Из какого минерала в основном делают цемент мергель глина или гранит

Обновлено: 22.04.2024

История цемента

Цементами называют искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело – цементный камень .

Первым природным вяжущим была глина . Глина и жирная земля после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. Однако в виду низких потребительских качеств данных материалов (с использованием глины возводились постройки, не требующие значительной прочности) – люди занимались поиском более совершенных вяжущих.

Первый ранний предшественник бетона был обнаружен на берегу Дуная на территории современной Югославии – в хижине древнего поселения каменного века находился пол из бетона толщиной до 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести. Ориентировочный возраст находки – более 5000 лет до н.э. Но это скорее относится к исключению из правил, массовое применение извести при строительстве датируется гораздо более поздними сроками.

В плане массового использования при строительстве, более чем за 3 тыс. лет до н. э., в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие – такие как гипс . Это обуславливалось тем, что при обжиге строительного гипса использовалось гораздо меньше топлива (температура обжига 140–190 С), чем для производства извести. Известь является древнейшим искусственным минеральным вяжущим веществом после гипса, есть сведения, что египтяне использовали смешанные известково-гипсовые растворы при строительстве пирамид. Однако гипс долгое время не терял своих позиций – в следствии меньшей энергоемкости при производстве, в том же Египте топливо было чрезвычайно дефицитным.

Впервые широко известь стала применяться в Греции для облицовочных работ и в гидротехнических сооружениях. Но лишь в римский период началось массовое применение извести для кладочных растворов.

Римляне развили строительное искусство, оставив после себя знаменитые памятники древнего мира. Римляне так же составили первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов. Впервые применив вулканический пепел в качестве добавок – был изобретен предок так называемого « пуцоланнового цемента », названного по месту залежей сырья близ города Поццуолли.

В Киевской Руси основным связующим материалом была известь. Получали ее путем обжига известняка в специальных печах, которая позже гасилась в специальных ямах. Для приготовления строительного раствора использовалась известь разного состава – из чистого известняка получалась жирная белая известь (воздушная), а из известняка с глинистыми примесями – серая (гидравлическая, которая обладает способностью схватываться во влажной среде и использовалась при кладке). Белую известь использовали в основном при штукатурной работе. Хотя согласно некоторым исследованиям этим правилом не всегда руководствовались – вопрос рационального применения различных видов вяжущих также актуален и в современном строительстве. Заполнителем растворов являлась цемянка , т.е. мелкотолченая керамика, а также туф и пемза. Использовалась как специально обожженная и затем размолотая глина, так и недообоженный кирпич, а позже мелкотолченый кирпичный бой более крупных фракций – что давало меньшую усадку при твердении и увеличивало трещиностойкость. Однако тонкомолотая глина придавала дополнительные гидравлические свойства цемянке. Но видно уже тогда вопрос экономии и удешевления материалов и использования отходов производства (брак кирпича) не всегда решался в соответствии с задачей сохранения качества продукции. Использование толченой керамики в качестве заполнителя – прием, широко применявшийся многими древними народами. К примеру, в Индии применялась известь в смеси с сурки – молотым кирпичом. Интересно, что в раннем зодчестве в строительных растворах в качестве заполнителя песок практически не использовался. В качестве вяжущего также использовался гипс, а заполнитель – дробленый алебастр .

В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также изготовлением извести. В частности в Москве появились первые производители – cухих строительных смесей – назывались они цементом (или «сементом»). Активно использовались добавки – бычья кровь, творог, яичный белок, кизяк и другие вещества, что свидетельствует о высоких требованиях к качеству возводившихся сооружений.

В 1829 г. профессор Фукс (Johann-Nepomuk Fuchs, 1774.1856) – немецкий химик и минералог показал, что всякий кремнеземистый минерал может быть годен для гидравлического цемента, если его подвергнуть обжигу. Такие породы, как граниты, гнейсы, порфиры, полевой шпат, слюда и даже простая глина, не говоря о чистом кремнеземе (горный хрусталь, халцедон), все после обжига затвердевают под водой с известью. Вопрос стоял только в доступности сырья и энергоемкости производства.

