Делаем цемент своими руками – готовые рецепты

Производство цемента очень сложный и дорогостоящий процесс, но по его завершению получается один из самых востребованных строительных материалов в мире. Именно поэтому изготовление бетона считается выгодным и высокодоходным процессом. Особенно это эффективно, если база по добыванию сырья находится вблизи цеха.

Из чего делают цемент?

Карьер известняка и глины Первый этап производства начинается в известняковом карьере, когда с помощью горнодобывающих машин из почвы изымают компоненты будущего цемента. Чтобы строительный материал имел требуемую прочность, для производства выбирают известняк, который лежит близко к поверхности. В его составе, в большом количестве, присутствует кремний, железо и окись алюминия. Если копать глубже, то порода будет чище, но с большим содержанием углекислого кальция. Добытый камень, по необходимости, сортируют и отправляют на производство, где меняют пропорции, чтобы получить цемент разных марок.

Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?

Интересно:

Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?

Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?
Из чего делают цемент?

Виды цемента

По наличию основного минерала цементы можно классифицировать следующим образом:

  • романцемент – преобладание белита, в настоящее время снят с производства
  • портландцемент, характеризующийся преобладанием алита, один из наиболее популярных в строительстве
  • глинозёмистый цемент, характеризующийся преобладанием алюминатной фазы
  • магнезиальный цемент (или Цемент Сореля), производится на основе магнезита, а затем растворяется водным раствором солей
  • смешанные цементы. В эту группу относятся все цементы, получаемые путем смешения вышеуказанных видов цементов с воздушными вяжущими, минеральными добавками и шлаками, которые обладают вяжущими свойствами.
  • кислотоупорный цемент – на основе гидросиликата натрия (Na2O·mSiO2·nH2O), сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

При употреблении слова «цемент» в основном подразумевают портландцемент, а также некоторые цементы из портландцементного клинкера. В конце прошлого века насчитывалось около 30 разновидностей цемента.

По категории прочности цемент делится на марки, которые в основном определяются пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40*40*160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1 к 3 с кварцевым песком. Эти марки имеют отражение в числах М100 — М600 (как правило с шагом 100 или 50), которые обозначают прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см2 (10—60 МПа). На сегодняшний день цемент марки М300 и менее снят с производства. Цемент с маркой 600 благодаря характерной для него высокой прочности еще может называться «военный» или «фортификационный» цемент, и, в свою очередь, он сто́ит заметно больше марки 500. Данный вид цемента применяется при возведении различных военных объектов (ракетные шахты, бункеры и пр.).

На сегодняшний день по категории прочности цемент подразделяется на классы. В отличие от марок, значение класса употребляется при выведении прочности не как среднего показателя, а при требовании не менее 95 % обеспеченности (это означает, что минимум 95 образцов из 100 доступных должны по своим характеристикам соотноситься с заявленным классом). Класс выражается в числах от 30 до 60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Виды цемента

Производство цемента

 Как упоминалось выше, цемент получают в процессе измельчения клинкера и гипса. Клинкер представляет собой продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, который обеспечивает преобладание силикатов кальция.

Во время измельчения клинкера, в него вводят различные добавки: гипс СaSO4∙2H2O для регулирования сроков схватывания, примерно 15 % составляет доля активных минеральных добавок, среди них: пиритные огарки, колошниковая пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы. Все это необходимо для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

цементный клинкер

Обжиг сырьевой смеси, как правило, проводится при температуре 1470°Cв течение 2-4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера.

Основные характеристики

Использование цемента связано с его свойствами. Действующий стандарт регламентирует следующие характеристики:

Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
  • прочностные свойства. Они изменяются для цементных составов различных марок. Прочность определяется лабораторным методом путем сжатия эталонного образца застывшей смеси. Контроль прочности согласно требованиям нормативного документа производится в три стадии: через двое суток, а также через одну и четыре недели после заливки. Величина параметра измеряется в мегапаскалях. Цифровое значение прочности соответствует марке цементного состава;
  • продолжительность схватывания. Параметр характеризует временной промежуток, в течение которого изменяются пластические характеристики цементной смеси. Правильно приготовленный раствор начинает застывать через пару часов после заливки в жаркое время года. В осенний период процесс гидратации может занимать 8–10 часов. Резко возрастает продолжительность схватывания при нулевой температуре и может составлять 15–20 часов. Введение добавок позволяет регулировать скорость схватывания;
  • устойчивость к воздействию отрицательных температур. Эта характеристика называется морозостойкостью. Она характеризует способность затвердевшего цементного массива воспринимать глубокое замораживание с дальнейшим оттаиванием на протяжении многих циклов. При этом должна сохраняться целостность массива и прочностные характеристики. Причиной разрушения является увеличение объема воды, насыщающей поры. Введение добавок повышает порог морозостойкости;
  • плотность. Параметр характеризует массу порошкообразного вещества в одном кубическом метре материала. Свежеприготовленный цементный состав имеет наименьший удельный вес. При длительном складском хранении материал слеживается, а при перевозке – уплотняется. При этом плотность возрастает. Характеристика зависит от крупности измельченного клинкера. Среднее значение – 1,3 т/м3.
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики

Среди прочих характеристик можно отметить:

Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
  • гигроскопичность. Степень поглощения воды отличается для различных марок;
  • крупность помола. Определяется путем просеивания через сито;
  • коррозионная стойкость. Повышается путем введения специальных добавок;
  • срок годности. Он зависит от условий хранения и допустимого уровня влажности.
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики

Качество снижается после длительного хранения на складе при повышенной влажности. Приобретая стройматериал, обратите внимание на наличие сертификата соответствия, гарантирующего качество продукции.

Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики
Основные характеристики

Химический состав цемента

Важной составляющей цемента является активная известь (СаО). Кроме свободного состояния оксид кальция (СаО) также входит в соединения, образующие: двух кальциевый силикат (С2S), трех кальциевый силикат (C3S), трех кальциевый алюминат (С3А) и четырех кальциевый алюмоферит (C4AF).

Читайте также:  Выбираем утеплитель для дома по всем правилам

Эти химические вещества также взаимодействуют с водой, причем наиболее быстро это делает трех кальциевый алюминат (С3А) – за 3…5 минут.

При твердении бетона сначала образуется коллоид, затем – кристаллический сросток, далее – кристаллический каркас.

Чтобы процесс кристаллизации проходил равномерно, в цемент вводят гипс, количество которого должно точно соответствовать количеству С3А.

Поэтому, те самоделкины, которые хотят ускорить процесс затвердевания бетона путем введения гипса в состав смеси, нарушают этот баланс и снижают конечную прочность цементного камня.

Химия бетона – это очень точная наука.

В результате нескольких реакций с водой (и с учетом добавок, например, микрокремнезема) получается основа цементного камня – практически не растворимый гидросиликат кальция CaO⋅SiO2⋅nH2O.

Чем его больше, тем выше водостойкость и прочность бетона.

Отвердевший цементный камень – это неоднородная структура, представляющая собой смесь геля и кристаллических сростков.

Без дополнительных условий на третьи сутки прочность цементного камня составляет 40…50%, а через неделю – 60…70% от конечной.

Чем тоньше помол цемента, тем выше прочность и скорость твердения.

Естественно, что чем тоньше помол, тем выше удельная поверхность цемента. Она измеряется в см2/г.

Считается, что каждый ее прирост на 1000 см2/г повышает активность цемента на 20…25%.

В соответствии с помолом определяется марка цемента и его стоимость.

Читайте также:  Как научиться шпаклевать стены: технология выполнения работ (видео)

Бесклинкерный способ производства

В бесклинкерной технологии производства в качестве исходного сырья для изготовления цемента используют гидравлический или доменный шлак. Его также дополняют различными добавками и активаторами. Полученную шлако-щелочную смесь подвергают дроблению и перетиранию до порошкообразного состояния. Подобная технология производства имеет несколько преимуществ:

  1. Повышение чистоты окружающей среды за счет переработки отходов металлургической отрасли.
  2. Получение продукта с высокой устойчивостью к негативному влиянию окружающей среды.
  3. Возможность производить цемент с разными свойствами и в широком спектре оттенков.
  4. Более низкие затраты на электро- и тепловую энергию.

Мировое производство цемента

В 2010 году мировое производство цемента достигло 3,325 млрд тонн. В тройку крупнейших производителей вошли Китай (1,8 млрд тонн), Индия (220 млн тонн), и США (63,5 млн тонн). По данным Росстата, производство в России портландцемента, цемента глинозёмистого, цемента шлакового и аналогичных гидравлических цементов в 2012 году составило 61,5 млн тонн.

Крупнейшие производители цемента в мире на 2011 год:

Производство цемента в России

Десять ведущих производителей цемента в России на 2013 год (объём в млн тонн / доля на рынке в %):

Проектная мощность заводов по итогам 2014 года (млн тонн в год):

  1. «Евроцемент груп» — 33,1
  2. «Мордовцемент» — 7,2
  3. «Новоросцемент» — 6,9
  4. «Сибирский цемент» — 6,7
  5. Heidelberg Cement — 4,9
  6. Holcim — 4,6
  7. «Востокцемент» — 4,3
  8. Dyckerhoff — 3,7
  9. «Себряковцемент» — 3,4
  10. «Базэлцемент» — 3,2

В декабре 2014 года предприятия «Мордовцемента» перешли под контроль «Евроцемент групп».:

Выбор оборудования

Если денег в бюджете не так уж и много, то лучше обратить внимание на поддержанную технику, так как новая будет стоить более 120 миллионов рублей. В это же время, б/у оборудование будет стоить около 30 миллионов рублей.

