K výrobě malty při stavbě základů nebo zdiva se používá pojivo zvané cement. Podívejme se, z čeho se cement vyrábí, pro jaké účely je potřeba, stejně jako proces a technologie výroby. Podívejme se, jak se složení cementu může měnit v závislosti na jeho účelu a pro jaké povětrnostní a geografické podmínky se jeho druhy používají. Seznámíme se také se surovinami pro výrobu a jakými analogy lze nahradit.
Druhy cementu a co to je
Cementem se nejčastěji rozumí pojivo, které se používá ke spojení pórobetonových tvárnic, cihel, škvárových tvárnic a dalších prvků k vytváření budov. Cement se také používá k vytvoření základu, protože jej lze použít ke spojení výztuže nebo drceného kamene, které slouží jako výztužná základna, a samotného betonu, ze kterého se vyrábí umělý kámen.
Beton je tekutá hmota, která se nejčastěji skládá z písku a cementu smíchaného s vodou v určitých poměrech. Díky svému chemickému složení prášková látka po smíchání s vodou mění své vlastnosti.
Zpočátku se cement stává tekutým nebo viskózním, v závislosti na množství kapaliny. Poté se vlivem teploty voda odpaří a celá hmota začne houstnout. Když vše zaschne, cement ztvrdne a jeho hustota se bude lišit, což závisí na složení samotného prášku a také na správnosti receptury betonu. K rychlému přechodu z pasty na cihlu potřebuje cement teplý a vlhký vzduch.
V dávných dobách se cement vyráběl z odpadních materiálů, které bylo možné nalézt v přírodě, protože technologie pro umělou tvorbu většiny chemických složek ještě neexistovala. Již nyní má každý druh cementu své vlastní proporce a složení, protože se všechny liší rozsahem použití.
Například síranovzdorný cement se používá na mosty, jejichž podpěry jsou instalovány ve vodě, pod vodou, na podzemních stavbách nebo na konstrukce, které musí odolávat agresivním povětrnostním vlivům. Jeho zvláštností je, že tvrdne pomalu, ale jeho složení obsahuje méně hlinitanů vápenatých, díky čemuž je schopen odolávat nízkým teplotám.
Analogy cementu odolného vůči síranům jsou pucolánové a aluminové kompozice. Používají se také k vytváření konstrukcí v prostředí s vysokou vlhkostí nebo silnými mrazy. Charakteristickým rysem hlinitanového cementu je, že chemické složení cementu je zředěno hlinitanovou struskou nebo sádrou. Tyto látky umožňují vytvářet konstrukce, které nepodléhají korozi a rychle tuhnou.
Jedním z nejoblíbenějších typů pojiv je portlandský cement. Jeho bílá odrůda se používá k vytvoření dekoru, samonivelačních stropů nebo jiných vnějších prvků. Do cementu se přidává více sádry, čímž se jeho barva změní na bílou. Pokud do práškové kompozice přidáte pigmenty, které mění barvu hmoty, můžete si vybrat barvu hotového cementu tak, aby odpovídala požadovanému dekoru.
Jednou z odrůd „Portlandu“ je také struska, která se používá pro velmi velké a těžké konstrukce. Obsahuje až 25 % struskových granulí, které značně zvyšují pevnost hotového betonu.
Aby se výroba urychlila, musí cement rychle tuhnout, proto existuje odrůda, která obsahuje minerální přísady, které urychlují tvrdnutí betonu. Nejčastěji se takový cement používá k vytváření železobetonových konstrukcí nebo budov, pro které jsou časové úseky velmi omezené.
Pro specializované podniky na těžbu a zpracování plynu nebo ropy se používá studniční cement. Podle názvu můžete pochopit, že se používá k uzavření děr. Nejčastěji se používá k utěsnění studní, protože na začátku procesu sušení začíná tvrdnout a získávat sílu.
Pro vytvoření struktur, které jsou zakřivené nebo ohýbané pod určitým úhlem, je zapotřebí plastifikovaný cement. Tento typ zpevňovacího prostředku obsahuje přísady, které činí směsný cement měkký, pružný a poddajný.
Pro prostředí s vysokou kyselostí se používá typ cementu, který obsahuje fluorid sodný a křemičitý písek. Tyto látky zvyšují ochranu betonu před vnějšími vlivy. Vzhledem k povaze použití a složení kyselinovzdorného cementu je třeba jej ředit ne vodou, jako jiné typy, ale tekutým křemenným sklem.
Beton, jehož roztok obsahuje cement, je pevný pouze tehdy, je-li správně zvoleno složení zpevňující látky. Měli byste vědět, jak a z čeho se vyrábí cement, protože při použití nesprávné směsi bude struktura náchylná k destrukci. Agresivní vnější prostředí rychle ničí vazby mezi látkami, což značně snižuje pevnost.
Příklad cementového produktu, který se vlivem vnějšího prostředí začal rozpadat Zdroj promportal.su
Složení cementu
Podívejme se na to, co cement obsahuje, na příkladu nejběžnější možnosti – „Portland“. Složení se liší nejen podle místa použití, ale také od samotného výrobce, protože receptura se liší od různých společností. Cement nejčastěji zahrnuje:
- z 59 % vápence;
- od 18 % oxidu křemičitého (kyselina nebo křemen);
- od 4-5 % hliníku nebo oxidu hlinitého;
- z 8% oxidu hořčíku nebo železa, stejně jako sádra.
V závislosti na značce nebo výrobci může být k těmto komponentům přidána další látka, jako je struska nebo barviva.
Popis videa
Toto video ukazuje chemické složení cementu
Suroviny a hlavní komponenty
Hlavní složkou cementu, která určuje jeho vlastnosti a pevnost, je slínek. Vyrábí se z hlíny (75 % složení) a vápence (25 % z celkové hmoty). Křída se nejčastěji používá jako vápno, protože se snadno mele na prach a je také velmi běžná.
Jeho analogem je opuka, která je klasifikována jako přechodná surovina, protože obsahuje jíl. Vyznačuje se vysokým obsahem vlhkosti a objemovou hmotností. Opuka je považována za přírodní slínek, ale vzhledem k tomu, že její zásoby jsou velmi omezené, je pro velké průmyslové podniky využívána jen zřídka, nejčastěji se nahrazuje slínkem uměle vyrobeným.
Skořápka a sedimentární fosílie se používají jako náhrada za vápenec, protože obsahují uhličitan a lze je snadno rozdrtit na prášek.
Druhým prvkem slínku je oxid hlinitý nebo jíl. Nejčastěji se k výrobě cementu používá hornina obsahující minerály. Zvětší svůj objem poté, co na ně dopadne voda. Vzhledem k tomu, že cement je nejčastěji vyráběn z látek, které se nacházejí v blízkosti místa výroby, může jeho složení zahrnovat i odpady z jiných průmyslových podniků.
Jako jíl se používají hlíny obsahující prach a písek. Používají se jako opuka jako přechodná látka. K vytvoření granulí slínku se také používá břidlice, která se při silném drcení rozdělí na vrstvy. Obsahují málo vlhkosti, což jim umožňuje rychleji schnout a brousit.
Pro zahrnutí silikátu nebo křemene do slínku se používají neplastické horniny, které mají volnou strukturu. Vyznačují se tím, že mají vysokou pórovitost a při drcení se rozpadají na malá zrnka.
Po zpracování a vyčištění všech komponent se vypaluje v peci při teplotách do 1,5 tis. °C. Při výpalu se pec otáčí, což umožňuje roztavit kompozici do granulí, jejichž velikost se pohybuje od 1 do 6 cm.Při tavení tvoří slínek hmotu oxidu křemičitého a oxidu vápenatého, jejichž přítomnost ovlivňuje pevnost cementu. Po vychladnutí se granule rozdrtí na prášek a vypálí v peci.
Rychlost tvrdnutí betonu závisí na tom, z čeho je cement vyroben. Rychlost dehydratace látky (vysychání) nejčastěji závisí na množství sádry, která je obsažena v cementu. K tomuto účelu se používají látky obsahující síran vápenatý. Tyto přísady neovlivňují, jak rychle směs absorbuje vlhkost nebo jak dlouho bude roztok používán. Na nich závisí pouze doba udržení vlhkosti uvnitř kompozice.
Ke zlepšení vlastností cementu se používají minerální přísady. Mohou zvýšit životnost betonu, ochranu před agresivním vnějším prostředím a také zvýšit pevnost nebo tažnost kompozice. K tomuto účelu se používá struska, břidlice, pucolán nebo mleté vápno.
Během výrobního procesu je také možné určit, jak a z čeho se cement vyrábí, složení přísad a také další látky, které dodávají složení nové vlastnosti. Například změkčovadla nebo příměsi, díky nimž je cement odolný proti ohni, vlhkosti nebo kyselinám. Takové přísady mohou zlepšit přilnavost (přilepení, vazbu) roztoku k výztužným dílům, což zpevní strukturu.
Popis videa
Toto video ukazuje, jak a z čeho se vyrábí cement.
Jak se vyrábí cement
Podívejme se, z čeho se cement vyrábí, v jakém pořadí se přidává a jak se zpracovává. Existuje několik technologických variant procesu výroby cementu. Liší se tím, jak se suroviny připravují.
Jednou z variant tohoto procesu je mokré zpracování. Během výrobního procesu slínku se do jeho složení namísto vápna přidává křída. Za míchání přísad pomocí bubnu se k prášku přidá voda. Je potřeba vytvořit směs obsahující až 50 % vlhkosti. Po vypálení se tato látka změní na kulovitý slínek. Po vychladnutí se kuličky rozpadnou na prášek.
Pro snížení výrobních nákladů a nákladů na hotový cement se používá suchý způsob výroby. K tomu se používá mechanismus, který kombinuje mlecí zařízení a sušicí pec. Během drcení se do kompozice přidávají všechny potřebné přísady, které se zpracovávají v jedné nádrži.
Kombinovaný způsob výroby cementu je kombinací suchého a mokrého způsobu výroby. Podniky, které používají tento typ tvorby hotových produktů, používají technologie, které se nejčastěji liší v sekvenci zpracování.
Někteří výrobci například nejprve vyrobí suchou směs, která se pak uměle navlhčí na 13-15% vlhkost. Polosuchý hotový výrobek můžete vytvořit i s obsahem vlhkosti 17 až 19 %, pokud jej před mletím směsi mokrou technologií trochu vysušíte.
U kterékoli z kombinovaných metod je nutné všechny ingredience důkladně rozemlít a promíchat až do úplné homogenity. Při výrobě se používají specializované silověže, ve kterých je cement uměle nasycen vzduchem, což umožňuje jeho dlouhodobé skladování a nespékání.
Popis videa
Toto video ukazuje proces výroby cementu
Nejdůležitější znaky
Cement je pojivová látka, která po vytvrzení zpevní a může nahradit kámen. Nejčastěji se používá k vytvoření základů, spojování cihel nebo bloků a výrobě dlaždic nebo obkladových materiálů.
V závislosti na druhu cementu se liší jeho složení. Proto byste měli vědět, jaké typy této látky existují, protože některé z nich se používají pouze v úzce zaměřených podnicích. Například studniční cement se používá pouze k utěsnění plynových nebo ropných vrtů a cement odolný vůči síranům se používá v obtížných geografických a povětrnostních podmínkách.
Cement je běžný stavební materiál, nejčastěji používaný jako pojivo ve stavebních směsích a roztocích. Je to jemný šedý prášek se zelenkavým nebo jiným nádechem. Cement a výrobky na jeho bázi tvoří po interakci s vodou plastickou hmotu, která se po vytvrzení přemění na umělý kámen.
Suroviny pro výrobu cementu
Surovinou pro výrobu cementu jsou horniny těžené povrchovou těžbou:
- Uhličitan – křída, vápenec, lasturový vápenec, dolomit, opuka, tuf. Vápenec se používá především v průmyslové výrobě. Přesné množství složky závisí na jejích vlastnostech a minerálním složení. Čím více látek s krystalickou strukturou hornina obsahuje, tím vyšší je bod tání.
- Hlína – jíl, břidlice, spraš, hlína, montmorillonit. Tato složka sedimentárního původu při kontaktu s vodou bobtná. Účelem použití jílových látek je zvýšení plasticity směsí a roztoků na bázi cementového pojiva.
- Přísady. Jejich seznam je určen v závislosti na vlastnostech, které je třeba získat. Obvykle přísady obsahují oxid hlinitý, železo, křemík. K jejich výrobě se využívají různé průmyslové odpady – prach z vysokých pecí a další.
Neexistuje jediný vzorec pro chemické složení cementu, protože výrobci nabízejí velké množství odrůd tohoto stavebního materiálu s různými výkonnostními charakteristikami.
Portlandský cement je ve stavebnictví nejrozšířenější – bez minerálních přísad a s minerálními přísadami.
Existují určitá omezení ohledně minimálních přípustných sloučenin, které tvoří portlandský cement:
Chemické složení v procentech některých druhů cementů
| Chemické složení, % | Charakterizace | ||||
| CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | Jiné oxidy | |
| portlandský cement | |||||
| 63 . 66 | 21 . 24 | 4 . 8 | 2 . 4 | 3 . 5 | Normální kalení |
| hlinitý cement | |||||
| 35 . 43 | 5 . 10 | 39 . 47 | 2 . 15 | 1,5 . 2,5 | Rychlé tvrdnutí |
Co je cementový slínek?
Hlavní složkou výroby cementu je slínek. Jedná se o meziprodukt získaný vypálením směsi vápence (křída, opuka nebo jiné horniny) v množství 75 % a 25 % jílu. Suroviny se roztaví a vytvoří granule. Slínek se mele a kombinuje s mletými přísadami.
Celý proces výroby cementového pojiva lze rozdělit do 3 fází:
- výroba slínku výpalem je hlavní proces, nejnákladnější a nejnáročnější na práci;
- mletí slínku, dokud se nevytvoří jemný prášek;
- míchání prášku slínku s práškovými přísadami.
Výroba slínku je rozdělena do následujících fází:
- dodávka surovin pro slínek do cementárny;
- mletí surovin;
- smíchání složek v poměrech uvedených v technické dokumentaci pro následné vypálení.
