10.2. Производство цемента и его разновидности

Строительными вяжущими минеральными веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную удобнобрабатываемую массу, способную затвердевать в прочное камневидное тело. Они известны людям несколько тысячелетий. К ним относятся: глина, гипс, известь, цемент.

К воздушным вяжущим веществам, которые после смешивания с водой твердеют на воздухе, относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорные цементы, жидкое стекло; к гидравлическим – портландцемент, глиноземистый цемент, шлаковые цементы.

Из всех вяжущих веществ наибольшее применение получают цементы, которые классифицируют по виду клинкера и вещественному составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам.

Цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют на цементы без активных минеральных добавок (различные виды портландцемента и шлакопортландцемента).

По прочности цементного камня различают высокопрочные цементы марок 550, 600 и выше; повышенной прочности 500; рядовые марок 300 и 400; низкопрочные марок ниже 300.

По скорости твердения цементы различают: особо быстро твердеющие (1 сутки), быстротвердеющие (от 3 до 28 суток), обычные (свыше 28 суток).

По срокам схватывания различают быстросхватывающиеся цементы (менее 45 мин), нормальносхватывающиеся (от 45 до 90 мин), и медленносхватывающиеся (более 1,5 часа).

Портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения цементного клинкера, получаемого в результате обжига до спекания сырьевой массы известняка и глины, обеспечивающий преобладание в цементе силикатов кальция. Этот важнейший строительный материал по производству и применению занимает основное место среди других вяжущих.

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Для получения портландцемента высокого качества клинкер должен содержать 75-78% известняка и 22-25% глины. Таким природным сырьем являются известковые мергели, но в природе их мало, поэтому цементные заводы используют искусственные смеси.

Технологический процесс производства цемента состоит из подготовки сырьевых материалов, приготовления смеси, обжига сырьевой массы и получения цементного клинкера, измельчения клинкера в тонкий порошок и смешения его с добавками.

Исходный материал измельчают в щековых или валковых дробилках; мел, глину добавляют в железобетонные резервуары, из которых глиняный шлам перекачивается в трубную мельницу. Последняя представляет собой стальной цилиндр диаметром 3 м и высотой до 15 м, вращающийся вокруг горизонтальной оси.

Внутри мельница разделена перегородками на 3-4 камеры. Материал, подаваемый с одного конца мельницы, постоянно перемещается к другому и измельчается перекатывающимися стальными шарами. Тонко измельченный материал подается насосом в шламбассейны (железобетонные или стальные резервуары), в которых корректируется химический состав шлама.

Обжиг сырьевой смеси производится во вращающихся печах из листовой стали, футерованных внутри огнеупорным материалом. Вращающиеся печи работают по принципу противотока, т.е. сырье и топливно-воздушная смесь движутся навстречу другу другу. Поток раскаленных газов разогревает массу до требуемой температуры, происходит выгорание органических веществ, спекание массы. Затем раскаленный клинкер охлаждается в колосниковых холодильниках до 50-200°С и в виде малых гранул направляется на склад, где вылеживается две недели.

Помол (измельчение клинкера) осуществляется в трубных лентокамерных мельницах. Готовый цемент транспортируется пневматически в шлосы для охлаждения, затем его расфасовывают по 50 кг в многослойные бумажные мешки или загружают в специально оборудованные автомобили (цементовозы), в железнодорожные или водные транспортные средства. Хранить цемент следует в закрытых складах с плотной крышей, стенами и деревянным полом с целью защиты от воздействия влаги. Следует учесть, что активность цемента снижается при хранении: через 3 месяца – на 20%, 6 месяцев – 30% и через год на 40%.

Цементная промышленность Украины выпускает различные марки цементов и портландцементов. Быстротвердеющий портландцемент БТЦ марок 400, 500 обеспечивает повышенную прочность и используется в немассивных железобетонных конструкциях. Особобыстротвердеющий (ОБТЦ) и сверхбыстротвердеющий (СБТЦ) цементы марок 500, 600 обеспечивают высокую прочность и применяются в основном для аварийно-восстановительных работ и в тех условиях, когда предъявляются высокие требования по темпам начального твердения.

Шлакопортландцемент получают измельчением клинкера, гранулированного шлака и гипса. Марки цемента 300, 400, 500 применяются для изготовления железобетонных сборных изделий, при устройстве монолитных надземных, подземных и подводных конструкций, подвергающихся действию грунтовых вод.

Сульфатостойкий портландцемент марок 300, 400, 500 применяют для подземных и подводных конструкций, подвергающихся сульфатной коррозии, а также для бетонов повышенной морозостойкости. Его получают измельчением портландцементного клинкера с добавлением гипса.

Белый и цветной портландцементы получают из чистых известняков и белых глин (белый) и с добавлением минеральных и органических красителей и гипса (цветной). Они предназначены для архитектурно-отделочных работ. По цвету портландцементы подразделяют на красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный, по механической прочности – на марки 300, 400, 500.