Еще ранее Фукса были проведены исследования французским инженером Вика, работы которого начались в 1812 г. (Луи Жозеф Вика еще в 1812 г. показал, что обожженная смесь чистой углекислой извести и глины в известной пропорции по измельчении затвердевает с водой без всяких прибавок.), а в 1818 г. он высказал мнение и доказал опытом, что всякий известковистый минерал, содержащий глину в известном количестве, способен дать так называемую гидравлическую (т.е. твердеющую под водой) известь после надлежащего прокаливания. С 1837 по 1841 гг. Вика показал, что большая часть глин владеет свойством превращаться в пуццоланы вследствие обжига, т.е. затвердевать с известью под водой, почему продукт обжига глин и назвали искусственной пуццоланой (цемянкой). Вика предпринял затем исследование разных французских глин, мергелей, известняков, благодаря которому, во Франции быстро стало развиваться производство гидравлических известей и цементов, получаемых прокаливанием естественных глинистых известняков.

Незадолго до Вика, Джеймс Паркер открыл, что глинистые почвы устьев Темзы с 30–35% глины после обжигания и измельчения дают цемент, на производство которого он и взял патент, назвав свой цемент – романским . Несколько лет спустя такое же открытие было сделано французами в Булони. Во Франции они тоже получили название романских цементов, или быстротвердеющих (быстросхватывающих), но впоследствии из естественных глинистых известняков стали делать и медленно схватывающие цементы, почему за всеми цементами этого рода оставлено только название «романских», без других характеристик. Большие неудобства, зависящие от неоднородности глинистых известняков, повели к дальнейшим весьма важным открытиям в приготовлении цементов. Известняки с малым содержанием глины дают гидравлическую известь, с большим содержанием – гидравлические цементы разных характеристик, а естественные толщи мергелей даже незначительной мощности обыкновенно очень неоднородны по составу. Поэтому возникло естественное желание приготовить гидравлический цемент из смеси глины и извести. Вика показал, что это возможно, но практическое осуществление эта мысль получила в России и Англии. Интересно, что до настоящего времени для определения сроков схватывания цементного теста применяется прибор, который по имени его изобретателя называется иглой Вика .

В 1822 г. в Петербурге вышла книга Е.Г. Челиева «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы», а в 1825 году Челиев в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время Отечественной войны 1812 года. Егор Герасимович Челиев начинал работать в Саратове, затем стал участником восстановления Москвы после пожара в 1812 году. Именно тогда он начал проводить эксперименты с различными материалами, чтобы найти скрепляющий состав для кирпича и камня. Стремление получить еще более совершенный вид гидравлического вяжущего привело русского строителя Челиева к важному открытию: при обжиге в горне на сухих дровах смеси извести и глины до «белого жару» (при температуре свыше 1100–1200 С) получался спекшийся продукт, обладавший в измельченном виде высокими механическими свойствами и способностью твердеть в воде. Егор Герасимович Челиев является изобретателем современного цемента.

В 1824 году Джозеф Aспдин, британский каменщик, получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», который он создал на собственной кухне. Изобретатель нагрел смесь хорошо подробленного известняка и глины в кухонной печи, после раздробил комок смеси в порошок и получил гидравлический цемент, который затвердел при добавлении воды. Aспдин назвал полученный продукт – портландцементом , потому что при производстве он использовал камни с карьера, который находился на острове Портланд. Однако только 30 лет спустя после этого открытия английские портландцементы получили распространение, а затем и преобладание. Толчок дала Лондонская всемирная выставка 1851 г., после которой на континенте весь портландцемент назывался английским.

Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность романцемента , полученного при несколько повышенной температуре обжига (900–1000 С), однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина.

Дело Челиева продолжили русские ученые Р.Л. Шуляченко, А.А. Байков, В.А. Кинд, С.И. Дружинин, В.Н. Юнг, П.П. Будников, В.Ф. Журавлев и др.

Д.И. Менделеев в книге «Основы химии» рассматривает ряд вопросов, связанных с химией силикатов, в частности цементов.

После Октябрьской революции развитию цементной науки уделялось большое внимание – так как цементная промышленность является базовой в обеспечение экономической мощи страны. Была создана научная основа цементной промышленности – по всей стране были созданы организации, занимающиеся проблемами и перспективами развития производства цемента.

