- Цемент
-
I
Цеме́нт (нем. Zement, от лат. caementum — щебень, битый камень)
собирательное название искусственных неорганических порошкообразных вяжущих материалов (См. Вяжущие материалы), преимущественно гидравлических, обладающих способностью при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или др. жидкостями образовывать пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело; один из главнейших строительных материалов, предназначенных для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления отдельных элементов (деталей) сооружений, гидроизоляции и др.В общем понимании этого термина Ц. известен с древнейших времён. Первыми искусственными вяжущими веществами были гипс и известь, применявшиеся древними египтянами и греками при возведении монументальных сооружений, частично сохранившихся до наших дней. Позднее в качестве вяжущих использовались известковые растворы с добавкой измельченных вулканических пород (в Древнем Риме) или слабообожжённого кирпича-цемянки (в Киевской Руси), придававших им способность твердеть в воде. В 1796 Дж. Паркером был получен патент на гидравлическое вяжущее — романцемент — измельченный продукт обжига природных мергелей (См. Мергель). В 1824 Дж. Аспдин в Англии и в 1825 Е. Г. Челиев в России независимо друг от друга создали Портландцемент, получаемый обжигом до спекания искусственной смеси известняка и глины, взятых в определённых пропорциях.Большое значение в развитии теории и практики цементного производства в России имели труды А. Р. Шуляченко, Н. А. Белелюбского (См. Белелюбский), И. Г. Малюги (См. Малюга), Н. Н. Лямина, В. И. Чарномского. В результате их работ были созданы высококачественные отечественные Ц., почти полностью вытеснившие из строительной практики Ц. иностранного производства. Однако в дореволюционной России количество цементных заводов, их мощность и технический уровень были недостаточными. Единственным научным учреждением, занимавшимся исследованиями по Ц., была механическая лаборатория Петербургского института инженерных путей сообщения.Октябрьская революция 1917 открыла широкие возможности для развития цементной промышленности (См. Цементная промышленность) и науки о Ц. Трудами советских учёных А. А. Байкова, В. А. Кинда, В. Н. Юнга, П. П. Будникова, П. А. Ребиндера, Н. Я. Торопова, Ю. М. Бутта, А. В. Волженского (См. Волженский) и др, были созданы современные основы физикохимии. Ц., разработана теория его твердения, усовершенствована технология цементного производства, созданы новые высокоэффективные виды Ц. с особыми свойствами, удовлетворяющими потребности различных отраслей народного хозяйства. В СССР научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы, связанные с развитием цементной промышленности и повышением её технического уровня, осуществляются рядом специализированных институтов (НИИЦемент, Гипроцемент, НИИЦеммаш и др.), а также кафедрами некоторых вузов.Современный процесс производства Ц. включает: добычу цементного сырья природного (См. Цементное сырьё природное) или использование в качестве такового некоторых промышленных отходов (металлургических шлаков, зол ТЭС, вскрышных пород и т.п.); дробление и тонкое его измельчение; приготовление однородной сырьевой смеси заданного состава; обжиг её до спекания при температуре 1450—1550 °С; измельчение полученного Клинкера в тонкий порошок вместе с небольшим количеством гипса и активных минеральных добавок (См. Добавки) или др. веществ, придающих Ц. нужные качества. В зависимости от способа приготовления сырьевой смеси различают сухой, мокрый и комбинированный способы производства Ц. Выбор способа обусловлен главным образом технико-экономическими показателями: возможной степенью концентрации производства, расходом топлива и электроэнергии, трудовыми затратами.