Technologie výroby cementu
Existuje několik technologií výroby cementu.
Konkrétní typ výroby je určen tím, z čeho je cement vyroben:
- Mokrý. Klinker se vyrábí z křídy, hlíny a vody. K rozdrceným přísadám se přidá voda. Mokrá směs (kal) se posílá k výpalu. Produkt získaný po vypálení se přepraví do chladničky. Po vychladnutí se rozdrtí a smíchá s přísadami pro získání potřebných vlastností pojiva. Tato technologie vyžaduje finanční náklady, proto výrobci používají především jiné. Pokud je však nutné získat cement s vynikajícími provozními vlastnostmi, používá se tato metoda, která umožňuje jemné nastavení složení suroviny. Složení se upravuje ve speciálních bazénech při teplotě 1000°C.
- Sucho. Všechny složky – vápenec, jíl, přísady jsou drceny v suché formě. Hotové prášky se mísí v uzavřených boxech za použití přívodu vzduchu. Tato technika je často používána výrobci kvůli její snadné implementaci a relativně nízké ceně. Při výrobě nevzniká vodní pára. Tato metoda vyžaduje malou spotřebu energie. Je optimální pro homogenní suroviny.
- Kombinované. Tato technologie kombinuje prvky suché a mokré metody. Jedna z těchto technologií je základní a druhá je doplňková. Pokud je hlavní metodou mokrá, tak se nejprve vyrobí surovinový kal, upraví se jeho složení, následně se odvodní a vypálí v peci určené pro suchou technologii.
Cement, bez ohledu na to, z čeho se skládá a jak je připraven, je skladován ve speciálních věžích – silech, ve kterých se díky ventilaci materiál nespéká a zachovává si své výkonnostní vlastnosti.
Cement je spotřebiteli dodáván volně ložený nebo balený v papírových pytlích.
Výroba cementu bez slínku
Surovinou pro cement bez slínku jsou vysokopecní nebo hydraulická struska, aktivátory a další doplňkové komponenty. Směs připravených složek odebraná v požadovaných poměrech se rozdrtí a rozemele na jemný stav. Cement bez slínku se vyznačuje:
- odolnost vůči různým vlivům prostředí;
- ekonomická výroba díky nízké spotřebě energie;
- recyklace odpadů z hutního a jiného průmyslu, která má pozitivní vliv na životní prostředí;
- různé barvy a vlastnosti konečného produktu, které lze získat bez změny hlavních fází technologického procesu a použití doplňkového zařízení.
Základní vybavení pro výrobu cementu
Při výrobě pojiv se používají následující hlavní typy zařízení:
- zařízení pro těžbu surovin a jejich dopravu do místa výroby;
- linka na drcení surovin;
- pece pro vysokoteplotní zpracování;
- linka na drcení vzniklého slínku, dávkování a míchání mletého slínku s přísadami;
- zařízení pro balení hotového výrobku do papírových pytlů.
Druhy cementů a oblasti jejich použití
Vyrábí se mnoho druhů pojiv s různými výkonnostními a dekorativními vlastnostmi. Hlavní typy:
- portlandský cement. Tento jemný šedý prášek se zelenkavým nádechem je nejběžnějším stavebním materiálem, široce používaným v individuální, rozsáhlé bytové a průmyslové výstavbě. Nelze použít samostatně. Působí jako složka stavebních směsí a roztoků. V kombinaci s pískem a drtí se používá při výrobě betonových směsí. Suché stavební směsi se vyrábějí z cementu a písku, prodávají se balené v pytlích, nebo z plastických cementopískových malt, dodávají se na stavbu ve formě připravené k použití. Plastifikační přísady regulují dobu tuhnutí roztoku a další vlastnosti konečného produktu.
- Odolný vůči sulfátům. Odolný vůči chemicky aktivnímu prostředí. Používá se pro betonování podzemních a podvodních staveb.
- Alumina. Do kompozice se přidává sádra a hlinitá struska, díky čemuž pojivo rychle tuhne a získává pevnost značky. Hlinitanový cement se používá při konstrukci konstrukcí pracujících v podmínkách vysoké vlhkosti.
- odolný vůči kyselinám. Při jeho výrobě se používá křemičitý písek a fluorid sodný. Míchací kapalinou není voda, ale tekuté sklo.
- Struskový portlandský cement. Do složení tohoto pojiva se přidávají struskové granule (přibližně 25 %). Materiál se používá ve výstavbě velkých rozměrů.
- Stavitel s 20letou praxí
- Expert na rostlinu “Mladý Udarnik”
V roce 1998 absolvoval St. Petersburg State Polytechnic University, studoval na katedře stavebního inženýrství a aplikované ekologie.
Podílí se na vývoji a realizaci opatření k zamezení uvolňování nekvalitních výrobků.
