Как делают цемент?

Цемент считается распространенным скрепляющим материалом, а также используется в качестве вяжущего в большом количестве строительных растворов. Чаще всего для его изготовления используются карбонатно-силикатные горные породы. Полученный из этого сырья материал носит название портландцемента и занимает более 90% рынка. Но в состав входят и другие компоненты. Давайте разберем все типы сырья подробнее.

Сырье для изготовления цемента

Цемент получают из продуктов совместного обжига горных пород, клинкера. А его, в свою очередь, делают из глины и карбонатных камней. 

В качестве карбонатных камней могут использоваться:

• белый мел, горная порода, состоящая из карбоната кальция с примесью магния;
• мергель — смесь природного происхождения, в которой около 75% кальцита и 25% силикатов;
• ракушечник, известняк;
• доломит, содержащий и кальциевый карбонат, и магниевые компоненты.

Что касается глины, то это могут быть глинистые сланцы, суглинки или лесс. 

Также в состав цемента вводят легирующие добавки. Это могут быть кремний, глинозем или железо, отходы металлургических производств. Из смеси такого сырья получают цементный клинкер.

Как производят цементный клинкер

Это — прокаленный “щебень”, который получают при спекании 25% глины и 75% известняка при температуре в +14560 градусов. Клинкер производят в виде гранул диаметром от  10 до 60 мм. Затем его размалывают до тонкодисперсного порошка, добавляя сульфат кальция из гипса. Делают это специальными шаровыми мельницами. После этого речь идет уже о готовом цементе с определенными характеристиками.

Ключевые свойства цемента

К основным характеристикам вяжущего можно отнести:

• плотность; тонина помола, то есть размер частичек и способность порошка покрыть большую или меньшую площадь в один слой;
• водопотребность, то есть сколько влаги понадобится цементу для прохождения процесса гидратации и приобретения пластичности;
• морозостойкость, то есть сколько циклов замерзания и оттаивания выдержит материал;
• время схватывания готового раствора, которое может находиться в диапазоне от 1 до 10 часов и зависит от того, насколько густой раствор приготовлен;
• прочность, то есть устойчивость застывшего образца к разрушению. 

В зависимости от характеристик разделяют разные марки цемента. Все они по-своему маркируются. 

Марки цемента и его маркировка

Для определения марки цемента производят кубические испытательные образцы и проверяют их на сжатие. Каждый кубик разрушается при определенном давлении в кгс/м2, и эта величина соответствует марке. Например, цемент М300 выдержит нагрузку в 300 кгс/м2, а М500 — в 500. 

Область использования материала также зависит от марок:

• М200 подходит для бетонных и штукатурных смесей;
• М300 применяется для изготовления бетонных растворов, в том числе, под фундаменты малоэтажных строений; 
• М400 используется для железобетонных конструкций и сооружений;
• М500 подходит для наружного бетонирования, аэродромных плит или гидротехнических сооружений.

Что касается маркировки, то в ней указывается не только прочность на сжатие, но и другие показатели, например:

• портландцемент маркируется как ПЦ, а если к нему прибавить 20% шлака, то получится шлакопортландцемент ШПЦ;
• пуццолановый цемент или ППЦ делается на основе вулканического сырья и применяется при бетонировании в обводненных условиях;
• сульфатостойкие и противокоррозионные цементы маркируются как СПЦ, ССПЦ или ССШПЦ;
• белый цемент обозначается как БЦ (для получения клинкера в этом случае используют светлый известняк и каолин, белую глину), а быстротвердеющий — Б;порошок; БЦ — белый цемент;
• гидрофобный цемент маркируется ГФ, пластифицированный — ПЛ;
• отдельно в маркировке указывается количество добавок: это маркируется буквой Д и цифрой (например, Д0 — цемент без добавок).  

Также существует пять категорий цемента по способу изготовления и составу:

• I — это бездобавочный портландцемент, в составе которого от 95% до 100% клинкера; 
• II — группа включает в себя композитные и пуццолановые цементы, в которых количество добавок не превышает 20%; 
• III — шлакопортландцемент, в котором добавлено от 36 до 65% шлаков; 
• IV — пуццолановый цемент, где добавок не более 21-35%; V — композиционный порошок, в котором может быть до 11-30% шлака и столько же пуццолана.

Для каждого строительного объекта выбирается конкретный тип цемента, что позволяет обеспечить необходимые прочностные и другие характеристики.