Как приготовить качественный цементный раствор. Как делают цемент

Если вы решились на строительство, вам обязательно понадобиться в процессе работы раствор цемента. Не достаточно только купить цемент, ведь перед началом стройки серый порошок должен превратиться в самый настоящий раствор. Вода, песок и цемент — вот и все составляющие, однако не все так просто, как кажется на первый взгляд. Давайте разбираться в том, как правильно сделать раствор цемента.

1. История возникновения цемента
2. Процесс производства цемента
3. Изготовление цементного раствора своими руками
   • Цемент в домашних условиях
   • Подготовка материалов
   • Подготовка компонентов
   • Приготовление раствора

История возникновения цемента

Цемент - известный вяжущий строительный материал, который относят к гидравлическим вяжущим веществам, используемых для скрепления разных поверхностей – кирпича или ж/б блоков. Без цемента нельзя изготовить бетон или фундамент. Кроме высокой вязкости, материалу присущи отличные гидравлические свойства, что позволяют создавать устойчивую связь с водой и прочими жидкостями при изготовлении раствора в виде пластичной массы. После затвердевания подобной массы получается камнеподобный материал, который обладает значительной прочностью и жесткостью.

Ещё в глубокой древности вяжущие материалы стали использоваться для строительных нужд. Самым первым вяжущим материалом выступала природная необожженая глина. Однако со временем она перестала удовлетворять строителей из-за малой стойкости влаге и слабых вяжущих свойств.

Несколько тысячелетий единственными вяжущими материалами оставались воздушная известь и гипс, однако они обладали недостаточной водостойкостью. А бурное развитие в 17-18 столетиях мореплавания потребовало создания для возведения портовых сооружений новых вяжущих веществ, устойчивых к воде.

В 1796 англичанин Паркер запатентовал цемент под названием «роман», который мог твердеть на воздухе или в воде. Однако эти качества в наше время также утратили практическое значение. В начале 19 столетия академик В.М. Севергин описал вяжущее вещество, которое получали с использованием обжига мергеля с последующим размолом. Со второй половины 19 столетия в строительную практику нашей станы прочно вошел портландцемент.

Индустриализация в СССР и бурные темпы капитального строительства предопределили рост развития цементной промышленности. СССР в 1962 по выпуску цемента занял в мире первое место. Сегодня выпускается в нашей стране порядка 30 разновидностей цементов. Одновременно растет его качество и сбывается предсказание известного химика Менделеева, который утверждал, что цемент — строительный материал будущего.

Процесс производства цемента

Натуральный цемент представляет собой смесь известняка и глины, что формирует при застывании высокопрочный камнеподобный материал, что чаще всего получается без запаха, является сыпучим и имеет серый цвет. Качество цемента определяют благодаря присутствию в нем разных веществ — гранулированного шлака, оксида магния и ангидрита серной кислоты. Марка цемента зависит от соотношения данных компонентов. Также от процента перечисленных веществ будет зависеть качество цемента, время схватывания, прочность при сжатии, ложное схватывание.

В качестве сырья для изготовления портландцемента используют массу из известняка и глины, как было оговорено выше. Из чего делают цемент ещё? В редких случаях применяют горную породу под названием мергель, которая является именно природной смесью глины и известняка в соотношении, которое необходимо для получения в процессе производства портландцемента. Мергель был оценен по достоинству в 19 столетии англичанином Аспдином, который собрал на дороге недалеко от города Портленд пыль, сделал с неё брикеты, которые в последствие обжог.

Цементные заводы, как правило, имеют свои карьеры необходимого материала — глины и известняка. Это позволяет выдержать необходимый химический состав шихты с высокой точностью до 0,1 процента, что имеет большое значение. Обжигают шихту во вращающихся печах, которые имеют диаметр 3,6 — 7 метров и длину 100 – 150 метров. Температура в зоне спекания поддерживается на уровне плюс 1450 градусов по Цельсию.

Продуктом спекания выступает клинкер, что представляет из себя округлые гранулы, диаметр которых доходит до 5 — 100 миллиметров. Клинкер размалывают в шаровых мельницах до удельного размера поверхности 3000 квадратных сантиметров на 1 грамм. В обязательном порядке при помоле добавляют 5% двуводного гипса, который играет роль регулятора времени схватывания. Без гипса формируется так называемый цемент-быстряк, что моментально схватывается, и из которого нельзя приготовить тесто. Все минералы клинкера способны взаимодействовать с водой и образовывать новые соединения — гидраты. Гидраты формируют пространственную структуру, создающую цементный камень.

Применение цемента в строительстве

Цемент применяют для строительства фундамента и изготовления раствора для кладки кирпича, заливки стяжки при устройстве пола, создания дорожек и отмостки. Его используют для сборного и монолитного бетона, который служит сырьем для получения железобетона, асбестоцементных изделий, различных искусственных материалов, растворов, скрепления отдельных деталей сооружений, жароизоляции. Большими потребителями цемента являются газовая и нефтяная промышленность.

