Састав цемента. Од чега се прави цемент?

Судећи по обиму примене у изради малтера и бетона на бази минералних везива, чини се да се историја вештачког камења на бази цемента протеже много векова. Али, доиста доказана технологија производње и оптимални састав цемента постали су познати пре мање од два века.

Изум камена

Камење кућа праисторијског времена било је у зиду причвршћено глином, али нису могли преживјети без печења, а најстарије грађевине које су стигле до нас подигнуте су кречним малтером. Испечени и мљевени кречњак (калцијев оксид - Ца (ОХ)) након мијешања с водом стврдњава, апсорбира угљични диоксид из зрака, а затим се опет претвара у камен. Главни недостатак везива за вапно је његова ниска отпорност на влагу, тако да се данас више користи у производњи силикатних опека.

Други тип ваздушног минералног везива (тј. Добијајући снагу у ваздуху) - гипс. Добија се топлотном обрадом и накнадним мљевењем природног гипсаног камена (ЦаСО ₄ -2Х ₂ О) или природног анхидрида (ЦаСЦу). Гипсано везиво има дугу историју употребе од најстаријих времена до данас. Најупечатљивији примери су раскошна штукатура и скулптуралне декорације, листасти материјали (ГВЛ, ГКЛ) за суву градњу и методе дораде.

Хидраулиц биндерс

Опсег ваздушних везива је ограничен на она места где готове конструкције нису изложене влази, у супротном је потребно користити водоодбојне (водоодбојне) адитиве или извести хидроизолационе мере, па је употреба хидрауличних везива практичнија и распрострањенија.

То укључује супстанце које формирају хидрате (у који улази молекул воде цристал латтице као саставни део једињења, када се трансформација у камено тело и даље развијање чврстоће може десити у влажној средини, а излагање води током рада структура не доводи до њиховог уништења.

Малтери и бетони за израду водонепропусних конструкција припремају се на бази хидрауличног кречњака (од седиментних вапненачких стијена посебног састава - лапораца) и портландског цемента, при чему се посљедњим даје монолитни и монтажни елементи зграде потребна чврстоћа, а вапнени малтери се користе тамо гдје су оптерећења минимална.

Историја цемента

Покушаји превазилажења ниске отпорности кречног и гипсаног споја предузети су још од античких времена. Цемент (цаементум, преведен из латинског - дробљени, ломљени камен) појавио се додавањем разних врста минералне супстанце који имају хидрофобна својства. У ту сврху коришћени су дробљени остаци печене глинене цигле, разне вулканске стијене. Тако је састав цемента, који су користили градитељи античког Рима, укључивао пуцолане - наслаге пепела чувеног вулкана Весувиус.

Експерименти су трајали много векова, све док потреба за великом количином трајног и јефтиног везива није присилила градитеље да развију оптималну технологију за њену производњу. Одлучујући допринос таквим истраживањима дао је руски војни техничар Јехор Цхелииев, који је објавио књигу о цементу за подводне радове (1825) и зидара из енглеског Леедса, Јохна Аспдина, који је добио патент за портланд цемент (1824). Ово име долази од енглеског острва Портланд, који се налази у енглеском каналу и састоји се од карбонатних стена. Камење из каменолома на овом острву сматрано је најпрестижнијим грађевинским материјалом у Енглеској. Вештачки камен који је добио Аспдин био је веома сличан по боји и снази.

Занимљиво је да је Цхелиевова технологија више у складу са оним што се данас зове Портланд цемент, а Аспдина цемент је направљен без синтеровања сада прихваћених сировина.

Технологија производње

Цементно везиво различитих произвођача може се разликовати у сировинама, али су главне технолошке операције идентичне. Прва фаза је припрема иницијалних минералних сировина, тј. Неколико ступњева мљевења вапненца и глине, мијешање тих компоненти у правилним пропорцијама. Шта је цемент? То је обично 3 тежинска дијела кречњака и 1 дио глине. Понекад се користи седиментна стијена - лапора, гдје су ове компоненте у правој пропорцији.

Суви и влажни метод

Постоје два начина да се добије жељено стање мешавине: "суво" и "мокро". Ако је садржај влаге у компонентама висок, глина и мекани вапненац (креда) растварају се у води, а затим се из ове суспензије, која се назива сирово блато, вода уклања јаким загревањем (испаравањем). Испада једнолика фина мјешавина. Економичнији начин је "сув", гдје не постоји фаза довођења муља у чир, и смјеса се дробљује механички.