Обыкновенный выбор должен включать в себя бункеры для обработки сырья, смесители компонентов, печи для обжига, конусные и роторные мельницы для дробления ископаемых, конвейерные системы, сепараторы, склады для хранения компонентов, оборудование для фасовки.

Самым актуальным оборудованием для производства цемента считается вертикальная шахтная печь для обжига. Они рассчитаны на объем от 50 до 300 тонн переработки в день.

С поиском продавца оборудования могут возникнуть сложности. Вторичный рынок не слишком богат подобной техникой, а новые модели поставляет Китай.

Маркировка цемента

Приведенные обозначения прочностных показателей портландцемента — это только небольшая часть зашифрованной в полной маркировке информации о свойствах изготовленного цемента.

В условиях одновременного использования стандартов с прежними обозначениями и от 2003 г. многие коды несут идентичные сведения.

Маркировка цемента

Производители цементов стараются донести информацию о качестве и свойствах продукции, применяя термины обоих стандартов.

Что обозначает маркировка цемента по виду добавок

Помимо основных компонентов, в состав вяжущего минерального вещества вводятся присадки, позволяющие применять цемент в бетонах специального назначения. Информация об особых свойствах закладывается в маркировку продукции. Буквами шифруются порошок и добавки:

  • ПЦ — портландцемент без улучшающих присадок;
  • ШПЦ — при размоле клинкера добавлен шлак в количестве ≥20%, продукт называется шлакопортландцементом;
  • ППЦ — пуццолановый цемент, используется при бетонировании в обводненных условиях (пуццоланы — это продукты деятельности вулканов: пепел, туфы, пемза);
  • СПЦ, ССПЦ, ССШПЦ — сульфатостойкие вяжущие, противокоррозионные;
  • Б — быстротвердеющий порошок;
  • БЦ — белый цемент; клинкер для его производства изготавливают из каолина и светлых сортов известняка;
  • Г — быстросхватывающийся глиноземистый порошок, сырьевыми составляющими для обжига являются карбонатные породы и бокситы;
  • ГФ — гидрофобный цемент для бетонных изделий в воде;
  • ПЛ — пластифицированный, обеспечивает удобство укладки раствора даже при низких температурах;
  • ВРЦ — влагонепроницаемый расширяющийся цемент, твердеет в любой среде.
Маркировка цемента

В маркировке ГОСТ 10178-85 количество добавок обозначается буквой и числом процентов: Д0, Д5, Д20. В конце шифра указывается стандарт, по которому изготовлен продукт. Пример: ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 — портландцемент прочностью 400 кг/см² с добавками в количестве 20%, быстротвердеющий, пластифицированный.

Читайте также:  Как правильно расположить розетки на кухне? Виды и схемы размещения

Производство цемента на заводах

Изготовление цемента мокрым способом традиционно осуществляется отечественными цементными заводами. За рубежом чаще применяют сухую технологию. Ею пользуются цементные заводы в Китае, Турции и Египте. Белый цемент выпускается только одним российским предприятием – ООО «Холсим (Рус) СМ». Большая часто подобного вяжущего поставляется зарубежными компаниями, такими как:

  1. AalborgWhite (Дания).
  2. Cimsa/Adana (Турция).
  3. «Холсим» (Словакия).

В общем виде технология производства цемента включает несколько этапов:

Производство цемента на заводах
  1. Смешивание всех компонентов для изготовления клинкера (75% известняка и 25% глины).
  2. Обжиг исходного сырья при высокой температуре. На этом этапе и получают клинкер, который является основой для цемента.
  3. Измельчение клинкера в шаровых мельницах. В результате должно получиться вещество порошкообразной консистенции. Шаровая мельница – это горизонтальные барабаны со стальными шарами внутри.

Советуем изучить подробнее: «Важная величина: как узнать время схватывания бетона».

Обратите внимание: чем меньше фракция помола клинкера, тем выше эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Марки цемента и их применение

Используются портландцементы в соответствии с маркировкой, которая прямо указывает на особые условия, если они имеются. Для строительных работ при выборе марки обращают внимание на показатель класса прочности или марки цемента.

Действия по обустройству в зависимости от твердости вяжущего порошка:

  • М200 — цемент предназначен для штукатурных работ, изготовления бетона М100;
  • М300 — соответствует монолиту М200, применяется для бетонирования подстилающих поверхностей под фундаменты, заливки оснований под малоэтажные строения;
  • М400 — строительство железобетонных сооружений прочностью М300, дорожных покрытий, тротуарной плитки, бордюрных камней, опорных конструкций;
  • М500 — все виды наружных бетонных работ, изготовление аэродромных плит и гидротехнических сооружений из монолита М400.

Составы растворов могут различаться и задаются под условия возводимого объекта. Рецептура смесей определяется проектом.

Марки цемента и их применение

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.

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.