Цемент это минерал или нет

Сырье для производства цемента

Для производства цемента могут применяться как природные вещества, так и промышленные продукты. Исходными материалами служат минералы, содержащие главные составные части цемента: оксид кальция, кремнезем, глинозем и оксид железа.

Эти компоненты редко содержатся в нужном соотношении в каком-либо одном виде сырья. Поэтому часто приходится подбирать сырьевую смесь по расчету из составляющей, богатой известью (карбонатный компонент), и составляющей, бедной известью, но содержащей кремнезем, глинозем и оксид железа (глинистый компонент). Двумя основными компонентами сырьевой смеси для получения цемента, как правило, служат известняк и глина или известняк и мергель.

Карбонатные породы

Содержание карбонатного компонента в цементной сырьевой смеси обычно достигает 76—80%. Поэтому химические и физические свойства этого компонента оказывают решающее влияние на выбор технологии производства цемента и производственных агрегатов.

Известняк

Карбонат кальция СаС0 3 широко распространен в природе. Для производства портландцемента пригоден карбонат кальция всех геологических формаций. Наиболее чистыми формами известняка являются известковый шпат (кальцит) и арагонит. Известковый шпат имеет гексагональную кристаллическую структуру, а арагонит — ромбическую. Плотность известкового шпата равна 2,7, а арагонита — 2,95 т/м 3 . Макрозернистой разновидностью известкового шпата является мрамор. Однако использовать мрамор для производства цемента неэкономично.

Наиболее распространенными и часто похожим на мрамор формами карбоната кальция являются известняк и мел. Известняк имеет в основном мелкозернистую кристаллическую структуру. Твердость известняка определяется его геологическим возрастом: чем древнее геологическая формация, тем, как правило, тверже известняк. Твердость известняка находится в интервале от 1,8 до 3,0 по шкале твердости Мооса, а плотность — в интервале от 2,6 до 2,8 т/м 3 . Наиболее чистый известняк имеет белый цвет. Чаще всего в известняке содержатся примеси глинистых веществ и соединений железа, которые и определяют его цвет.

Мел

С точки зрения геологии мел является относительно молодой осадочной породой, образовавшейся в меловой период. В противоположность известняку мел имеет более рыхлую, землистую структуру; это свойство позволяет отнести мел к сырью, как бы специально предназначенному для мокрого способа производства цемента. Поскольку добыча мела производится без взрывных работ и, кроме того, мел не требует дробления, применение такого сырья значительно снижает стоимость производства цемента. Обычно содержание карбоната кальция в меле составляет 98—99% при незначительных примесях Si0₂, А1₂₃ и MgC0₃.

Книга Вальтера Дуды «Цемент».

Книга «Цемент»

1. Книга Вальтера Дуды «Цемент». Предисловие.
2. Сырье для производства цемента. Карбонатные породы
3. Сырье для производства цемента. Глина.
4. Сырье для производства цемента. Мергель.
5. Корректирующие добавки цементной смеси.
6. Дополнительные компоненты цементной сырьевой смеси. (часть 1)
7. Дополнительные компоненты цементной сырьевой смеси. (часть 2)
8. Состав портландцементного клинкера.
9. Расчетный минералогический состав клинкера.
10. Гидравлический модуль цемента.
11. Формулы для определения содержания извести в клинкере.
12. Прочие модули.
13. Расчет состава сырьевой смеси.
14. Расчет по заданному значению гидравлического модуля.
15. Расчет по заданному значению коэффициента насыщения известью.
16. Скачать книгу «Цемент» Автор: В. Дуда.

Источник

из чего цемент делают?

Цемент- (в переводе с латинского «битый камень» ) — oдин из основных строительных материалов; гидравлическое минеральное вяжущее, приобретающее при затвердевании высокую прочность, также используемое при изготовлении бетона. Его называют гидравлическим, поскольку набор прочности и затвердевание происходит в присутствии воды; полученные из цементных минералов и воды твердые соединения водостойки, то есть нерастворимы в воде. Его называют минеральным, поскольку исходные материалы, используемые для его получения, — минеральной природы (горные породы или продукты их выветривания) .

