リンクについての完全な真実：セメントがどのように、そして何から作られるか。セメントはどのように、何から作られるか

私たちの記事では、数多くの驚くべき建材についてお話ししたいと思います。コンクリート構造物、家の壁、橋、基礎、小さな建築形態、および同様の構造物。セメントについて話しましょう。ご存じのとおり、セメントは天然由来ではない建材です。
この人気のある素材の生産は、非常に高価でエネルギー集約的なプロセスですが、最終的には価値のある結果が得られます。セメントは、原則として、別々に使用することができ、コンクリートなどの別の建築材料の構成要素にすることができます。生産工場は通常、輸送コストがかからないように、調理プロセスに必要な原材料が得られる場所に配置されます。
セメントの製造には2つの段階があります.1つはクリンカーの製造、2番目はクリンカーを粉末状態に加工し、石膏またはその他の添加剤を混合します。
プロセスの最初の段階は最も高価であり、主原料がこの段階で抽出されるため、セメント準備のコストの約 70% を消費します。石灰岩の山の上部が崩され、その結果、石灰層が露出します。それは深さ10メートル（それ以上）で4〜5回発生し、そのような各層は70センチメートルの厚さに達します。
採掘された石灰岩は、最大の破片が周囲10センチを超えないように破砕されます。その後、材料を乾燥させ、再度粉砕し、他の成分 (活性ミネラル添加剤など) と混合します。その後、得られた混合物が焼成され、クリンカーの準備が整います。
第 2 段階も多くの操作で構成されています。クリンカーを粉砕し、ミネラル添加物を乾燥させ、石膏を粉砕し、クリンカーを残りの成分と混合します。原料の配合や食感はいつも同じとは限りません。原材料の種類ごとに、独自の製造方法が示されています。セメントの製造には、乾式、湿式、混合の 3 つの方法があります。各メソッドには、独自技術と装備、それぞれに長所と短所があります。
乾式製法とは、原料をあらかじめ乾燥させてから粉砕し、粉砕後は粉末（チャージ）の状態になります。湿式法は、鉄を含む各種添加物（炭酸塩成分、ケイ酸塩成分、転炉汚泥など）を用いて白亜、粘土からセメントを作るときに用いられます。粘土の水分は 20 パーセントを超えてはならず、チョークでは 29 パーセントを超えてはなりません。この方法は、混合物が水中で粉砕され、水性懸濁液、つまりスラッジになるため、湿式と呼ばれます。次に、キルンで焼成して二酸化炭素を放出し、ボールの形をしたクリンカーを最小の粉末に加工します。これがセメントです。
混合方法では、前の方法の両方が関与します。この方法には 2 つのタイプがあります。最初に、原材料は水で準備されます-湿った方法でスラッジが得られ、次に水分がフィルターによって最大15〜18パーセント除去され、ほぼ乾燥した塊の形で炉で焼成されます。 2番目の方法では、乾燥した原料を使用し、水で徐々に希釈して10〜15ミリメートルの大きさの顆粒にして焼成します。
上記の各方法では、プロポーションを尊重することが非常に重要です。特殊装置そして明確な一連の行動。 50 キログラムの袋に入った状態でバルクまたはパッケージ化されたセメントは、道路または鉄道輸送に積み込まれ、目的地に送られます。
セメントのような重要な建築材料なしでは、単一の建設現場で行うことはできません。これは、その高性能を示しています。

セメント産業は、材料生産の最も重要な分野の 1 つです。国民経済におけるこの部門の重要性は、主に資本建設の進歩との密接な関係によって決定されます。セメントは最も重要なものの一つです建材コンクリート、鉄の製造を目的としたコンクリート製品、および個々の部品の固定用建物の構造、防水および他の多くの目的。

昨年の夏、ペルボマイスキー村にあるラファージュ（ウラルセメント）工場で撮影しました。チェリャビンスク地方. 工場はに従ってセメントを生産します湿式法 1957 年以来、生産量に関しては、ロシアのトップ 10 のセメント工場に入っています。粘土と石灰岩はセメントの製造に使用されます。燃料は天然ガスです。

ポートランドセメントの歴史は、1824 年 10 月 21 日、英国の煉瓦工であるジョセフアスプディンが、色が似ていることから「ポートランドセメント」と名付けた物質の特許を取得したことに始まります。灰色ポートランドの街中の岩。