Цемент и строительные материалы, которые получаются на его основе, способны успешно заменить в строительстве дефицитное дерево, известь, кирпич и прочие традиционные материалы. Чуть позже мы поговорим, как сделать цемент своими руками и раствор цемента. Применение цемента в разных отраслях строительства тесно связано с его техническими характеристиками. Рассмотрим детальнее эту связь.

Морозостойкость представляет собой свойство, характеризующее способность материала неоднократно замораживаться и оттаивать на протяжении продолжительного периода. Такой способности чистый цемент не имеет, эту характеристику он получает благодаря различным модифицирующим добавкам. Если вы проживаете в холодной полосе страны, и для вас имеет значение высокая морозостойкость конструкции, то следует выбрать гидрофобный цемент 500.

Коррозионная стойкость обуславливает способности цемента противостоять почти любому агрессивному фактору внешней среды. Повышенной коррозионной стойкостью характеризуется пуццолановый цемент, который предназначен для возведения подводных и подземных сооружений.

Сульфатостойкость – это свойство порошка, которое строительной смеси позволяет быть устойчивой в водной среде, которая содержит сульфат-ионы. Это свойство нашло воплощение в сульфатостойком цементе, который используется для строительства гидросооружений, которые подвергаются действию соленой воды.

Водостойкость как характеристика цемента нашло применение в водонепроницаемом расширяющемся цементе. Цемент способен при затвердении увеличиваться в объеме, процесс схватывания совершается достаточно быстро – приблизительно за 10 минут. Водонепроницаемый расширяющийся цемент требуется для заделки стыков и швов в бетонных конструкциях, которые располагаются в воде.

Тонкость помола относят к той характеристике, которая влияет на время схватывания, твердения и прочность бетона. Чем больше тонкость помола изготовленного клинкера, тем будет выше прочность затвердевшего цемента. Следует помнить, что слишком тонкий помол провоцирует вместо отличных характеристик излишнее водопотребление и понижение прочности бетона.

Изготовление цементного раствора своими руками

Если вы хотите минимизировать расходы на ремонтные работы или строительство, вам стоит забыть о готовых смесях, цена которых намного выше стоимости цемента и песка, которые необходимы для получения равного объема цементного раствора. Прежде всего, для приготовления раствора вам понадобиться качественный цемент. О правильном выборе этого материала мы уже рассказывали в предыдущей статье. Поговорим сейчас о том, как сделать цемент и его раствор в домашних условиях.

Цемент в домашних условиях

Производство цемента в домашних условиях позволяет получить этот незаменимый в строительстве материал при использовании минимального количества ресурсов и наделить его желаемыми характеристиками. Предлагаем ознакомиться с популярными методами самостоятельного изготовления цемента.

Замазку для заделки трещин и щелей в напольном покрытии изготавливают таким способом: смешайте известь с каменноугольной золой и разведите водой до образования консистенции жирной сметаны. Для изготовления цемента, предназначенного для замазки железной утвари, скважин, паровых котлов и отверстий в металлических изделиях, возьмите сорок частей баритовых белил, тридцать частей графитовой пыли, пятнадцать частей извести и замешайте полученную смесь до необходимой плотности на льняном масле с добавлением лака.

Для крепления в камне железа изготовьте цемент своими руками из таких компонентов: песок (20 частей), каолин (2 части), размолотый мел (4 части), гашеная известь (3 части), жидкое стекло (15 частей), смешивайте все до однородной тестообразной массы. Для керамики понадобится цемент следующего приготовления: разотрите 2 части гашеной извести с 5 яичными белками, разбавьте смесь 2 частями воды, разотрите с 10 частями гипса.

Для приготовления цемента для камня рекомендуется смешать между собой по 10 частей серы и битума 1 часть пчелиного воска. Массу расплавьте, после чего добавьте 2 части кирпичного порошка. Непосредственно перед нанесением раствора высушите камень и смажьте олифой. Для труб смешайте в нагретой ступке 15 частей олифы или льняного масла и 85 окиси свинца до получения пластичной смеси.

Для производства глицеринового цемента вам понадобиться свинцовый глет, который следует растереть старательно в порошок и высушить при высокой температуре. Полученную пыль смешайте с глицерином. Технологические характеристики цемента, изготовленного по данному рецепту, в несколько раз больше характеристик заводского портландцемента. Подобный материал отличается высокой плотностью и уровнем сопротивляемости к негативным воздействиям внешней среды.

Домашнему глицериновому цементу абсолютно не страшны высокие температуры: он способен выдерживать возрастание температуры даже до плюс 300 градусов по Цельсию. Еще одной важной практической характеристикой глицеринового цемента является способность прочно склеивать предметы из фарфора и фаянса. Можно с уверенностью утверждать, что данный материал — настоящий идеальный цемент.