Цемент принципиально отличается от других минеральных вяжущих (гипса, воздушной и гидравлической извести) , которые твердеют только на воздухе или, затвердев на воздухе, иногда продолжают твердеть во внешней среде.

Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьеров. Известняк (приблизительно 75 % количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25 % смеси) . Дозировка исходных материалов является чрезвычайно трудным процессом, так как содержание извести должно отвечать заданному количеству с точностью до 0,1 %.

Эти соотношения определяются в специальной литературе понятиями «известковый» , «кремнистый» и «глиноземистый» модули. Поскольку химический состав исходных сырьевых материалов вследствие зависимости от геологического происхождения постоянно колеблется, легко понять, как сложно поддерживать постоянство модулей. На современных цементных заводах хорошо зарекомендовало себя управление с помощью ЭВМ в комбинации с автоматическими методами анализа.

Правильно составленный шлам, подготовленный в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод) , вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2—7 м) и обжигается при температуре около 1450 °C — так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться) , он покидает печь в виде более или менее крупных комьев клинкера (называемого иногда и портландцементным клинкером) . Происходит обжиг.

В результате этих реакций образуются клинкерные материалы. Полученный обжигом клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6 %). Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм. Его лучше иллюстрировать понятием «удельная поверхность» . Если просуммировать площадь поверхности зёрен в одном грамме цемента, то в зависимости от толщины помола цемента получатся значения от 2000 до 5000 см² (0,2—0,5 м²). Преобладающая часть цемента в специальных емкостях перевозится автомобильным или железнодорожным транспортом. Все перегрузки производятся пневматическим способом. Меньшая часть цементной продукции доставляется во влаго- и разрывостойких бумажных мешках. Хранится цемент на стройках преимущественно в силосах.

Виды цемента
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 к 3 с кварцевым песком. Марки выражаются в числах 100—600 (как правило с шагом 100) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 10-60 МПа. Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «Военным» и стоит заметно дороже марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и т. д.

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

Источник

Цемент — настоящий философский камень

Думаю подлинным философским камнем был именно цемент. Его изобретение позволило людям строить в любом месте — больше, быстрее и лучше. Сегодня я расскажу немного традиционной истории о происхождении цемента, хотя думаю, что ему намного больше лет, чем мы думаем.

Каждый из нас имеет какое-то представление о строительстве, не профессиональное, так личное, связанное с собственным опытом поклейки обоев, например. И о новинках среди строительных материалов мы осведомлены – благо об этом нас постоянно информирует навязчивая реклама. Но, зная о предложениях строительного рынка, мы редко задумываемся о том, откуда, собственно, растут ноги у современного строительства. Вот вы знаете, как появился кирпич? А откуда взялась сама идея скрепления цементом? А кто и когда сделал керамзитоблок?

На самом деле, тема происхождения строительных материалов невероятно широкая. И сегодня я решил приоткрыть, так сказать, завесу тайны над историей материала, без которого сегодняшнее строительство просто немыслимо, — о цементе.

Итак, что же такое цемент? В исходном виде – это порошок искусственного происхождения, обладающий высокой вязкостью. Взаимодействуя с жидкостями, цемент приобретает пластичность; цементная масса быстро твердеет и превращается в камнеобразное тело.

Знаете, сколько лет насчитывает история использования цемента? Более семи тысяч: первый предок бетона был найден в Югославии – в древней хижине был устроен бетонный 25см пол, изготовленный из красной извести и гравия.

Использование извести – это редкий случай, в те времена в качестве «связующего звена» для изготовления цемента использовалась глина. В сочетании с землей и водой масса на основе глины каменела, но ее прочность оставляла желать лучшего, и человек не переставал искать другие, более надежные, решения.