ポルトランドセメントは、ポルトランドセメントクリンカー、石膏、および特殊な添加剤を共同で微粉砕することによって得られる水硬性結合剤です。ポルトランドセメントの特性は、クリンカーの組成とその粉砕の程度によって異なります。ポルトランドセメントの最も重要な特性は、水と相互作用すると硬化する能力です。標準サンプルの圧縮強度と曲げ強度によって決定されるポートランドセメントのブランドが特徴です。セメント砂モルタル湿気の多い環境で 28 日間硬化させた後。

2. セメント製造は、クリンカー製造 (最も労働集約的でエネルギーを消費する段階) と適切な添加剤を使用した粉砕の 2 つの主要な技術プロセスで構成されています。

3. セメントを作るために、まず採石場から石灰岩と粘土を取り出します。

6. 前処理後、原料はハイドロフォル湿式自家粉砕機に入り、汚泥に加工されます。次に、スラッジは生のミルで粉砕され、スラッジプールで平均化されます。

7.工場には特別な実験室があり、原材料と添加物の一定の品質管理と投与を行います。また、最終製品の強度テストも含まれます。

11. 次に、細かく粉砕された生汚泥をロータリーキルン（長さ約200m、直径4m）に投入し、1450℃の温度で焼成します。

12.焼成中、原材料の粒子が融合し、クリンカーを形成します。

13. キルンは、材料がキルンに沿って移動できるように、水平面に対して 3 ～ 4 度の角度で傾斜している回転金属シリンダーです。

14. 得られたクリンカーは冷蔵庫で冷却され、粉砕され、粉砕のためにコンベヤーによってセメント工場のビンに供給されます。

15. ロータリーキルンの電気集塵機は、大気中への粉塵の排出を 10 ～ 30 分の 1 に減らすことができます。

18. 冷却されたクリンカーがミルに供給されます。

20. これは、最も騒がしい生産現場です。ヘッドフォンなしでワークショップにいることは不可能です。

21. セメントは、ポルトランドセメントクリンカー、鉱物添加剤 (10 ～ 15%) および石膏 (3 ～ 7%) を一緒に微粉砕することによって得られ、硬化時間を調整するのに役立ちます。セメントの粒子サイズは、1 から 100 ミクロンの範囲にあります。

24. 手順 LOTOTO (ロックアウト / タグアウト / トライアウト)。職場での安全性を向上させるための一連のアクション。

25. さまざまなミネラル添加剤は、コンクリート、モルタル、およびセメントをベースにしたその他の製品に特別な特性を与えるのに役立ちます (硬化速度、安定性)。天然水、耐霜性）。

28. できあがったポートランドセメントは、工場から貯蔵サイロに運ばれます。

29. セメントはサイロから鉄道車両および道路で次の形式で出荷されます。バルク、最大 1 トンの特別な MKR コンテナ、50 kg の紙袋。

セメントは主要な建築材料の 1 つです。バインダー作成時に使用します。迫撃砲、セメントはコンクリートおよび鉄筋コンクリート製品の製造に使用されます。品質からこの素材建物または鉄筋コンクリート構造物の強度と耐久性に依存します。

セメントの歴史はイギリスで始まり、1824 年に発明の特許が登録されました。当時、粘土に石灰粉を混ぜてセメントを作っていました。得られた混合物を高温にさらし、そこで焼結した。

セメントの焼成半製品はクリンカーと呼ばれます。クリンカーを粉末状に粉砕したものがセメントになります。

建設では、セメントの主な特性が使用されます-水と混合すると、セメントは徐々に硬化し、耐久性のある石に変わります. 完成品特有の強度は、水分があれば空気中でも獲得できます。

生産原料

今日、セメントを作るプロセスは変わりました。それはいくつかの方法で作られ、それに含まれるコンポーネントも200年前に使用されたものとは異なります.