Европейцы совсем недавно изобрели новый способ производства цемента, который обладает уникальными характеристиками. Подобный китайский цемент способен склеивать кожу, гипс, мрамор, фарфор, фаянс и другие материалы. Для приготовления цемента нужны такие компоненты: гашеная известь (54 части), кварц (6 частей), свежая кровь! (40 частей). Полученную смесь нужно тщательно растереть до образования однородной смеси.

Подготовка материалов

Первый этап изготовления цементного раствора – подготовка. Выберите емкость, в которой вы будете разводить цемент. Объем тары должен обязательно соответствовать объему, который планируется сделать. Если посуда меньше запланированного объема, то, вероятно, вы будете подбирать раствор с земли. Если же тара окажется чересчур большой, то вы не сможете создать равномерную массу, что не собьется в комочки.

Помимо этого, нужна достаточно устойчивая емкость. Обратите внимание на то, насколько прочными являются стенки емкости. Также не рекомендуется брать емкость с низкими тонкими стенками, потому что они не позволяют вымешивать качественный раствор. Самым лучшим решением в домашних условиях станет старая чугунная ванна.

Кроме посуды для полученной массы вам понадобится специальный инструмент для максимально удобного создания раствора. Обычно принято использовать специальный строительный миксер, однако наши умелые соотечественники приспосабливают для этой цели обычную дрель с насадками.

Подготовка компонентов

Если в вашем гараже хранится мешок цемента уже много лет, от его использования следует отказаться. Для получения качественного раствора также важны и технические характеристики песка – однородность, чистота и отсутствие примесей. Оптимальным вариантом является мытый карьерный песок.

Перед работой расположите все необходимые инструменты и материалы в максимальной близости, чтобы не оказаться в неудобной ситуации, когда нужно «бегать» за составляющими раствора. Дальше необходимо просеять порошок для изготовления раствора цемента, чтобы избежать формирования комочков и попадания в массу мусора, что значительно ухудшает её вяжущие свойства и качества. При подготовке раствора цемента для штукатурных работ нужно использовать сито с ячейками 5 на 5 миллиметров, для каменных — с ячейками 10 на 10 миллиметров.

После этого следует определить соотношение в составе раствора каждого элемента. На этом этапе необходимо помнить, что примесь песка при применении качественного цемента должна быть незначительной или номинальной. Также запомните классическое соотношение, которое используют строители уже в течение долгого времени: 1 часть цемента принято смешивать с 3 частями песка. Все входящие компоненты принято отмеривать с помощью определенной посуды или весов.

При строительстве зачастую необходимо готовить цемент не по традиционному рецепту, который принят на всех мировых строительных площадках мира. Нестандартные смеси получаются благодаря различным примесям. Они способны изменять свойства раствора цемента, к примеру, изменять скорость застывания вещества или замедлять скорость для длительной работы с раствором, улучшать характеристики вязкости массы, чтобы она получилась пластичной и более податливой для работы на сложных участках.

Различают такие разновидности цементных растворов: нормальные, жирные и тощие. Жирный цементный раствор представляет собой смесь, которая содержит слишком много связующего компонента. Данный раствор способен быстро застывать, но после использования усыхает и образует трещины, поэтому является недолговечным.

Нормальным цементным раствором называют массу, где пропорции элементов соблюдаются правильно. Подобный раствор не слишком быстро стынет, но в нём не формируются трещины, он крепкий и долговечный. Тощий цементный раствор - это масса, в которой оказалась недостаточно связующего компонента, такой раствор не возьмётся, если не решить, как развести цемент.

Независимо от рецепта приготовления раствора цемента качественной считают такую смесь, которая в процессе работы не растекается и характеризуется высоким или средним уровнем вязкости. Смесь вместе с этим не должна быть слишком сухой, так как это провоцирует потерю крепящих качеств цементного раствора, кладка в данном случае не держится.

Приготовление раствора

Итак, засыпьте в емкость слой цемента, потом слой песка, после этого снова цемент и затем опять песок. Количество подобных слоев должно быть не менее шести, это позволит качественно перемешать компоненты. Цемент и песок насыпают слоями в виде грядки до общей высоты около 200-300 миллиметров.

Строительство является частью жизни многих граждан, особенно тех, кто проживает в частном секторе. Оно окружает людей повсюду. На сегодняшний день очень активно развивается частное строительство. Известно, что наиболее часто используемыми строительными материалами являются дерево, бетон, кирпич, цемент. Цемент занимает важное место в данной отрасли. С его помощью строятся дороги, фундаменты для домов и гаражей и некоторые другие конструкции. Чтобы приготовить цементный раствор, необходимо иметь под рукой все его составляющие. Многие не знают, как сделать цемент своими руками.

