При сухом способе производства Ц. сырьевые материалы (известняк и глина) в процессе измельчения и помола в мельницах высушиваются и превращаются в сырьевую муку, состав которой корректируется в соответствии с заданным, после чего мука поступает на обжиг. Современные вращающиеся печи для обжига клинкера, как правило, оборудованы запечными теплообменниками, в которых осуществляется подогрев и частичная декарбонизация сырьевой смеси. Расход тепла на обжиг клинкера составляет 750—850 ккал/кг клинкера. При мокром способе размол сырьевых компонентов осуществляется в мельницах в присутствии воды, которая играет роль понизителя твёрдости, интенсифицирует процесс помола и снижает удельный расход энергии на помол. Полученная сметанообразная масса (шлам) корректируется до заданного состава и направляется на обжиг. За счёт испарения воды шлама в печи расход тепла на обжиг увеличивается н 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 около 4,19 Мдж/кг (1000 ккал/кг ) клинкера.
Необходимые свойства Ц. достигаются правильным проектированием сырьевой смеси и получением в процессе производства Ц. нужного состава — химического, минералогического, гранулометрического и вещественного (под минералогическим составом Ц. понимается качественный и количественный перечень минералов, входящих в состав клинкера; под вещественным составом — качественный и количественный 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 экономические показатели производства. Контроль качества готового Ц. осуществляется на основе требований соответствующих ГОСТов. Стандартизованы также методы физико-механических испытаний при определении свойств Ц.
По прочности Ц. делится на марки. Марка Ц. определяется пределом прочности при изгибе образцов-призм размером 40´40´160 мм и при сжатии их половинок, изготовленных из цементного раствора состава 1: 3 (по массе) с нормальным (кварцевым) песком (срок твердения образцов в воде 28 сут с момента изготовления). Для специального 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 техническим качествам Ц. сов. производства принадлежат к числу лучших Ц. в мире.
Главнейшие виды цементов, выпускаемых в ССР
Название Вещественный состав цемента (в
% по массе) Минералоги- ческий состав клинкера (в
% по массе) Марка цемента Особые свойства Основные области применения Портланд- цемент Портландцемент- ный клинкер (85); гипс (1,5-3,5) по SO3 ; активная минеральная добавка (до 15) 3CaO·SiO2 (37—72); 2CaO·SiO2 (6—47); 3СаО·Al2O3 (2—20); 4СаО·Al2O3·Fe2O3 (2—19) 300, 400, 500, 600 Монолитный бетон гражданских и промышленных зданий и сооружений, сборные железобетонные конструкции, дорожное строительство, наружные части гидротехнических сооружений, строительные растворы Быстротвер- деющий портландце- мент Портландцемент- ный клинкер (90); гипс (1,5—3,5) по SO3 ; активная минеральная добавка (до 10) 3CaO·SiO2 + +3СаО·Al2O3 (до65); 2CaO·SiO2 + 4CaO·Al2 O3 · Fe2 O3 (33) Не ниже 400; через 3
сут прочность не менее: 4
Мн/м2 (при изгибе), 25
Мн/м2 (при сжатии) Более быстрое твердение и более тонкий помол, чем у обычного портландце- мента Сборные железобетонные конструкции, скоростное строительство Сульфато- стойкий портландце- мент Портландцемент- ный клинкер (100); гипс (до 3,5) по SO3 3СаО·SiO2 (до 50); 3CaO·Al2 O3 (до 5); 3СаО·Al2O3 + + 4СаО·Al2O3Fe2O3 (до 22) 400 Повышенная стойкость к сульфатной агрессии, повышенная морозостой- кость Для сооружений, находящихся в условиях сульфатной агрессии и в условиях переменного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания Пластифици- рованный портландце- мент Портландцемент с пластифицирую- щей добавкой (0,15—0,25) Тот же, что у портландце- мента 300, 400, 500 Повышенные пластичность и морозостой- кость Те же, что и обычного портландцемента; для экономии цемента или бетонной смеси; для повышения морозостойкости бетона Гидрофобный портландце- мент Портландцемент с гидрофобной добавкой (0,06—0,3) 300, 400 Длительное сохранение активности, повышенные пластичность и морозостой- кость Те же, что и обычного и пластифицированного портландцементов 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 Портландце- менты (белый и цветные) Белый портландцемент- ный клинкер (80—84); диатомит (6); инертная минеральная добавка (10) или минеральный пигмент (15) 4СаО·Al2O3·Fe2O3 (до 2) 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 Сульфато- стойкий пуццолановый портландце- мент Портландцемент- ный клинкер (60); добавки вулканического (25—40) или осадочного (20—30) происхождения; гипс (до 3,5) по SO3 3СаО·Al2O3 (до 8) 200, 300, 400 Повышенная стойкость к сульфатной агрессии Подводные и подземные сооружения в условиях постоянного воздействия агрессивных (сульфатных) вод Шлакопорт- ландцемент Портландцемент- ный клинкер (40—70); доменный гранулированный шлак (30—60); гипс (до 3,5) по SO3 Тот же, что у портландце- мента 300, 400, 500 Замедленный рост прочности в начале период твердения, пониженные морозостой- кость и тепловыделе- ние, повышенная сульфатостой- кость Те же, что у портландцемента. Эффективен для сборного железобетона, изготовляемого с тепловлажностной обработкой Глинозёмистый шлак (100); допускается введение 1% добавок, не ухудшающих качество цемента СаО·Al2O2; 12СаО·7Al2O3; СаО·2Al3O3; 2СаО·Al2 O3 · SiO2 ; FeO 400, 500, 600 (через 3
сут твердения) Быстрое твердение при нормальной и пониженной температурах, высокая стойкость к действию минерализован- ных вод, потеря прочности (до 60%) через 15—20 лет Срочные, аварийные и восстановительные работы, сооружения, подвергающиеся действию минерализованных вод или сернистого газа, жаростойкие бетоны и растворы. Неприменим в условиях повышенной температуры и влажности Глинозёмис- тый цемент Гипсоглинозё- мистый расширяю- щийся цемент Глинозёмистый шлак (70); двуводный гипс (30) Тот же, что у глинозёмисто-го 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, водонепрони- цаемость и сульфатостой- кость Водонепроницаемые бетоны и растворы, заделка стыков, ремонтные работы, тампонирование нефтяных и газовых скважин Кислотоупор- ный цемент Кварцевый песок (90—96): кремнефторис- тый натрий (4—8,5) SO2 ; Na2 SiF6 Предел прочности при растяже- нии 2
Мн/м2 (через 28
сут твердения) Стоек к действию большинства минеральных и органических кислот. Нестоек к действию HF, H2 SiF6 , кипящей воды и водяного пара. Токсичен Кислотоупорные бетоны и растворы, обмазки и футеровки. Неприменим в аппаратах пищевой промышленности и при температуре ниже —20°С
Современные тенденции в производстве Ц.: постоянное увеличение объёма его выпуска (в СССР к 1980 достигнет 143—146 млн. т в год); расширение ассортимента специального Ц. и увеличение объёма их производства (особенно высокопрочных, быстротвердеющих, декоративных и расширяющихся Ц.); повышение средней марочной прочности выпускаемых Ц. (в частности, увеличение производства Ц. марки 600 и освоение выпуска Ц. марки 700); интенсификация процесса твердения Ц. (достижение высокой прочности через 4—6 ч твердения); рациональное территориальное размещение цементных заводов с целью сокращения перевозок сырья и готового продукта; снижение себестоимости Ц.; обеспечение высокой степени механизации и автоматизации цементного производства и дальнейшее улучшение условий труда на предприятиях цементной промышленности.