Массовое применение цемента в мире началось примерно в третьем тысячелетии до н.э. в Китае, Индии и Египте. Для связки применялся гипс: обжиг гипса требовал куда меньшего количества топлива, чем известь. Последняя, кстати, заслуженно считается наиболее древним из вязких минеральных материалов искусственного происхождения: есть данные, что древние египтяне применяли растворы на основе извести и гипса при возведении пирамид. Однако гипс не сразу уступил извести – исключительно за счет минимальных затрат топлива при производстве.

«Зеленый свет» извести дала Греция: древние греки использовали ее и для облицовки, и в строительстве. Но использование извести как основы раствора для кладки получило широкое распространение только в римский период. Именно римляне когда-то написали первые своды правил по производству и использованию растворов на основе извести. С составами раствора римляне много экспериментировали: в частности, ими был изобретен предок «пуцоланнового цемента» — материала с добавками вулканического пепла.

Ну, с Европой понятно; а как появился цемент на Руси?

В древности у славян в качестве связующего вещества кладочного раствора использовалась известь, изготавливаемая из обожженного в печи известняка и гашеная в специальных емкостях. Известь знали двух видов: воздушную (белая, жирная известь, которую получали из чистого известняка и применялась для штукатурных работ) и серую, которая добывалась из известняка с примесью глины. Последняя как раз и использовалась для кладки: во влажной среде она прекрасно схватывалась и быстро твердела.

В качестве заполнителя в цементном растворе применялась мелко растолченная керамика, так называемся цемянка (от этого вещества и появилось название «цемент»). Применялась она как в виде не до конца обожженного кирпича, так и мелкотолченого боя кирпича; также использовалась обожженная и перемолотая глина. Тонко размолотая глина добавляла цемянке гидравлические способности, а кирпичный бой – увеличение трещиноустойчивости и снижение усадки при отвердевании. Помимо глины, также заполнителем являлись туф, пемза, дробленый алебастр. Интересно, что до XVI-XVIIв практика использования в строительном растворе песка как заполнителя почти отсутствовала.

Массовый выпуск цемента (чаще он назывался «семент») в России начался в конце XVIIв: производством ведал «Каменный приказ», который также регламентировал изготовление кирпича и заготовку камня для строительства.

Сухие строительные смеси, которые непосредственно на стройплощадке нужно было разводить водой, приобретали все большую популярность и производители активно экспериментировали с добавками – в частности, применялись творог, кровь, белок куриных яиц, кизяк и пр.

В начала XIXв минералог Фукс выяснил, что любой минерал кремнеземистого происхождения можно использовать для изготовления гидравлического цемента – при условии, что вещество будет обожжено.

Профессор ставил опыты с применением порфира, гранита, халцедона, полевого шпата, горного хрусталя и слюды, — весь кремнезем застывал, приобретая высокую прочность, будучи предварительно обожженным, а затем помещенным в раствор извести.

Предшественник Фукса, инженер Вика, доказал, что любой известковый минерал, в котором содержится определенное количество извести, после прокаливания дает гидравлическую известь (твердеющую под воздействием воды). Благодаря Вика, во Франции быстро разрослось массовое производство гидравлического цемента, изготавливаемого путем обжига естественного глиносодержащего известняка. У Вика много заслуг перед сегодняшней строительной сферой, — в частности, для проверки схватывания цементной массы до сих пор используется аппарат, называемый иглой Вика.

Англичане от французов не отставали: примерно в одно время с Вика верноподданный королевы Паркер Джеймс изобрел так называемый романский цемент, для производства которого он использовал глину из грунта в устье реки Темзы.

Но глинистые почвы были неоднородными, и изобретатели двигались дальше – к мысли об изготовлении гидравлического цемента на основе смеси извести и глины.

В начале XIXв в России активно работали над рецептурой хорошего строительного раствора, и результаты поисков были использованы при восстановлении разрушенного во время наполеоновского похода Кремля.

Известный русский зодчий Челнев, работая над изготовлением скрепляющего раствора, пришел к выводу, что, обжигая на сухом топливе в горне смесь глины и извести до так называемого «белого жара» (имеется в виду температура 1200 С и выше), получается камнеобразный продукт, который, будучи измельченным, обладает не только способность затвердевать при взаимодействии с водой, но и высочайшими механическими характеристиками. Так в России был изобретен цемент.

