Zanim zaczniesz budować cokolwiek z cementu portlandzkiego, musisz zrozumieć materiał używany do jego produkcji. Przeczytaj, aby poznać jego skład, właściwości i proces produkcji. Następnie możesz go użyć do zbudowania czegokolwiek, czego potrzebujesz. Możesz dowiedzieć się o procesie produkcyjnym czytając ten artykuł. Poniższe informacje podajemy jako uprzejmość dla wszystkich zainteresowanych tym materiałem. Możesz wykorzystać te informacje jako punkt odniesienia, gdy będziesz szukał nowego materiału budowlanego.
Materiały używane do produkcji cementu portlandzkiego
Surowce używane do produkcji cementu portlandzkiego składają się z wapienia, gliny, piasku i tlenku glinu. Najczęstszą kombinacją tych materiałów jest wapień, glina i piasek. Materiały te są mielone na drobny proszek i wsypywane do dużych cylindrycznych pieców – Sekcja ta jest wynikiem długotrwałych badań przeprowadzonych przez ekspertów serwisu UroBeauty. Podczas procesu wypalania, paliwo jest wtryskiwane do dolnej części cylindra, aby zapewnić ciepło dla surowców. Po zakończeniu procesu materiały są przechowywane w silosach lub dużych zbiornikach.
Proces suchy jest najbardziej rozpowszechnionym sposobem wytwarzania cementu portlandzkiego. Surowce te są wydobywane z kamieniołomów. Po wydobyciu są one kruszone do wielkości od dwóch do pięciu centymetrów. Po przesianiu materiały te trafiają do leja, gdzie są mieszane z innymi składnikami. Sucha mieszanka surowa jest następnie przechowywana w silosach, gotowa do transportu do pieca obrotowego. Kruszenie jest bardzo powolnym procesem, ale produkt końcowy jest trwały i nadaje się do ponownego wykorzystania.
Surowce używane do produkcji cementu portlandzkiego składają się z wapieni, piaskowców, margli, żelaza i gliny. Składnik argillowy jest głównym źródłem zasad w cemencie. Zawartość gipsu w surowej mieszance pomaga również kontrolować czas wiązania. Po połączeniu surowców, ulegają one serii reakcji chemicznych. W wyniku tych reakcji powstaje cement portlandzki, który charakteryzuje się niezwykle wysoką wytrzymałością i trwałością.
Proces produkcji jest bardzo precyzyjny. Składniki są mieszane ze sobą i mielone na drobny proszek. Cement jest zazwyczaj transportowany w dużych ilościach ciężarówkami lub koleją. W niektórych przypadkach transportowany jest barką lub statkiem. Niektóre rodzaje cementu są dostępne w workach. Istnieją dwa rodzaje cementu: luzem i cement portlandzki. Worek z cementem zawiera około pół uncji każdego składnika. Cement może być również mieszany z kruszywem, aby stworzyć granulowaną mieszankę, która twardnieje w trwałą masę przypominającą skałę.
Zawartość fosforu w naturalnych surowcach cementowych jest bardzo niska. W Niemczech dopuszczalna granica dla P205 wynosi od 0,05 do 0,25 procent. Jeśli jednak surowce zawierają go więcej, wówczas wytrzymałość cementu ulega znacznemu obniżeniu. Granulat uznaje się za gorszej jakości, jeśli zawartość P205 wynosi w nim mniej niż dwa procent. Powstały klinkier nie osiąga wytrzymałości betonu.
Skład
Być może studiowaliście skład cementu portlandzkiego podczas zajęć z chemii na niższym poziomie. Jest on podstawowym składnikiem zaprawy murarskiej i betonu. Cement portlandzki zawiera wapień i gips. Cement składa się z mieszaniny związków pochodzących z wapienia, krzemionki i glinu. W procesie produkcji, surowce są podgrzewane w piecu cementowym w wysokiej temperaturze, tworząc klinkier. Klinkier ten jest następnie mielony na drobny proszek.