Для приготовления самого простого цемента понадобится мел и каолин.

Цементная смесь состоит из трех основных частей: песка, воды и цементного порошка. Это во многом отличает его от бетона. В бетоне же, кроме всех перечисленных составляющих, имеется еще один — крупнозернистый материал. Он может быть представлен щебнем или гравием. Важно, что цемент бывает разным. Марка смеси определяется видом проводимых работ и основными требованиями к прочности конструкции. Рассмотрим более подробно основные этапы работы по приготовлению цементного раствора в домашних условиях.

Разновидности цементного раствора

Чтобы самостоятельно сделать цементно-песчаную смесь, необходимо определиться с ее типом. В настоящее время выделяют тощие, нормальные и жирные растворы. Все они имеют свои преимущества и недостатки. Если в нормальном растворе доля цементного порошка не превышает норму, то жирные содержат много цемента. Все это способствует тому, что такая смесь после затвердения быстро потрескается. Что же касается тощих растворов, то они содержат больше песка, нежели цементного порошка. Это делает их менее прочными. Кроме того, в строительном деле существует такое понятие, как марка цемента и самого раствора.

Марка определяет прочность раствора на сжатие после затвердения. Наиболее часто используемыми в строительстве являются марки раствора 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Чтобы сделать цемент своими руками, нужно правильно его подобрать. При этом учитывается характер работ. Например, для кладочных и штукатурных работ часто используется цементная смесь марки 100 или 150. Для возведения блоков рекомендуется использовать раствор марки 100. Что же касается пропорций основных компонентов, то они могут быть разными. Это во многом зависит от качества цементного порошка. Песчано-цементные растворы могут быть кладочными, строительными или штукатурными.

Вернуться к оглавлению

Этапы приготовления цементного раствора

Когда делают цементную смесь, необходимо помнить основные этапы работы. Они включают в себя:

• правильный подбор марки смеси и марки цементного порошка;
• подготовку воды, песка и различных добавок;
• непосредственно приготовление.

В ряде случаев строителям требуется определить марку полученного раствора. Это делается довольно просто. Нужно разделить марку цементного порошка на количество песка (в ведрах). Например, если использовался основной компонент марки 400, а песка было 4 ведра, то полученный раствор будет марки 100. Первый этап включает в себя выбор цементного порошка. Марка определяет качество материала. Чем она выше, тем прочнее будет смесь и вся конструкция.

Интересен тот факт, что для одного и того же раствора можно применять разные марки цемента. Различие будет в объеме используемого цемента. Соответственно, чем выше марка порошка, тем его потребуется меньше. В идеале марка смеси должна совпадать с маркой материала (если проводятся штукатурные или кладочные работы). Это необходимо для того, чтобы вся конструкция имела одну прочность.

Вернуться к оглавлению

Подготовка песка для смеси

Второй очень важный и ответственный этап — это подготовка всех остальных компонентов. В первую очередь, это песок. Чтобы сделать цемент качественным, нужно использовать речной песок. Он обязательно должен быть очищен и достаточно просушен. В противном случае излишек влаги может изменить водо-цементное соотношение. Очень серьезно нужно подходить к выбору песка для лицевой кладки. Такой песок не должен содержать глиняных частиц. Все дело в том, что при эксплуатации сооружения глина будет уходить из раствора. Все это приведет в итоге к формированию дефектов: трещин, дыр, пустот.

Качество песка можно определить невооруженным глазом. Речной песок имеет несколько сероватый цвет, тогда как глина придает песку желтый оттенок. Неочищенный песок тоже можно использовать в строительстве, но не для лицевой кладки. Он подходит для забутовочной кладки. Количество имеющегося песка должно соответствовать объему работ. Желательно, чтобы непосредственно перед использованием песок несколько дней смог полежать. Его нужно беречь от влаги и хранить в сухом месте.

Вернуться к оглавлению

Подготовка воды для раствора

Перед тем как сделать цемент, потребуется запастись водой. Используется только чистая вода. Чаще всего применяются грунтовые подземные воды. Нежелательно использовать соленую воду. Для большего удобства можно протянуть шланг для подвода воды. Сколько необходимо воды? Объем воды зависит от марки требуемого раствора и качества цемента. Объем воды при приготовлении смеси примерно равен объему цементного порошка. Если берется ведро порошка, то и воды требуется столько же. Большое внимание уделяется тому, какого качества песок.

Если он влажный и содержит много воды, то ее количество нужно уменьшить. Раствор не должен получиться слишком жидким. В идеале по консистенции он напоминает сметану. Большое значение имеет и то, что вода заливается в бетономешалку первой. Это обеспечивает оптимальное перемешивание. Воду лучше всего поделить на 2 порции. Сперва добавляется одна, а в самом конце вторая (если смесь получилась густой).