Последние 15 лет недостаточного внимания к цементной науке привело к тому, что утеряно как минимум 75% научного потенциала отрасли. Оставшиеся 25% нуждаются в инвестициях со стороны производителей и поддержке со стороны государства.

Описание мергеля с фото: что это такое, каковы свойства горной породы, в каких областях она применяется?

Мергель – это порода, которую применяют в строительстве и растениеводстве. Камень имеет несколько разновидностей, отличающихся по физическим характеристикам. На образование породы уходят миллиарды лет. Добыча ископаемого ведется на нескольких континентах планеты, включая Евразию и Северную Америку.

Описание мергеля: что это такое?

Мергель представляет собой осадочную камнеподобную горную породу, состав которой преимущественно представлен глиной и карбонатом кальция. Ископаемое называют также «рухляком» и «глинистым известняком». Мергель может иметь различную окраску в зависимости от наличия тех или иных включений. Происхождение рухляка связано с местами, где миллионы лет назад находилось дно водоема, поэтому в состав ископаемого входят также окаменелые останки древних организмов и фрагменты ракушек. Одно из месторождений обнаружено в нефтегазоносной области «Акита». Глубина залегания – 1-2,5 км.

Состав, формула и свойства горной породы

Единой формулы рухляка не существует, т. к. в состав породы может входить множество примесей в разных пропорциях. Карбонат в виде кальцита или доломита занимает 50-75% состава, а нерастворимый остаток – 25-50%. Нередко встречаются примеси кварца, опала, песчано-алевритовых частиц. Структура мергелистого камня тонкозернистая либо скрытокристаллическая, текстура однородная, слоистая. Как выглядит рухляк? Чаще всего он окрашен в красноватый, бурый, бело-желтый оттенки. Красный цвет ископаемое приобретает из-за повышенного содержания железа. Рухляк обладает отличительными признаками:

вступает в реакцию с соляной кислотой, образуя на поверхности глинистое пятно;
размягчается в воде, выделяя выраженный запах глины;
при длительном нахождении в жидкости растворяется, если содержит много глины и мало кремния или карбоната.

Описание рухляка свидетельствует, что он достаточно хрупкий, неустойчивый к воздействию ветра, атмосферных осадков и климатических изменений. Ископаемое быстро деформируется под действием подземных вод, растворяется, образуя пещеры в местах залегания. Хрупкость, небольшой удельный вес и малая плотность не позволяют использовать его в строительстве в качестве базового компонента. Рухляк действительно обладает низкой твердостью, – всего 3 балла из 10 по шкале Мооса.

Разновидности мергеля с фото

Существует несколько разновидностей рухляка, отличающихся по плотности, пористости, пластичности, консистенции, способности к сжатию и набуханию, влажности. Разновидности мергеля имеют разный состав:

Известковый. Содержит до 3/4 карбоната, используется для производства цемента. Эта разновидность породы похода на известняк.
Гипсовый. Отличается повышенным содержанием гипса. Может образовывать пропластки или желвачки.
Мелоподобный. Содержит 30-90% кальцита (мела) и небольшое количество глины. Мергель с высоким содержанием мела отличается рыхлостью, невысокими показателями плотности и прочности. Содержит значительное количество окаменелых фрагментов растительных и животных организмов. Залежи рухляка присутствуют в нефтегазоносной области «Акита».
Доломитовый. 50% состава приходится на доломит.
Доломитовый глинистый. Содержит доломит, но большая часть породы образована глиной.
Глинистый. Глинистые мергели содержат до 75% глины.
Ангидрито-доломитовый. Сильно ангидритоносные доломитовые мергели.
Гипсово-доломитовый. Рухляк, в котором карбонаты представлены смесью доломитов и гипса.
Пламенный (опока). На 98% состоит из оксида кремния. Включает примеси опала, глины, зерен кварца, глауконита, полевых шпатов.
Пресноводный (озерный, торфяной). Порошкообразная масса. Месторождения – водоемы болотно-озерного типа. Пресноводный мергель используется для производства цемента и выжигания извести.
Руинный. Состоит из четырехугольных фрагментов серого цвета в окружении красноватой обломочной породы. Месторождения распространены в Австрии и Италии.

