ЦЕМЕНТ

ЦЕМЕНТ (нем. Zement, от лат. caemen-tum
- щебень, битый камень), собирательное назв. искусств, неорганич. порошкообразных
вяжущих
материалов, пре-им. гидравлических, обладающих способностью при взаимодействии
с водой, с водными растворами солей или др. жидкостями образовывать пластичную
массу, к-рая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное
тело; один из главнейших строит, материалов, предназнач. для изготовления
бетонов и строит, растворов, скрепления отд. элементов (деталей) сооружений,
гидроизоляции и др.

В общем понимании этого термина Ц. известен
с древнейших времён. Первыми искусств, вяжущими веществами были гипс и
известь, применявшиеся древними египтянами и греками при возведении монументальных
сооружений, частично сохранившихся до наших дней. Позднее в качестве вяжущих
использовались известковые растворы с добавкой измельчённых вулканич. пород
(в Др. Риме) или слабообожжённого кирпича-цемянки (в Киевской Руси), придававших
им способность твердеть в воде. В 1796 Дж. Паркером был получен патент
на гидравлич. вяжущее - романцемент - измельчённый продукт обжига природных
мергелей,
В
1824 Дж. Аспдин в Англии и в 1825 Е. Г. Челиев в России независимо
друг от друга создали портландцемент, получаемый обжигом до спекания
искусств, смеси известняка и глины, взятых в определённых пропорциях.

Большое значение в развитии теории и практики
цементного произ-ва в России имели труды А. Р. Шуляченко, Н. А.
Белелюоского,
И.
Г. Малюги, Н. Н. Лямина, В. И. Чарномского. В результате их работ
были созданы высококачественные отечественные Ц., почти полностью вытеснившие
из строит, практики Ц. иностр. произ-ва. Однако в до-революц. России кол-во
цем. з-дов, их мощность и технич. уровень были недостаточными. Единственным
научным учреждением, занимавшимся исследованиями по Ц., была механическая
лаборатория Петербургского ин-та инж. путей сообщения.

Окт. революция 1917 открыла широкие возможности
для развития цементной промышленности и науки о Ц. Трудами советских
учёных А. А. Байкова, В. А. Кинда, В. Н. Юнга, П. П. Будникова.
П.
А. Ребиндера, Н. Я. Торопова, Ю. М. Бутта, А. В. Волженского
и
др, были созданы совр. основы физикохимии. Ц., разработана теория его твердения,
усовершенствована технология цементного произ-ва, созданы новые высокоэффективные
виды Ц. с особыми свойствами, удовлетворяющими потребности различных отраслей
народного х-ва. В СССР н.-и. и проектно-конструктор-ские работы, связанные
с развитием цем. пром-сти и повышением её технич. уровня, осуществляются
рядом специализи-ров. институтов (НИИЦемент, Гипро-цемент, НИИЦеммаш и
др.), а также кафедрами нек-рых вузов.

Совр. процесс произ-ва Ц. включает: добычу
цементного
сырья природного или использование в качестве такового нек-рых пром.
отходов (металлургич. шлаков, зол ТЭС, вскрышных пород и т. п.); дробление
и тонкое его измельчение; приготовление однородной сырьевой смеси заданного
состава; обжиг её до спекания при темп-ре 1450-1550 "С; измельчение полученного
клинкера
в
тонкий порошок вместе с небольшим кол-вом гипса и активных минеральных
добавок
или др. веществ, придающих Ц. нужные качества. В зависимости от способа
приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбини-ров. способы
произ-ва Ц. Выбор способа обусловлен гл. обр. технико-эко-номич. показателями:
возможной степенью концентрации произ-ва, расходом топлива и электроэнергии,
трудовыми затратами.

