Цемент

  1. Общие сведения, историческая справка.

Цемент (нем.Zement),собирательное название порошкообразных вяжущих веществ, способных при смешивании с водой (иногда с водными растворами солей) образовывать пластичную массу, приобретающую затем камневидное состояние. Основные виды: портландцемент, шлаковые и пуццолановые цементы, глиноземистый цемент, специальные виды цемента (например, кислотоупорный).

 Сырьём для него служат известковые, маргелистые, глинистые породы и различные добавки-шлак, бокситы и др.Цемент обладает важным свойством твердеть в воде.

Историческая справка

 В 1822г. в Петербурге вышла книга “Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы”.Ещё через несколько лет её автор-русский строитель Егор Челиев издал новую книгу о том, как приготовлять цемент и бетон и как применять их для скрепления кирпичей или камней при строительстве набережен, стен и фундаментов сооружений ит.п.

 В 1824г. в Англии Д.Аспинд взял патент на изготовление цемента из известковой пыли, смешанной с глиной и обожжённой при высокой температуре. Полученный при этом ноздреватый серый материал, называемый клинкером, он размалывал и смешивал с водой. При застывании образовывался очень прочный строительный камень, который изобретатель назвал портландцементом, так как по цвету и прочности он напоминал строительный камень, добываемый в английском городе Портланде.

 В связи с ростом потребности в цементе в Подольском уезде выросли несколько цементных заводов, и, главным образом, возник (1875г.) крупный цементный завод Московского Акционерного Общества. Основателем завода был московский купец Пороховщиков. Завод построен на земле, принадлежавшей крестьянам д.Выползово. Землю эту купил подольский голова Ф.С. Добротворский и перепродал ее Пороховщикову, который в течение 10 лет построил небольшой завод, вложив свой капитал. Этот небольшой завод в руках Московского Акционерного Общества превратился в мощный цементный завод.

2. Основные технические свойства.

Устройство цементного завода

 Цемент приготавливается из особенного желтовато-зеленого известняка, называемого "зеленкой"; слой его довольно толст (до 0.7 м) и встречается под землей 4 раза на глубине до 10 м; он очень мягок и потому легче других выламывается. Чаще для устройства цементного завода известковую гору разрабатывали сносом, т.е. часть горы вместе с верхними суглинистыми отложениями "сносят вниз", выбирая попадающийся камень и сортируя его. Затем "зеленка разбивалась на куски до 10 см в диаметре и складывалась в низкие, до 1. м штабеля для подсушки. Часть берега разравнивалась для укладки рельсов, установки обжигательных печей и вывоза материалов из-под горы наверх.

Получение силикатного цемента (портландцемента)

 Обычный силикатный цемент, или портландцемент, представляет собой зеленовато-серый порошок, который при смешивании с водой затвердевает на воздухе (или в воде) в камнеподобную массу. Портландцемент получают мокрым или сухим способом. При мокром способе сырьё размалывают в мельнице, дробят, затем погружают в бассейн, размешивают и частично измельчают и потом в виде полужидкой массы-шлама подают во вращающуюся печь диаметром более 7 и длиной более 200м. Шлам ручьём течёт навстречу горящим газам, образующимся при сгорании топлива, высыхает, освобождается от углекислоты. Образовавшееся после высыхания серые ноздреватые шарикм-клинкер размалывают в шаровых мельницах в тонкий порошок, получая цемент.

При сухом способе, которому, по всей вероятности принадлежит будущее цементного производства, навстречу горящим газам подают не шлам, а размолотое в порошок сырьё: известняк, глину, шлаки. При этом экономится топливо, которое при мокром способе расходуется на испарение воды.

Бетон и железобетон

 Бетон-это искусственный каменный материал. Его получают в результате затвердевания уплотнённой смеси вяжущего вещества (обычно с водой) и заполнителем. В качестве заполнителя вяжущего вещества можно использовать цемент, силикаты, гипс, асфальт, полимеры (синтетические смолы) и др. в качестве заполнителей, образующих жесткий скелет бетона, песок, гравий, щебень. Наиболее распространён цементный бетон.

Прочность цемента приготовленного, в частности, на основе цемента как вяжущего вещества, увеличивают с помощью стальной арматуры(стержней, спиралей) и в результате этой процедуры армирования получают железобетон. При этом бетон хорошо сопротивляется сжатию, а стальная арматура растягивающим нагрузкам, предохраняя бетон от появления трещин. Железобетон - основной современный строительный материал.