セメントが何でできていて、どのように製造されているかを理解するには、この重要な建築材料の製造業者が現在どのような種類の原材料を使用しているかを知る必要があります。

セメント生産の原材料は天然岩石であるため、その製造に関与する企業は、ほとんどの場合、これらの岩石の採掘現場の近くに位置しています。

全て 化石、そこからセメントが作られ、 2つのタイプに分けられる:

炭酸塩構造の特徴と特徴が異なる化石。製品構成の残りの成分との効果的な相互作用を保証するのは、岩の構造です。
粘土と山地堆積起源の岩石。ミネラルベースを持っているので、湿らせると可塑性が増し、ボリュームが増します。このタイプの原料は粘性があるという特徴があるため、乾式でセメントを製造して使用することができます。

現在、セメントの生産に使用される原材料の種類ごとに、どの化石が属しているかを具体的に示す必要があります。

炭酸岩は以下の種類の天然原料：

チョーク石灰岩の一種を表しています。簡単に押しつぶされる能力があります。

マール石灰岩それは、ルース状態とソリッド状態の両方で自然界に見られます。岩には粘土の不純物が含まれている可能性があるため、このタイプの石灰岩は、石灰岩と粘土の両方に特徴的な特性を持つ移行原料と見なされます。

石灰岩 - シェルロックシリコン含有物なし。岩は多孔質構造をしており、圧縮すると簡単に崩壊します。

石灰岩 - 貝殻岩

ドロマイト岩および堆積起源の他の化石。それらには炭酸塩が含まれており、岩に貴重な特性を与えます。

粘土岩には以下が含まれます以下の種類のミネラル：

粘土水と接触すると膨張するミネラル含有物を含みます。

ローム含む集中力の向上粒子;

頁岩粘土ベースを持っています。この原材料は、強度が増した岩石に分類されます。機械的作用により、ラメラプレートに分割されます。安定した組成と低い水分含有量が特徴です。

黄土、粒子とケイ酸塩の含有物を含む多孔質岩。

セメントの製造には、これらの原料に加えて、一部の産業廃棄物が使用されます。品質を向上させるために、添加剤がその組成に追加されます。技術プロセス：アルミナとシリカ、蛍石とアパタイト。

砂の使用は、さまざまな修理や修理を行うときに必要です。工事. 採石場の砂の使用について。

実施時仕上げ工事キッチン、バスルーム、その他の部屋では、タイル接着剤の乾燥時間を知る必要があります。タイルの接着剤が乾くまでの時間を知ることができます。

現在装飾石膏 by right は、最も一般的で進歩的な仕上げ方法です。その独立した準備に精通するつもりです。

すべての添加物天然由来の可塑剤とも呼ばれます。彼らは影響を与えますより良い面セメントの次の品質について：

温度変化に対する耐性を高めます。
強度を高めます。
製品の可動性と弾力性;
完成品への水の浸透を減らします。

セメントに添加された可塑剤の特性に応じて、その溶液の硬化が速くなったり遅くなったりします。

コンパウンド

建設業界で働く一部の人々は、セメントが何でできているかを知りません。

セメントの組成は、ブランドや目的によって異なる場合があります。

ただし、セメントの種類、つまりその製造に使用されるレシピに関係なく、2つの成分がその基礎として機能します-追加の石灰岩 粘土。

石灰岩の量は粘土の量の 3 倍です。これらは、セメント製造用の半製品である高品質のクリンカを得るために必要です。

今、あなたは呼び出すことができます 構成の主な構成要素セメントが何でできているかが誰にでも明確になるように：

強度特性を決定する最終製品の基礎となるクリンカー。直径60mmまでの顆粒の形で使用されます。その熱処理は、最大1500°に達する温度で行われます。クリンカーを溶融すると、シリカと二酸化カルシウムの含有量が高いことを特徴とする塊が形成されます。
これらのコンポーネントが影響します性能特性最終製品。焼成前に、クリンカー顆粒は粉状に粉砕されます。
石膏、セメントの硬化速度を決定します。基本的なレシピでは、コンポーネントの総数の最大6％の組成に純粋な石膏を追加できます。

特殊添加剤（可塑剤）、耐霜添加剤、液体石鹸など）、製品ですでに利用可能な特性を強化する、またはそれを与える特別な機能、セメントの範囲を拡大することができます。

材料の生産は、段階的に特定の順序で実行されます。その製造技術では 次の操作が提供されます。

クリンカーの製造を目的とした成分は、事前に混合されています。 25％の粘土と75％の石灰岩という組成の比率を厳密に守ることが不可欠です。
得られた組成物は高温で焼成される。高温で焼成すると、粘土と石灰が結合してクリンカーが形成されます。
完成品を粉砕する水平位置に配置されたドラムで構成され、その中にスチールボールが配置されているボールミル。それらに入れられたクリンカーは、粉末の状態に粉砕されます。
得られたセメント画分が細かいほど、性能特性が向上します。

