокращение выбросов. На парижской конференции по климату группа объявила о планах сократить свои коллективные выбросы на 20-25% к 2030 году. Это будет уровень амбиций, аналогичный описанному выше сценарию «ниже 2C».

Тем временем Всемирная ассоциация производителей цемента (WCA) разрабатывает «План действий по борьбе с изменением климата», который должен быть опубликован в конце этого месяца.Нынешние технологии могут обеспечить только половину сокращения выбросов CO2, необходимого для достижения цели 2C Парижского соглашения, недавно предупредила WCA делегатов на своем «Глобальном форуме по изменению климата» в Париже. Членская база WCA представляет собой более миллиарда тонн годовой мощности по производству цемента.

Всемирная цементная ассоциация (WCA) призывает участников отрасли активизировать усилия по быстрому и масштабному внедрению новых технологий для сокращения выбросов CO2, чтобы эффективно бороться с изменением климата. #цемент #устойчивое развитие #ClimateAction https://t.co/RUgEzIF1DC pic.twitter.com/PQHbl1EBT7

— World Cement Assoc. (@WorldCemAssoc) 5 июля 2018 г.

Недавно созданная Глобальная ассоциация производителей цемента и бетона (GCCA) также хочет улучшить экологические показатели отрасли. В январе 2019 года CSI приступит к работе по обеспечению устойчивого развития.

Несколько цементных фирм также уже ввели внутреннюю цену на углерод или планируют ее ввести.

Sharelines из этой истории

Портландцемент

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ Если в строительстве используется фирменный материал, то это бетон — знакомый камнеподобный материал. вещество, которое является частью почти всего, что мы строим. И ключ к Бетон представляет собой портландцемент — мелкий серый порошок, который связывает песок и гравий в однородную массу. каменная масса бетона.    Добыча, производство и использование цемента, глины и сланца довольно похожи.Цемент производится из гипса, сланца или глины и известняка. Период, термин «цемент» чаще всего используется для обозначения портландцемента. Портландцемент, когда смешанный с песком, гравием и водой, делает бетон, который является важным элементом строительная индустрия. Портландцемент составляет более 95% всего производимого цемента. Для изготовления портландцемента глину, сланец и известняк измельчают в порошок и обжигают в печи. печь. Выпеченная смесь образует комки (клинкеры), которые затем измельчают и смешивают с гипс.Большая часть сырья добывается открытым способом. Мичиган традиционно занимает пять штатов по производству цемента. Один из крупнейших цементных заводов в г. состояние находится в Алпене. Для производства портландцемента требуется много тяжелого сырья и огромное количество энергии. Хотя термины «цемент» и «бетон» часто используются взаимозаменяемо, цемент на самом деле является компонентом бетона. Портландцемент — это не торговая марка, но общий термин для типа цемента, используемого практически во всех бетонах, так же как нержавеющая сталь — это разновидность стали, а стерлинговое — разновидность серебра.Портландцемент должен и его имя, и происхождение от Джозефа Аспдина, британского каменщика. Аспдин в поисках изготовленный аналог натурального или римского цемента — грубый состав извести и вулканический пепел, используемый еще в 27 г. до н.э., привел к открытию и патенту портландцемента. в 1824 г. Аспдин нагрел в небольшой печи смесь мелкоизмельченного известняка и глины. для производства гидравлического цемента, который затвердевает при добавлении воды. Он назвал свое изобретение «портландцемент» не только для того, чтобы отличить его от римского цемента, но и как маркетинговый инструмент: бетон, сделанный из его нового цемента, очень напоминал ценный строительный камень, добываемый на острове Портленд у британского побережья. Сегодняшний портландцемент по-прежнему зависит от сырья Aspdin. основные компоненты кальция, кремнезема, глинозема и железа. Наиболее распространенная комбинация это известняк, глина и песок. В современном производстве цемента минералы из карьера рядом с заводом измельчаются в мелкий порошок, затем смешиваются в точных пропорциях, необходимых для конечный цементный продукт. Сырье обрабатывается во вращающемся цилиндрическом печь, называемая печью.В самой горячей части печи пламя с температурой 1870°С нагревает сырье. материалов примерно до 1480 C. При таком сильном нагреве происходит ряд химических реакций. превращает частично расплавленное сырье в гранулы, называемые клинкером. С добавлением небольшого количества гипса клинкер измельчается до очень мелкого серого пудра. Теперь он считается портландцементом — готовым к отгрузке в бетон. производителей, а затем на строительные площадки. Один из крупнейших заводов портландцемента в США находится в г. Alpena, и показано ниже.Преимущества размещения такого завода в Алпене включают: близость к крупным запасам высококачественного известняка, гипса и сланца, а также доступ к озеру Гурон, что облегчает доставку цемента на грузовом судне. Источник: фотография Рэнди Шетцла, профессора географии, штат Мичиган. Государственный университет Этот материал имеет составлено только для образовательных целей и не может быть воспроизведено без разрешение.Один экземпляр может быть распечатан для личного пользования. Пожалуйста, свяжитесь с Рэндалл Шетцл ([email protected]) для получения дополнительной информации или разрешений.

