Что такое цементный клинкер: применение и методы производства

Цементный клинкер. Производство и применение. Особенности

Цементный клинкер – промежуточный продукт, представляющий собой серые гранулы фракцией 3-25 мм, применяемый при производстве цемента. Материал получают методом сложного обжига приготовленной смеси на основе известняка и нескольких видов специализированной глины. Гранулы цементного клинкера измельчаются, и применяются для получения цемента. Для этого в растертый порошок включается гипс и прочие модифицирующие добавки. Химически материал представляет собой сложную смесь из силикатов, алюмината и алюмоферрита кальция.

Как производят цементный клинкер

Производство цементного клинкера налажено вблизи месторождений применяемого сырья. Это в первую очередь глина и известняк. Компоненты для производства добываются открытым карьерным способом. Получение цементного клинкера является энергозатратным, так как подразумевает продолжительный обжиг сырья при температуре выше +1000°С.

Изначально его производство в упрощенном составе наладили голландские строители. Они обжигали смесь из нескольких видов глины для получения материала, который по прочности не уступает натуральному камню. Современная технология более доработана. В лабораториях производителей сделан расчет пропорции компонентов, при которой материал приобретает наиболее высокие качества с их оптимальным балансом, отталкиваясь от чистоты добываемого в карьерах известняка.

Цементный клинкер разных производителей существенно отличается между собой по качествам, так как на конечные свойства продукта влияет много факторов. Это в первую очередь:

• Применяемое сырье.
• Технология нагрева.
• Используемый метод охлаждения.
• Фракция помола.

Современные производства при получении цементного клинкера применяют 2 технологии обжига:

• Мокрая.
• Сухая.

При мокром обжиге происходит нагрев размоченного сырья. Помещаемую в печь смесь включается не только несколько типов глины и известняк, но и сода, торфяная вытяжка, жидкое стекло. Это позволяет корректировать производимый внутри химический процесс, давая на выходе качественный чистый продукт. Во время обжига из шлама происходит интенсивное отделение углекислоты. В итоге масса разбивается на комки в виде шариков, которые спекаются и при остывании получают форму гранул. В дальнейшем они измельчаются в порошок, и добавляются при производстве цемента.

Вообще мокрая технология позволяет получать качественный чистый продукт, но она в то же время повышает стоимость производства, так как растягивает его во времени. Компоненты, а именно известняк и глина, смешиваются и размягчаются в воде. В итоге получается шлам, который нужно предварительно отстоять, чтобы убрать примеси. Они осаждаются на дно.

При сухом способе получения цементного клинкера вода не добавляется. Компоненты высушиваются и обжигаются в печи. В итоге получается фракция в виде крупнозернистого порошка либо комков, которые также в дальнейшем измельчаются в мелкий порошок для производства цемента. Перед окончательной фазой обжига шлам нужно осушить, понизив его влажность. Это делается постепенно в специальных барабанных печах. Их длина на большинстве производств примерно равна 200 м.

То, какой по качеству получиться цементный клинкер в первую очередь зависит от состава месторождений, из которых добывается сырье для производства. Однако технология обжига весьма специфическая. Нельзя утверждать, что если определенный производитель применит более химически современное сырье, то его клинкер будет лучше остальных. Очень большое значение имеет стадия охлаждения обожженных гранул. Они извлекаются из печи, после их температуру нужно очень быстро снизить. Если это сделать медленно, то в гранулах выстроятся крупные кристаллы. Это не позволит получить при дроблении качественное связующее вещество.

Быстро охлажденный цементный клинкер состоит из аморфных частиц с мелкими кристаллами. Из него получается более активный цемент. Стоит отметить, что с точки зрения экологической безопасности получение цементного клинкера считается достаточно вредным. Это конечно не сопровождается выбросом токсичных загрязняющих воду, грунт компонентов. Было подсчитано, что 8% углекислого газа, производимого промышленностью, припадает именно на предприятия, которые обжигают клинкер. Это очень ощутимый негативный вклад в глобальное потепление.

Применение клинкера для производства цемента

Чтобы получить из цементного клинкера цемент, его необходимо измельчить. Для этого он перетирается в мелкий порошок. От величины фракции зависит марка конечного продукта. Чем мельче зерна, тем лучшую связующую способность они имеют. Но излишние мелкие песчинки слишком легкие, поэтому в водном растворе могут всплывать. В итоге бетоны, приготовленные из такого цемента, будут прочнее вверху, и ослабленные внизу, где концентрация клинкерного порошка меньше.

Чтобы получить цемент, в измельченный клинкерный порошок включается гипс в количестве 2-2,5%. Он является регулятором схватывания раствора Его присутствие повышает удобство работы. При этом включение в цемент большего количества гипса и меньшего клинкера приводит к потере прочности. Гипс имеет менее надежную связующую способность.

На основе цементного клинкера производится несколько разновидностей цемента:

• Портландцемент.
• Романцемент.

Портландцемент представляет собой смесь клинкерного порошка с добавлением мелкой фракции доменного шлака, ракушечника. Последние выполняют роль наполнителя, модифицирующего схватывание. Портландцемент является прочным связующим компонентом для замешивания бетонов. Это один и основных строительных материалов на рынке.