 В процессе изготовления железобетона для придания большей прочности бетонной смеси, перед тем как она затвердеет , производят её уплотнение, используя вибрацию. На домостроительных комбинатах и на заводах железобетонных изделий имеются специальные виброплощадки - прочные плиты на пружинах. Под ними вращаются 2 эксцентрика неуравновешенные грузы. Грузы движутся вверх-вниз, плита подскакивает на пружинах, а железобетонная панель, находящаяся на плите, уплотняется.

3. Область применения. Виды цемента.

 Цемент применяют для кладки кирпича, фундамента и др. Его используют для получения бетона, а его в свою очередь для получения железобетона.

Железобетон используют в строительстве жилых домов и других сооружений. Его используют для строительства зданий, так как он обладает особой прочностью, и подтверждению этому служит “Останкинская телебашня”, которая в свою очередь сделана из железобетона.

Цемент М500 Д0

 Цемент марки ПЦ 500-Д0 применяется при производстве ответственных бетонных и железобетонных конструкций в промышленном строительстве, где предъявляются высокие требования к водостойкости, морозостойкости, долговечности. Цемент этой марки эффективен при проведении аварийных ремонтных и восстановительных работ ввиду высокой начальной прочности бетона.

Цемент М500 Д20

 Цемент марки ПЦ 500-Д20 применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий и др., а так же успешно используется для изготовления бетонных и строительных растворов, штукатурных, кладочных и других ремонтно-строительных работ. Цемент этой марки обладает водостойкостью, морозостойкостью, пониженной сопротивляемостью коррозионным воздействиям по сравнению с обычным портландцементом.

Цемент М400 Д0

 Цемент марки ПЦ 400-Д0 используется для производства сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением термовлажностной обработки, а также для бетонных, железобетонных подземных, надземных и подводных сооружений, подвергающихся действию пресных и минерализированных вод. Цемент этой марки успешно зарекомендовал себя для изготовления бетонных и строительных растворов.

Цемент М400 Д20 Цемент марки ПЦ 400-Д20 применяется в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий, стеновых панелей и др. Цемент этой марки обладает хорошей водостойкостью и морозостойкостью.

Быстротвердеющий цемент

 Быстротвердеющий цемент - это цемент, характеризующийся интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. Применяется в основном для изготовления сборных железобетонных конструкций и изделий. Повышенная механическая прочность быстротвердеющего цемента в раннем возрасте твердения обусловливается соответственным минералогическим составом и микроструктурой клинкера, дозировкой добавок и тонкостью помола цемента.

Сульфатостойкий цемент

Сульфатостойкий цемент, сульфатостойкий портландцемент, разновидность портландцемента. По сравнению с обычным портландцементом сульфатостойкий цемент обладает повышенной стойкостью к действию минерализованных вод, содержащих сульфаты, меньшим тепловыделением, замедленной интенсивностью твердения и высокой морозостойкостью. Сульфатостойкий цемент получают тонким измельчением клинкера нормированного минералогического состава. Предназначается для изготовления бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических и др. сооружений, испытывающих воздействие агрессивной сульфатной среды (например, морской воды), особенно в условиях переменного увлажнения, чередующихся замерзания и оттаивания.

Цемент, полученный на основе клинкера нормированного состава

 Для бетона дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб, железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор высоковольтных линий электропередач, контактной сети железнодорожного транспорта и освещения следует поставлять цемент, изготовляемый на основе клинкера нормированного состава с содержанием трехкальциевого алюмината (С3А) в количестве не более 8% по массе.

4. Анализ конкурентов, сравнительная характеристика свойств.

Существует целый ряд альтернатив цементу, которые могут похвастаться лучшими экологическими параметрами, включая и цемент на основе извести, Aircrete, Ceramicrete, EcoCement, C-Fix, и даже цемент, не наносящий ущерба окружающей среде, в котором используются отходы как материал заполнителя.

Цемент на основе извести, вероятно, самый широко известный и самый давно известный заменитель портлендского цемента. В число экологических преимуществ здесь входят: износостойкость, способность пропускать воздух и относительно не интенсивная технология производства.

Эркрит (Aircrete) производится из целого ряда материалов, включая песок, порошкообразный цемент из золы-уноса, известь, порошкообразный алюминий и воду. Он представляет собой сверхлегкую альтернативу. Материалы смешиваются все вместе, и образующаяся смесь вспенивается для создания исключительно прочного и легкого бетона с высокими термоизолирующими свойствами.