Цемент, способы его производства

Цемент, или портландцемент, определяется как «гидравлический цемент, полученный путем обжига
смесь извести и глины для образования клинкера, затем измельчение клинкера в порошок.
Зеленовато-серый порошок состоит в основном из силикатов кальция,
алюминаты и ферриты кальция. При смешивании с водой (гидратированный)
затвердевает в искусственную скалу, похожую на портлендский камень». Портлендский камень
желтый известняк с острова Портленд в Великобритании.

Исторически цемент восходит к ранней Римской империи.
способствовал строительству великих сооружений Римской империи.
Варьируя количество и типы одних и тех же основных ингредиентов, цемент с
могут быть получены различные свойства. Путем дальнейшего варьирования ингредиентов,
производится еще больше различных цементов.

*»Производство цемента — это основная переработка отобранных и подготовленных минеральных
сырья для производства синтетической минеральной смеси (клинкера), которую можно
перетертый в порошок, имеющий определенный химический состав и физические
свойств цемента». Производство цемента, как и многих других
процессы, начинается на шахте, где сырье, как известняк, кремнезем,
получают алюминаты, железосодержащие минералы и др. Некоторые типичные материалы
В качестве карбоната кальция в производстве цемента используются известняк, мел,
мраморы, мергели и раковины устриц. Некоторые типичные материалы, используемые для глинозема
в производстве цемента используются сланцы, глина, шлаки, зола-унос, бокситы, глинозем.
технологические отходы и гранит. Некоторые типичные материалы, используемые для кремнезема в цементе
производством являются песок, глина, аргиллит, сланец, шлак и летучая зола. Немного
типичными материалами, используемыми для производства железа в производстве цемента, являются железные руды,
дымовая пыль доменных печей, колчеданный клинкер, прокатная окалина и летучая зола.

Шаровая мельница на цементном заводе

Основными методами добычи являются открытые разработки, в то время как некоторые силикаты, таких как песок, обычно добывают земснарядами из озер, рек и водные пути.Есть несколько подземных рудников известняка, но большинство ямки на поверхности. Цементные заводы обычно располагаются в центре минералы, необходимые для производства цемента, что экономит транспортные расходы и снижает цену цемента. Как только рудный материал будет использоваться для цемент добыт, он транспортируется на дробильно-сортировочную установку, где он измельчается и просеивается для получения частиц желаемого размера. Руда из шахт обычно измельчается примерно до дюйма и хранится в грубый запас.Оттуда дюймовая руда обычно уменьшается до порошка в большой шаровой мельнице.

Иногда сырье измельчают в шаровой мельнице мокрым способом. добавление воды и образование суспензии. В любом случае, влажная или сухая, земля Затем порошок смешивают с помощью «Секретной смеси химика», которую можно тщательно охраняемый «рецепт», а затем транспортируются во вращающуюся печь для термическая обработка.Во вращающейся печи сначала подается углекислый газ. от карбонатов кальция, затем сырье сплавляется при температура где-то около 2700 градусов по Фаренгейту. печи называется клинкером, так как он напоминает небольшие камни или остатки от доменная печь. Клинкер представляет собой цемент в «кусковой» форме. Частица диапазон размеров клинкера составляет от примерно 2 дюймов до примерно 10 меш. Затем клинкер измельчают в шаровой мельнице и отправляют потребителям в виде Портландцемент.

Существует пять основных типов цемента.
Во-первых, цемент типа 1 представляет собой цемент общего назначения, обычно используемый в строительстве. Цемент

типа 2 по-прежнему является обычным цементом, но он обладает устойчивостью к сульфатам и теплоте гидратации.

Цемент типа 3 для высоких прочностных свойств на ранних стадиях
жизнь цемента. То есть сразу после отверждения.

Цемент типа 4 используется там, где
желательны очень низкие теплоты гидратации.

А цемент типа 5 используется там, где
требуется очень высокая сульфатостойкость.

В США Американское общество испытаний материалов,
Американская ассоциация государственных дорожных служащих, American Concrete
института, Инженерный корпус США, как правило, является основным движущим
силу качества цемента и технологических стандартов и спецификаций.