Романцемент получают из клинкера, который образовался в результате обжига известняков. Это менее прочное связующее. Его целесообразно применять при производстве стеновых блоков, панелей, а также бетонов низких марок.

Состав цементного клинкера

Готовый цементный клинкер может содержать 4 основных компонента в разных пропорциях. Это:

• Алит.
• Целит.
• Белит.
• Трехкальциевый алюминат.

Алит и белит наиболее концентрированная составляющая любого цементного клинкера Содержание самого алита может составлять 45-60%. Количество белита редко превышает 20-30%.

Перечисленные компоненты являются крайне важными и обязательными в составе цементного клинкера. Именно они и наделяют конечный продукт цемент теми качествами, за которые он и ценится. При этом соотношение данных вещество должно быть строго определенным. Переизбыток любого из них вызывает дисбаланс качеств. В итоге бетоны и растворы из такого цемента могут затвердевать намного быстрее, чем это удобно, либо делают это очень медленно. Они могут недобирать прочность, или наоборот разрывается от повышенной скрепляемости.

Алит в составе цементного клинкера обеспечивает быструю реакцию с водой. Именно этот материал провоцирует реакцию в цементном растворе. Он вызывает его отвердевание в быстрые сроки. Это благодаря ему, бетоны набирают прочность за 28 дней, а не за больший период.

Белит второй по объему компонент в цементном клинкере. Он не реагирует с водой, потому затвердевание бетона не его заслуга. Этот компонент продолжает работать уже после набора прочности после 28 дней. Он набирает окончательную твердость на уровне алита только спустя 12 месяцев. Это очень медленно, учитывая что у алита это всего 28 дней. Таким образом, становится понятным, что бетоны спустя месяц после заливки менее прочные, чем через 1 год.

Свойства материала

Клинкер является уникальным связующим материалом, состоящим из смеси сложных минеральных соединений. В зависти от баланса между ними качества материала могут отличаться в ту или иную сторону.

Характеризуя основные свойства цементного клинкера, можно отметить:

• Высокую впитываемость.
• Большую массу.
• Быстрое схватывание.

Измельченный в порошок клинкер быстро поглощает воду в больших количествах. Это вполне понятно, так как материал является гидравлическим вяжущим. За счет соединения с водой он и приобретает начальную прочность, за что отвечает присутствующий в его составе алит.

Цементный клинкер практически полностью состоит из силикатов. По этой причине он и является настолько тяжелым, особенно в порошковом виде. Именно этот материал и обеспечивает столь большую массу цемента, и вообще бетонных изделий в целом.

При контакте с водой материал быстро начинает схватываться. Это происходит только с порошком. В виде гранул он скрепляющий способностью не обладает. Гипс включается в состав цементов на основе цементного клинкера только для коррекции скорости схватывания. Без него раствор будет затвердевать куда быстрее. Во многих случаях это неудобно, так как не позволяет его выработать в полном приготовленном объеме. Когда клинкер применяется для изготовления различных клеевых смесей, типа клея для плитки или других отделочных материалов, то гипс обычно не добавляется. Именно поэтому плиточный клей так быстро застывает, и не дает плитке сползать.

В то же время цементный клинкер имеет меньшую морозостойкость, чем приготовленный из него цемент. Он впитывает воду, поэтому при ее замерзании начинает разрушаться. Это свойство компенсируется добавлением в составы материалов на основе клинкера корректирующих добавок. Они могут закрывать поры, препятствуя тем самым впитыванию воды.

Цементный клинкер

Клинкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.

Содержание

Производство цемента

При нагревании извести и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С, происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO₂, 5 % Аl₂О₃, 3 % Fе₂O₃ и 3 % других компонентов.

Четыре главные фазы клинкера

Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50-70 %. Это трехкальциевый силикат, 3СаOSiО₂ (C₃S), состав и структура которого модифицированы за счет размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Аl 3+ и Fе 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Белит

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15-30 %. Это двукальциевый силикат 2СаOSiО₂ (C₂S), модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Алюминатная фаза

Содержание алюминатной фазы составляет 5-10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат Са₃Аl₂O₆, существенно измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si 4+ , Fe 3+ , Nа + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание реагент, обычно гипс.

Ферритная фаза

Ферритная фаза составляет 5-15 % обычного цементного клинкера. Это — четырехкальциевый алюмоферрит Ca₂AlFeО₅, состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в более поздние сроки.