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 (См. Вращающаяся печь) 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 | Минералоги- | Марка | Особые | Основные области | || | состав цемента | ческий состав | цемента | свойства | применения | || | (в % по массе) | клинкера | | | | || | | (в % по массе) | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Портланд- | Портландцемент- | 3CaO·SiO2(37— | 300, 400, | | Монолитный бетон |-- || цемент | ный клинкер (85); | 72); 2CaO·SiO2(6— | 500, 600 | | гражданских и |-- || | гипс (1,5-3,5) по | 47); 3СаО·Al2O3 | | | промышленных |-- || | SO3; активная | (2—20); | | | зданий и сооружений, |-- || | минеральная | 4СаО·Al2O3·Fe2O3 | | | сборные |-- || | добавка (до 15) | (2—19) | | | железобетонные | || | | | | | конструкции, | || | | | | | дорожное | || | | | | | строительство, | || | | | | | наружные части | || | | | | | гидротехнических | || |---------------------------------| | | | сооружений, |-- || | | | | | строительные | || | | | | | растворы | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Быстротвер- | Портландцемент- | 3CaO·SiO2 + | Не ниже | Более быстрое | Сборные | || деющий | ный клинкер (90); | +3СаО·Al2O3 | 400; через | твердение и | железобетонные | || портландце- | гипс (1,5—3,5) по | (до65); 2CaO·SiO2 | 3 сут | более тонкий | конструкции, | || мент | SO3; активная | + 4CaO·Al2O3· | прочность | помол, чем у | скоростное | || | минеральная | Fe2O3 (33) | не менее: | обычного | строительство | || | добавка (до 10) | | 4 Мн/м2 | портландце- | | || | | | (при | мента | | || | | | изгибе), | | | || | | | 25 Мн/м2 | | | || | | | (при | | | || | | | сжатии) | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Сульфато- | Портландцемент- | 3СаО·SiO2 (до 50); | 400 | Повышенная | Для сооружений, | || стойкий | ный | 3CaO·Al2O3 (до 5); | | стойкость к | находящихся в | || портландце- | клинкер (100); гипс | 3СаО·Al2O3 + | | сульфатной | условиях сульфатной | || мент | (до 3,5) по SO3 | + | | агрессии, | агрессии и в | || | | 4СаО·Al2O3Fe2O3 | | повышенная | условиях | || | | (до 22) | | морозостой- | переменного | || | | | | кость | замораживания и | || | | | | | оттаивания | || | | | | | или увлажнения и | || | | | | | высыхания | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Пластифици- | Портландцемент | Тот же, что у | 300, 400, | Повышенные | Те же, что и обычного | || рованный | с пластифицирую- | портландце- | 500 | пластичность и | портландцемента; | || портландце- | щей | мента | | морозостой- | для экономии | || мент | добавкой (0,15— | | | кость | цемента или бетонной | || | 0,25) | | | | смеси; для | || | | | | | повышения | || | | | | | морозостойкости | || | | | | | бетона | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Гидрофобный | Портландцемент | | 300, 400 | Длительное | Те же, что и обычного | || портландце- | с гидрофобной | | | сохранение | и | || мент | добавкой (0,06—0,3) | | | активности, | пластифицированного | || | | | | повышенные | портландцементов и | || | | | | пластичность и | в тех случаях, когда | || | | | | морозостой- | необходимо | || | | | | кость | длительное хранение | || | | | | | цемента | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Тампонажный | Портландцементный | | | Быстрое | Тампонирование | || портландцемент: | клинкер; | | | твердение | нефтяных и газовых | || а) для | допускается | | | и медленное | скважин | || «холодных» | введение: а) | | | схватывание | | || скважин; б) для | активных | | | | | || «горячих» | (до 15%) или | | | | | || скважин | инертных | | | | | || | (до 10%) | | | | | || | минеральных | | | | | || | добавок; б) шлака | | | | | || | (до | | | | | || | 15%) или песка (до | | | | | || | 10%) | | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Декоративные | Белый | 4СаО·Al2O3·Fe2O3 | 300, 400, | Белый цемент | Отделка зданий и | || Портландце- | портландцемент- | (до 2) | 500 | по степени | сооружений, | || менты (белый и | ный клинкер (80— | | | белизны | скульптурные и | || цветные) | 84); диатомит (6); | | | делится на 3 | покрасочные работы | || | инертная | | | сорта, цветные | | || | минеральная | | | цементы имеют | | || | добавка (10) или | | | различную | | || | минеральный | | | окраску | | || | пигмент (15) | | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Сульфато- | Портландцемент- | 3СаО·Al2O3 | 200, 300, | Повышенная | Подводные и | || стойкий | ный клинкер (60); | (до 8) | 400 | стойкость к | подземные | || пуццолановый | добавки | | | сульфатной | сооружения в | || портландце- | вулканического | | | агрессии | условиях постоянного | || мент | (25—40) или | | | | воздействия | || | осадочного (20—30) | | | | агрессивных | || | происхождения; | | | | (сульфатных) вод | || | гипс (до 3,5) по SO3 | | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Шлакопорт- | Портландцемент- | Тот же, что у | 300, 400, | Замедленный | Те