Цемент - как строительный материал

Содержание

          Введение

1. Свойства цемента
2. Способы производства цемента
3. Виды цемента
4. Популярность цемента

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Слово "цемент" относится  к собирательным понятиям — он объединяет различные виды вяжущих  материалов, полученных путем обжига некоторых горных пород и подвергнутых измельчению. Вяжущими их назвали за способность соединять (связывать) в единое целое как отдельные частицы мелких наполнителей, так и более крупные фрагменты. В распоряжении древних прорабов пирамид, мавзолеев и прочих циклопических построек были только строительный гипс да воздушная известь, получаемые в результате обжигания гипсового камня и известняка. На протяжении нескольких тысячелетий бетоны и растворы на их основе были единственно известными вяжущими материалами (не считая глины), а кизяк да птичьи яйца — первыми модифицирующими добавками. Огромный купол «Всем-богам-храма»,растянувшаяся на 5000 км самая большая ограда в мире — Великая Китайская стена; бетонная галерея легендарного лабиринта в древнем Египте; массивные культовые сооружения индусов — все эти строительные шедевры создавались путем использования «прабабушек» и «прадедушек» современных цементов. Шло время, и уже другие вяжущие материалы, получаемые искусственным путем и способные при затворении (замешивании) водой превращаться в пластичную массу, отвердевая при этом не только на воздухе, но и в водной стихии, были созданы пытливыми умами человечества.

Цемент не является природным  материалом. Его изготовление - процесс  дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того - на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в  качестве составляющего компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные  заводы, как правило, находятся сразу  же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента.

В России же производство портландцемента  было расширено лишь в конце XIX в. Над его созданием и совершенствованием много работал А. Р. Шуляченко, которого называют “отцом русского цементного производства”. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы вытеснили цементы иностранного производства. В России первый завод по производству портландцемента был построен в 1856 г., а к началу 1-й Мировой войны уже работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн т цемента в год.

 

1 Свойства цемента

1.Высокая прочность при  твердении 

2.Долгосрочное хранение 

3.Различная упаковка (кг, т, мешки, биг беги, МКР, навалом)

4.Разные марки прочности 

5.Возможность собственного  производства 

6.Многообразие видов

7.Широкая область применения 

8.Твердение с помощью  обычной воды за короткий срок (от 1 часа) 9.Популярность во всем  мире

2 Способы производства  цемента

 

Производство  цемента "мокрым" способом

 При мокром способе  сырьевую смесь измельчают с  добавлением воды. Получаемая сметанообразная  жидкость - шлам - содержит 32 - 45 % воды. По  сухому способу сырьевые материалы  предварительно высушивают, а затем  совместно измельчают. Полученный  тонкий порошок называют сырьевой  мукой. 

Схема производства портландцемента  по мокрому способу из твердого материала - известняка - и мягкого - глины. В  этой схеме, указаны только основные агрегаты, без дозировочных и транспортных устройств, и другого вспомогательного оборудования. Вместо устанавливаемой  на новых заводах роторной мельницы на многих ранее построенных заводах  применяют болтушку.

При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до роторной мельницы или болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

Если при производстве по мокрому способу сырьевую смесь  составляют из одних твердых материалов - известняка, мергелей и глинистых  сланцев, то их дробят в дробилках без добавки воды и размалывают совместно в мельнице, куда добавляют воду. В этом случае в схеме отсутствует роторная мельница или болтушка. При изготовлении портландцемента из одних мягких материалов (мела, глины, мягких мергелей) сырье измельчают в роторных мельницах, в болтушках или мельницах самоизмельчения "Гидрофол", после чего дополнительно размалывают в шаровых мельницах. Воду добавляют на первой стадии процесса и материалы дозируют перед поступлением в болтушки.