В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

См. также

• Цемент

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое “Цементный клинкер” в других словарях:

цементный клинкер — (клинкер) продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко или низкоосновные алюминаты кальция. (Смотри: ГОСТ 30515 97. Цементы. Общие… … Строительный словарь

цементный клинкер — cemento klinkeris statusas T sritis chemija apibrėžtis Iki sukepimo išdegtas cemento žaliavų mišinys. atitikmenys: angl. cement clinker rus. цементный клинкер … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Цементный клинкер — Продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко или низкоосновные алюминаты кальция … Словарь строителя

Клинкер — (цементный клинкер) – продукт, получаемый обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, главным образом, высокоосновные силикаты и (или) высоко – или низкоосновные алюминаты кальция. [ГОСТ 30515 97] Клинкер –… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Цементный — Цементный топоним. Цементный посёлок, административно подчинённый городу Магнитогорск (Челябинская область). Цементный село в Саратовской области. Цементный село в Карачаево Черкесии. Цементный посёлок в Невьянском… … Википедия

ЦЕМЕНТНЫЙ — ЦЕМЕНТНЫЙ, цементная, цементное. 1. прил. к цемент в 1 знач. Цементный завод. Цементная промышленность. Цементная печь (печь для изготовления цементного клинкера). 2. Сделанный, состоящий из цемента. Цементная модель. Цементное основание.… … Толковый словарь Ушакова

Клинкер — Продукт равномерного обжига измельченной сырьевой смеси (известняка и глины). Используется при производстве цемента. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов 1. применяемый для производства цемента спёкшийся продукт обжига сырьевой… … Строительный словарь

Клинкер цементный — –материал в виде кусков, получаемый путем обжига до спекания смеси природных глин, с преобладаниемсиликатов кальция. Применяют для изготовления портландцемента. [Справочник дорожных терминов, М. 2005 г.] Клинкер цементный – продукт,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

КЛИНКЕР — (нем. Klinker) 1) металлургический твердый спеченный остаток после вельцевания. Клинкер перерабатывают для извлечения из него меди, серебра и других элементов;2) цементный полупродукт, получаемый (в виде гранул) при обжиге тонкоизмельченной смеси … Большой Энциклопедический словарь

КЛИНКЕР — (1) металлургический тугоплавкая спёкшаяся масса, получаемая в остатке при переработке руд и концентратов цинка, свинца, олова в трубчатых вращающихся печах; является сырьём для дальнейшей металлургической обработки цветных металлов; (2) К.… … Большая политехническая энциклопедия

Характеристики и области применения клинкерного кирпича

Клинкерный кирпич – это один из наиболее долговечных материалов на строительном рынке. Способность сохранять свои потребительские характеристики в течение нескольких десятилетий – самый популярный аргумент при выборе способа облицовки фасадов зданий. По сравнению с традиционными керамическими блоками, такой кирпич создаёт более органичный внешний вид жилища.

История создания клинкерного кирпича

Европа 18-го века переживает строительный бум. Не справляющиеся с растущим спросом каменоломни вынуждены искать новый материал для возведения прочных зданий. Выходом из такой ситуации было создание небольших блоков из глиняной смеси, обожжённой в специальной печи при высокой температуре.

Развитие технической мысли и совершенствование оборудование со временем позволило получить материал невероятной плотности. 1 квадратный см изделия выдерживал давление до 1 т. Учитывая отличное сопротивление к перепадам температур, грибкам и плесени, клинкерный кирпич быстро завоевал огромную популярность по всей планете. Добившись идеальных потребительских характеристик, производители начали экспериментировать с декоративностью изделия.

Технология производства клинкерного кирпича

Для создания качественного облицовочного материала потребуется специальное сырье, называемое «тощей» глиной с повышенным содержанием оксида алюминия. Добиться необходимых показателей можно предварительно смешав её каолином. Обжиг блоков происходит при температуре в 1000-1400 градусов. Существует два основных способа производства клинкерного кирпича:

1. Экструзия. Подготовленная смесь подаётся через специальный канал в виде прямоугольника и в дальнейшем нарезается по заданным размерам. После сушки в камере кирпичи обжигают в печи.
2. Прессование. Более дешёвый метод по сравнению с предыдущим. Глиняную смесь высушивают и превращают в порошок, которым наполняют формы методом прессования. Под воздействием огня масса превращается в готовое изделие.

Отличительной чертой клинкерного кирпича от обычного строительного является более длительный и мощный обжиг. При 1000 градусов наступает стадия стеклофазы, когда на поверхности блока появляется тонкая плёнка, издающая характерный звук при постукивании по ней. В результате простого технологического процесса на свет появляется невероятно стойкий к негативным условиям блок.

Технические характеристики готового изделия

Практически полное спекание глиняной смеси гарантирует особую прочность клинкерного кирпича. Степень водопоглощения составляет рекордные 6%. Механическая прочность, согласно ГОСТу, равняется 25 МПа. Также среди положительных характеристик выделяют:

• теплопроводность – 1.15 Вт/мC;
• морозостойкость – F300;
• плотность итогового материала – 1600-2000 кг/кв. см.;
• прочность на сжатие – 250-300 кг/кв. см.

Высокие потребительские характеристики клинкерного кирпича гарантируют длительный срок службы продукта. Самые популярные производители мира обещают от 150 лет беспроблемной эксплуатации. В регионах с более мягким климатом эти показатели могут достигать и 200-300 лет.

Недостатки клинкерного кирпича

Глядя на потрясающие технические характеристики готового изделия, можно подумать, что клинкерный кирпич – это такое чудо современной промышленное, способное решить все жилищные проблемы человечества. За высокую технологичность требуется платить высокую цену. Она складывается их комплекса обстоятельств, начиная от подбора оптимального состава глиняной смеси до содержания массивных конвейерных лент с экструзивными и прессовальными станками.