Вернуться к оглавлению

Другие компоненты

Цемент состоит не только из цементного порошка, воды и песка. Нередко в него добавляются и другие ингредиенты. Это различные моющие средства. Для чего они нужны? Любой цемент обладает такими характеристиками, как пластичность и подвижность. Наиболее простое решение — добавить в смесь мыло в жидком виде или любое другое моющее средство. Объем моющего средства составляет 50-100 мл. Оно придаст раствору хорошую пластичность. Необходимо помнить, что данный компонент добавляется сразу после воды, то есть в самом начале. Воду и моющее средство нужно тщательно перемешать, чтобы образовалась небольшая пена.

Если переборщить с этим компонентом, то смесь потеряет свою прочность, а конструкция будет недолговечной. Сегодня на рынке имеются специальные добавки, которые позволяют улучшить качество цемента. К ним относятся различные пластификаторы и гидрофобизаторы.

Если жидкий цемент будет использоваться для кирпичных швов, то целесообразно использовать красители. Нужно помнить, что при более высокой марке жидкого цемента раствор получается темнее.

К добавкам также относится эластификатор. Он применяется для изготовления раствора для плитки. Хороший эффект дают суперпластификаторы. С их помощью удается снизить объем используемого порошкообразного цемента.

В строительной сфере успешно применяются латексные и армирующие добавки. Последние повышают прочность цемента. В условиях низких температур рекомендуется вносить добавки, которые повышают морозостойкость раствора.

Вернуться к оглавлению

Смешивание основных компонентов

Приготовить жидкий цемент можно без привлечения специалистов. Делается это вручную или при помощи бетономешалки. Бетономешалка позволяет сэкономить силы, а также получить наиболее однородную массу. Первым делом в бетономешалку выливается вода. Она используется не вся, часть ее оставляется напоследок. Затем к воде добавляется моющее средство или другие жидкие добавки. Чтобы раствор хорошо растворился и перемешался с водой, необходимо подождать около 3-5 минут и только потом добавлять сыпучие компоненты. Первым кладется песок. Требуется добавлять только 50% нужного объема песка.

На следующем этапе работы кладут весь цементный порошок. После это смесь нужно очень тщательно перемешать и только потом добавлять остатки песка. Чтобы получить качественный жидкий цемент, потребуется очень точно рассчитать соотношение основных компонентов. Если планируется приготовить раствор марки 100 при наличии цементного порошка марки 500, то соотношение цемента к песку должно быть 1:5. Это означает, что на 1 ведро цементного порошка понадобится 5 ведер песка. Если же марка цементного порошка 400, то соотношение будет 1:4. Для приготовления смеси марки 200 соотношение будет равным 1:2 (при наличии цемента 400). Воду нужно добавлять до получения смеси нужной консистенции.

Изготовить цемент в домашних условиях своими руками невозможно. Однако многих частных застройщиков интересует вопрос: «Каким образом получают этот уникальный строительный материал, за который они платят приличные деньги?».

Производство цемента

Основной компонент для производства цемента – клинкер. Клинкер представляет собой смесь материалов природного происхождения (обычно извести и глины), прошедших высокотемпературный обжиг в специальных печах. В общем случае рецептура клинкера для производства цемента включает в себя 75% известняка и 25% глины. Иногда глину заменяют другими природными материалами – доломитом или трепелом.

В окружающей среде имеется натуральный клинкер, который можно использовать для производства цемента напрямую, без обжига. Это горная порода – мергель. Вследствие малой мощности месторождений натурального клинкера его применения очень ограничено, поэтому подавляющее большинство цементных заводов России используют для производства цемента клинкер, состоящий из глины и извести.

В процессе производства цемента, при помоле клинкера в него добавляют так называемые «гидравлические» материалы – гипс (3% от объема клинкера) или доломит (15% от объема клинкера).

Основные этапы

• Тщательное перемешивание компонентов клинкера в специальных больших стальных барабанах (грохотах);
• Обжиг клинкера в печах. Компоненты материала вступают в реакцию и соединяются между собой в виде зерен размером с небольшой грецкий орех;
• Измельчение до порошкообразного состояния. Процесс помола цемента происходит внутри шаровых грохотов представляющих собой длинный горизонтальный барабан внутри, которого находятся стальные предметы – шары и конусы;
• Цемент готов. Следует на упаковку или на добавление присадок и на упаковку и отгрузку потребителю.

Технологии производства цемента

В общем случае технологии производства цемента отличаются друг от друга исключительно процессом подготовки клинкера. На данный момент времени существует и успешно применяется три вида технологий производства цемента:

• Мокрая;
• Сухая;
• Комбинированная.