Так как при соприкосновении  мелкого порошка, образующегося  при помоле, с влагой материала  образуется пластичная масса, которая  налипает на внутреннюю поверхность  агрегата и препятствует дальнейшему  помолу, то дробленные сырьевые материалы  с естественной влажностью размалывать  нельзя. Поэтому после выходы из дробилки сырьевые материалы высушивают и затем наплавляют в мельницу, где перемалывают в тонкий порошок. Однородные по физическим свойствам  материалы можно дробить и  сушить в одних и тех же аппаратах. В случае применения гранулированного шлака его подсушивают без  предварительного дробления. Помол  и сушку сырьевой смеси целесообразно  вести одновременно в одном аппарате - мельнице.

Можно применять и комбинированный  способ производства. При котором сырьевая смесь в виде шлама, полученного при обычном мокром способе производства, подвергается обезвоживанию и грануляции, а затем обжигается в печах, работающих по сухому способу.

При мокром способе легче  получить однородную (гомогенизированную) сырьевую смесь. Поэтому при значительных колебаниях химического состава  известнякового и глинистого компонента он чаще применяется. Этот способ используют и тогда, когда сырьевые материалы  имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних примесей, для удаления которых необходимо отмачивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется меньше энергии. Недостаток мокрого способа - значительно больший расход топлива.

Производство  цемента "сухим" способом

 Сухой способ производства  целесообразен при сырье с  относительно меньшей влажностью  и более однородным составом. Он же практикуется в случае, если в сырьевую смесь вместо  глины вводят гранулированный  доменный шлак. Его же применяют  при использовании натуральных  мергелей и тощих сортов каменного  угля с малым содержанием летучих,  сжигаемых в шахтных печах. Расход топлива при сухом способе во вращающихся печах гораздо меньше, чем при мокром. Поэтому доля сухого способа производства все возрастает и она должна в ближайшее время значительно увеличиться.

При выпуске портландцемента  обычных марок сырьевые материалы  и клинкер размалывают до остатка  на сите с сеткой № 008 порядка 8 - 10%. Для  получения цемента более высоких  марок материалы размалывают  тоньше - до остатка на таком сите около 5% и даже меньше. Измельчать сырьевые материалы до получения тонкого  порошка в одном аппарате невозможно. Поэтому сначала материал подвергают в дробилках двух - трехстадийному дроблению до величены кусков, не превышающей 8 - 25 мм, а затем измельчают на мельницах в тонкий порошок с размерами зерен в основном не более 0,08 - 0,1мм. Глину, поступающую из карьера в кусках размером до 500 мм, измельчают в валковых дробилках до кусков не больше 100 мм, а затем обрабатывают в роторных мельницах или в болтушках до получения глиняного шлама с влажностью 60 - 70%. Этот шлам и подают в сырьевую мельницу.

Удельный расход сырья  зависит от его химического состава  и зольности топлива и составляет 1,5 - 2,4 т на 1 т клинкера. Расход электроэнергии на 1 т выпускаемого цемента составляет 80 - 100 кВт ч.

Комбинированный способ производства цемента

 Технологическая схема  комбинированного способа производства  позволяет использовать преимущества  подготовки сырьевой смеси по  мокрому способу и одновременно  снизить расход теплоты на  обжиг. Такая схема - наиболее  реальный путь снижения расхода  топлива предприятиями, работающими  на сырье высокой влажности.  При переводе с мокрого способа  производства на комбинированный наиболее сложным является создание и внедрение надежных и высокопроизводительных аппаратов для фильтрации шлама.

Выбор способа производства зависит от влажности сырья, используемого  топлива и возможности использования  того или иного технологического оборудования.

 

3 Виды цемента

Глиноземистый

При изготовлении добавляются  глинозем, алюминат кальция и доменные шлаки. Чем больше содержания кальция, тем выше прочность. При затвердевании  состав увеличивается в размерах, выделяя при этом тепло.