Если содержание глины не превышает 10%, рухляк носит название «мергелистый известняк». Самым востребованным видом является цементный (см. фото). Его используют для производства портландцемента, предварительно подвергая обжигу. Состав цементного мергеля изменчив: концентрация кремнезема и окислов нестабильна. Эта особенность вынуждает добавлять в цемент глину и известь. В новороссийском месторождении встречается цементный рухляк, который можно подвергать обжигу без добавления примесей.

Цементный мергель

Где добывают мергель?

Мергель распространен по всему миру. Его залежи образуются на дне пресноводных и соленых водоемов и соседствуют с месторождениями известняка и глины. Ископаемое добывают в местах, где миллионы лет назад располагались моря, озера или реки. Крупными поставщиками мергеля являются Англия, Турция, Италия, Греция, США. Месторождения породы (нередко в сочетании с мелом) есть в России, Украине и Беларуси. Залежи ископаемого обнаружены в нефтегазоносной области «Акита».

Карьеры горной породы представлены горизонтальными ступенчатыми террасами с уступами высотой до 20 м. Камни поступают в продажу в виде монолитов или каменной крошки. Добыча рухляка ведется с помощью специальной техники для резки камня, после чего его грузят в машины и транспортируют.

Преобразование монолитов в щебень происходит с применением роторных либо щековых дробильных аппаратов. Для производства портландцемента породу измельчают в специальной мельнице и подвергают обжигу.

Область применения

Большая часть добываемого известкового мергеля (около 5 млрд тонн) используется для производства цемента. Измельченную породу применяют для строительства зданий и сооружений, автомобильных дорог.

Мергель используют в качестве базового строительного материала при возведении построек высотой до 2-х этажей. Применение мергеля для строительства более высоких зданий не рекомендуется ввиду невысокой прочности камня и плохого сцепления его цементом. Низкие постройки из рухляка способны простоять десятки лет при условии защиты материала от внешних воздействий и предварительной геологии грунта. Толщина стен из мергеля должна быть не менее 1,4 м из-за малой прочности камня. Небольшие постройки из глинистого известняка делают в Турции, Великобритании, Греции.

Для каких целей еще применяют рухляк? Мергелистая крошка служит в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Для этой цели подходит осадочная порода, образовавшаяся на дне пресных водоемов. Она содержит углеизвестковую соль, что положительно влияет на урожайность винограда, злаковых растений. При этом важно учитывать особенности почвы, грунта (рухляк оказывает благоприятное воздействие на почву с повышенной кислотностью). При удобрении грунта рухляком последнего понадобится больше, чем при удобрении известняком.

Визуально мергель не слишком привлекательный, поэтому коллекционеры на него не обращают внимания. Иногда встречаются экземпляры причудливой формы и необычного цвета. Месторождения мергелистого известняка нередко соседствуют с минеральными залежами кварцита, пирита, кальцита. Такие минералы являются более ценными и используются в ювелирном деле. Кварц входит в состав фарфора, применяемого для изготовления посуды и декоративных изделий. Стоимость рухляка невысока из-за его распространенности и невысоких показателей прочности и плотности.

Из чего делают цемент

Чтобы создать цемент, применяют карбонатные (мел, известняк, мергель) и глинистые породы. При выборе породы учитываются их характеристики, определяющие стоимость и качество материала. Предпочтение отдается породам с аморфной структурой. В отличие от кристаллической она способна лучше контактировать с компонентами смеси.

Переходная порода, являющаяся чем-то средним между известняком и глиной, называется мергель. Ее плотность, рыхлость и влажность зависят от содержания глинистых элементов. Смеси, основой которых является мергель, используют для обустройства печей и каминов.

Мел представляет собой один из видов известняка. Это осадочная порода, отличающаяся мягкостью, поэтому ее очень легко измельчать и растирать. Благодаря этому мел широко используют в производстве цемента.

Также цемент производят из мергелистых и пористых известняковых пород, которые не имеют кремниевых примесей, а также не способны выдерживать слишком сильное сжатие. Кроме того, для изготовления цемента применяются суглинки, лесс, лессовидные суглинки, глинистый сланец.