При сухом способе произ-ва Ц. сырьевые
материалы (известняк и глина) в процессе измельчения и помола в мельницах
высушиваются
и превращаются в сырьевую муку, состав к-рой корректируется в соответствии
с заданным, после чего мука поступает на обжиг. Совр. вращающиеся печи
для
обжига клинкера, как правило, оборудованы запечными теплообменниками, в
к-рых осуществляется подогрев и частичная декарбонизация сырьевой смеси.
Расход тепла на обжиг клинкера составляет 750-850 ккал/кг клинкера.
При м о к-ром способе размол сырьевых компонентов осуществляется в мельницах
в присутствии воды, к-рая играет роль понизителя твёрдости, интенсифицирует
процесс помола и снижает удельный расход энергии на помол. Полученная сме-танообразная
масса (шлам) корректируется до заданного состава и направляется на обжиг.
За счёт испарения воды шлама в печи расход тепла на обжиг увеличивается
и в зависимости от размера и конструкции печи составляет 5,45-6,7 Мдж/кг
(1300-1600
ккал/кг)
клинкера.
При комбинированном способе сырьевая смесь готовится по схеме мокрого способа,
затем обезвоживается на вакуум-фильтрах или вакуум-прессах, формуется (обычно
в виде гранул) и поступает на обжиг. Расход тепла при этом составляет ок.
4,19 Мдж/кг (1000 ккал/кг) клинкера.

Главнейшие виды цементов, выпускаемых в
СССР

Название	Вещественный состав цемента (в % по массе)	Минералогический состав клинкера (в % по массе)	Марка цемента	Особые свойства	Основные области применения
Портландцемент	Портландцементный клинкер (85); гипс (1,5-3,5) по SО15)	ЗСаО*SiO(37- 72); 2СаО*SiO4СаО-А1	300, 400, 500, 600	-	Монолитный бетон гражд. и пром. зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехнич. сооружений, строит, растворы
Быстротвердеющий портландцемент	Портландцементный клинкер (90); гипс (1,5-3,5) по SО10)	3CaO-SiO+ +ЗСаО*А1	Не ниже 400; через 3 сут прочность не менее: 4 Мн/мг (при изгибе), 25 Мн/м2(при сжатии)	Более быстрое твердение и более тонкий помол, чем у обычного портландцемента	Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство
Сульфатостойкий портландцемент	Портландцементный клинкер (100); гипс (до 3,5) по SО	ЗСаО*SiO(до 50); ЗСаО-А1(до 5); ЗСаО • АlОз+ + 4СаО-А1(до 22)	400	Повышенная стойкость к сульфатной агрессии, повышенная морозостойкость	Для сооружений, находящихся в условиях сульфатной агрессии и в условиях переменного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания
Пластифицированный портландцемент	Портландцемент с пластифицирующей добавкой (0,15-0,25)	Тот же, что у портландцемента	300, 400, 500	Повышенные пластичность и морозостойкость	Те же, что и обычного портландцемента; для экономии цемента или бетонной смеси; для повышения морозостойкости бетона
Гидрофобный портландцемент	Портландцемент с гидрофобной добавкой (0,06-0,3)	"	300, 400	Длительное сохранение активности, повышенные пластичность и морозостойкость	Те же, что и обычного и пластифицированного портландце-ментов и в тех случаях, когда необходимо длительное хранение цемента
Тампонажный портландцемент: а) для "холодных" скважин; б) для "горячих" скважин	Портландцементный клинкер; допускается введение: а) активных (до 15%) или инертных (до 10%) минеральных добавок; б) шлака (до 15%) или песка (до 10%)	"	-	Быстрое твердение и медленное схватывание	Тампонирование нефтяных и газовых скважин
Декоративные портландцементы (белый и цветные)	Белый Портландцементный клинкер (80 -84); диатомит (6); инертная минеральная добавка (10) или минеральный пигмент (15)	4СаО • А1• Fе	300, 400, 500	Белый цемент по степени белизны делится на 3 сорта, цветные цементы имеют различную окраску	Отделка зданий и сооружений, скульптурные и покрасочные работы
Сульфатостой-кий пуццолано-вый портландцемент	Портландцементный клинкер (60); добавки вулканич. (25 - 40) или осадочного (20-30) происхождения; гипс (до 3,5) по SО	ЗСаО-А1(до 8)	200, 300. 400	Повышенная стойкость к сульфатной агрессии	Подводные и подземные соору-жения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод
Шлакопортланд-цемент	Портландцементный клинкер (40-70); доменный гранулиров. шлак (30-60); гипс (до 3,5) по SО	Тот же, что у портландцемента	300, 400, 500	Замедленный рост прочности в нач. период твердения, пониженные морозостойкость и тепловыделение, повышенная сульфатостойкость	Те же, что у портландцемента. Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с теп-ловлажностной обработкой
Глинозёмистый цемент	Глинозёмистый шлак (100); допускается введение 1% добавок, не ухудшающих качество цемента	СаО-А112СаО-7А1FeO	400, 500, 600 (через 3 сут твердения)	Быстрое твердение при нормальной и пониженной темп-рах, высокая стойкость к действию минерали-зов. вод, потеря прочности (до 60%) через 15-20 лет	Срочные, аварийные и восстановит, работы, сооружения, подвергающиеся действию мине-рализов. вод или сернистого газа, жаростойкие бетоны и растворы. Неприменим в условиях повыш. темп-ры и влажности
Гипсоглинозёмистый расширяющийся цемент	Глинозёмистый шлак (70); двуводвый гипс (30)	Тот же, что у глинозёмистого цемента	400, 500 (через 3 сут твердения)	Расширение при твердении в воде (через 1 сут 0,15%, через 28 сут 0,3-1%), быстрое твердение ; высокие плотность, водонепроницаемость и сульфатостойкость	Водонепроницаемые бетоны и растворы, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин
Кислотоупорный цемент	Кварцевый песок (90 - 96); кремнефтори-стый натрий (4-8,5)	SiО Na	Предел прочности при растяжении 2 Мн/мг (через 28 сут твердения)	Стоек к действию большинства минеральных и органич. кислот. Нестоек к действию HF, Hкипящей воды и водяного пара. Токсичен.	Кислотоупорные бетоны и ра" створы, обмазки и футеровки. Неприменим в аппаратах пи щевой пром-сти и при темп-ре ниже -20 °С