По сравнению с традиционным облицовочным и строительным кирпичами, качественный клинкер может стоить в несколько раз дороже. Европейский продукт может достигать цен в 50-100 евро за 1 кв. м. Российские аналоги стоят в районе 20-30 евро за такой же объем материала.

Другим недостатком клинкера является необходимость использования специального раствора, значительно отличающегося от привычной многим каменщикам цементно-песчаной смеси. Впервые столкнувшись с таким раствором, строитель стопроцентно будет испытывать проблемы в работе. Нередки случаи, когда даже опытные бригады отказывались облицовывать дом клинкером или вовсе отговаривали заказчиков от покупки этого материала.

Разновидности клинкера

Технология получения изделий высокой прочности позволяет получать материалы, пригодные для многих сфер строительства и отделки. Наиболее популярным видом клинкера является кирпич для отделки фасадов жилых домов. В таком виде он выпускается в виде блоков фиксированных типоразмеров. Наиболее популярные формфакторы:

• одинарный – 12х6.5х25 см.;
• базовый – 11.5х24х7.1 см.;
• половинный – 6.2х25х6.5 см.;
• евро – 8.5х25х6.5 см.

Что такое клинкерный кирпич для фасада знает каждый, но у этого материала существует и другое предназначение. Наиболее распространённым подвидом является технический клинкер. Небольшие блоки применяют для отделки лестниц, террас, садовых дорожек и тротуаров. По своему применению материал схож с керамогранитом, которым также покрывают хозяйственные помещения и открытые уличные участки.

Существует водостойкий клинкер для применения в помещениях с повышенной влажностью. Нередко таким материалом выстилают территории вокруг бассейнов и декоративных прудов. Водостойкий клинкер можно встретить в парилках как элемент оформления стен и пола. Низкая теплопроводность позволяет ему не нагреваться при высоких температурах, гарантируя безопасность при прикосновении.

Особенности дизайна клинкерного кирпича

Несмотря на существующую стандартизацию размеров традиционной клинкерной плитки, каждый производитель в угоду визуальной составляющей имеет право менять размеры своих изделий. При осмотре домой из такого материала можно увидеть как квадратные кирпичи, так и чересчур вытянутые бруски. Тротуарный клинкер может быть как прямоугольным так и овальным в зависимости от изначальной дизайнерской задумки.

Отличительной чертой клинкерного кирпича является его цвет. Согласно традиционной методикой изготовления, внешний вид изделия изменяется лишь добавлением определённых типов глины и других природных материалов. Такой подход гарантирует естественный природный оттенок готового здания – дом будет казаться очень уютным.

Видео описание

Наглядно о том, как выбрать клинкерный кирпич, смотрите в этом видео:

Кроме расцветки можно выбрать и тип поверхности кирпича. Использование различных форм для прессовки позволяет получать как гладкий клинкер, так и блок с шероховатой поверхностью. Существуют кирпичи с эффектами декоративной штукатурки, посыпки или натурального камня.

Использование материала в строительстве и ремонте

Клинкер повсеместно применяют для возведения не только частных домов, но и крупных офисных зданий. Чаще всего материал используют в качестве облицовки зданий. Наибольшую популярность приобрёл метод при котором кирпичи используют третьим слоем после основного материала стен и утеплителем.

Важно! Облицовка из клинкера позволяет легко разбирать кладку, облегчая тем самым возможность замены теплоизоляционного материала.

Широкая палитра цветовых решений и большое количество дизайнерских изысков гарантировало использование клинкерных блоков для строительства заборов и облагораживания цокольной части домов. Площадь облицовки таким дорогостоящим материалом зависит лишь от финансовых возможностей заказчика.

Клинкерные блоки для возведения стен и перегородок

Современные дизайнерские подходы к оформлению жилых помещений нередко используют в качестве замене обоев кирпича и природного камня. Широкая палитра цветовых решений делает клинкер отличным решением для подобного рода экспериментов. Имея качественную кладку, можно не заботиться об оштукатуривании стен, покраске или оклейке обоями.

Строительство подобных стен требует соблюдения простых технических требований. Конструкции никогда не возводят из чистого клинкера. Его используют в качестве дополнения к рядовому или силикатному кирпичу. Для надёжного крепления двух стен друг к другу используют металлические анкера и подвесы из нержавеющей стали.

Другие варианты применения клинкерных блоков

Оригинальный внешний вид делает этот материал отличным решением для ландшафтного дизайна. Его нередко используют для оформления массивных веранд и беседок, а также для мощения и облагораживания декоративных элементов на приусадебных участках. Клинкер позволяет возводить невысокие сооружения и стены, необходимые для зонирования участка.

Другим частым направлением использованием клинкерного кирпича и плитки является создание и декорирование мангалов. Высокие показатели жароустойчивости позволяют применять его даже в зоне открытого огня по аналогии с шамотным кирпичом. Для этого используют простые варианты с гладкими краями и темным цветом. Внешнюю сторону мангалов и печей для барбекю декорируют уже согласно своему вкусу или дизайнерскому проекту.

