Jak a z čeho se vyrábí cement?

Cement je práškovitá látka (hydraulické pojivo), která se po smíchání s vodou po vytvrdnutí změní na horninu. Je široce používán ve stavebnictví k výrobě betonu (cement + písek + drcený kámen + voda) a různých řešení (cement + písek + voda), jako jsou zdicí a omítkové malty, potěrové malty a tak dále.

Cement hraje důležitou roli ve stavebnictví. Například při výrobě suchých stavebních směsí působí jako hlavní typ pojiva. Kromě toho se cement používá při výrobě malokusových výrobků, jako jsou dlažební desky a pórobetonové tvárnice.

Etapy výroby cementu

Cement se vyrábí složitým technologickým procesem, který se skládá z několika fází:

1. Těžba a příprava surovin;
2. Příprava surovinové směsi;
3. Vypalování surovinové směsi a výroba slínku;
4. Mletí slínku s dalšími složkami za účelem získání cementu;
5. Balení/expedice cementu.

Těžba a příprava surovin

Hlavními složkami jsou vápenec nebo křída a hlína, těží se v lomech patřících cementárnám. K zajištění požadovaného chemického složení surovinové směsi pro výrobu slínku portlandského cementu se používají další korekční přísady, jako je popel, pyrit a bauxit. Všechny komponenty jsou skladovány odděleně ve specializovaných skladech, které umožňují dodatečné zprůměrování (stabilizaci chemickým složením) každé komponenty.

Příprava surové směsi

V závodě se těžené suroviny a korekční přísady plní do dávkovacích násypek (každá násypka je určena pro určitou součást). Poté jsou přísady dávkovány podle receptury a přiváděny na sběrný dopravní pás. Pás dodává nadávkované komponenty do mlýna na surový materiál k mletí. Připravená směs se rozdrtí do stavu mouky, čímž vznikne surová směs pro výpal portlandského cementového slínku. Surová směs se skladuje v sile na surovou moučku, kde se navíc pro zlepšení homogenity zprůměruje (smíchá) se stlačeným vzduchem. Poté se směs surovin vypálí.

Pražení surovinové směsi a výroba slínku

Výsledná směs se vypaluje v kalcinační jednotce, která zahrnuje cyklónový výměník tepla, dekarbonizační reaktor a rotační pec. Maximální teplota výpalu dosahuje přibližně 2000 stupňů podle hořáku hořáku.

Při výpalu dochází k separaci výchozích látek na jednotlivé oxidy a vznikají zcela nové sloučeniny – slínkové minerály. Tyto minerály určují především pevnost cementu a materiálů na bázi cementu. V důsledku toho vzniká slínek – tvrdý materiál připomínající zaoblenou hrubou drť. Po opuštění pece má slínek teplotu asi 800 °C. Poté se ochladí na 100 °C v mřížkové chladničce. Vychlazený slínek je odeslán do skladu slínku, odkud je v případě potřeby dodáván do dalšího stupně – mletí, jehož výsledkem je cement.

Mletí slínku s dalšími složkami – získávání cementu

Pro výrobu cementu se slínek, sádra a minerální složky (vápenec a/nebo struska atd.) drtí na prášek ve speciálních cementářských mlýnech (kulových nebo válečkových) v závodě. Slínek a sádra jsou dvě základní složky cementu. Bez přidání sádry cement po smíchání s vodou okamžitě tuhne (vznikne materiál podobný kameni) a práce s takovým materiálem by byla nemožná. Další minerální složky se do cementu přidávají za účelem zajištění určitých technologických vlastností, které zlepšují výkonnostní charakteristiky betonových a maltových směsí, například snižují odlučování vody, zvyšují plasticitu a zpracovatelnost.

Vyrobený cement vstupuje do sil (jedno silo pro každý druh cementu), kde se skladuje. Cement je poté balen do pytlů a expedován spotřebitelům.

Balení/expedice cementu

Cement v sile je poté odeslán buď k hromadné přepravě do železničních nebo nákladních cisteren na cement, nebo na pytlovací linku. Využívá balicí stroj, který plní pytle cementem a posílá je do paletizátoru. Na paletizátoru je vytvořena paleta s polyetylenovou podložkou, na kterou jsou umístěny pytle s cementem. Paleta je následně pokryta ochrannou fólií. Poté jsou vytvořené palety s cementem odeslány do skladu, odkud jsou expedovány spotřebitelům.