В состав различных горных и глинистых пород входят минералы, разбухающие и становящиеся пластичными при добавлении жидкости. Если цемент производится сухим способом, то пластичность и вязкость глины позволяет формировать гранулы и брикеты. В случае высокого содержания песка и пыли в глине получается суглинок.

Глинистые сланцы – это один из видов горных пород, обладающих повышенной плотностью и твердостью. Они могут расслаиваться на тонкие пластины и отличаются низкой влажностью и постоянством состава.

Лессом называют горную породу, характеризующуюся рыхлостью и пористостью. Она состоит из тонких частичек кварца, полевого шпата и прочих силикатных соединений. Вещество имеет низкую пластичность.

Для изменения свойств цемента при его изготовлении применяют множество добавок. Речь идет о глиносодержащих, кремне- и глиноземистых компонентах. Также состав цемента зависит от расположения завода по его производству, от наличия сырья и от типа применяемого оборудования.

Что такое мергель и в чем уникальность неприметной горной породы

Мергель – это одна из самых распространенных горных пород. Внешне абсолютно непривлекателен, из-за чего не пользуется популярностью у коллекционеров, ювелиров. Однако камень нашел применение в сельскохозяйственных, строительных сферах. Его применяют для понижения кислотности грунта, изготовления скрепляющих составов.

Что такое мергель

Мергель – это горная порода, которая встречается в разных странах. Образуется на протяжении нескольких миллионов (или миллиардов) лет под действием осадков, считается одним из самых распространенных ископаемых. Залежи найдены в местах, где раньше были водоемы.

Преимущественно состоит из глины и карбоната кальция, но попадаются породы с другими включениями. От них зависит цвет ископаемого. Встречаются желтые, серые, бурые, белые экземпляры.

Структура зависит от состава, количества жидкости. Чем выше содержание глины, тем более рыхлой получается порода (иногда она выглядит как земля). Камни с низким содержанием глины и влаги имеют плотную, твердую структуру.

Выделяют следующие разновидности мергеля:

Глинистый. Содержит в составе от 50 до 70 % глины.
Гипсовый. В составе присутствует большое количество гипса, который расположен в породе в виде прослоек.
Доломитовый. Карбонат в породе представлен доломитом, соотношение которого составляет 50–75 %.
Известковый. В составе от 50 до 75 % карбоната кальция. Применяется для создания цемента.
Мелоподобный. Включает до 30 % глины, до 90 % кальцита (мела). Это мягкая порода, которую легко перетереть в порошок.
Пламенный. Содержит до 98 % кремния. В составе присутствует мел, остатки скелетов древних организмов, например, панцирей ахатина.
Руинный. Известковая порода с обломочной структурой. Окрашена в серый цвет с красноватыми участками, включающими железо.
Пресноводный. Преимущественно состоит из углекислого кальция. Включает до 30 % глинистой массы. Имеет порошкообразную структуру. Применяется для производства цементных составов.

Встречаются промежуточные типы представленных разновидностей. Например, доломитово-глинистый, доломитово-гипсовый мергель.

Добыча ископаемого ведется по всему миру. Его крупные месторождения находятся в Греции, России, Англии, Украине, США, Белоруссии, Турции, Италии.

Мергель образуется на дне водоемов, как пресноводных, так и соленых. Ископаемое находят на участках, где много лет назад располагались моря, озера.

Карьеры по добыче мергеля представлены в виде ступенчатых террас высотой до 20 м. Куски камня откалывают с помощью специальной техники, поставляют в продажу в виде крошки или монолитных плит.

Мергель выглядит неэстетично. Поэтому не представляет ценности для коллекционеров, ювелиров, мастеров хенд-мейда.

Смотрите, как выглядит минерал:

Свойства и применение камня

Плотность и структура породы зависит от ее минерального состава. Чем больше в составе глины, тем менее плотным будет мергель. Если в камне до 50 % этого вещества, содержится достаточно влаги, то он будет плотным.

Ископаемое отличается хрупкостью. Оно легко разрушается под действием ветров и осадков. Находят как в камнеподобном состоянии, так и в виде землистой или порошкообразной массы. Встречаются слоистые и неслоистые экземпляры. По шкале Мооса твердость оценивают на 3 балла.