Мокрая технология. В этом варианте для приготовления клинкера используют мел и глину. Смешивание и измельчение компонентов происходит в стальном барабане при обязательном присутствии воды. Поученная таким образом шихта имеет влажность 30-50%, и, поступив в печь обжига, превращается в шарообразные гранулы, которые следуют на помол. Технология энергозатратная, поэтому применяется ограниченно.

Сухой способ получения цемента – будущее производства данного материала. В этом случае удалось объединить несколько процессов одну технологию, что дало существенную экономию и значительное удешевление производства. К примеру, белый цемент М500, произведенный «мокрой технологией» на Щуровском цементном заводе стоит в рознице 690 рублей за 1 мешок массой 50 кг, а точно такой же мешок турецкого или египетского цемента М500, произведенного «сухой технологией» можно приобрести за 300 рублей за мешок массой 50 кг.

Бетон – основа любой строительной конструкции. Практически каждое строение, находящееся вокруг нас, так или иначе, было возведено с помощью цементного раствора. Строительный бетон, созданный на основе цемента, десятилетиями выдерживает многотонную нагрузку, практически не испытывая негативного влияния извне. Почему уже многие десятилетия именно цемент является самым популярным строительным материалом? Редакция сайт попытается раскрыть ту самую секретную формулу, благодаря которой, мы наконец-то узнаем, из чего именно делают цемент и почему его считают одним из самых прочных материалов во всём мире.

Цемент – связующее звено любой конструкции. От ступенек подъезда до элитных небоскрёбов

Читайте в статье

Нормативные документы

Цемент, как и любой другой товар, обязательно должен пройти процедуру сертификации. Существует несколько ГОСТов и СНиПов, которые в той или иной степени касаются качества цементной смеси. Перечислим основные из них:

1. ГОСТ 31108-2003 «Цементы общестроительные. Технические условия».
2. ГОСТ 30515-97 «Цементы. Общие технические условия».
3. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

Химический состав цемента

Сам по себе цемент − не что иное, как порошок. Его создают на основе клинкера. В составе могут содержаться разные компоненты и наполнители.

Интересный факт! Когда цементный раствор застывает, его плотность не уступает плотности камня. Для создания искусственного камня используется тоже цемент.

Нагрев происходит до показателей +1450°C. Структура природных компонентов меняется, и получается новое вещество – клинкер. После этого полученное вещество соединяют с гипсом и перемалывают, в результате и получается знакомый всем цементный порошок.

Комментарий

«Вот так выглядит химический состав готового цементного порошка: 67% оксида кальция (СаО), 22% диоксида кремния (SiO2), 5% окиси алюминия (Al2О3), 3% оксида железа (Fe2O3), 3% прочие составляющие.»

Основные характеристики

Для цемента главной технической характеристикой остаётся его марка, именно эта маркировка скажет о такой важной характеристике, как показатель максимальной нагрузки в кг.

Числа указывают на максимальный показатель нагрузки, которую может выдержать застывший цемент. Его ещё называют показателем прочности на сжатие. На практике такое значение говорит о весе, который способен выдержать материал и при этом не разрушиться. Например, при использовании цемента М200 нагрузка, которую сможет выдержать 1 см³, составляет 200 кг.

Интересно, что тестировать цемент разрешено только после полного высыхания, а это происходит через 28 суток и не ранее. После этого тестовый образец цемента укладывают под пресс и сжимают. Давление, при котором он начал разрушаться, и является его маркой. Причём процедуру повторяют шесть раз, а потом из 4 лучших показателей вычисляют среднее арифметическое. Показатель этот измеряется в МПа и кг/см².

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

«Буквой «Д» обозначаются данные о специальных добавках, использующихся в цементе. Например, Д10 говорит о том, что в сухую смесь добавили 10% добавок. Благодаря им удаётся придать готовой конструкции дополнительную прочность и морозостойкость.»

Типы цемента по сфере использования

Как мы уже замечали ранее, на качество цементной смеси влияют разные добавки. От этого зависит его сфера применения и прочность. К примеру, морозостойкие образцы применяются в строительстве жилых домов и строений на территориях с суровым климатом, в сейсмически опасных зонах применяются добавки, увеличивающие параметры клейкости смеси. Они, в свою очередь, не дают бетонным конструкциям растрескиваться.

Интересный факт! В процессе заморозки вода, содержащаяся в бетоне, расширяется и начинает разрушать его изнутри. Однако современные технологии позволяют улучшить степень морозоустойчивости, в цементный порошок вносятся минеральные добавки, например, нейтрализованный древесный пек. Они создают прочную оболочку вокруг водяных частиц.

Чаще всего в цементную смесь добавляют разные добавки, процентное содержание которых может достигать 10 и 20%. Для возведения монолитных зданий использую цемент марки М500. У такого материала более высокая скорость застывания и прочность. Обычно именно из такой цементной смеси возводят перекрытия и несущие конструкции.

