Делаем цемент своими руками – готовые рецепты

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством. Цементная основа – вяжущие компоненты неорганического происхождения. Из цемента производятся бетонные, кладочные, штукатурные растворы, железобетонные изделия, используемые при строительстве промышленных объектов и частных построек.

Из чего делают цемент?

Карьер известняка и глины Первый этап производства начинается в известняковом карьере, когда с помощью горнодобывающих машин из почвы изымают компоненты будущего цемента. Чтобы строительный материал имел требуемую прочность, для производства выбирают известняк, который лежит близко к поверхности. В его составе, в большом количестве, присутствует кремний, железо и окись алюминия. Если копать глубже, то порода будет чище, но с большим содержанием углекислого кальция. Добытый камень, по необходимости, сортируют и отправляют на производство, где меняют пропорции, чтобы получить цемент разных марок.

Интересно:

Используемое сырье

Особенности состава

Основными компонентами для изготовления одной тонны цемента могут быть:

  • Известняк. Это природное ископаемое, которое должно содержать в себе не менее 55% оксида кальция и не более 4% карбоната кальция. Для приготовления одной тонны цемента потребуется около 645 кг.
  • Глина. В ее составе обязательно должен присутствовать оксид алюминия — до 16% и диоксид кремния — не более 55%. Потребуется около 125 кг.
  • Древесный или каменный уголь, который имеет теплоту сгорания 4000 ккал/кг. Необходимо 80 кг.
  • Гипс или сульфат кальция, не менее 76%. Чтобы создать одну тонну цемента, нужно около 50 кг.

Специальные добавки

Они используются для урегулирования строительных свойств и придания особых качеств бетону и цементному раствору.

Добавки в состав классифицируются в соответствии с ГОСТом 24640-91. Каждый тип дополнительного вещества используется для улучшения качеств готового раствора

Указанный гост классифицирует следующие виды добавок:

  • Пластифицирующие. Благодаря данному веществу раствор станет более удобоукладываемый и пластичный. Помимо этого данные добавки увеличивают прочность и морозоустойчивость.
  • Вовлекатели воздуха. При добавлении этого компонента достигается пористость бетона, что помогает повысить устойчивость к низким температурам. Стоит учитывать, что при передозировке вовлекателя цемент потеряет свои прочные свойства.
  • Ускорители, которые способствуют быстрому схватыванию готового раствора.
  • Замедлители. Обычно используется для поэтапной послойной заливки цемента. Такой раствор можно транспортировать на далёкие расстояния.
  • Уплотнители. Используются для гидроизоляции бетонной поверхности, которая находится в условиях повышенной влажности.
  • Ингибиторы коррозии. Они качественно защищают арматуру от воздействия на нее окружающей среды и не дают металлу заржаветь и разрушиться.
  • Противоморозные.
  • Полимеры. Используются для придания повышенной прочности, водоустойчивости, морозостойкости и прочности «на излом».
  • Красители.

Виды цемента

По наличию основного минерала цементы можно классифицировать следующим образом:

  • романцемент – преобладание белита, в настоящее время снят с производства
  • портландцемент, характеризующийся преобладанием алита, один из наиболее популярных в строительстве
  • глинозёмистый цемент, характеризующийся преобладанием алюминатной фазы
  • магнезиальный цемент (или Цемент Сореля), производится на основе магнезита, а затем растворяется водным раствором солей
  • смешанные цементы. В эту группу относятся все цементы, получаемые путем смешения вышеуказанных видов цементов с воздушными вяжущими, минеральными добавками и шлаками, которые обладают вяжущими свойствами.
  • кислотоупорный цемент – на основе гидросиликата натрия (Na2O·mSiO2·nH2O), сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

При употреблении слова «цемент» в основном подразумевают портландцемент, а также некоторые цементы из портландцементного клинкера. В конце прошлого века насчитывалось около 30 разновидностей цемента.