Тампонажный

Используется для тампонирования скважин с газом или нефтью, чтобы защитить их от грунтовых вод. Обязательные требования к материалу: не должны влиять температура или  давление, текучесть на высоком уровне, твердение за 2-10 часов, в зависимости  от окружающей среды, высокая прочность  в момент затвердевания

Сульфатостойкий

В состав входит глина с  меньшим содержанием кальция. Из-за этого при твердении материал становиться цветным, противостоящим сульфатным веществам

Магнезиальный

В состав входит оксид, хлорид и сульфат магния. Они обеспечивают быстрое затвердевание материала  с добавлением прочности, но снижают

водостойкость. Такой состав подвержен коррозии. Применяют для  заливки монолитных полов, лестничных ступеней, подоконных перегородок

Фосфатный

Его затвердевание происходит за счет соединения с фосфорной кислотой и ее составляющими. Выдерживает  высокие температуры (до 1500 °С) Данный вид применяется для защиты металла от коррозии или огня

Огнеупорный

Включает в себя примеси  алюмината кальция, которые обеспечивают цементу высокую прочность, стойкость  к коррозии, выдерживание температуры  в 1750 °С

Водонепроницаемый

Cостоит из глиноземистого цемента и гидроалюмината кальция. Такой материал обладает быстросхватывающими (4-10 мин) и быстротвердеющими свойствами. Применяется для защиты стволов шахт, водопроводных труб от воды, омоноличивания ЖБК и заделки трещин в них.

Расширяющийся

При твердении смесь увеличивается  в размерах. Это происходит за счет химической реакции между составными элементами — основой и расширяющей  добавкой.

Напрягающий

В состав входи клинкер  портландцемента, глиноземистый шлак, известь и гипсовый камень. Это  разновидность расширяющегося цемента  с высокой водонепроницаемостью и быстрым твердением. Образует высокое  давление (30-40 кгс/см2) в процессе твердения, которое используют для предварительно напряженных ЖБИ

Быстротвердеющий

Его особенность в быстром  увеличении прочности с начального этапа твердения. Используют для  сборных ЖБИ и ЖБК

Портландцемент (силикатный)

Для получения используется порошок, в состав которого входят гипс и клинкер (с высоким содержанием  силикатов кальция), так же возможно применение добавок. Прочен, применяется чаще всего для сооружения гидротехнической конструкций

Белый

Его отличие в цвете, по сравнению с другими серыми видами. Достигается оттенок за счет составляющих известняка и глины, в которых  содержится минимум железа, титана и марганца — основных красящих пигментов.

Цветной

 Для получения цвета  используют органические (не более  0,3%) или минеральные (до 10%) пигменты. Такой цемент используют в  декоративных целях, для отделки  зданий или дорожного покрытия.

Стеклоиономерный (стоматологический)

 Используется как зубной  цемент, в состав которого входят  тщательно перемолотые стекло и оксид цинка. Его смешивают с жидкостями (эвгенол, фосфорная или полиакриловая кислота), чтобы использовать как затвердевающую консистенцию для пломб, коронок, протезов и т.п.

4 Популярность  цемента

Самыми популярными производителями цемента являются:

1.Сухой Лог (ОАО «Сухоложскцемент»)

2.Коркино (ОАО «Лафарж цемент» («Уралцемент»)

3.Горнозаводск (ОАО «Горнозаводск-цемент»).

4.Подольский (ОАО «Подольск-Цемент»)

5.Щуровский («Щуровский цементный завод»)

6.Мордовский («Мордовцемент»)

Заключение

     Среди строительных  материалов цементу принадлежит  ведущее место. В современной  строительной практике роль цемента  в выпуске новых прогрессивных  материалов и изделий для полносборного  домостроения постоянно возрастает.

  Портландцемент используют  во всех областях стройиндустрии  для приготовления цементных  и бетонных растворов, сухих  строительных смесей, для производства  бетонных и железобетонных изделий  и конструкций, а также в  производстве асбестоцементных  изделий. Портландцемент и получаемые  на его основе прогрессивные  строительные материалы успешно  заменяют в строительстве дефицитную  древесину, кирпич, известь и другие  традиционные материалы.