この建材を製造するにはいくつかの方法があります。彼らの選択は多くの要因によるものであり、その主なものは、企業で利用可能な機器の仕様と特定のブランドのセメントに対する需要です。

開発された技術は、組成物の製造に使用される原材料の調製方法に違いがあります。その製造順序は同じままです。

発展した 以下の方法:

ウェットテクノロジー、石灰をチョークに置き換えます。組成物の成分を混合する過程で、それらはボールミルで粉砕されます。このプロセスは、水を加えて行われます。その結果、水分濃度が最大50％の混合物が形成されます。
できあがった素材を窯で焼成します。焼成後、すでにクリンカーになっています。それからそれは粉砕されます。
乾燥技術いくつかの技術的操作を単一のプロセスに組み合わせるため、生産コストが大幅に削減されます。この技術を使用する場合、ボールミルに入る成分は同時に粉砕され、乾燥されます。
乾燥には高温ガスが使用されます。仕上がった装填物の塊は、粉末のような粘稠度を持っています。
複合技術は、上記の製造方法の特徴を組み合わせたものです。企業で使用されている機器によっては、水分含有量が最大18％の半乾燥組成物を得ることができます。
2番目のオプションでは、最初に乾いた状態で準備し、次に14％に湿らせます。どちらの場合も、調製された組成物はアニールされ、粉砕されます。

セメント生産の詳細については、次のビデオをご覧ください。

分類

この建築材料には多くの種類と違いがあります。それらは、それぞれの種に特別な特性を与える基本的な組成と添加物によって区別されます。

主な種類の中で 割り当てる:

ポルトランドセメントから、建設で人気のある製品の生産が始まりました。バインダー溶液の製造には使用されません。高強度コンクリート製品、ポートランドセメントの作成に適用されます。
- 高炉スラグと活性添加剤を使用して製造されるスラグセメント。迫撃砲の作成と構築に使用されます。
- アルミナセメント、湿気の影響に対する耐性、急速な硬化が異なります。
- 石英とケイフッ化ナトリウムを使用した耐酸性セメントです。材料は酸に耐性がありますが、短命です。
あらゆる種類のセメントを購入するときは、次のことを知っておく必要があります。 チームは積極的にやり取りしています環境、長期間保管すると強度が低下します。

乾燥した部屋に保管されていても、数か月後にはブランドが低下します。そのため、購入する際は製造年月日に注意が必要です。また、私たちの記事を読むことができます技術仕様.

建材は、私たちの文明の黎明期に、最初の人々が家屋や要塞を建設し始めた瞬間に登場しました。時が経つにつれて、人類は、住居のあらゆる場所で優れた強度と入手可能性を備えた材料を探してきました. 長い調査と実験の結果、細かく粉砕された石灰岩と石膏が水とミネラルと混合されると、特別な収斂特性が得られることがわかりました。

硬化後、硬い石の特性を持つモノリシックジョイントを形成します。その瞬間から、セメントが大量に生産され始め、大小の構造物の建設に使用されました。通過もう一度石や金属の構造を超えて、私たちはしばしば自問自答します:「では、セメントはどのように作られるのですか?」

: 工事中エジプトのピラミッド、ファラオはコンクリートの製造に似た技術を使用しました。砕いた石灰岩と石片の混合物に水を注ぎ、モノリシックな石のブロックに変えました。

セメントは何からできている？

生産の第 1 段階は、将来のセメントの成分が採掘機の助けを借りて土壌から除去される石灰岩の採石場で始まります。建築材料に必要な強度を持たせるために、生産には表面近くにある石灰岩が選択されます。その構成では、大量に、シリコン、鉄、酸化アルミニウムが存在します。深く掘り下げると、岩はきれいになりますが、炭酸カルシウムの含有量が高くなります。採掘された石は、必要に応じて選別されて生産に送られ、比率が変更されてセメントが得られますさまざまなブランド.