По категории прочности цемент делится на марки, которые в основном определяются пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40*40*160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1 к 3 с кварцевым песком. Эти марки имеют отражение в числах М100 — М600 (как правило с шагом 100 или 50), которые обозначают прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см2 (10—60 МПа). На сегодняшний день цемент марки М300 и менее снят с производства. Цемент с маркой 600 благодаря характерной для него высокой прочности еще может называться «военный» или «фортификационный» цемент, и, в свою очередь, он сто́ит заметно больше марки 500. Данный вид цемента применяется при возведении различных военных объектов (ракетные шахты, бункеры и пр.).

На сегодняшний день по категории прочности цемент подразделяется на классы. В отличие от марок, значение класса употребляется при выведении прочности не как среднего показателя, а при требовании не менее 95 % обеспеченности (это означает, что минимум 95 образцов из 100 доступных должны по своим характеристикам соотноситься с заявленным классом). Класс выражается в числах от 30 до 60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

Производство цемента

 Как упоминалось выше, цемент получают в процессе измельчения клинкера и гипса. Клинкер представляет собой продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, который обеспечивает преобладание силикатов кальция.

Во время измельчения клинкера, в него вводят различные добавки: гипс СaSO4∙2H2O для регулирования сроков схватывания, примерно 15 % составляет доля активных минеральных добавок, среди них: пиритные огарки, колошниковая пыль, бокситы, пески, опоки, трепелы. Все это необходимо для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

цементный клинкер

Читайте также:  Вешалка для белья на балкон потолочная: разновидности и монтаж

Обжиг сырьевой смеси, как правило, проводится при температуре 1470°Cв течение 2-4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера.

Основные характеристики продукта

Технические характеристики определяются согласно марке продукции. Она обозначается на упаковке в виде цифр с буквой «М» впереди. Фактически число означает прочность при сжатии и является величиной условной.

Обсудим основные характеристики продукта.

Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Характеристика Описание
Прочность Именно это число фигурирует в марке цемента. Испытываемый образец сжимают в течение 28 дней, после чего данные вычислений заносят в документацию. Измеряется прочность в МПа.
Зависимость цемента от воды Плотность самого продукта превосходит плотность воды, отчего различные марки впитывают разное количество жидкости. Очень важно при производстве цементных растворов, какое количество воды требуется для определённой части продукта. Её избыток сделает верхний слой конструкции из цемента непрочной.
Фракция готовой продукции Чем тоньше помол цементных частиц, тем дороже он будет стоить. На производстве тонкость помола определяется путём просеивания частиц через мелкие сита, данная характеристика указывается на упаковке. Однако стоит учитывать при работе, что слишком мелкие частицы (40 мкм) потребуют больше воды при создании раствора. Многие производители смешивают мелкие и крупные фракции для создания идеального продукта.
Устойчивость к низким температурам Погодные условия в некоторых странах довольно суровые. К цементу предъявляются требования устойчивости при многократном замораживании и размораживании. Если строительная конструкция состоит только из цемента и не имеет добавок, после замораживания вода внутри увеличивается в объёме, что постепенно приводит к растрескиванию.
Устойчивость к коррозии Окружающая среда негативно влияет на конструкцию из цемента. Чтобы обеспечить его стойкость к коррозии, вносят в состав полимерные добавки или корректируют минералогический состав путём замены одних компонентов на гидроактивные.
Скорость затвердевания Этот показатель также важен. Производители учитывают его так, чтобы скорость не была стремительной или медленной. Регулируют показатель путём добавления гипса.
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта
Основные характеристики продукта

Из чего состоит цемент

Материал используется очень широко. Его применяют как самостоятельный продукт и вводят в растворы. Все это благодаря свойству сухой смеси — она может становиться пластичной при добавлении воды и через некоторое время отвердевать, превращаясь в подобие камня. Ее характеристики несколько варьируются в зависимости от состава, поэтому важно знать, из чего делают цемент.

Читайте также:  Принцип работы и устройство бытового холодильника

В его составе всегда пять основных ингредиентов. Разберем их на примере портландцемента, одной из самых востребованных разновидностей:

  • окись кальция — не меньше 61%;
  • кремния диоксид — не менее 20%;
  • глинозем около 4%;
  • окись железа — не меньше 2%;
  • окись магния — не менее 1 %.