А современный портландцемент был изобретен в Англии: каменщик по имени Джо Аспдин создал его на своей собственной кухне, нагревая в печке смесь глины и дробленого известняка до получения запекшегося комка, который он впоследствии растирал в порошок. Назвал он свой цемент портландом потому, что для его изготовления он применял камни, добытые в карьере одноименного острова. Но к изобретению Аспдина строительное сообщество начала XIX веке отнеслось с осторожностью, и распространяться портландцемент стал только через 30 лет после получения каменщиком патента на свое изобретения.

В годы советской власти в России проблемам использования и перспективам развития цементного производства уделялось много сил: именно цементная промышленность являлась базисом экономики страны. Но с годами интерес к данной теме поутих, и за последние двадцать лет никаких инноваций в производство цемента привнесено не было.

Читайте также интересное в блоге:

Постоянная рубрика хенд-мейд:

Подписаться в три клика на обновления моего блога в жж — невероятно просто, но зато читать каждый день невероятно приятно! Я именно тот блогер, которого очень не хватает топу:)

Также можно подписаться в твиттере и в вк.

Источник

Когда и кем был изобретен цемент ⁠ ⁠

Первые данные об использовании цемента в строительстве относятся примерно ко II веку до н.э. Смесь извести с вулканическим пеплом, пемзой и туфом со склонов Везувия использовалась римлянами в качестве связующего при строительстве каменных сооружений. Римские строители изготавливали и отдельные элементы сооружений из цемента, но его прочность оставляла желать лучшего.

В 1824 году Джозеф Аспдин разработал современный портландцемент, который в смеси с песком, щебнем и водой уже можно было применять в качестве строительного материала — бетона. Он хорошо выдерживает сжатие, а вот растяжения приводят к его разрушению. А железные балки, наоборот, отлично работают на растяжение и плохо на сжатие. Идея соединить эти достоинства почти одновременно пришла в голову нескольким людям. Жан-Луи Ламбо в начале 1850-х годов построил на юге Франции несколько небольших лодок с использованием бетона, армированного железной сеткой.

Британец Уильям Уилкинсон в 1854 году стал первым, кто использовал армированные железными балками бетонные панели в строительстве двухэтажного дома в Ньюкасле. Примерно в это же время другой строитель, Франсуа Куанье, экспериментировал с железобетоном во Франции — он стал первым, кто связал стальную арматуру перекрытий со стеновыми панелями. Но в массовую практику новый материал ввел человек, не имевший к строительству никакого отношения.

Изобретение армированного железобетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Джозеф Монье в 1846 году был назначен садовником оранжереи в саду Тюильри возле Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему понадобились прочные садовые кадки. Монье сделал несколько таких кадок из бетона (цемента с песком, золой, молотым кирпичом), но они все время трескались. Поэтому он укрепил их стенки с помощью железных стержней.

В то время считали, что железные элементы при перепадах температур быстро разрушат бетон, но за три года ни одна кадка не вышла из строя! После этого Монье перешел на емкости для воды и другие элементы ландшафтного дизайна из нового материала. В 1867 году он продемонстрировал армированный бетон на международной выставке в Париже и получил первый патент на использование материала в искусственных водоемах. За первым патентом последовали другие — на трубы и бассейны (1868), строительные панели (1869), мостовые конструкции (1873), балки и шпалы (1878).

В 1875 году под руководством Монье в замке Шазелье был построен небольшой железобетонный мост. А в 1879 году немецкий инженер-строитель Густав Вайс купил права на все патенты Монье и усовершенствовал его конструкцию, сместив арматуру в сторону наибольшей нагрузки на растяжение (Монье не был инженером и не вникал в такие тонкости). Тем самым Густав Вайс сделал последний шаг в сторону современного железобетона, вскоре захватившего строительные площадки всего мира.

Источник