Мергель используют в строительных целях. Он является основным компонентом цементных составов. Скрепляющие смеси, сделанные на его основе, отличаются долговечностью и надежностью.

В некоторых странах применяются строительные блоки из мергеля. 1кв. м такого материала обойдется покупателю в среднем в 8 долларов. Стоит отметить, что этот недорогой материал не отличается высокой прочностью, поэтому не нашел широкого применения в данной сфере.

Порошок известнякового и мелового материала применяется в сельском хозяйстве. Его используют для понижения кислотности грунта.

Почвы на основе мергеля (они образуются естественным путем возле месторождений) хорошо впитывают, долго удерживают влагу. На них хорошо растут злаковые культуры, полевые травы.

Из чего и как делают цемент?

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством. Цементная основа – вяжущие компоненты неорганического происхождения. Из цемента производятся бетонные, кладочные, штукатурные растворы, железобетонные изделия, используемые при строительстве промышленных объектов и частных построек.

Особенностью порошкообразной цементной массы, смешанной с водой, является способность постепенно твердеть, превращаясь в каменный массив. Процесс приобретения эксплуатационной прочности происходит как в воздушной среде, так и в воде. Главное условие твердения – избыточная влажность.

Все сталкивались с цементом, однако мало кто знает, из чего делают этот универсальный строительный материал, как его производят. Его основа – клинкер, специальные минеральные добавки и гипс. Рассмотрим подробно, как делают цемент, какое сырье для этого используется.

По-прежнему клинкер – это основной компонент, входящий в состав цемента

Сырьевые материалы

Производство цемента осуществляется на специальных заводах, расположенных близко к местам добычи исходного сырья для его изготовления. Главным исходным сырьем для цементного производства являются следующие естественные породы:

ископаемые карбонатного типа. Это ценное природное сырье, отличающееся особенностями кристаллической структуры, физическими характеристиками. Материал может иметь кристаллическую или аморфную структуру, определяющую эффективность его взаимодействия при обжиге с другими компонентами;
глинистые материалы, горные породы осадочного характера. Они имеют минеральную основу, становятся пластичными, объемно увеличиваются при избыточном увлажнении. Сырье характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Карбонатные породы

Остановимся на карбонатных породах, характерными представителями которых являются:

Мел, являющийся горной породой осадочного характера, которая легко перетирается, относится к разновидностям мажущего известняка. Он популярен при изготовлении цемента.
Мергель или мергелистый известняк – ископаемые осадочного типа, которые добываются в рыхлом или твердом состоянии, отличаются удельным весом, концентрацией влаги. Содержат примеси глины, что позволяет относить их к переходному сырью, имеющему много общего с известняковыми породами и ископаемыми на основе глины.

В состав входят активные минеральные добавки (15%) в соответствии со стандартами производства

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

Глинозем.
Кремнезем.
Глину.
Плавиковый шпат.
Апатиты.

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

стойкость к воздействию коррозионных процессов;
устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
прочностные характеристики;
продолжительность твердения;
подвижность цементного раствора, его эластичность;
степень проницаемости водой.

Состав

Задумывались ли вы, из чего сделан цемент? Его состав обусловлен особенностями сырья и конкретной маркой продукции. Так, пользующийся широкой популярностью портландцемент имеет следующий состав:

Кремниевый диоксид (кремниевая кислота или кварц) – 25 %.
Известь – 60 %.
Алюминий (глинозем) – 5 %.
Оксиды железа и гипс – 10 %.

Сегодня производится множество видов цемента

Процентное соотношение ингредиентов может изменяться, согласно особенностям технологии и марки цементной продукции. Отдельные виды цементов, в частности шлакопортландцемент, включают в свой состав шлак, представляющий уголь, полученный в результате обжига клинкера.

Независимо от рецептуры, основные ингредиенты при изготовлении цементного состава – глина и известняк. Концентрация известняка трехкратно превышает содержание глины, что обеспечивает необходимое качество клинкера для производства цементной продукции.