Этот материал обычно используется для производства блоков, которые можно применять для возведения стен или же в качестве компонентов балочных перекрытий. В число прочих добавок для цемента входят, кремнистый песок, зола-уноса, оксиды железа и боксит.

Керамикрит (Ceramicrete) это фосфатный керамический материал со многими различными применениями, от обработки вредных отходов до создания строительных материалов, включая кирпичи, блоки и плитки для кровельных покрытий.

Созданный в Аргоннской национальной лаборатории в США этот материал образуется за счет смешивания порошкообразного оксида магния и растворимого фосфатного порошка с водой. Эта технология очень похожа на процесс замешивания бетона с использованием имеющегося на рынке оборудования, которое смешивает порошковые компоненты для создания вяжущего вещества.

Мокрую смесь можно затем подавать через насос или пушку, а также распылять; образующийся материал пористый с  прочностью при сжатии выше, чем у бетона.

Австралийская компания, занимающаяся возобновляемыми технологиями, TecEco создала экоцемент (EcoCement). Образующийся за счет смешивания оксида магния и традиционных цементов материал позволяет уменьшить потребность в сжигании ископаемого топлива, и образует чистые и придающие прочность неорганические вещества, которые можно смешивать со многими различными заполнителями и добавками.

Находясь в виде пористого цемента, он нуждается в углекислом газе для твердения и схватывания. Поэтому, как указывают его создатели, он поглощает большие количества газов, создающих парниковый эффект, ответственность за образование которых несет, в определенной степени, и сам бетон.

C-Fix или углеродный цемент, представляет собой термопластическое сверхпрочное вяжуще вещество, которое было разработано компанией Shell в сотрудничестве с Дельфтским университетом для использования отходов, которые остались от производства топлива. Этот материал уже используется в качестве заменителя щебеночно-гудронного покрытия на дорогах Нидерландов. В компании Shell считает, что он способен заменить 90% применений бетона и асфальта.

Поскольку добыча нефти не является самым безвредным для окружающей среды процессом в мире, использование таких отходов максимально увеличивает производственный потенциал и позволяет отказаться от технологий обработки в печи с их высокими затратами энергии, которые свойственным традиционному производству цемента.

Австралийская Научная и промышленная исследовательская организация Содружества создала Hyssil, высокопрочный бетон, который обладает свойствами бетона, но позволяет в два раза уменьшить массу. У него также в пять раз выше теплостойкость по сравнению с традиционным бетоном, и его можно использовать для производства испытывающих большие нагрузки или же не нагруженных предварительно созданных строительных компонентов.

К бетонам можно также добавлять синтетические, стальные волокна или их смеси, такие как производимые Propex Concrete Systems, для существенного повышения прочности и устойчивости к растрескиванию. Хотя это не уменьшает количества используемого в смеси цемента, их введение приводит к уменьшению количества бетона (и, следовательно, цемента), который требуется для реализации строительных проектов.

Еще одной альтернативой является использование отходов как материалов-заполнителей. Такая технология не приводит к замене портлендцемента, но она позволяет создавать бетон, который наносит меньший ущерб окружающей среде. Кроме того, это может сократить объемы захоронения и уменьшить объемы добычи песка и гравия.

5. Анализ рынка цемента в России.

Из всех отраслей промышленности стройматериалов цементная промышленность является самым энергоемким производством, требующим большого опыта и немалых знаний. По-сути, каждый цементный завод – это уникальный проект. Строительство хорошего цементного завода, как правило, исчисляется не месяцами, а годами и требует значительных финансовых вложений.

Как правило, объемы производства цемента отражают общую  экономическую ситуацию в стране. В условиях кризиса значительно снизились темпы строительства, подавляющее большинство региональных девелоперов вынуждены замораживать свои проекты либо переносить их реализацию на более поздний срок. И далее, по закономерной цепочке, происходит снижение производства объемов цемента либо полная остановка цементных заводов и ЗЖБИ, замораживаются проекты по введению в строй новых мощностей, строительства новых заводов и комбинатов.

