Цемент

Цемент – большая группа минеральных вяжущих гидравлических материалов, т.е. при взаимодействии с водой, а иногда специальной жидкостью, какой-то порошок превращается в пластичную растекающуюся массу, которая при затвердевании становится твердой, искусственным камнем. Цемент можно считать основным строительным материалом, так как он входит в состав бетонов, смесей для кладки штучных материалов, отделочных и гидроизоляционных растворов.

История цемента

Цемент как строительный материал был известен еще в древности. Римляне использовали смесь извести и вулканического пепла, которую называли "pozzolana". Этот материал обладал удивительной стойкостью к воздействию воды.

Римляне также использовали цемент, который мог затвердевать под водой, для строительства гаваней и других морских сооружений. Это было возможно благодаря вулканическому пеплу в составе их цемента.

После падения Римской империи знания о производстве цемента были утеряны на многие века, и его массовое производство возобновилось только в XIX веке.

Современный цемент, который мы знаем сегодня как портлендцемент, был разработан в Англии в начале 19-го века. Он получил свое название из-за схожести с камнем, добываемым на Портлендском полуострове.

Отечественное изобретение цемента относится к 1825 году, когда известняк и глину, взятых в определенной пропорции, размельчили в порошок и обожгли до спекания, что и дало вяжущее вещество названное Портландцемент. Современное производство цемента характеризуется непрерывностью процесса, обжиг ведется во вращающихся печах, а так же введением активных минеральных добавок, что позволяет получать продукт с заданными параметрами, например, получать марку цемента, твердеющего в воде.

Как производят цемент на заводе

Различают три способа приготовления смеси для получения цемента: сухой, мокрый и комбинированный, которые определяют в основном затратность производства.

Производство цемента – сложный процесс, который включает в себя несколько этапов. Наиболее распространенный способ производства цемента называется методом "сухого" процесса. Ниже приведен краткий обзор основных этапов производства цемента:

• Добыча сырья. Основными компонентами для производства цемента являются известняк и глина. Эти материалы добывают из карьеров или открытых разработок.
• Дробление и предварительное измельчение. После добычи крупные куски известняка и глины дробятся до более мелкого размера, а затем измельчаются в порошок.
• Смешивание. Порошкообразные компоненты смешиваются в определенных пропорциях, чтобы обеспечить необходимый химический состав смеси для производства цемента.
• Обжиг. Смешанная сухая смесь нагревается в больших вращающихся печах (так называемых ротационных печах) до температур порядка 1450 °C. В этом процессе материал преобразуется в "клинкер" – твердые гранулы, которые являются промежуточным продуктом.
• Окончательное измельчение. Клинкер измельчается до порошкообразного состояния, и в процессе добавляется небольшое количество гипса. Гипс управляет временем затвердевания цемента при его использовании.
• Упаковка и доставка. Готовый цемент упаковывается в мешки или перевозится в цистернах и затем доставляется на стройплощадки или в магазины.

Существуют и другие методы производства, такие как "влажный" процесс, где сырьевые материалы смешиваются с водой перед обжигом, но современные технологии и стремление к эффективности сделали "сухой" процесс более предпочтительным.

Потребительские свойства цемента

Цемент является основой большинства строительных материалов и поэтому его потребительские свойства критически важны для обеспечения качества и долговечности строительных объектов. Вот некоторые из ключевых потребительских свойств цемента:

• Прочность: Одно из основных свойств цемента. Оно определяет, насколько материал устойчив к механическим нагрузкам. Определяется лабораторно и указывается на упаковке продукта.
• Время затвердевания. Время, за которое цементный раствор переходит из пластичного состояния в твердое. Это свойство важно для строителей, так как определяет, сколько времени у них будет на работу с раствором.
• Теплопроводность. Определяет, насколько хорошо материал проводит тепло. В зависимости от применения это может быть как преимуществом, так и недостатком.
• Плотность. Плотные цементные материалы обычно более прочные, но они также тяжелее.
• Сжимаемость. Свойство цемента уменьшаться в объеме под действием сжимающих сил.
• Проницаемость. Способность материала пропускать воду. Низкая проницаемость желательна для большинства строительных приложений, чтобы предотвратить проникновение влаги.
• Адгезия. Способность цемента прочно соединяться с другими материалами, такими как камень, песок или кирпич.
• Химическая устойчивость: Способность цемента устойчиво реагировать на различные химические вещества, особенно на кислоты и щелочи.
• Экологичность. Некоторые современные цементы разрабатываются таким образом, чтобы минимизировать их воздействие на окружающую среду, как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации.

Выбор определенного типа цемента и его свойств зависит от конкретного строительного задания. Например, для фундаментов зданий требуются цементы с высокой устойчивостью к влаге, в то время как для декоративных элементов может быть важнее эстетический аспект или время затвердевания.

В заключение можно сказать, что, хотя теоретически современный мир мог бы существовать без цемента, практически это привело бы к ряду серьезных инфраструктурных, экономических и экологических проблем. Цемент играет ключевую роль в нашей повседневной жизни, даже если мы этого не осознаем.