Кладка клинкерных блоков при облицовке фасада

Несмотря на потрясающие физико-технические характеристики, клинкер является довольно капризным материалом с точки зрения строителей и каменщиков. Обязательное условие для начала кладки – установление постоянной тёплой погоды в диапазоне от +5 до +30 градусов. Холодная температура не гарантирует равномерности высыхания кладочного раствора.

На лицевую сторону фасада крепят гидроизолирующий материал и тонкий слой утеплителя. Затем при помощи реек выставляют уровень по всей длине фасада. Полностью сформировав линию первого ряда кирпичей можно приступать к монтажу анкеров для надёжной фиксации облицовки к основной стене.

В качестве кладочного раствора не рекомендуется использовать традиционную цементно-песчаную смесь. Её характеристики недостаточны для надёжного скрепления плотных клинкерных блоков. В качестве связующего элемента рекомендуется использовать специальный клей от производителей плитки. Спустя 3-4 дня после укладки, рекомендуется делать расшивку. Для этого потребуется уже традиционная цементная смесь. По желанию добавляют колер, сажу или небольшое количество извести.

Алгоритм укладки клинкерного кирпича

Чёткое соблюдение всех технических требований позволит не только упростить работу, но и обезопасить себя от возможных проблем при будущей эксплуатации. Первый ряд блоков выкладывают без раствора, чтобы прочертить точный горизонтальный уровень, который будет взят за основу при дальнейшей кладке. По краям стены укладывают по кирпичу, натягивают между ними шнур-причалку, после чего ведут по ней остальные блоки.

Отличительной особенностью при кладке клинкера является обязательно выскабливание кладочных швов перед их дальнейшей затиркой. Спустя 20-30 минут после монтажа блока, раствор начнёт подсыхать. При помощи кельмы его выскабливают на глубину 15-20 мм, формирую V-образную выемку. После полного высыхания раствора её заполняют затирочной смесью необходимого цвета.

Видео описание

Как производится кладка клинкерного кирпича, показано в этом видео:

Заключение

Клинкерный кирпич – материал для отделки и декорирование фасадов, обладающий великолепными техническими характеристиками. При качественном монтаже он не потеряет товарного вида более 150 лет. Единственными минусами таких блоков является их дороговизна и особые условия кладки, недоступные неопытным каменщикам.

Цементный клинкер: что это такое и как производится

При возведении высотных зданий и небольших домов используется цементный клинкер. Твердый раствор увеличивает срок службы покрытий, подходит для облицовки печей и искусственных водоемов. Клинкерной плиткой, вместо натурального камня, украшают фасады, применяют как керамогранит при отделке интерьера, а также для реставрации пенобетонных и деревянных поверхностей. Строительный материал выдерживает избыточную влажность и обладает высокими теплоизоляционными свойствами.

Что такое цементный клинкер

В ходе обжигания смеси, состоящей из известняка и нескольких разновидностей глины, при высокой температуре получается вязкий гранулированный полуфабрикат, называемый клинкером. Для производства цемента в вещество добавляют гипс или сульфат кальция и другие минеральные компоненты, которые измельчают в порошок.

Впервые процесс спекания строительного сырья, добываемого из недр земли, путем нагревания его до 1450°, был описан в 19 веке инженером из Франции, создавшим полуфабрикат и цемент. Луи Вика использовал полученный промежуточный продукт при возведении подвесного моста, чтобы доказать его качество.

Каким методом получают цементный клинкер

Для создания материала, не уступающего по прочности натуральному камню, голландские строители стали обжигать специальную глину при высокой температуре. Сейчас при производстве цементного клинкера используют сырье, в составе которого содержатся двух-трехкальциевые силикаты или алюминаты. Смесь нагревают в печах до плавления или спекания. На свойства клинкера влияют несколько факторов:

• характеристики используемых добавок и присадок;
• состав сырья;
• метод охлаждения и помола;
• технология нагрева.

При мокром способе обжига применяется много различных компонентов, среди которых триполифосфат, сода, торфяная вытяжка, жидкое стекло. Из шлама выделяются углекислоты, а клинкер приобретает форму шарика.

При сухом методе минеральные вещества высыхают в печи, а потом измельчаются в порошок. При комбинированном варианте смесь производят с помощью мокрого метода, затем влажность уменьшают до 16% путем фильтрования, после сырье обжигают. Если применяется сухой способ, то смесь соединяют с водой. А образовавшиеся гранулы высыпают в печь для дальнейшего спекания. Почти 67% в них приходится на оксид калия, 4% — алюминия. Около 22% составляет диоксид кремния, до 6% в составе гранул — добавки и присадки.

В клинкере, из которого производится цемент, количество минеральных искусственных компонентов достигает 70%.

Четыре главные фазы клинкера

Для возведения многоэтажных зданий требуется материал высокого качества. На свойства и характеристики цемента влияет объем и состав смесей, применяемых в процессе обжига. В клинкере обязательно должны присутствовать 4 компонента в определенных пропорциях.