Klasifikace cementů

Donedávna platil v Rusku GOST 10178–85 „Všeobecné stavební cementy“. Technické podmínky“, podle kterých byly stanoveny pevnostní, fyzikálně-mechanické a chemické vlastnosti cementu. Podle této GOST byly cementy klasifikovány podle pevnosti jakosti (pevnost v tlaku ve stáří 28 dní) do těchto tříd: 300, 400, 500, 550 a 600. Tato norma byla 1. ledna 2022 zrušena.

Od roku 2014 se místo GOST 10178 používá GOST 31108–2020 „Všeobecné stavební cementy“. Technické podmínky“. Všechny cementárny vyrábějí své výrobky v souladu s touto normou. V souladu s GOST 31108 se cementy zařazují podle pevnosti 28. den do tříd 32,5, 42,5 a 52,5. Podle časného nárůstu pevnosti (2. nebo 7. den) se dělí na typy M (pomalu tuhnoucí), N (normálně tuhnoucí) a B (rychle tuhnoucí). Relativně řečeno, třída 42,5 odpovídá třídě 500 a třída 32,5 odpovídá třídě 400. Nejběžněji používaná a vhodná třída je 500 nebo pevnostní třída 42,5. Tato třída pevnosti je vynikající pro výrobu betonových a železobetonových výrobků, které musí mít vysokou pevnost.

Kromě pevnostních charakteristik je důležité i materiálové složení cementů – zda ​​obsahují minerální složky či nikoliv. Podle GOST 31108 se cementy dělí na šest typů podle obsahu minerálních složek: TsEM 0 (bez přísad), TsEM I (do 5 % minerálních složek) a TsEM II–V – cementy s různou úrovní minerálních složek. .

Požadavky na cementy v souladu s GOST 31108

Cement s minerálními složkami, jako je vápenec a struska a další, má řadu technologických výhod, které zlepšují pokládku a aplikaci betonu a malt. To zlepšuje kvalitu povrchu a zlepšuje vzhled betonových konstrukcí a výrobků.

ExtraCEM 500 odpovídá GOST 31108 a je cementem pevnostní třídy 42,5 s minerálními složkami jako je vápenec nebo směs strusky a vápence v množství do 20 % hmoty.
ExtraCEM 500 má oproti jiným třídám cementu s pevností 42,5 a 32,5 řadu výhod:

Menší spotřeba

Vzhledem k vysoké aktivitě (pevnostním charakteristikám) cementu ExtraCEM 500 je k přípravě cementově pískové malty požadované pevnosti potřeba méně. Například při použití ExtraCEM 500 k výrobě 1 m³ roztoku M150 (1 m3 roztoku váží 2152 kg) je zapotřebí pouze 12 40 kg pytlů.

Nejlepší vyrobitelnost

Díky minerálním složkám v ExtraCEM 500 je sníženo riziko odlučování vody a výkvětů. Malty a beton se stávají více „tučnými“ a plastičtějšími, což zajišťuje vysokou kvalitu povrchu a světlý odstín betonu nebo maltového kamene.

Vysoká pevnost

Nejdůležitější vlastností cementu je jeho vysoká počáteční pevnost a pevnost. Tento indikátor určuje, jakou zátěž materiál vydrží na centimetr čtvereční a stabilita tohoto parametru je důležitá od šarže k šarži a od balení k balení. ExtraCEM 500 má ve stáří 491 dnů pevnost minimálně 28 kilogramů na centimetr čtvereční.

Vysoká přilnavost k ocelovým a cementovým povrchům

Cement ExtraCEM 500 díky své vysoké aktivitě poskytuje lepší přilnavost ke kovovým a ocelovým povrchům ve srovnání s cementy nižších jakostí.

Trvanlivost

Zvláštností cementu ExtraCEM 500 je stabilita jeho chemického a mineralogického složení, což má za následek hustší strukturu cementového kamene a zlepšenou přilnavost ke kamenivu (písek a drť). Tyto vlastnosti mají velký význam při výstavbě betonových konstrukcí, při omítání povrchů, zhotovení zdicích malt a stěrkových malt, zejména při jejich venkovním použití.

Skladovatelnost cementu

Existuje několik konceptů trvanlivosti cementu.
Záruční doba skladování
Jedná se o období od okamžiku expedice cementu. U materiálu firmy CEMENTUM je garantovaná trvanlivost při dodržení skladovacích podmínek 2 měsíce.

