Римляне подмешивали к извести определенные материалы для придания ей гидравлических свойств.
Это были:
– пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия),
– дробленые или измельченные кирпичи,
– трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).
Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO>2 (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al>2O>3 (глинозем), оксид железа Fe>2O>3 – и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнеземом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязненных глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.
Основные материалы и сырье для производства цемента это:
– известняк,
– глина,
– гипс,
– гранулированные шлаки (граншлак),
– колчеданные огарки,
– уголь.
Для изготовления цемента сначала добывают известняк и глину из карьеров. Известняк (приблизительно 75% количества) измельчают и тщательно перемешивают с глиной (примерно 25% смеси). Также в качестве сырья используются некоторые промышленные отходы (металлургические шлаки, золы ТЭС, вскрышные породы и т. п.).
Правильно составленная измельченная смесь (шлам), подготовленная в зависимости от избранной технологии (сухой или мокрый метод), вводится во вращающуюся печь (длиной до 200 м и диаметром до 2—7 м) и обжигается при температуре около +1450° C, так называемой температуре спекания. При этой температуре материал начинает оплавляться (спекаться) в камневидные куски (клинкер).
Полученный клинкер измельчается с небольшой добавкой гипса (максимум 6%) и активных минеральных добавок или других веществ, придающих цементу нужные качества. Размер зерен цемента лежит в пределах от 1 до 100 мкм и походит на тонкий порошок или пудру. Транспортируется во влагостойкой таре.
Алгоритм производства цемента:
Составление исходной смеси – измельчение – обжиг – получение клинкера – измельчение в пудру.
Основные виды цементов:
– портландцемент,
– шлаковые и пуццолановые цементы,
– глиноземистый цемент,
– специальные виды цемента (кислотоупорный и др.).
Существуют цементы с волокнистыми добавками – асбест (волокнистый минерал), стекловолокно. Эти добавки улучшают эксплуатационные характеристики.