Из чего делают цемент

Обычно заводы по производству цемента строят там, где находятся залежи известняка и других пород, которые используются при создании клинкера. Главными природными элементами, из которых делают цемент, являются:

• ископаемые карбонатного типа: кристаллические породы, поддающиеся обжигу;
• глинистые материалы, а также горные породы осадочного характера минерального происхождения. Сырьё характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

Комментарий

Руководитель бригады ремонтно-строительной компании "Дом Премиум"

При выборе цемента обращайте внимание на такой показатель, как тонкость помола. Чем мельче структура порошка, тем крепче будет смесь.»

Карбонатные породы

Какие карбонатные породы используются при производстве цемента:

• мел (вариация известняка) – легко подвергается обработке, дёшев и универсален;
• мергель , или мергелистый известняк. Плюс этих пород в том, что в них находится достаточное количество влаги, кроме того, они содержат необходимые частички глины;
• известняковое сырьё , ракушечники, отличающиеся отсутствием включений кремния. Порода обладает пористой структурой, легко разрушается под воздействием сжимающих усилий;
• карбонатные породы . Они характеризуются ценными физическими свойствами.

Глинистое сырьё

К глинистым породам относятся:

• глина , содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
• суглинки − разбавлены песчаной фракцией;
• сланцы – прочные глинистые породы;
• лёсс – неэластичная пористая порода с включением кварца.

Корректирующие добавки

Кроме минерального сырья, при производстве цемента используются специальные пластификаторы. Чаще всего используют добавки на базе ископаемых, содержащих плавиковый шпат, а также апатиты.

Важно! Основой любого вяжущего является цементный клинкер и всего 15-20% минеральных добавок. Именно от него зависит крепость будущего цемента и прочие его характеристики.

Как делают цемент на производстве

Как и любое производство, создание цементной смеси происходит строго по специальной технологической схеме. И состоит из следующих этапов:

1. Создание клинкера. Его, напомним, делают из известняка и глины в процентном соотношении 75×25. Смесь помещается в печь, при температуре примерно +1500°C происходит изменение состава. Образуется вязкое вещество, надёжно скрепляющее все гранулы клинкера. Получаемый клинкер охлаждается в специальных холодильных установках.
2. Затем гранулы дополнительно дробят. Измельчение происходит в специальных перемалывающих мельницах. Они представляют собой барабаны с помещёнными туда стальными шариками.
3. К измельчённому клинкеру добавляют также тонкодисперстный гипс и минеральные добавки.

Существуют разные технологии подготовки исходного сырья. Рассмотрим основные из них.

Мокрый метод

Мокрая технология предполагает обязательное добавление воды на этапе измельчения, в этом случае вместо извести используется мел. При этом образуется специальная смесь, или шихта, которая затем повторно высушивается в печи, превращаясь в подобие стеклянного шара, который затем вновь измельчается. При этом себестоимость цемента значительно увеличивается. Считаете, что смесь, приготовленная таким способом, более прочная.

Сухой способ

Сухой способ – более дешёвый вариант. В этом случае на практике объединяют две технологические операции – помол и сушку смеси. В шаровую мельницу направляют горячие газы, которые и осуществляют просушку. Здесь на выходе получается уже готовый порошок.

Комбинированные методики

Комбинированный вариант объединяет в себе особенности мокрого и сухого способа. Технологии отличаются на каждом предприятии. Иногда вместо мокрого способа, допускающего увлажнение клинкера до 50%, используют варианты с понижением влажности на этом этапе до 18 или 20%. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом. Всё зависит от задач, которые стоят перед технологом.

Как сделать цемент в домашних условиях

Несмотря на кажущуюся сложность производства цемента, сделать его своими руками в домашних условиях возможно. Понятно, что этот вариант не будет таким технологичным, как на заводе, и обжечь его при необходимой температуре также не получится. Однако кое-какие хитрости мы можем вам рассказать. Рассмотрим один из популярных рецептов создания состава, вполне подходящего для заделки щелей и стяжек. Для создания смеси нам потребуется водная известь, каменная зола и обычная вода.

Одной из наиболее окупаемых и высокорентабельных отраслей на сегодняшний момент является строительство. А производство некоторых строительных материалов считается даже еще более доходным. Поэтому, если вы решили открыть собственный бизнес, при условии вложения не слишком крупных сумм, особое внимание стоит обратить именно на это направление.

Но есть один момент – обычно «новые» строительные материалы (металлочерепица, профнастил, металлопластик, ПВХ и МДФ-панели и многое другое) производятся как начинающими, так и состоявшимися предпринимателями гораздо охотней.

Очевидно, в данном случае делается расчет именно на «новизну» материала и отсутствие большого количества конкурентов в этой области. Кроме того, некоторые из «новых» производств требуют несколько меньших капиталовложений. Однако на практике происходит как раз обратное: «новые» производства оказываются менее рентабельными, чем традиционные (цемент, кирпич, железобетонные изделия и т.п.).