В составе основного продукта, используемого для производства цемента, содержится силикат, представляющий собой смесь диоксида кремния и тройного объема оксида кальция. В клинкере его количество составляет не менее 52%. В кристаллической решетке алита вкраплены ионы:

Силикат быстро вступает в реакцию с водой. Такое свойство минерала обеспечивает прочность клинкера на всех этапах нагревания и обжига.

Белит

В полуфабрикате цемента от 14% до 31% приходится на фазу, представляющую смесь диоксида кремния и двойного объема оксида кальция. Вещество не вступает в реакцию с водой, но спустя год приобретает такую же прочность, как и алит. В кристаллической решетке белита выявляют ионы разных металлов.

Алюминатная фаза

В гранулах цементного клинкера содержится силикат, в котором оксид алюминия смешан с тройным объемом оксида кальция. На эту фазу в продукте приходится не менее 4%, но и не более 11.В кристаллической решетке в небольшом количестве наблюдаются вкрапления ионов микроэлементов:

При взаимодействии с водой вещество быстро схватывается. Для предупреждения нежелательной реакции в смесь добавляют гипс.

Алюмоферритная фаза

В промежуточном продукте цемента обязательно присутствует еще один компонент, объем которого составляет 5% — 15%. Четырехкальциевый алюмоферрит может менять состав в зависимости от концентрации оксида железа и алюминия. Дополнительные компоненты и примеси, содержащиеся в продукте, на его прочность влияния не оказывают. Скорость взаимодействия фазы с водой уменьшают или увеличивают, используя разные соединения.

Характеристика минералов цементного клинкера

Трехкальциевый силикат обуславливает свойства материала, включая скорость затвердевания. Вещество выделяет тепло и обладает высокой прочностью. Добавки, содержащиеся в фазе алита, влияют на его характеристики, изменяют структуру.

Двухкальциевый силикат (C₂S) медленно затвердевает, почти не выделяет тепло, но постепенно приобретает высокую прочность. Техническим свойствам портландцемент обязан белиту и алиту, поскольку концентрация этих твердых растворов в клинкере превышает 70%. Объем между кристаллами силикатов заполнен различными веществами, не влияющими на свойства материала.

В процессе обжига трехкальциевый алюминат очень быстро затвердевает и выделяет большой объем тепла, но при этом получается не очень прочным. Присутствие значительного количества минерала в клинкере провоцирует появление коррозии, в портландцементе содержание вещества не превышает 5%.

Целит обладает высокой скоростью взаимодействия с молекулами воды, однако раствор алюмофферита кальция не влияет на процесс затвердевания материала.

Содержание основных минералов в клинкере:

Щелочные оксиды попадают в сырье, используемое при производстве цемента, с полевым шпатом или глиной. Большая часть примесей при обжиге испаряется, а остальные включаются в состав других соединений. Количество щелочей в клинкере стараются уменьшить до 1%, поскольку они препятствуют затвердеванию раствора.

Окись кальция появляется при неполном обжиге, вследствие нарушения соотношения между основными компонентами сырья. Вещество присоединяет молекулы воды, увеличивает объем твердой фазы, что приводит к растрескиванию и потере пластичности клинкера.

Чтобы снизить содержание окиси кальция, гранулы перед измельчением месяц держат на складе.

Для производства клинкера в карьерах добывают сланцы и глинистые породы, в которых содержатся соединения алюминия, железа, а также известняки. Сырьевые смеси обжигают до спекания.

Полученный промежуточный продукт измельчают, добавляют гипс и производят портландцемент, из которого изготавливают прочный бетон, плитку для облицовки, искусственный камень.

Для создания других видов строительного материала клинкер соединяют с ракушечником и шлаком или смешивают с добавками.

Чтобы получить глиноземистый цемент, обжигают смесь бокситов и известняков. Состав не пропускает влагу, устойчив к высоким температурам, подходит для производства жаропрочного бетона, а также используется при аварийных работах.

При нагревании известняков до 1 тыс.° получают романцемент, который применяется для создания панелей и блоков, но обладает меньшей прочностью.

Производство цемента и состав цементного клинкера

Состав цементного клинкера который получается от производства цементного камня по новой технологии. Способы схем процесса производства цемента из клинкера.

Производство цемента из клинкера

Романцемент — получают путем обжига известняков, содержащих глинистых не менее 25% при температуре 1000-1200 градусов по Цельсию. Применение: производство бетонов низких марок, стеновые панели, блоки.

Портландцемент — после обжига известняков, мергелей и глинистых примесей получают цементный клинкер. Клинкер смешивают с добавками (ракушечник, доменный шлак).

Способы производства портландцемента

1. Мокрый — компоненты измельчают и смешивают в присутствии воды, полученную суспензию (шлам) обжигают.

2. Сухой — все тоже самое, только в сухом состоянии.

Минералогический состав цементного клинкера

Трехкальциевый силикат (алит) является активным минералом. Быстро твердеет и набирает прочность, сопровождается значительным тепловыделением.

Двухкальциевый силикат (белит) в начальный период твердеет медленно.

Трехкальциевый алюминат — низкая стойкость против серно-кислых соединений.

Четырехкальциевый алюмоферрит твердеет медленнее алита, но быстрее белита. Прочность ниже алита.