Необходимые свойства Ц. достигаются правильным
проектированием сырьевой смеси и получением в процессе произ-ва Ц. нужного
состава - химич., минералогия., гранулометрич. и вещественного (под минералогия,
составом Ц. понимается качеств, и количеств, перечень минералов, входящих
в состав клинкера; под веществ, составом - качеств, и количеств, перечень
веществ, входящих в состав готового Ц.). Правильное проектирование сырьевой
смеси - одно из важнейших условий, обеспечивающих нормальное протекание
и полное завершение процессов клинкерообразования при обжиге и высокие
экономич. показатели произ-ва. Контроль качества готового Ц. осуществляется
на основе требований соответств. ГОСТов. Стандартизованы также методы физико-механич.
испытаний при определении свойств Ц.

По прочности Ц. делится на марки. Марка
Ц. определяется пределом прочности при изгибе образцов-призм размером 40
X 40 X 160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цем. раствора
состава 1 : 3 (по массе) с нормальным (кварцевым) песком (срок твердения
образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Для спец. Ц. возможно
изменение состава и методов изготовления и хранения образцов.

О составе, особых свойствах и областях
применения главнейших видов Ц., выпускаемых в СССР, см. табл. За рубежом
выпускаются примерно такие же, как и в СССР, виды Ц. По своим технич. качествам
Ц. сов. произ-ва принадлежат к числу лучших Ц. в мире.

Совр. тенденции в произ-ве Ц.: постоянное
увеличение объёма его выпуска (в СССР к 1980 достигнет 143-146 млн. т
в
год); расширение ассортимента спец. Ц. и увеличение объёма их произ-ва
(особенно высокопрочных, быстротвердею-щих, декоративных и расширяющихся
Ц.); повышение средней марочной прочности выпускаемых Ц. (в частности,
увеличение произ-ва Ц. марки 600 и освоение выпуска Ц. марки 700); интенсификация
процесса твердения Ц. (достижение высокой прочности через 4-6 ч твердения);
рациональное терр. размещение цем. з-дов с целью сокращения перевозок сырья
и готового продукта; снижение себестоимости Ц.; обеспечение высокой степени
механизации и автоматизации цем. произ-ва и дальнейшее улучшение условий
труда на предприятиях цем. пром-сти.

Лит.: Технология вяжущих веществ,
М., 1965; Вяжущие материалы, заполнители для бетонов и нерудные материалы,
М., 1973; Краткий справочник технолога цементного завода, М., 1974. И.
В. Кравченко.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я