Цемент - основний матеріал в будівельній галузі. Використовується разом з піском для формування розчину або з іншими інертними матеріалами, такими як щебінь. Якість цементу і похідні продукти залежать від сировини і пропорцій складових компонентів, особливо в процентному відношенні до води. Співвідношення вода / цемент має значення, щоб уникнути погіршення опору і механічних властивостей маси.
Цемент може бути поліпшений за технологічними показниками і пов'язано це не тільки з вологонепроникністю. Застосовуючи добавки, цемент ставати більш текучим, що особливо добре при оздоблювальних роботах або для заповнення конкретних форм. Якщо необхідно використовувати цементний розчин в якості клею - застосовують спеціальні матеріали, що роблять його схожим на пасту. Добавка є вид смоли, при замішуванні з цементом в невеликих кількостях перетворює його абсолютно в інший матеріал. Цемент дуже щедрий матеріал, дешевий і простий у використанні.
визначення портландцементу
Портландцемент - широко застосовуваний тип цементу, вживається в якості сполучною основи для отримання розчину.
Був винайдений в 1824 році в Англії каменярем Джозефом Аспдін і отримав свою назву за подібністю і зовнішнім виглядом з вапняком Портленда, острови в графстві Дорсет (Англія).
Портландцемент отримують шляхом подрібнення клінкеру з додаванням крейди в необхідній кількості для впорядкування процесу гідратації. Провівши мікроскопічний аналіз на шматку цементу можна виявити присутність чотирьох основних компонентів, а саме L аліта (трехкальциевого силікату), Беліта (дикальция силікат), цілить (трехкальциевого алюмінату) і браунміллеріта (алюмінат фериту).
Виробництво портландцементу відбувається в три стадії:
- Приготування сирої суміші з сировини.
- виробництва клінкеру.
- підготовка цементу.
В якості сировини для виробництва Портланд матеріалів застосовують мінерали містять оксиди:
- Кальцію СаО (44%)
- Кремнію SiO 2 (14,5%)
- Алюмінію Al2O3 (3,5%)
- Заліза Fe2O3 (2%)
- Магнію MgO (1,6%)
Видобуток відбувається в шахтах, під землею або відкритим небом в безпосередній близькості від заводу, які, як правило, вже мають необхідну композицію, а в деяких випадках необхідно додати глину, вапняк, залізну руду, боксити або залишки ливарних матеріалів.
Суміш нагрівають у спеціальній циліндричної печі, розташованої горизонтально з невеликим нахилом і повільно обертається. Температура піднімається уздовж циліндра приблизно до 1480 ° С.
Градус нагріву визначається таким чином, що мінерали агрегує, але не плавляться. У нижній секції карбонат кальцію (вапняк) розпадається на оксид кальцію і двоокис вуглецю (CO2).
У високотемпературної зоні оксид кальцію вступає в реакцію з силікатами, утворюючи силікат кальцію (CaSiO3 і Ca2Si2O5), невелика кількість трехкальциевого алюмінату (Ca3Al2O6) і алюмінат фериту (C4AF, результат реакції 4CaO + Al2O3 + Fe2O3).
Отриманий матеріал називають клінкер. Клінкер може зберігатися протягом багатьох років, перш ніж надійде у виробництво за умови - уникати контакту з водою.
Теоретична енергія необхідна для виробництва клінкеру становить близько 1700 джоуль на грам, величина дисперсії набагато вище і може досягати до 3000 джоулів на грам. Це передбачає велику потребу в енергії і значне вивільнення двоокису вуглецю в атмосферу - парникових газів.Кількість вуглекислого газу в атмосфері в середньому дорівнює 1,05 кг CO2 на 1 кг портландцементного клінкеру.
Для поліпшення характеристики готового продукту в клінкер додають близько 2% гіпсу або сульфату кальцію і суміш тонко подрібнюють. Отриманий порошок фасується і готовий до використання.
Цементний склад:
- 64% оксид кальцію.
- 21% оксид кремнію.
- 6,5% оксид алюмінію.
- 4,5% оксид заліза.
- 1,5% оксид магнію.
- 1,6% сульфат.
- 1% інших матеріалів, в тому числі води.
Портландцемент змішують з водою, отримана суміш твердне протягом декількох годин. Первісне зміцнення обумовлено реакцією між водою, гіпсом та трьохкальцієвим алюмінатом формуючи кристалічну структуру алюмінату кальцію гідрату (CAH), еттрінгіта (AFT) і моносульфата (AFM).
Подальше затвердіння і розвиток внутрішніх сил натягу отримано з повільної реакції води з трьох кальцієвих силікатів з утворенням силікату кальцію аморфної структури під назвою гідрат (CSH гель). В обох випадках, структури обволікають і пов'язують присутні окремі гранули матеріалу.
Завершальна реакція виробляє силікагель (SiO2). Всі три реакції виробляють тепло.
Шляхом додавання до цементу конкретних матеріалів (вапняк і вапно) отримують пластичний бетон швидкої установки і високій технологічності. Будівельний розчин з використанням суміші портландцементу і вапна відомий як вапняний розчин. Цей матеріал використовується для покриття зовнішніх поверхонь будівель (гіпс). Звичайний бетон практично не піддається розмазування.Чим відрізняються ці види цементу
портландцемент найбільш поширений тип цементу загальнодоступного користування, використовується в якості основного інгредієнта - бетону, будівельного розчину, штукатурки, затірки. Був створений на основі інших видів гідравлічного вапна в Англії в середині 19 століття. Походить з вапняку.
Порошок отримують шляхом нагрівання матеріалів в печі, щоб сформувати те, що називається клінкером, при додаванні невеликої кількості інших добавок.
Плюси і мінуси:
- Портландцемент може викликати хімічні опіки, подразнення, при тривалому контакті - рак легенів. Містить деякі шкідливі компоненти, такі як кристалічний діоксид кремнію і шестивалентний хром.
- Екологічні проблеми пов'язані з високим споживанням енергії, необхідним для шахти, виробництва і транспортування цементу, забрудненням повітря діоксидом і твердими частинками.
- Низька вартість і широка доступність вапняку, сланців і інших природних матеріалів, використовуваних в портландцементі, роблять його одним з найбільш низько витратних матеріалів, широко застосовуваних по всьому світу. Бетон виготовляється з портландцементу і відомий як універсальний будівельний матеріал.