Необходимые минералы добывают открытым способом, это:

  • Карбонатные породы: доломит, мергель, ракушечник, мел и другие известняки.  
  • Глинистые породы: лесс, суглинки, сланцы. 

В качестве добавок используются апатиты, плавиковый шпат, кремнезем, глинозем и т.д.

  • Отделочные материалы

    Чем отличается штукатурка от шпаклевки: подробное описание для начинающих

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

  • глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
  • суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
  • сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
  • лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

ВИДЫ ЦЕМЕНТОВ

  • Белый цемент;
  • Водонепроницаемый расширяющийся цемент;
  • Водонепроницаемый безусадочный цемент;
  • Быстротвердеющий портландцемент;
  • Пластифицированный портландцемент;
  • Гидрофобный цемент;
  • Глиноземистый цемент;
  • Магнезиальный цемент;
  • Портландцемент;
  • Евроцемент;
  • Сульфатостойкий цемент;
  • Пуццолановый портландцемент;
  • Тампонажный цемент;
  • Шлаковый цемент;
  • Цветной цемент;
  • Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент.

Белый цемент (БЦ) (ГОСТ 965-78)Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ)Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) (ГОСТ 10178-85)Пластифицированный портландцемент (ГОСТ 10178-85)Гидрофобный цемент (ГФЦ) (ГОСТ 10178-85) Глиноземистый цемент (ГЛЦ) (ГОСТ 969-77)

  • Оксид алюминия Al2O3 40
  • Оксид кальция СаО 40
  • Оксид кремния SiO2 10
  • Оксид железа F2O3 10

Магнезиальный цемент (МГЦ)

Портландцемент (ГОСТ 10178-85)

  • Оксид кальция СаО 62-68
  • Оксид кремния SiO2 8-26
  • Оксид алюминия А12О3 4-9
  • Оксид железа Fe2O3 0,3-6
  • Трехкальциевый силикат (алит) 3CaOSiO2 40-65
  • Двухкальциевый силикат (белит) 2СаО SiO2 15-40
  • Трехкальциевый алюминат ЗСаОАlО3 15
  • Четырехкальциевый алюмоферрит 4СаОА12О3Ре2О3 10-20

Сульфатостойкий цемент (ГОСТ 22266-76) Пуццолановый портландцемент (ГОСТ 22266-76)Тампонажный цементШлаковый цемент (ГОСТ 10178-85)Цветной портландцемент (ГОСТ 15825-80)

Стоит ли песок выделки

Самый принципиальный вопрос, какова рентабельность такого производства и возможные сроки окупаемости проекта.

Рядовой песок в различных регионах страны стоит от 150 до 250 рублей за тонну, без учёта доставки на производственную площадку.

Цена обогащённого песка возрастает от 35 до 40% при отгрузке навалом и до 150% при отгрузке в фасованной таре.

Затраты на обогащение складываются из приобретения бетономешалки объёмом от 0,25куб.м и более, расхода воды из расчёта 2000л на тонну сырья, с учётом возможности осветления и цикличного повторного использования, электроэнергии 1,8-2,7 кВт/ч, заработной платы, в случае привлечения наёмных работников, арендной платы за пользование производственной площадки и налоговых отчислений по ОКВЭД

Цена фракционированного песка может возрастать в зависимости от фракции и её качества, на 120-1800%, а при тарировании и фасовке материала, редких фракций, особенно на нужды декоративного характера и более.

Читайте также:  Выбор газобетонных блоков для внутренних перегородок

Цена комплекса по фракционированию песка путём сухого вибрационного рассева может составлять от 200 тысяч рублей в мобильном варианте малой производительности, но с достаточно широким функционалом, до 10 миллионов рублей и более для стационарных установок промышленного назначения с полным циклом.

Строительство динамично развивающаяся отрасль современной экономики и бизнес по обогащению и фракционированию песка сможет принести неплохие дивиденды даже начинающему предпринимателю.

Советы по использованию

Портландцемент является более сложным по своему составу, нежели обычный раствор.