же, что у | || ландцемент | ный клинкер (40— | портландце- | 500 | рост прочности | портландцемента. | || | 70); доменный | мента | | в начале | Эффективен для | || | гранулированный | | | период | сборного | || | шлак (30—60); гипс | | | твердения, | железобетона, | || | (до 3,5) по SO3 | | | пониженные | изготовляемого с | || | | | | морозостой- | тепловлажностной | || | | | | кость и | обработкой | || | | | | тепловыделе- | | || | | | | ние, | | || | | | | повышенная | | || | | | | сульфатостой- | | || | | | | кость | | || |-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------||----------------------------| Глинозёмистый | СаО·Al2O2; | 400, 500, | Быстрое | Срочные, аварийные |-- || Глинозёмис- | шлак (100); | 12СаО·7Al2O3; | 600 (через | твердение при | и восстановительные |-- || тый цемент | допускается | СаО·2Al3O3; | 3 сут | нормальной и | работы, сооружения, |---|| | введение 1% | 2СаО·Al2O3· | твердения) | пониженной | подвергающиеся |-- || | добавок, не | SiO2; FeO | | температурах, | действию |-- || | ухудшающих | | | высокая | минерализованных |-- || | качество цемента | | | стойкость к | вод или сернистого |-- || | | | | действию | газа, жаростойкие | || | | | | минерализован- | бетоны и растворы. | || | | | | ных вод, | Неприменим в | || | | | | потеря | условиях | || | | | | прочности (до | повышенной | || | | | | 60%) через | температуры и | || | | | | 15—20 лет | влажности | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | || | | | | | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Гипсоглинозё- | Глинозёмистый | Тот же, что у | 400, 500 | Расширение | Водонепроницаемые | || мистый | шлак (70); | глинозёмисто-го | (через | при | бетоны и растворы, | || расширяю- | двуводный гипс (30) | цемента | 3 сут | твердении в | заделка стыков, | || щийся цемент | | | твердения) | воде (через 1 | ремонтные работы, | || | | | | сут 0,15%, | тампонирование | || | | | | через 28 сут | нефтяных и газовых | || | | | | 0,3—1%), | скважин | || | | | | быстрое | | || | | | | твердение; | | || | | | | высокие | | || | | | | плотность, | | || | | | | водонепрони- | | || | | | | цаемость и | | || | | | | сульфатостой- | | || | | | | кость | | ||-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|| Кислотоупор- | Кварцевый песок | SO2; Na2SiF6 | Предел | Стоек к | Кислотоупорные | || ный цемент | (90—96): | | прочности | действию | бетоны и растворы, | || | кремнефторис- | | при | большинства | обмазки и футеровки. | || | тый натрий | | растяже- | минеральных и | Неприменим в | || | (4—8,5) | | нии | органических | аппаратах пищевой | || | | | 2 Мн/м2 | кислот. | промышленности и | || | | | (через | Нестоек к | при температуре | || | | | 28 сут | действию HF, | ниже —20°С | || | | | твердения) | H2SiF6, | | || | | | | кипящей воды | | || | | | | и водяного | | || | | | | пара. Токсичен | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------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.Лит.: Технология вяжущих веществ, М., 1965; Вяжущие материалы, заполнители для бетонов и нерудные материалы, М., 1973; Краткий справочник технолога цементного завода, М., 1974.И. В. Кравченко.II Цеме́нтзубной, специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба млекопитающих и человека. Служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле. Подобно другим структурам, содержащим коллагеновые волокна, Ц. вырабатывается специальными клетками (цементобластами). Последние, погружаясь в Ц., превращаются в цементоциты (цементные клетки). В состав Ц. входит 29,6% органических веществ, 57% фосфата кальция, 8% карбоната кальция, 1,2% фторида кальция, 1% фторида магния.III Цеме́нт («Цеме́нт», )ежемесячный научно-технический и производственный журнал, орган министерства промышленности строительных материалов СССР. Издаётся в Ленинграде. Основан в 1901 (до 1916 выходил под название «Цемент, его производство и применения», в 1917—1932 — «Портландцемент»). Освещает вопросы производственной деятельности предприятий цементной промышленности. Публикует материалы, связанные с совершенствованием технологии, созданием высококачественных цементов, разработкой теоретических проблем развития цементной промышленности, а также информационные и справочные материалы. Тираж (1977) свыше 9 тыс. экз.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