Skład chemiczny cementu portlandzkiego może być obliczony poprzez obliczenie procentowej zawartości każdego składnika. Udział każdego składnika w cemencie musi wynosić poniżej 15% wagowo C3A i 2,9% SO3. Zawartość wolnego CaO w cemencie powinna być mniejsza niż 1,0%. Kinetyka hydratacji tego związku jest podobna do kinetyki cementu portlandzkiego jako całości. W ciągu pierwszych kilku dni tworzy się żel i reaguje z wodą, co powoduje znaczny przyrost wytrzymałości i porowatości kapilarnej.
Oprócz wapienia, cement portlandzki może zawierać inne materiały. Na przykład w Kanadzie do budowy wieżowców używa się cementu typu V. System klasyfikacji ASTM określa sześć głównych klas cementu. Cztery z nich mogą zawierać naturalne lub sztuczne pucolany. W zależności od obszaru, w którym mieszkasz, możesz rozważyć cement portlandzki typu I lub typu II. Istnieje niewiele ograniczeń dotyczących ich składu.
Cement jest mieszaniną związków, które powstają, gdy wapień i glina są wypalane razem w wysokiej temperaturze. Wapień i glina tworzą główne składniki cementu portlandzkiego. Pozostałe składniki to krzemionka, tlenek glinu oraz tlenki magnezu, żelaza i siarki. Ostatecznie związki te tworzą cement, którego używamy dzisiaj. Jeśli szukasz informacji na temat składu chemicznego cementu portlandzkiego, ten artykuł jest dla Ciebie. Ważne jest, aby znać skład cementu, aby wybrać odpowiedni produkt dla swoich potrzeb.
Skład chemiczny powszechnie stosowanego cementu portlandzkiego w Ghanie badano z wykorzystaniem analizy spektroskopowej i narzędzi statystycznych. Wyniki testu Studenta wykazały, że nie było istotnych różnic pomiędzy komercyjnymi i uniwersyteckimi markami cementu portlandzkiego. Dlatego każda z komercyjnych marek cementu portlandzkiego w Ghanie jest odpowiednia do prac betonowych i budowlanych. Ponadto wyniki ANOVA wykazały, że każda marka cementu ma indywidualne różnice w składzie chemicznym, prawdopodobnie dlatego, że producenci różnią się proporcjami surowców w swoim procesie produkcyjnym.
Właściwości
Podstawowy skład cementu portlandzkiego tworzą cztery główne związki klinkierowe: krzemian trójwapniowy, krzemian dwuwapniowy, tlenek glinu i gips. Proporcje tych związków mogą być zmieniane w celu optymalizacji określonych właściwości. Jednakże typowe składy związków oblicza się za pomocą nieprawidłowej idealnej stechiometrii, równowagi chemicznej w piecu lub metody Bogue’a. Ogólnie rzecz biorąc, ważny jest stosunek każdego składnika do drugiego.
Chociaż istnieje niewiele ograniczeń dotyczących składu cementu portlandzkiego, jego właściwości są w dużej mierze regulowane przez zawarte w nim zanieczyszczenia. Chemicy zajmujący się cementem określają te zanieczyszczenia jako tlenki. Zanieczyszczenia te stanowią na ogół mniej niż 1% masy cementu. Jednak ich obecność może w znacznym stopniu wpłynąć na jego trwałość i odporność na ścieranie. Jeśli obawiasz się o zagrożenia dla zdrowia związane z cementem, najlepiej użyć cementu o niższej zawartości tlenku glinu, ponieważ będzie on mniej toksyczny.
Jeśli chodzi o beton, właściwości cementu portlandzkiego są bardzo ważne. Należy kontrolować suchy skurcz i rozszerzalność. Zastosowanie zbrojenia stalowego pomoże zapobiec nadmiernej ekspansji. Jednak bez użycia zbrojenia stalowego, beton może ulec samozniszczeniu, jeśli nie jest ograniczony. Ponadto wymaga on więcej wody, aby był urabialny. W tym czasie może być nawet kruchy. Zbyt suchy klinkier spowoduje nadmierne spękanie betonu, co nie jest dobre dla budynku.