Даље, у ротационим пећима - цилиндрима пречника од око 5 м, дужине око 200 м, са нагибом за кретање сирове масе у процесу печења, формира се клинкер - заобљене грануле које се појављују током синтеровања смеше на температури од 1450-50Ц као резултат физичких и хемијских интеракција.

Клинкер се хлади и стаје до две недеље пре завршне операције - ко-млевење са одређеном количином гипса, који се додаје како би се успорио процес постављања. Овде се коначно формира композиција цемента, у истом стадију се уводе различити минерални адитиви, дајући везиву жељене специфичне особине.

Хемијска база

Потребна својства најпопуларнијег везива одређују хемијски састав цемента. Као резултат технолошке обраде сировина, клинкер постаје спој различитих хемикалија у облику четири основна минерала:

1. Алит, трикалцијев силикат, чини највећи део клинкера - 50-60%. Присуство у молекуларној решетки јона мангана, алуминијума и гвожђа одређује чврстоћу готовог малтера или бетонске мешавине, регрутоване током првих 28 дана.
2. Белит - дикалцијум силикат - је 15-30%, и основа је снаге, коју је структура касније регрутовала.
3. Алуминатна фаза - трикалцијум алуминат - 5-10%. Брза реакција алумината са водом и евентуално сувише брзо подешавање захтевају увођење гипса, што успорава овај процес.
4. Феритна фаза - тетрацалциум алуминоферит - 5-15%

Променом процентуалног састава ових фаза, увођењем додатних компоненти, могуће је произвести цемент, чији састав и својства најбоље одговарају специфичној ситуацији током изградње.

Врсте цемента

Шљака Портланд цемент добија се додавањем гранулиране шљаке у портландски цементни клинкер, нуспроизвод таљења жељеза у високе пећи. Употреба шљаке смањује трошкове, а састав цемента произведеног овом технологијом даје структурама на основу тога повећану отпорност на воду са богатим минералним саставом, на примјер, бродским.

Брзо стврдњавање је цемент са превластима алита и алуминатне фазе у клинкеру, одликује га изузетно фино млевење - све то убрзава сет.

Портланд цемент отпоран на сулфате користи се за хидрауличке конструкције, чији су подводни дијелови изложени сталном излагању супстанцама које изазивају сулфатну корозију. Шта је цемент, конструисан за такве критичне структуре? У сировинама клинкера, присуство трикалцијум алумината и белита је сведено на минимум.

Портланд цемент са смањеном производњом топлоте и јачином је потребан за производњу конструкција велике масе и запремине, када топлота коју генерише егзотермна реакција очвршћавања може довести до стварања пукотина. Састав овог цемента је сличан сулфату.

Бели цемент

Производи који се користе вхите цемент поседују повећане естетске квалитете. Присуство у сировини оксида гвожђа и мангановог оксида даје готовом праху карактеристичну сиво-зелену боју, односно састав белог цемента указује на минимално присуство таквих соли и употребу светлих, каолинских врста глине за сировину.

Постоји много више врста везива за цемент са посебним квалитетима: хидрофобним, алуминијумским, водоотпорним, експандирајућим, напрезањем, пластифицираним, пјесковитим итд.

Састав и снага

Најважнији показатељ квалитета цемента је чврстоћа производа израђених од њега. ГОСТ је успоставио потребне индикаторе, који су означени посебним ознакама. Дигит значи граница снаге савијање и компресија током лабораторијских испитивања стандардних узорака на чију отпорност утиче и састав цемента. М400 значи да су узорци издржали оптерећење од 400 кг / цм² (или 40 МПа).

Истраживања показују да је минерални састав сировине најважнији фактор који утиче на чврстоћу цементних малтера и бетона. Правилан избор компонената омогућава вам да пронађете праву размеру између брзине снаге и коначне вриједности отпорности на напрезање, која се само повећава током времена. Састав цемента М500 омогућава стварање греда и плоча које могу издржати огромна оптерећења.

Данас се у свијету производи огромна количина цемента најразличитијег квалитета. Избор сировина за њега често је одређен економским факторима, а уз правилан однос према процесу изградње треба знати шта се састоји од цемента, који ће се користити за прави избор и бити сигурни у снагу и трајност будућег дома.