Цемент

Одним из важнейших материалов, изготовляемых силикатной промышленностью, является цемент, потребляемый в огромных количествах при всевозможных строительных работах.

Цемент получается путем обжига глины с известняком до спекания. Для этого глину и известняк предварительно тщательно перемешивают в сухом или сыром виде, а затем подвергают сильному нагреванию. При обжиге цементной смеси карбонат кальция разлагается на углекислый газ и окись кальция, которая вступает в реакцию с глиной, причем получаются силикаты и алюминаты кальция. В последних окись алюминия играет роль слабого кислотного окисла.

Обжигание цементной смеси производится в особых вращающихся цилиндрических печах. Такая печь (рис. 114) представляет собой огромную трубу из толстой листовой стали длиной от 40 до 150 м, диаметром 2,5—3,5 м, расположенную слегка наклонно и выложенную изнутри огнеупорным материалам. С одного конца в печь поступает цементная смесь, а с другого — вдувается горящая угольная пыль или распыленный мазут. Благодаря наклону и медленному вращению печи смесь постепенно передвигается навстречу пламени, к нижнему концу печи, и выходит из него в виде мелких зерен так называемого цементного клинкера. Клинкер размалывается в тонкий серовато-зеленый порошок, который поступает в продажу под названием с и-ликатцемента (прежнее название портландцемент).

Цементная смесь обыкновенно приготовляется искусственно из известняка и глины. Но местами в природе встречаются известково-глинистые породы — мергели, которые по составу как раз подходят к цементной смеси. Залежи мергелей, используемые для производства цемента, имеются, например, в горах., окружающих Новороссийск.

Химический состав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них окислов, из которых главными являются СаО, АlО₃, SiO₂ и Fe₂O₃. Весовое отношение окиси кальция к остальным трем окислам называется гидромодулем цемента и характеризует его технические качества. Для иллюстрации приводим среднее содержание главных составных, частей в различных сортах силикатцемента (в %):

СаО…………..62

Fe₂O₃………….2,5

SiО₂…………22

MgO . . . . … 2,5

_Al2O₃….. 7,5

SO₃ . 1,5

В настоящее время установлено, что силикатцемент имеет следующий минералогический состав: трехкальциевый силикат ЗСаО • SiO₂, двухкальциевый силикат 2СаО • SiO₂, трехкальциевый алюминат ЗСаО • Al₂O₃ и четырех-кальциевый алюмоферрит 4СаO • Al₂O₃ • Fe₂O₃.

При замешивании силикатцемента с водой получается тестообразная, через некоторое время отвердевающая масса. Переход ее из тестообразного состояния в твердое носит название «схватывания».

По современной теории, процесс затвердевания цемента протекает в три стадии. Первая стадия заключается во взаимодействии поверхностных слоев частичек цемента с водой по уравнению

ЗСаО • SiO₂ + nН₂O = 2СаО • SiO₂ • 2Н₂O + Са(ОН)₂ + (n — 3) Н₂O

Из содержащегося в цементном тесте раствора, насыщенного гидроокисью кальция, последняя начинает выделяться в аморфном состоянии и, обволакивая цементные зерна, превращает их в связанную массу. В этом состоит вторая стадия — собственно схватывание цемента. Затем начинается третья стадия — кристаллизация или начало твердения. Частицы гидроокиси кальция укрупняются, превращаясь в длинные игольчатые кристаллы, которые прорастают в аморфную массу силиката кальция и уплотняют ее. Вместе с тем происходит нарастание механической прочности цемента.

При употреблении цемента в качестве вяжущего материала его обыкновенно смешивают с несколькими весовыми частями песка. Смесь цемента c песком и водой носит название цементного раствора.

Цемент является одним из важнейших строительных мате-риалов современной техники. Так как вода на него не действует, то он совершенно незаменим при всех портовых и подводных сооружениях, при устройстве плотин, при возведении построек в сырых местах и т. п.

При смешивании цементного раствора с гравием, щебнем и т. п. получают бетон. Бетон имеет обширное применение: из него делают своды, арки, мосты, цистерны, бассейны, жилые домаит. п. Сооружения из бетона с основой из железных балок и стержней носят название железобетонных.

Непрерывно возрастающая потребность народного хозяйства в строительных материалах вызвала значительный рост цементной промышленности нашей страны. В 1959 г. в СССР было произведено 38,8 млн. т цемента, что почти в 7 раз превышает выработку цемента в довоенном 1940 г.

Еще больший рост цементной промышленности намечается планов развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг. в связи с обширной программой промышленного и жилищного «строительства. При этом значительно увеличится производство цемента в восточных районах страны.

Кроме силикатцемента, у нас вырабатываются и другие виды цементов.

Глиноземистый цемент получают сплавлением тонко размолотой смеси боксита (природной окиси алюминия) с известняком. Сплавление производится в шахтных или специальных электрических печах. Глиноземистый цемент содержит в процентном отношении меньше СаО, но больше Аl₂О₃, чем силикат-цемент. Примерный состав его: 40% СаО, 10% SiО₂ и 50% Аl₂О₃. Главными соединениями, входящими в его состав, являются разлиотые алюминаты кальция. Глиноземистый цемент затвердевает гораздо быстрее, чем силикатный. Кроме того, он лучше противостоит действию морской воды. Так как глиноземистый цемент гораздо дороже силикатцемента, то он применяется в строительстве лишь в специальных случаях.

Кислотоупорный цемент представляет собой смесь тонко размолотого кварцевого песка с «активным» кремнеземистым веществом, обладающим высокоразвитой поверхностью. В качестве такого вещества применяют или трепел, подвергнутый Предварительно химической обработке или искусственно полученную двуокись кремния. После прибавления к указаннойсмеси раствора силиката натрия получается пластичное тесто, превращающееся в прочную массу, противостоящую всем кислотам, кроме фтористоводородной.

Кислотоупорный цемент применяется главным образом в качестве вяжущего вещества при футеровке химической аппаратуры кислотоупорными плитками. В ряде случаев им заменяют более дорогой свинец.

185 186 187

Вы читаете, статья на тему Цемент