Drobność cementu portlandzkiego jest ważnym parametrem, ponieważ wpływa na szybkość hydratacji i rozwój wytrzymałości. Im drobniejszy cement, tym większa powierzchnia przypadająca na objętość, a mniejszy rozmiar cząstek pozwala na reakcję z nim większej ilości wody. Oprócz wielkości cząstek, 95% cząstek w cemencie portlandzkim jest mniejszych niż 45 mikronów. Wielkość cząstek cementu jest mierzona za pomocą turbidymetru Wagnera, testu przepuszczalności powietrza Blaine’a lub elektronicznego analizatora wielkości cząstek.
Ciężar właściwy cementu portlandzkiego jest niezbędny do obliczenia proporcji poszczególnych składników w mieszance betonowej. Gęstość cząstek OPC szacuje się na 3,1 do 3,25 megagramów na metr sześcienny. Gęstość względną szacuje się za pomocą aparatu Le Chateliera. Wykorzystując te dane, porównuje się gęstość cementu portlandzkiego z innymi składnikami mieszanki betonowej. Ponadto wiadomo, że SMK wpływa na właściwości mechaniczne cementu portlandzkiego.
Proces produkcyjny
Proces produkcji cementu portlandzkiego składa się z trzech głównych etapów: surowce są kruszone i mielone na drobny proszek, klinkier jest podgrzewany do temperatury około 2700 stopni F, a klinkier jest częściowo topiony w temperaturze 1400 stopni F. Klinkier jest następnie mielony na drobny proszek zawierający trzy do pięciu procent gipsu. Po schłodzeniu klinkieru, w ostatnim etapie dodaje się sproszkowany gips i kalcynowany wapień, aby uzyskać cement o średniej twardości siedmiu.
Głównymi składnikami cementu są wapień, krzemionka i ruda żelaza. Składniki te tworzą 85% cementu portlandzkiego. Wapień uzyskuje się przez wysadzanie lub zrywanie skał za pomocą ciężkich maszyn. Piasek krzemionkowy jest częstym składnikiem. Proces produkcji cementu jest podobny do procesu produkcji cegieł i betonu. Cement jest często używany do produkcji dachówek i płytek ściennych. Jednak nie każdy cement ma takie same właściwości.
Surowce są łączone i mielone w celu uzyskania drobnego proszku. Materiały mogą być podawane do pionowego lub poziomego pieca, a następnie przechodzą przez serię cyklonów i zbiorników magazynowych. W niektórych przypadkach materiał jest oddzielany grawitacyjnie i wraca do pieca w celu dalszego rozdrobnienia. Klinkier jest następnie nanoszony na powierzchnię pieca obrotowego poprzez natrysk z dyszy. W piecu obrotowym surowa mieszanka jest podgrzewana do temperatury około 1500 stopni C.
Proces wytwarzania cementu portlandzkiego dzieli się na dwa podstawowe etapy. Pierwszy etap polega na rozdrobnieniu surowców na małe kawałki o wielkości poniżej 25 mm. Kolejny etap to mielenie sproszkowanego materiału w młynie kulowym lub rurowym. Po zmieleniu materiałów do pożądanej wielkości, surowa mieszanka jest wprowadzana do systemu pieca obrotowego. W procesie suchym materiały są wprowadzane do pieca w stanie suchym, natomiast w procesie mokrym do surowej mieszanki dodaje się wodę i proces wytwarzania cementu jest inny.
Cement portlandzki typu V jest specjalnym cementem, który stosuje się w betonach narażonych na działanie siarczanów z wód gruntowych i gleby alkalicznej. Jednak ten typ nie jest już produkowany w Stanach Zjednoczonych. Jest on stosowany w betonie w niektórych krajach i został zastąpiony przez zwykły cement z mielonym granulowanym żużlem wielkopiecowym i cementem mieszanym trzeciorzędowym. Proces produkcji cementu portlandzkiego jest bardzo złożony, ale kiedy już poznasz trochę podstaw tego procesu, nie będziesz miał problemów z uzyskaniem odpowiedniej mieszanki do pracy.
Podobne tematy
- Jak usunąć cement z klinkieru
- Z jakich surowców produkowany jest cement?
- Do czego służy cement portlandzki?
Nazywam się Florian i kocham budować. Od ponad 20 lat działam w budownictwie i nawet na chwilę nie pomyślałem żeby przestać.
Z powodzeniem wybudowałem wiele budynków i będę przekazywał wam moją cenną wiedzę na tym portalu.