Применение портландцемента

Приготовление растворов невысоких марок для кладочных и штукатурных работ, бетонные изделия.

Виды портландцемента

Глиноземистый — быстро твердеет. Получают путем обжига известняков и бокситов (богаты глиноземом). Процесс твердения сопровождается большим тепловыделением.

Свойства: сульфатостойкий, водонепроницаемый, жаростойкий, в 3-4 раза дороже портландцемента.
Применение: срочные ремонтные работы, аварийные работы, бетонные работы в зимних условиях, производство жаростойких бетонов.

Водонепроницаемый расширяющийся портландцемент получают путем тщательного измельчения глиноземистого цемента, гипса и гидроалюминатов кальция. При взаимодействии двух последних происходит образование гидросульфатоалюминатов кальция. Твердение сопровождается увеличением объема.

Применение: создание гидроизоляционных покрытий, заделка стыков и трещин железобетонных конструкций.

Быстротвердеющий портландцемент характеризуется быстрым нарастанием прочности.

Конечно, скорость твердения не сравнить с гипсом. Но самая быстрая из всех видов цемента.

Применение: возведение монолитных сооружений, приготовление высокопрочных бетонов.

Шлакопортландцемент жаро-, водо- и сульфатостойкий. Процесс твердения медленный.

Применение: изготовление железобетонных конструкций для работы в горячих цехах, гидротехнические сооружения.

Пуццолановый портландцемент твердеет медленно, требует систематического увлажнения.

Свойства: водостойкий, сульфатостойкий, не морозостойкий.

Применение: бетонные и ж/б конструкции.

Пластифицированный позволяет снизить водопотребление бетонных смесей и расход цемента на 5-8%.

Применение: дорожные бетоны, аэродромное и гидротехническое строительство.

Гидрофобный по своим свойствам похож на пластифицированный. Применение тоже.

Белый и цветной портландцемент

Белый изготавливают из сырья в котором мало окрашивающих оксидов (чистый известняк). Цветной — в которых много (охра, железный сурик).
Применение: облицовочные плитки, фактурный слой стеновых панелей, искусственный мрамор.

Сульфатостойкий портландцемент изготавливают из клинкера с другими примесями не более 7%.

Производство цемента

Цемент — это один из самых востребованных строительных материалов на рынке. Однако, производство готового цемента является затратным как по капитальным вложениям, так и по использованию энергии. Заводы по его производству обычно расположены вблизи мест добычи основного сырьевого компонента, каковым является известняк. Сам цемент используется в строительстве, как в чистом виде, так и в качестве основы для изготовления незаменимых материалов (бетона и железобетона).

Производство цемента начинается с добычи клинкера. Затем клинкер измельчают и получают вещество в виде порошка, в которое добавляют гипсовый компонент и другое. Расходы на добычу клинкера — большая доля затрат в себестоимости цемента. В итоге такая статья затрат, как добыча сырья, составляет долю в себестоимости готового продукта равную 70%.

Метод, с помощью которого осуществляют добычу и разработку залежей известняка называется «сносом». Используя этот метод, часть горной породы «сносят», освобождая путь к известняку желто-зеленого цвета. Глубина залегания известняка обычно составляет 10 м, толщина пласта равна 70 см. До принятой глубины породу желто-зеленого цвета можно встретить еще примерно четыре раза. На следующем этапе добытый известняк с помощью ленты для транспортировки отправляется на измельчение. Здесь известняковая порода должна приобрести размер кусков не более 10 см в диаметре. Измельченный до таких размеров известняковый компонент транспортируется на сушку и повторное перемалывание, где к нему добавляются другие составляющие. Затем известняковая смесь обжигается. Так происходит процесс получения клинкера.

Следующая стадия заключается в обработке клинкера. В первую очередь, клинкер дробят. Одновременно проходит процесс подсушки минеральных компонентов и дробление гипсового камня. Затем все компоненты смешивают и еще раз подвергают перемалыванию.

Поскольку сырье имеет порой разные технические и физические характеристики, то в промышленности существует три метода производства готового продукта. Так, при производстве цемента применяется три способа изготовления готовой смеси: мокрый, сухой и комбинированный.

Цементная смесь, произведенная мокрым способом, сделана на основе карбоната (мела), силикатов (глины) и добавок, содержащих железо. К последним относятся конвертерный шлам, огарки пирита и железистый продукт. При этом глина должна содержать влагу не более 20%, а мел не более 29%. Все компоненты смеси проходят измельчение в воде, в итоге получается суспензия, влажность которой составляет 30-50%. Суспензия, а вернее шлам, поступает в специальные печи, где проходит обжиг. Печь для обжига имеет весьма внушительные размеры: ее высота составляет 7 м, а длина — 200 м. В процессе обжига из шлама происходит выделение углекислот. На выходе из печи после обжига получается клинкер, который имеет вид шариков. Эти шарики измельчают и получают готовую цементную смесь.

При сухом способе производства происходит сушка всех сырьевых составляющих цемента, и только затем перемалывание. Таким образом, смесь имеет вид порошка.