Основными компонентами, из которых производят цемент, являются:

клинкер, определяющий прочностные характеристики, получаемый при обжиге исходного сырья (известняка, глины). Клинкер является основой конечной продукции, используется в гранулированном виде диаметром 10-60 мм. Клинкер термообрабатывается при температуре порядка полторы тысячи градусов Цельсия. Он плавится с образованием массы с высоким содержанием кальциевого диоксида и кремнезема, которые определяют эксплуатационные характеристики цементных составов. Гранулы дробятся до пылеобразного состояния с последующим обжигом;
гипс, процентное содержание которого определяет период твердения. Базовая рецептура предусматривает использование до 6% чистого порошкообразного гипса или гипсового камня, содержащего примеси;
специальные добавки, вводимые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения.

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций

Процесс изготовления

Производство цемента осуществляется поэтапно, предусматривает следующее технологические операции:

Предварительное смешивание ингредиентов для изготовления клинкера, который делают из известняка, вводимого в количестве 75%, и из глины, доля которой составляет 25%.
Высокотемпературный обжиг, после которого образуется клинкер. Он – результат процесса соединения глины и извести под воздействием повышенной до 1450 градусов Цельсия температуры.
Измельчение, осуществляемое с помощью шаровых мельниц. Они представляют горизонтально расположенные барабаны с находящимися внутри стальными шарами, обеспечивающими измельчение клинкера до порошкообразного состояния. С уменьшением фракции помола возрастают эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Этапы производства

Особенности производства предусматривают изготовление цемента различными методами, что сказывается на особенностях применяемого сырья. Это обусловлено расположением цементного производства, спецификой применяемого оборудования, спросом на определённые марки продукции.

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.

Заключение

Материал статьи предоставляет информацию о том, как делают цемент, какое сырье применяют, какие технологические особенности используют в процессе производства. Имеется множество технологических нюансов, которыми в совершенстве владеют специалисты, занимающиеся изготовление цемента.

Как и из чего делают цемент: все о процессе производства

Материал используется очень широко. Его применяют как самостоятельный продукт и вводят в растворы. Все это благодаря свойству сухой смеси — она может становиться пластичной при добавлении воды и через некоторое время отвердевать, превращаясь в подобие камня. Ее характеристики несколько варьируются в зависимости от состава, поэтому важно знать, из чего делают цемент.

В его составе всегда пять основных ингредиентов. Разберем их на примере портландцемента, одной из самых востребованных разновидностей:

окись кальция — не меньше 61%;
кремния диоксид — не менее 20%;
глинозем около 4%;
окись железа — не меньше 2%;
окись магния — не менее 1 %.

Instagram zgbi_kamenskii

Необходимые минералы добывают открытым способом, это:

Карбонатные породы: доломит, мергель, ракушечник, мел и другие известняки.
Глинистые породы: лесс, суглинки, сланцы.

В качестве добавок используются апатиты, плавиковый шпат, кремнезем, глинозем и т.д.

Разновидности материала

В продажу поступает множество разновидностей цемента. Они отличаются друг от друга по целому ряду характеристик:

Прочность. Важнейший показатель, который указывается на маркировке. Она выполняется в виде буквы М и цифры. Последняя и обозначает прочность. Ее определяют в результате проведения технических испытаний.
Фракция. Определяется помолом смеси. Чем он тоньше, тем более качественной считается продукция. Идеальным считается состав из крупных и мелких частиц, поскольку только тонкий помол требует слишком большого количества воды при замесе.
Скорость отвердевания. Варьируется путем введения в смесь гипса. В зависимости от назначения продукта может существенно различаться.
Морозоустойчивость. Определяется реакцией на цикл замораживание и размораживание. Материал характеризуется количеством таких циклов, которые он выдерживает без изменения своих свойств.

Instagram metallgroupvitebsk

В зависимости от области применения выделяется несколько типов цементных смесей.

Портландцемент

Отвердевает на воздухе и в воде. Минеральные добавки отсутствуют. Широко используется для возведения разноплановых монолитных конструкций.

Сульфатостойкий

Его особенность — повышенная устойчивость к химическим агрессивным средам. Характеризуется невысоким коэффициентом насыщения. Это позволяет применять сульфатостойкий цемент для строительства гидротехнических, подземных сооружений и т.п.