石灰岩処理

セメント製造工場では、岩石を一次破砕装置に降ろします。大きな岩石は、数トンもの押し付け力を受けて徐々にテニスボール大まで粉砕され、コンベアに投入されます。大小さまざまな石が二次破砕に送られ、そこでゴルフボールのサイズに縮小され、微粉末になります。炭酸カルシウムの割合が異なる石灰岩は、別々に処理されます。

石灰岩を粉砕および乾燥するためのラインのスキーム: 1 - ベルトフィーダー PL-650; 2 – 磁気セパレーター; 3 - 乾燥複合体; 4 - エレベーター; 5 - スライドヘッド付きの供給ホッパー。 6 – ベルトフィーダー PL-500; 7 – ミル МЦВ-3; 8 – ロータリージェットミル MRS-2/770; 9 - サイクロンバンカー TsB-4.5; 10 – 集塵機 II ПЦ-2.0 バンカー付き。 11 – バッグフィルター FRI-60; 12 – セクターフィーダー PS-1V; 13 – VVD ファン; 14 - 中圧ファン。 15 - スライドゲート。 16 - コンプレッサー。

これは、異なるグレードのセメントを製造するために、特定の技術に従って、異なる割合でさらに混合するために必要です。

選別と粉砕

仕分けローダーの助けを借りて、細かい石灰岩は湿気や温度変化から保護された乾燥した倉庫に置かれます。ヒープは、粉砕段階の準備が整った、さまざまな組成の生の混合物から形成されます。コンベア上に砕石が入るグラインダー– 石灰岩の粉塵が形成されるローラーミル。

混合

さまざまなグレードのセメントを作成するために、準備された岩石に鉄、二酸化アルミニウム、およびシリコンが追加されます。添加物の組成と量は、石灰岩の化学的研究の後に決定されます。石のない均一な粉末が得られるまで、ローラーはセメントの成分を均等に混合します。プロセスが完了すると、完成した混合物は熱処理に送られます。

セメント (ラテン語 caementum - 「砕石、砕石」) は人工の無機バインダーで、通常は水硬性で、主要な建築材料の 1 つです。水と混ぜると、水溶液塩やその他の液体はプラスチックの塊を形成し、それが硬化して石のような体になります。主にコンクリートやモルタルの製造に使用されます。

セメントは、空気中でのみ硬化する他の鉱物バインダー (石膏、空気、水硬性石灰) とは根本的に異なります。

セメントは、消石灰と粘土、または同様の総組成と十分な活性を持つ他の材料を 1450 °C の温度に加熱することによって得られます。部分溶融が発生し、クリンカ顆粒が形成されます。セメントを得るには、クリンカーを数パーセントの石膏と混合し、細かく粉砕します。石膏は硬化速度を制御します。他の形態の硫酸カルシウムで部分的に置き換えることができます。一部の仕様では、研削時に他の材料を追加できます。典型的なクリンカーは、およそ 67% の CaO、22% の SiO2、5% の Al2O3、3% の Fe2O3 および 3% のその他の成分の組成を有し、通常、エーライト、ビーライト、アルミネート相およびフェライト相と呼ばれる 4 つの主要な相を含んでいます。クリンカーには、アルカリ硫酸塩や酸化カルシウムなど、通常、他のいくつかの相が少量存在します。

エーライトは、従来のすべてのセメントクリンカーの中で最も重要な成分です。その含有量は50〜70％です。これはケイ酸三カルシウム、Ca3SiO5 であり、その組成と構造は、格子内の外来イオン、特に Mg2+、Al3+、Fe3+ の配置によって変更されます。エーライトは水と比較的迅速に反応し、通常のセメントではすべての相が強度の発現に最も重要な役割を果たします。 28 日間の強度については、このフェーズの寄与が特に重要です。

通常のセメントクリンカーのビーライトの含有量は 15 ～ 30% です。これは、構造への外来イオンの導入によって修飾されたケイ酸二カルシウム Ca2SiO4 であり、通常は完全にまたは大部分が β 修飾の形で存在します。ビーライトは水とゆっくりと反応するため、最初の 28 日間は強度にほとんど影響を与えませんが、後半になると強度が大幅に向上します。 1年後、同等の条件下での純粋なエーライトと純粋なビーライトの強度はほぼ同じです。