При комбинированном способе осуществляется частичное использование двух предыдущих. Таким образом, комбинированный способ производства подразделяется на два вида. При первом из них смесь сырьевых компонентов готовят по мокрому способу, и только затем влажность смеси снижают с помощью специальных фильтров, она не должна превышать 16-18%. Потом эту массу отправляют на обжиг. При втором виде для получения смеси используется способ сухого получения первоначальной смеси, а затем в нее добавляют воду. Так получают гранулы, размер которых составляет не более 10-15 мм. Затем эти гранулы отправляют в печь для обжига.

Дата публикации статьи: 6 ноября 2014 в 11:32
Последнее обновление: 19 января 2021 в 15:50

Цемент доставляется с завода-изготовителя к месту потребления железнодорожным и автомобильным транспортом. При доставке цемента по железной дороге используются…

Сырье для изготовления стекла Стекло — твердый, аморфный, прозрачный в той или иной области оптического диапазона материал. Получают…

Бетонная смесь имеет первостепенное значение на любой современной стройке. Прежде всего, ее используют при закладке фундаментов. Она также…

Ускорители твердения: поваренная соль, двуводный гипс, жидкое стекло. Замедлители твердения: клей животного происхождения, СДБ. Магнезиальные вяжущие — тонко…

Что такое цементный клинкер? Состав и использование

Цементный клинкер — производится на стадии обжига при производстве цемента и используется в качестве связующего во многих цементных изделиях.

При нагревании смеси, полученной из известняка (около 75 %) и глины (около 25 %) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера .

Кусочки клинкера обычно имеют диаметр 3-25 мм и темно-серого цвета.

Состав клинкера

Состав клинкера рассматривается двумя отдельными подходами:

• минералогический анализ с использованием петрографической микроскопии или рентгеноструктурного анализа;
• химический анализ, наиболее точно методом рентгеновской флуоресцентной спектрометрии.

Четыре главные фазы клинкера

Алит. Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров. Его содержание составляет 50—70 %.

Белит. Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %.

Алюминатная фаза. Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров.

Алюмоферритная фаза. Ферритная фаза (CaAlFe) составляет 5—15 % обычного цементного клинкера.

Термохимия клинкера

Сырье забирается в печь при комнатной температуре. Внутри печи температура продолжает повышаться, и когда она достигает своего пика, при быстром охлаждении образуется клинкер. Хотя стадии реакции часто пересекаются, они могут быть выражены в четко определенной последовательности следующим образом:

1. 65-125 ° C : испаряется свободная вода. Чистая подводимая теплота: 2145 кДж/кг клинкера.
2. 400-650 ° C : глина разлагается эндотермически, и щелочи вступают в реакцию с атмосферой печи с образованием жидких сульфатов. Чистая тепловая мощность: 42,2 кДж/кг клинкера.
3. 500-650 ° C : доломит разлагается эндотермически. Чистая потребляемая энергия: 19,7 кДж.
4. 650-900 ° C : карбонат кальция эндотермически реагирует с диоксидом кремния с образованием «зарождающегося белита». Чистая тепловая мощность: 722,5 кДж
5. 700-900 ° C : карбонат кальция эндотермически реагирует с оксидом алюминия и оксидом железа с образованием зарождающегося алюмината и феррита. Чистая тепловая мощность: 207,2 кДж.
6. 900-1050 ° C : когда весь имеющийся оксид кремния, оксид алюминия и оксид железа прореагировали, оставшийся карбонат кальция эндотермически разлагается до оксида кальция. Потребность в тепле: 601,9 кДж / кг клинкера.
7. 1300-1425 ° C : алюминат, феррит и часть белита эндотермически плавятся, а белит реагирует с оксидом кальция с образованием алита.
8. 1425-1300 ° C : пройдя пиковую температуру, расплав экзотермически замерзает, превращаясь в алюминат, феррит и белит.

Использование клинкера: преобразование в цемент

Клинкер, в сочетании с добавками и измельченный в мелкий порошок, используется в качестве связующего в цементных изделиях. Различные вещества добавляются для достижения определенных свойств в производимом цементе. Гипс, добавляемый и измельчаемый клинкером, регулирует время схватывания и дает наиболее важное свойство цемента — прочность на сжатие. Это также предотвращает агломерацию и покрытие порошка на поверхности шариков и стенок мельницы. Некоторые органические вещества, такие как триэтаноламин (используется в количестве 0,1 мас.%), добавляется в качестве измельчающих добавок, чтобы избежать агломерации порошка. Другими добавками, которые иногда используют, являются этиленгликоль, олеиновая кислота и додецилбензолсульфонат. Наиболее заметным типом производимого цемента является портландцемент, но некоторые активные ингредиенты химических добавок могут добавляться в клинкер для производства других типов цемента, таких как:

• молотый гранулированный доменный шлак цемент
• пуццолана цемент
• кремнеземистый цемент

Клинкер в основном используется для производства цемента. Поскольку он может храниться в сухом состоянии в течение нескольких месяцев без заметного ухудшения, он продается в больших количествах на международном рынке. Производители цемента покупают клинкер для своих цементных заводов в тех местах, где сырья для цемента мало или нет в наличии.