Datum vypršení platnosti
Toto je období, během kterého si cement zachovává své vlastnosti za podmínek skladování. U materiálů CEMENTUM je trvanlivost více než 2 měsíce a může dosáhnout 2 let. Před použitím cementu, který byl skladován po dlouhou dobu, je důležité zajistit, aby jeho vlastnosti zůstaly neporušené.

Ve výsledku můžeme s jistotou říci, že ExtraCEM 500 je vysoce kvalitní materiál s vynikající pevností, odolností vůči různým vnějším vlivům a trvanlivostí. Lze jej použít téměř na každém staveništi. Správná volba cementu zaručuje spolehlivost konstrukce po mnoho let. Proto je při vývoji a plánování výstavby nutné věnovat pozornost kompetentnímu výběru materiálů.

Cement je běžný stavební materiál, nejčastěji používaný jako pojivo ve stavebních směsích a roztocích. Je to jemný šedý prášek se zelenkavým nebo jiným nádechem. Cement a výrobky na jeho bázi tvoří po interakci s vodou plastickou hmotu, která se po vytvrzení přemění na umělý kámen.

Suroviny pro výrobu cementu

Surovinou pro výrobu cementu jsou horniny těžené povrchovou těžbou:

• Uhličitan – křída, vápenec, lasturový vápenec, dolomit, opuka, tuf. Vápenec se používá především v průmyslové výrobě. Přesné množství složky závisí na jejích vlastnostech a minerálním složení. Čím více látek s krystalickou strukturou hornina obsahuje, tím vyšší je bod tání.
• Hlína – jíl, břidlice, spraš, hlína, montmorillonit. Tato složka sedimentárního původu při kontaktu s vodou bobtná. Účelem použití jílových látek je zvýšení plasticity směsí a roztoků na bázi cementového pojiva.
• Přísady. Jejich seznam je určen v závislosti na vlastnostech, které je třeba získat. Obvykle přísady obsahují oxid hlinitý, železo, křemík. K jejich výrobě se využívají různé průmyslové odpady – prach z vysokých pecí a další.

Neexistuje jediný vzorec pro chemické složení cementu, protože výrobci nabízejí velké množství odrůd tohoto stavebního materiálu s různými výkonnostními charakteristikami.

Portlandský cement je ve stavebnictví nejrozšířenější – bez minerálních přísad a s minerálními přísadami.

Existují určitá omezení ohledně minimálních přípustných sloučenin, které tvoří portlandský cement:

Chemické složení v procentech některých druhů cementů

Chemické složení, %					Charakterizace
CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	Jiné oxidy
portlandský cement
63 . 66	21 . 24	4 . 8	2 . 4	3 . 5	Normální kalení
hlinitý cement
35 . 43	5 . 10	39 . 47	2 . 15	1,5 . 2,5	Rychlé tvrdnutí

Co je cementový slínek?

Hlavní složkou výroby cementu je slínek. Jedná se o meziprodukt získaný vypálením směsi vápence (křída, opuka nebo jiné horniny) v množství 75 % a 25 % jílu. Suroviny se roztaví a vytvoří granule. Slínek se mele a kombinuje s mletými přísadami.

Celý proces výroby cementového pojiva lze rozdělit do 3 fází:

• výroba slínku výpalem je hlavní proces, nejnákladnější a nejnáročnější na práci;
• mletí slínku, dokud se nevytvoří jemný prášek;
• míchání prášku slínku s práškovými přísadami.

Výroba slínku je rozdělena do následujících fází:

• dodávka surovin pro slínek do cementárny;
• mletí surovin;
• smíchání složek v poměrech uvedených v technické dokumentaci pro následné vypálení.

Technologie výroby cementu

Existuje několik technologií výroby cementu.