Пуццолановый

Может считаться разновидностью сульфатостойкого, но с добавлением активных минералов. Медленно отвердевает, имеет высокую водостойкость. Используется для гидротехнического строительства.

Глиноземистый

Повышено содержание окиси кальция и глинозема. Это позволяет смеси быстро отвердевать. Применяется для изготовления быстро твердеющих жаростойких и строительных растворов, которые находят применение при ремонтных работах, скоростном строительстве, зимнем бетонировании и т.д.

Кислотоупорный

В состав входит кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Замешивается не водой, а жидким стеклом. Используется для получения кислотостойких покрытий. Не выдерживает постоянного воздействия воды.

Пластифицированный

Изготавливается со специальными добавками, придающими морозостойкость и повышенную подвижность приготовленным на этом цементе растворам. Они приобретают большую прочность, лучше сопротивляются коррозионным воздействиям и отличаются повышенной водонепроницаемостью.

Шлакоцемент

В его рецепт включается шлак, процент содержания которого может варьироваться от 20% до 80% от массы продукта. Это удешевляет материал, замедляет скорость его отвердевания и увеличивает жаростойкость. Применяется для возведения наземных, подводных и подземных объектов.

Instagram tsement_82

Как делают цемент

Технология изготовления заключается в получении и последующем измельчении клинкера. Так называются гранулы, которые являются промежуточным продуктом производства. Их состав всегда неизменен. Это известняк и глина, смешанные в пропорции 3:1. В природе существует минерал, полностью идентичный по составу клинкеру. Он называется мергель. Однако его запасы ограничены и не могут обеспечить потребность производства.

Поэтому на заводах используется искусственный аналог мергеля. Для его получения необходимые ингредиенты тщательно смешиваются в больших емкостях специальными барабанами. Подготовленная таким образом масса подается в печи, где обжигается около четырех часов. Температура процесса составляет порядка 1500 о С. В таких условиях порошок начинает спекаться в небольшие гранулы. После остывания клинкерные зерна направляются на помол. Их измельчают в больших барабанах с шаровыми ситами грохотами. На этом этапе важно размолоть гранулы и получить порошкообразный продукт определенных размеров. Помол определяется размерами ячеек сита. Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют марку и свойства продукта.

Instagram tsement_82

Несмотря на общую технологию, для производства состава в зависимости от свойств сырья могут использоваться три способа.

Сухой способ

Этот метод позволяет значительно сократить время и затраты на изготовление цементной смеси. Он предполагает несколько этапов:

Сырье дробится до получения зерен мелкой фракции.
Подготовленные гранулы сушатся до достижения нужной влажности. Это делается, чтобы облегчить последующие операции.
Ингредиенты смешивают в определенных пропорциях. После чего измельчают, получая муку.
Порошок подается во вращающуюся печь, где обжигается, но не спекается в гранулы.

После остывания готовый продукт направляется на склад или на участок фасовки.

Сухой способ считается наименее энергозатратным, а потому очень выгоден для производителей. К сожалению, он применим не для всех категорий сырья.

Мокрый способ

В некоторых случаях необходимо увлажнение подготовленного к производству материала. В таких случаях используется мокрый способ. Для приготовления клинкера, который состоит из известняка и глины, замешивается смесь из основных компонентов с добавлением воды. В результате получается вязкая масса, которую называют шламом.

Ее закладывают в печь, где происходит обжиг. В этом процессе из шлама формируются гранулы, которые после остывания отправляются на измельчение.

Instagram tabys.cement

Комбинированный способ

Применяется для снижения стоимости готовой продукции. Представляет собой своеобразный симбиоз сухой и мокрой технологии. Изначально замешивается шлам, который впоследствии обезвоживается. Таким образом делают клинкер. Он поступает в печь, работающую по «сухой» технологии. Далее при необходимости проводится смешивание с наполнителями, и продукт готов. Более подробно процесс показан на видео.

Качество цемента во многом зависит от сырья, из которого он произведен, и точности соблюдения всех технологических этапов. Учитывая, что характеристики изготовленных из него строительных материалов определяются качеством смеси, стоит обратить на нее самое пристальное внимание.

Читайте также: