7.2. Виробництво цементу і його різновиди

Будівельними в’язкими мінеральними речовинами називають порошкоподібні матеріали, що при змішуванні з водою утворюють пластичну зручнооброблювану масу, спроможну затвердівати у міцне каменеподібне тіло. Вони відомі людям декілька тисячоліть. До них належать: глина, гіпс, вапно, цемент.

До повітряних в’язких речовин, що після змішування з водою твердіють на повітрі, належать: повітряне вапно, гіпсові й магнезіальні в’язкі, кислототривкі цементи, рідке скло; до гідравлічних – портландцемент, глиноземістий цемент, шлакові цементи.

З усіх в’язких речовин найбільшого застосування набули цементи, що класифікують за видом клінкеру і речовинним складом, міцністю при твердінні, швидкістю твердіння, терміном тужавлення, спеціальними властивостями.

Цементи на основі портландцементного клінкеру підрозділяють на цементи без активних мінеральних добавок (різноманітні види портландцементу) і шлакопортландцементи.

За тривкістю цементного каменю розрізняють високотривкі цементи марок 550, 600 і вище; підвищеної тривкості 500; рядові цементи марок 300 і 400; низькотривкі – марок нижче 300.

За швидкістю твердіння цементи розрізняють: особливо швидко твердіючі (1 доба), швидкотвердіючі (від 3 до 28 діб), звичайні (понад 28 діб).

За термінами тужавлення розрізняють цементи швидкотужавіючі (менше 45 хв), нормальнотужавіючі (від 45 до 90 хв) і повільнотужавіючі (більше 1,5 годин).

Портландцемент являє собою продукт тонкого здрібнювання цементного клінкера, одержуваного в результаті випалу до спікання сировинної маси вапняку і глини, що забезпечує переваження в цементі силікатів кальцію. Цей найважливіший будівельний матеріал за виробництвом і застосуванням посідає основне місце серед інших в’язких.

Якість клінкеру залежить від його хімічного і мінералогічного складу. Для одержання портландцементу високої якості клінкер має містити 75-78 % вапняку і 22-25 % глини. Такою природною сировиною є вапняні мергелі, але в природі їх мало, тому цементні заводи викорис­товують штучні суміші.

Технологічний процес виробництва цементу складається з підготовки сировинних матеріалів, суміші, випалу сировинної маси й одержання цементного клінкеру, здрібнювання його в тонкий порошок і змішування з добавками.

Вихідний матеріал подрібнюють у щокових або валкових дробарках; крейду, глину додають у залізобетонні резервуари, із яких глиняний шлам перекачується в трубний млин. Останній являє собою сталевий циліндр діаметром 3 м і висотою до 15 м, що обертається навколо горизонтальної осі.

Всередині млин розділений перегородками на 3-4 камери. Матеріал, що подається з одного кінця млина, постійно переміщується до другого і подрібнюється сталевими кулями, що перекочуються. Тонко здрібнений матеріал подається насосом у шламбасейни (залізобетонні або сталеві резервуари), в яких коректується хімічний склад шламу.

Випал сировинної суміші відбувається в обертових печах з листової сталі, футерованих всередині вогнетривким матеріалом. Обертові печі працюють за принципом противоплину, тобто сировина і паливно-повітряна суміш рухаються назустріч один одному. Потік розпечених газів розігріває масу до необхідної температури, відбувається вигоряння органічних речовин, спікання маси. Потім розпечений клінкер охолоджується в колосникових холодильниках до 50-200°С і у виді малих гранул передається на склад, де вилежується два тижні.

Розмелювання (здрібнювання клінкеру) здійснюється в трубних стрічкокамерних млинах. Готовий цемент транспортується пневматично в шлоси для охолодження, потім його розфасовують по 50 кг у багатошарові паперові мішки або завантажують у спеціально обладнані автомобілі (цементовози), у залізничні або водяні транспортні засоби. Зберігати цемент необхідно в закритих складах із щільним дахом, стінами і дерев’яною підлогою з метою захисту від впливу вологи. Важливо пам’ятати, що активність цементу знижується при збереженні: через 3 місяці – на 20 %, 6 місяців – 30 % і через рік на 40 %.

Цементна промисловість України випускає різноманітні марки цементів і портландцементів. Швидкотвердіючий портландцемент марок 400, 500 забезпечує підвищену міцність і використовується в немасивних залізобетонних конструкціях. Особливошвидкотвердіючий і надшвидкотвердіючий цементи марок 500, 600 забезпечують високу міцність і застосовуються в основному для аварійно-відбудовних робіт і за тих умов, коли висуваються високі вимоги до темпів початкового твердіння.

Шлакопортландцемент одержують здрібнюванням клінкеру, гранульованого шлаку і гіпсу. Марки цементу 300, 400, 500 застосовуються для виготовлення залізобетонних збірних виробів, при устрої монолітних наземних, підземних і підводних конструкцій, що піддаються дії грунтових вод.

Сульфатостійкий портландцемент марок 300, 400, 500 застосовують для підземних і підводних конструкцій, що піддаються сульфатній корозії, а також для бетонів підвищеної морозостійкості. Його одержують здрібнюванням портландцементного клінкеру з додаванням гіпсу.

Білий і кольоровий портландцементи одержують із чистих вапняків і білих глин (білий) і з додаванням мінеральних і органічних барвників і гіпсу (кольоровий). Вони призначені для архітектурно-оздоблювальних робіт. За кольором портландцементи підрозділяють на червоний, жовтий, зелений, блакитний, рожевий, коричневий і чорний, за механічною міцністю – на марки 300, 400, 500.