Konkrétní typ výroby je určen tím, z čeho je cement vyroben:

• Mokrý. Klinker se vyrábí z křídy, hlíny a vody. K rozdrceným přísadám se přidá voda. Mokrá směs (kal) se posílá k výpalu. Produkt získaný po vypálení se přepraví do chladničky. Po vychladnutí se rozdrtí a smíchá s přísadami pro získání potřebných vlastností pojiva. Tato technologie vyžaduje finanční náklady, proto výrobci používají především jiné. Pokud je však nutné získat cement s vynikajícími provozními vlastnostmi, používá se tato metoda, která umožňuje jemné nastavení složení suroviny. Složení se upravuje ve speciálních bazénech při teplotě 1000°C.
• Sucho. Všechny složky – vápenec, jíl, přísady jsou drceny v suché formě. Hotové prášky se mísí v uzavřených boxech za použití přívodu vzduchu. Tato technika je často používána výrobci kvůli její snadné implementaci a relativně nízké ceně. Při výrobě nevzniká vodní pára. Tato metoda vyžaduje malou spotřebu energie. Je optimální pro homogenní suroviny.
• Kombinované. Tato technologie kombinuje prvky suché a mokré metody. Jedna z těchto technologií je základní a druhá je doplňková. Pokud je hlavní metodou mokrá, tak se nejprve vyrobí surovinový kal, upraví se jeho složení, následně se odvodní a vypálí v peci určené pro suchou technologii.

Cement, bez ohledu na to, z čeho se skládá a jak je připraven, je skladován ve speciálních věžích – silech, ve kterých se díky ventilaci materiál nespéká a zachovává si své výkonnostní vlastnosti.

Cement je spotřebiteli dodáván volně ložený nebo balený v papírových pytlích.

Výroba cementu bez slínku

Surovinou pro cement bez slínku jsou vysokopecní nebo hydraulická struska, aktivátory a další doplňkové komponenty. Směs připravených složek odebraná v požadovaných poměrech se rozdrtí a rozemele na jemný stav. Cement bez slínku se vyznačuje:

• odolnost vůči různým vlivům prostředí;
• ekonomická výroba díky nízké spotřebě energie;
• recyklace odpadů z hutního a jiného průmyslu, která má pozitivní vliv na životní prostředí;
• různé barvy a vlastnosti konečného produktu, které lze získat bez změny hlavních fází technologického procesu a použití doplňkového zařízení.

Základní vybavení pro výrobu cementu

Při výrobě pojiv se používají následující hlavní typy zařízení:

• zařízení pro těžbu surovin a jejich dopravu do místa výroby;
• linka na drcení surovin;
• pece pro vysokoteplotní zpracování;
• linka na drcení vzniklého slínku, dávkování a míchání mletého slínku s přísadami;
• zařízení pro balení hotového výrobku do papírových pytlů.

Druhy cementů a oblasti jejich použití

Vyrábí se mnoho druhů pojiv s různými výkonnostními a dekorativními vlastnostmi. Hlavní typy:

• portlandský cement. Tento jemný šedý prášek se zelenkavým nádechem je nejběžnějším stavebním materiálem, široce používaným v individuální, rozsáhlé bytové a průmyslové výstavbě. Nelze použít samostatně. Působí jako složka stavebních směsí a roztoků. V kombinaci s pískem a drtí se používá při výrobě betonových směsí. Suché stavební směsi se vyrábějí z cementu a písku, prodávají se balené v pytlích, nebo z plastických cementopískových malt, dodávají se na stavbu ve formě připravené k použití. Plastifikační přísady regulují dobu tuhnutí roztoku a další vlastnosti konečného produktu.
• Odolný vůči sulfátům. Odolný vůči chemicky aktivnímu prostředí. Používá se pro betonování podzemních a podvodních staveb.
• Alumina. Do kompozice se přidává sádra a hlinitá struska, díky čemuž pojivo rychle tuhne a získává pevnost značky. Hlinitanový cement se používá při konstrukci konstrukcí pracujících v podmínkách vysoké vlhkosti.
• odolný vůči kyselinám. Při jeho výrobě se používá křemičitý písek a fluorid sodný. Míchací kapalinou není voda, ale tekuté sklo.
• Struskový portlandský cement. Do složení tohoto pojiva se přidávají struskové granule (přibližně 25 %). Materiál se používá ve výstavbě velkých rozměrů.

Autor: Andrey Vasiliev

• Stavitel s 20letou praxí
• Expert na rostlinu „Mladý Udarnik“

V roce 1998 absolvoval St. Petersburg State Polytechnic University, studoval na katedře stavebního inženýrství a aplikované ekologie.

Podílí se na vývoji a realizaci opatření k zamezení uvolňování nekvalitních výrobků.

Vypracovává návrhy na zlepšení výroby betonu a malt.