Объясняется это тем, что, во-первых, бизнесмены сами загнали себя в логическую ловушку: надеясь на малую конкуренцию, слишком многие стали производить аналогичные товары, тем самым снижая их цену; а во-вторых, в расчет совершенно не бралась инерционность мышления строителей и заказчиков – те просто не хотят экспериментировать с «новыми» материалами, имея проверенные традиционные.

Учитывая все это, производство цемента как одного из самых ходовых и наиболее востребованных строительных материалов –– несмотря на то, что оно достаточно сложно и высокотехнологично, является также одним из наиболее выгодных и высокодоходных по отрасли.

Технология производства цемента

Условно процесс производства цемента можно разделить на два основных этапа. Первым этапом в производстве цемента является получение клинкера – специфического промежуточного продукта, представляющего собой гранулы механически смешанных и нагретых примерно до 1500 ° С извести и глины (или других материалов сходного валового состава).

Гранулы клинкера – основа любого цемента. В дальнейшем (уже на втором этапе производства) происходит измельчение клинкера совместно с гипсом, (а в ряде случаев и с другими добавками), т. е. приготовление портландцемента.

Очевидно, что первый этап – наиболее сложный и энергоемкий. В структуре себестоимости он также занимает главное место – доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%.

Нюансы производства цемента

Производство цемента существенно осложняется тем, что даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья (твердость, однородность, влажность) варьируется достаточно широко. Само собой, заводы и фабрики по производству цемента, работающие на привозном сырье подвержены воздействию этого фактора еще больше.

Кроме естественных, существуют еще и технические разновидности сырья, отличающиеся, например, влажностью и чистотой – т.е. показателями, обусловленными условиями собственно добычи, хранения и транспортировки (т.н. «человеческий фактор»).

В связи с этим, для каждого конкретного вида сырья должен быть выбран один из трех существующих способов производства цемента, который обеспечивает тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами – «мокрого», «сухого» или комбинированного.

Первый способ производства цемента

При использовании «мокрого» способа измельчение сырьевой смеси производится в воде с получением шихты (смешанных ингредиентов) в виде суспензии – т.н. шлама влажностью 30-50%.

Второй способ производства цемента

«Сухой» способ не предполагает наличия воды в технологии и шихта представляет собой тонко измельченный порошок, составные части которого перед смешиванием специально высушивают.

Третий способ производства цемента

Третий, комбинированный способ, может базироваться на одном из предыдущих. Его особенность – получение на выходе смеси влажностью до 20%.

Если базовый метод – «сухой», то первоначально приготовленную смесь гранулируют, добавляя 10-14% воды; если же, базовый метод, наоборот, «мокрый», то сырьевую смесь, приготовленную изначально по «мокрому» способу – шлам – на выходе принудительно (с помощью специальных фильтров) обезвоживают примерно до 16-18%.

На обжиг клинкер в случае применения комбинированного метода подается в виде полусухой массы или гранул размером 10-15 мм. Разумеется, состав оборудование при использовании того или иного метода несколько разнится.

Стоимость и оборудование для производства цемента

Как уже было упомянуто, для производства цемента используется сырье в виде известняка или глины. При использовании известняка его предварительно дробят в специальных промышленных дробилках (не менее 200 тыс. руб. за штуку) а глину измельчают с использованием воды в «болтушках» – мельницах-мешалках.

Дальнейшее смешивание и тонкое измельчение с получением однородной смеси известняка, глиняного шлама и корректирующих добавок происходит в шаровых трубных мельницах (цена одного экземпляра – не менее 3,3 млн. руб.).

После проверки и корректировки состава (если последняя требуется), шлам попадает на обжиг во вращающуюся печь (около 140 тыс. руб. за 1 штуку) где завершаются химические реакции, приводящие к получению клинкера. Горячий клинкер охлаждается в промышленном (т.н. рекуператорном) холодильнике.

Совместный тонкий размол клинкера, гипса и активных минеральных добавок также производится в шаровых трубных мельницах.

Разумеется, для производства цемента необходимо не только оборудование, но и соответствующее помещение – с высотой потолка от 4 м и не менее 400-500 кв. м. площадью. Идеальным моментом было бы получение собственного глиняного карьера или известняковых выработок – тогда себестоимость продукции стремится практически лишь к сумме затрат на персонал и коммунальных расходов.

Кроме того, понадобится дополнительное оборудование по упаковке цемента в мешки и отгрузке (погрузчики и т.п.)

Количество единиц оборудования для производства цемента, равно как и количество работников напрямую зависит от планируемого объема производств, который, в свою очередь, обусловлен финансовыми возможностями бизнесмена – рынок сбыта цемента таков, что легко «проглотит» любое количество произведенной продукции.

Видеосюжет о производстве цемента