К числу крупнейших производителей и поставщиков цемента можно отнести компанию «Евромецент Груп», владеющей 13 заводами на Территории РФ и 3 заводами в СНГ, «Сибирский цемент» (4 завода), «Новоросцемент» (3 завода), крупнейшего производителя цемента в Поволжье компанию «Мордовцеемнт». Заводами в Саратовской и Ленинградской областях владеет компания «Heidelbergcement» (80 млн тонн), компания «Holcim» владеет двумя заводами («Альфа-цемент»), объем производства которых составляет 140 млн тонн, компания «Воскресенскцемент», принадлежащая компании «Lafarg» выпускает 132 млн тонн цемента.

По итогам 2008 года производство цемента в России упало на 10% по отношению к уровню 2007 года. Одним из факторов падения показателей послужило сезонное снижение строительства к концу года. Другим важным моментом явился тот факт, что в 2008 году по инициативе правительства на импорт цемента была отменена пошлина. Таким образом, произошло существенное замещение части отечественного цемента менее дорогим импортным товаром и, как следствие, резкое понижение стоимости отечественного цемента. По данным компании «Евромецент Груп» в период январь-август 2008 годы доля импортного цемента на российском рынке увеличилась на 14%, что составило 6,2 млн тонн. В то же время производство и поставки отечественного цемента сократилось более чем на 1 млн тонн.

Несомненно, кризис отбросил развитие цементной промышленности на несколько лет назад. Недозагруженность мощностей цементных предприятий приведет к тяжелым последствиям. Тем не менее, основой успешного преодоления кризиса и его последствий послужат практически неограниченные ресурсы страны и при помощи господдержки  поэтапное выполнение намеченных планов развития цементной промышленности. Об  этом говорилось на состоявшейся в апреле 2009 года XVII Международной  Конференции-Выставке BusinessCem Moscow 2009. Главной темой мероприятия было обсуждение особенностей развития цементного рынка России, совершенствование отрасли в период мирового финансового кризиса. Много внимания было уделено вопросам инвестирования, добыче, транспортировке продукции, энергосбережению и вопросам импортирования цемента.

Российский рынок цемента зависит напрямую от состояния строительства в стране. Мировой финансовый кризис крайне негативно отразился на рынке строительства, а следовательно и на цементной отрасли. За период с 2008 по 2010 гг продажи цемента в России снизились на 14,5% по отношению к показателю 2007 г, упав в 2010 г до 48,9 млн т.

Сейчас в стране наблюдается оздоровление цементного рынка. По оценкам BusinesStat, продажи цемента к концу 2011 г вырастут до 51,8 млн т. В перспективе продажи цемента продолжат расти, чему будет способствовать реализация программ, которые требуют большого количества цемента: жилищное и инфраструктурное строительство, подготовка к АТЭС-2012, Олимпиада в Сочи, развитие электроэнергетики.

Отечественные производители в 2010 г стали наращивать объемы производства цемента после кризисных лет. Росту производства в ближайшие годы будет способствовать модернизация заводов и разработка новых месторождений цементного сырья. По нашим оценкам, производство цемента в России достигнет к 2015 г 64,3 млн т.

6. Вывод

Цемент - это важнейший строительный материал. В строительной практике он применяется уже около 160 лет. Крупные научные открытия, послужившие основой создания новых видов цемента и улучшения качества существующих, относятся к последним четырем десятилетиям, причем большинство из них принадлежит советским ученым.

В России цемент начали производить в прошлом столетии. В начале 20 века, в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. тонн цемента. Однако после Первой мировой войны большинство цементных заводов было разрушено. С приходом советской власти цементную промышленность России пришлось создавать практически с нуля.

Уже в 1962 году, СССР занял первое место в мире по выпуску цемента. В 1971 году выпуск цемента в стране превысил 100 млн. тонн. Цементная промышленность СССР отличалась высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР была почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии.

Российская цементная промышленность находится в числе самых быстрорастущих мировых индустрий с темпами около 9%, при этом в ближайшие годы можно прогнозировать увеличение темпов роста.

Сегодня главным недостатком российских цементных заводов является то, что они используют мокрый способ производства цемента, который гораздо более энергоемкий, чем используемый в развитых странах мира сухой способ. Поэтому для компаний важно постепенно переходить на более прогрессивные энергосберегающие технологии.

 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

  1. http://businesstat.ru/russia/surveys/construction_renovation/mortar/cement
  2. http://www.kalitva.ru/123682-referat-cement-i-ego-produkty.html
  3. http://www.metaprom.ru/pub466.html
  4. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=3098