Работая с такими материалами, следует прислушаться к советам и рекомендациям специалистов:

  • Чтобы раствор поскорее затвердел, необходимо подобрать подходящий минералогический состав цемента, а также применить специальные добавки. Нередко в таких случаях обращаются к электрическому прогреву или тепло-влажной обработке.
  • Для замедления затвердевания применяют нитраты натрия, калия и аммония. Э
  • Необходимо учитывать и сроки схватывания цементного теста. Начало данного процесса происходит не раньше, чем через 30-40 минут, а завершение – не позже, чем через 8 часов.
  • Если портландцемент планируется использовать для обустройства фундамента в условиях сложного грунта, то специалисты настоятельно рекомендуют выбрать сульфатостойкий раствор, который отличается высоким содержанием минеральных компонентов.
  • Для оформления полов идеально подходит цветной или белый портландцемент. С использованием такого раствора можно создавать красивые мозаичные, плиточные и брекчиевидные покрытия.
  • Портландцемент не является редкостью. Его можно купить практически в любом строительном магазине. Его необходимо грамотно подготовить к работе. Для этого нужно взять 1,4-2,1 воды на каждые 10 кг цемента. Чтобы рассчитать точное количество требуемой жидкости, вам необходимо обращать внимание на степень густоты раствора.
  • Обращайте внимание на состав портландцемента. Если в нем присутствуют различные добавки для улучшения влагоустойчивых качеств, то морозостойкие характеристики уменьшатся. Если вы подбираете цемент для влажного климата, то обычный раствор вам не подойдет. Лучше приобрести шлакопортландцемент.
  • Цветным и белым клинкерным смесям необходимо обеспечить транспортировку и хранение в специальной таре.
  • Сегодня в магазинах продается очень много поддельных клинкерных составов. Специалисты настоятельно рекомендуют при покупке знакомиться с сертификатами качества товаров, в противном случае цемент может оказаться низкокачественным.

Процесс получения портландцемента можно посмотреть ниже.

Маркировка цемента

Маркировка

Приведенные обозначения прочностных показателей портландцемента — это только небольшая часть зашифрованной в полной маркировке информации о свойствах изготовленного цемента.

В условиях одновременного использования стандартов с прежними обозначениями и от 2003 г. многие коды несут идентичные сведения.

Маркировка цемента

Производители цементов стараются донести информацию о качестве и свойствах продукции, применяя термины обоих стандартов.

Что обозначает маркировка цемента по виду добавок

Помимо основных компонентов, в состав вяжущего минерального вещества вводятся присадки, позволяющие применять цемент в бетонах специального назначения. Информация об особых свойствах закладывается в маркировку продукции. Буквами шифруются порошок и добавки:

  • ПЦ — портландцемент без улучшающих присадок;
  • ШПЦ — при размоле клинкера добавлен шлак в количестве ≥20%, продукт называется шлакопортландцементом;
  • ППЦ — пуццолановый цемент, используется при бетонировании в обводненных условиях (пуццоланы — это продукты деятельности вулканов: пепел, туфы, пемза);
  • СПЦ, ССПЦ, ССШПЦ — сульфатостойкие вяжущие, противокоррозионные;
  • Б — быстротвердеющий порошок;
  • БЦ — белый цемент; клинкер для его производства изготавливают из каолина и светлых сортов известняка;
  • Г — быстросхватывающийся глиноземистый порошок, сырьевыми составляющими для обжига являются карбонатные породы и бокситы;
  • ГФ — гидрофобный цемент для бетонных изделий в воде;
  • ПЛ — пластифицированный, обеспечивает удобство укладки раствора даже при низких температурах;
  • ВРЦ — влагонепроницаемый расширяющийся цемент, твердеет в любой среде.

Маркировка по виду добавок.

Маркировка цемента

В маркировке ГОСТ 10178-85 количество добавок обозначается буквой и числом процентов: Д0, Д5, Д20. В конце шифра указывается стандарт, по которому изготовлен продукт. Пример: ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 — портландцемент прочностью 400 кг/см² с добавками в количестве 20%, быстротвердеющий, пластифицированный.