Цемент

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Цю статтю необхідно відформатувати, використовуючи мову розмітки Вікі.
Ви можете допомогти проекту, зробивши це!

Цеме́нт - в'яжуча речовина, яка з рідкого або тістоподібного стану переходять у твердий каменеподібний стан при звичайній температурі. Один з основних будівельних матеріалів, в'яжучий засіб при виготовленні бетону.

[ред.] Виробництво

[ред.] Сировина

У виробництві цементу використовуються переважно легкоплавкі глини, аргіліти і глинисті сланці, що складають частину цементної шихти. Другою основною її складовою є карбонатні породи.

Сировиною для виробництва цементу служать вапняк і глина, які змішують у певному співвідношенні (75—80% вапняку і 20— 25% глини) і прожарюють близько 1450°С. Прожарювання проводять у спеціальних циліндричних печах, викладених всередині вогнетривким матеріалом. Сучасні потужні цементні печі досягають у довжину 185 м і мають внутрішній діаметр до 5 м. їх встановлюють дещо нахиленими. Шихту завантажують у верхній кінець печі. Піч повільно обертається, і завантажений матеріал, пересипаючись, рухається до нижнього кінця, назустріч розжареним газам — продуктам горіння палива (розпиленого вугілля або горючих газів).

При обпаленні в цементному матеріалі послідовно відбуваються такі головні хімічні перетворення. При 100—120°С випаровується волога. При 500°С вигоряють органічні домішки. При 800—1000°С розкладається вапняк:

CaCO₃ = CaO + CO₂ ↑

При 1000—1300°С оксид кальцію взаємодіє з діоксидом силіцію SiO₂ і AlO₃ з глини з утворенням силікатів і алюмінатів кальцію:

3CaO + SiO₂ = 3CaO • SiO₂ (Ca₃SiO₅)
2CaO + SiO₂ = 2CaO • SiO₂ (Ca₂SiO₄)
3CaO + Al₂O₃ = 3CaO • Al2O₃ (Ca₃(AlO₃)₂)

При 1300—1450°С відбувається спікання утворених силікатів і алюмінатів кальцію. Куски спеклої цементної маси, яку називають клінкером, вивантажуються з нижнього кінця печі і після охолодження розмелюються, внаслідок чого утворюється сіро-зелений порошок, який і називають цементом.

Склад цементу виражають звичайно процентним вмістом CaO, SiO₂, Al₂O₃ і Fe₂O₃. До складу цементу як домішки входять і інші речовини. Звичайний, або так званий силікатний, цемент містить: CaO (60—67%); SiO₂ (17—25%); Al₂O₃ (3—8%); Fe₂O₃ (0,3-6%).

[ред.] Застосування

Цемент звичайно використовують у суміші з піском. На одну частину маси цементу беруть 3—5 частин піску. З такої суміші разом з водою виготовляють напіврідку тістоподібну масу, яку називають цементним розчином. Цементний розчин через деякий час тужавіє, а потім твердне в каменеподібну речовину. Твердіння цементного розчину при звичайній температурі продовжується майже місяць. Обумовляюється це явище складними хімічними реакціями, головніші з яких можна зобразити такими рівняннями:

Ca₃SiO₅ + 5H₂O = Ca₂SiO₄ • 4H₂O + Ca(OH)₂
Ca₂SiO₄ + 4H₂O = Ca₂SiO₄ • 4Н₂О
Ca₃(AlO₃)₂ + 6H₂O = Ca₃(AlO₃)₂ • 6Н₂О

Змішування цементного розчину з гравієм і щебенем дає бетон. Якщо бетоном наповнити залізний каркас (залізні стержні, дріт тощо), то тоді його називають залізобетоном. Цемент (бетон) дуже міцно зв'язується з залізом і має однаковий з ним коефіцієнт теплового розширення. Бетон і залізобетон мають дуже високу твердість і механічну міцність. їх широко використовують при будівництві гідроелектростанцій, мостів, каналів, заводських корпусів і в житловому будівництві.

[ред.] Історія видобутку і застосування

Технології добування були відомі у стародавньому Єгипті. Вважаєтсья також, що єгипетські піраміди були побудовані з бетонних бльоків, на основі гіпотези, що серед кам'яних брил пірамід було знайдено волосину.