Производство портландцемента

Портландцемент — сложная смесь химических веществ, и при его твердении происходят более сложные химические процессы. По сравнению с известью портландцемент твердеет быстрее и обретает высокую прочность после отверждения. Это происходит благодаря присутствию в цементе трехкальциевого силиката.

Сырьем для производства портландцемента являются глина (сложные алюмосиликаты) или сланцевая глина и известняк СаС03. Иногда известняк заменяют мелом, ракушечником или другими карбонатами кальция. Соотношение известняка и глины при переработке сырья в портландцемент составляет примерно 4:1. Для снижения температуры, при которой идет процесс образования минералов клинкера, в качестве флюса должно быть добавлено небольшое количество окиси железа.

Чистые известняки без примеси доломита практически не встречаются. Доломитизированные известняки непригодны для производства цемента, так как окись магния не соединяется с кремневой кислотой и остается свободной в готовом портландцементе. Если свободная окись магния или свободная известь находятся в цементе, они «гасятся» или соединяются с водой с образованием (ОН)2. В результате реакции бетон увеличивается в объеме, растрескивается и разрушается. Расширение вследствие присутствия магнезии более опасно, чем расширение из-за наличия извести; оно развивается чрезвычайно медленно, и первые симптомы появляются лишь через несколько лет. По этой причине при производстве портландцемента ограничивают содержание магнезии до 5%. В любом портландцементе всегда присутствует небольшое количество магнезии, и именно ей цемент обязан своим серо-зеленым цветом1.

Обычный состав сырья для производства портландцемента содержит (% по массе): 5Ю2 — 15,5; А1203 — 2,5; Ре203 — 2; СаО — 42; МёО — 2,5; С02 — 35,5. Здесь С02 образует соединения М§С03 и СаС03. Сырые известняк, глина и окись железа измельчаются до состояния, соответствующего прохождению через сито № 200 в шаровой мельнице. Сырье подается в печь для обжига цемента либо сухим, либо (чаще) в виде жидкого теста.