ほとんどの通常のセメントクリンカーでは、アルミン酸塩相の含有量は 5 ～ 10% です。これはアルミン酸三カルシウム Ca3Al2O6 であり、外部イオン、特に Si4、Fe3+、Na+、および K+ により、組成が大幅に変化し、場合によっては構造が変化します。アルミン酸塩相は水と急速に反応し、硬化制御剤、典型的には石膏が添加されない限り、望ましくない急速な硬化を引き起こす可能性がある。

フェライト相は、従来のセメントクリンカーの 5 ～ 15% です。これはテトラカルシウムアルミノフェライト Ca2AlFeO5 であり、その組成は、Al/Fe 比の変化と構造内の外来イオンの配置によって大きく変化します。フェライト相が水と反応する速度は、組成またはその他の特性の違いにより多少異なる場合がありますが、一般的に高い初期後の期間では、エーライトとビーライトのレートの中間です。

最も広く使用されているのはポルトランドセメントです。

セメントとは？

ポートランドセメントが登場してから何年も経ち、科学者が発明し、産業家はそれの膨大な数の新しい修正を導入しました. ポートランドセメントのファミリーが成長し、その多様性に混乱しないように、特別な命名法が開発されました. これは、ウクライナ DSTU B V.2.7-46-96「一般建設目的のセメント」の国家規格に規定されています。仕様"。この文書に含まれるすべてのセメントは、粉砕されたポルトランドセメントクリンカーの必須含有量によって統一されています。その含有量は非常に低い場合がありますが、一部のセメントではわずか 20% ですが、基本的な構造形成成分です。

ポルトランドセメントとその「類縁体」の分類は、添加剤 (または添加剤) の種類と量、およびグレードの強度という 2 つの重要なパラメーターに基づいています。

含まれる添加剤に応じて、セメントは5つのタイプに分けられます。

実はポルトランドセメント。添加物なし、または最小量（最大5％）で。指定PC I.

II 添加物を含むポルトランドセメント: スラグ、ポゾラン、フライアッシュ、石灰岩。彼のインデックスは PC II です。どの添加剤が組成物に含まれているかを明確にするために、対応する文字がタイプ指定の右側に示されています（スラグの場合 - W、ポゾランの場合 - P、フライアッシュの場合 - Z）。さらに、指定にはクリンカーの最大含有量を示す別の文字が含まれています。「A」の場合 - 少なくとも 80% クリンカー、「B」の場合 - 少なくとも 65%。

複合ポルトランドセメントもこのタイプを指します。それは一度に上記の添加剤のいくつかを含むかもしれません。添加剤を含むポルトランドセメントと区別するために、指定に「K」の文字が追加されました。 PC II / A-CまたはPC II / B-Cであることが判明しました。

III スラグポルトランドセメント。その名の通り、高炉スラグを水砕したものです。また、スラグ自体に収斂性があるため、セメントは他の添加剤よりもはるかにスラグを「吸収」できます。したがって、ポートランドスラグセメントのクリンカー含有量は低くなります。文字「A」のShPTs IIIにはスラグが35％しか含まれていない可能性があり、文字「B」の場合、さらに少ない：20％です。

IV ポゾランセメント (ポゾランとフライアッシュの両方を含む場合があります)。指定された PTSTS IV (「A」および「B」)。

V 複合セメント KT V (「A」および「B」)。このセメントは、複合ポートランドセメントと同様に、石灰岩を除いて、いくつかの添加物を含んでいる場合があります。その中のクリンカーの許容最小含有量は複合ポルトランドセメントよりも低く、文字「A」では少なくとも 40%、文字「B」では少なくとも 20% です。

強度に関しては、DSTU B V.2.7-46-96 は、タイプ I および II セメントに対してグレード 300、400、500、550、および 600 を規制し、その他のタイプに対してグレード 300、400、および 500 を規制しています。

上記の象徴性に加えて、シンボルセメントの特別な特性に関する追加情報が含まれている場合があります。可塑化されたセメントの場合、インデックス PL が指定に導入され、疎水化 - GF の場合、早期強度の高いセメントの場合 - R が導入されます。

たとえば、40% のスラグを含み、高い初期強度を特徴とする可塑化されたポートランドスラグセメントグレード 500 は、次のように指定されます。ShPTs III / A-500R-PL DSTU B V.2.7-46-96。