Цемент

Замешивания цемента

Цемент ( нем. Zement , От лат. caementum - Щебень, битый камень) - минеральная вяжущее порошкообразное вещество. После затворения водой из жидкого или тестообразного состояния переходит в твердое камнеподобного состояние при обычной температуре. Один из основных строительных материалов, вяжущее средство при изготовлении бетона.

1. Производство

В производстве цемента используются преимущественно легкоплавкие глины, аргиллиты и глинистые сланцы, которые составляют часть цементной шихты. Второй основной ее составляющей являются карбонатные породы.

Сырьем для производства цемента служат известняк и глина, которые смешивают в определенном соотношении (75-80% известняка и 20 - 25% глины) выжигают до спекания при температуре около 1450 C. Выжигание производят в специальных цилиндрических печах, выложенных внутри огнеупорным материалом. Современные мощные цементные печи достигают в длину 185 м и имеют внутренний диаметр до 5 м. их устанавливают несколько наклоненными. Шихту загружают в верхний конец печи. Печь медленно вращается, и загруженный материал, пересипаючись, движется к нижнему концу, навстречу раскаленным газам - продуктам горения топлива (распыленного угля или горючих газов).

При обжигании в цементном материале последовательно происходят следующие основные химические превращения. При 100-120 С испаряется влага. При 500 C выгорают органические примеси. При 800-1000 С разлагается известняк:

• CaCO ₃ = CaO + CO ₂ ↑

При 1000-1300 С оксид кальция взаимодействует с диоксидом кремния SiO ₂ и Al ₂ O ₃ из глины с образованием силикатов и алюминатов кальция:

• 3CaO + SiO ₂ = 3CaO SiO ₂ (Ca ₃ SiO ₅₎
• 2CaO + SiO ₂ = 2CaO SiO ₂ (Ca ₂ SiO ₄₎
• 3CaO + Al ₂ O ₃ = 3CaO Al2O ₃ (Ca ₃ (AlO _{3) 2)}

При 1300-1450 С происходит спекание образованных силикатов и алюминатов кальция.

Куски испекли цементной массы, которую называют клинкером, выгружаются из нижнего конца печи и после охлаждения размалываются, в результате чего образуется серо-зеленый порошок, который и называют цементом.

Склад цемента выражают обычно процентным содержанием CaO, SiO _2, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O _3. В состав цемента как добавки входят и другие вещества. Обычный, или так называемый силикатный, цемент содержит: CaO (60-67%) SiO ₂ (17-25%) Al ₂ O ₃ (3-8%) Fe ₂ O ₃ (0,3-6%) .

2. Применение

Цемент обычно используют в смеси с песком. На одну часть массы цемента берут 3-5 частей песка. С такой смеси вместе с водой производят полужидкую тестообразную массу, которую называют цементным раствором. Цементный раствор через некоторое время сжимается, а затем затвердевает в камнеподобные вещество. Твердение цементного раствора при обычной температуре продолжается почти месяц. Оговаривается это явление сложными химическими реакциями, с пути которых можно изобразить следующим уравнениям:

• Ca ₃ SiO ₅ + 5H ₂ O = Ca ₂ SiO ₄ 4H ₂ O + Ca (OH) ₂
• Ca ₂ SiO ₄ + 4H ₂ O = Ca ₂ SiO ₄ 4Н ₂ О
• Ca ₃ (AlO _{3) 2} + 6H ₂ O = Ca ₃ (AlO _{3) 2} 6Н ₂ О

Смешивание раствора с гравием и щебнем дает бетон. Если бетоном наполнить железный каркас (железные стержни, проволока и др.), то тогда его называют железобетоном. Цемент (бетон) очень прочно связывается с железом и имеет одинаковый с ним коэффициент теплового расширения, при этом бетон имеет высокую сопротивляемость к сжатию, а металлоконструкция - до сгиба. Бетон и железобетон имеют очень высокую жесткость и механическую прочность. их широко используют при строительстве гидроэлектростанций, мостов, каналов, заводских корпусов и в жилищном строительстве.

3. История добычи и применения

Технологии добычи были известны в древнем Египте. Считается также, что египетские пирамиды были построены из бетонных блоков, на основе гипотезы, что среди каменных глыб пирамид было найдено волос.

4. Интересные факты

В Древней Индии для скрепления камней при постройках каменщики использовали известь, размешана соком сахарного тростника, что и придавало вековую прочность старинным башням и храмам ^[1].

Примечания

См.. также

• Цементная промышленность.

Источники

• Викискладе есть медиафайлы по теме: Цемент
• Ф. А. Деркач "Химия" Л. 1968

Это незавершенная статья технологии. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.