Цемент

Цемент (лат. caementum — «ҡырсынташ, ваҡланған таш») — яһалма, органик булмаған гидравлик йәбештереүсе матдә. Төп төҙөлөш материалдарының береһе. Һыу, тоҙҙарҙың һәм башҡа шыйыҡсаларҙың һыулы иретмәләре менән тәьҫир итешкәндә һығылмалы масса барлыҡҡа килтерә, ул һуңынан ҡата һәм ташҡа оҡшаш есемгә әүерелә. Башлыса бетон һәм төҙөлөш иҙелмәләре әҙерләү өсөн файҙаланыла. Цемент гидравлик йәбештереүсе булып тора һәм дымлы шарттарҙа нығыныу һәләтенә эйә. Һауала ғына ҡата торған ҡайһы бер минералдарҙан (кальций оксидынан) ныҡ айырыла.

Цемент
Барлыҡҡа килгән, эшләнгән	эзбизташ һәм балсыҡ
Излучательная способность	0,54
Цемент Викимилектә

Төҙөлөш иҙелмәһен арбаға тейәйҙәр. Бетон бутағыста цемент нигеҙендә әҙерләнгән

Цемент маркаһы — шартлы дәүмәл, ҡыҫылған ваҡытта ныҡлыҡ билдәләнгән марканан кәм булмауын аңлата (200, 300, 400, 500, 600).

Төҙөлөш иҙелмәләре өсөн цемент — төҙөлөштә һәм һылау өсөн ҡулланылған түбән клинкерлы композицион цемент. Портландцемент клинкеры актив минераль өҫтәмәләрҙе һәм тултырғыстарҙы бергә бутау юлы менән әҙерләнә.

Тарихи мәғлүмәттәр

Бетон иҙеү

Римлеләр эзбизгә гидравлик үҙенсәлектәр биреү өсөн билдәле бер материалдар ҡушҡан:

• пуццоландар (Везувий вулканының көлө ултырмалары);
• онталған йәки ваҡланған кирбестәр;
• Эйфель ҡалаһы тирәһендә табылған трасс (трасс) (янартау көлөнөң ҡаты ҡатламдары).

Айырмалыҡтарға ҡарамаҫтан, был материалдарҙың барыһының да составында оксидтар бар: кремний диоксиды SiO₂ (кварц йәки кремнекислота), алюмин Al₂O₃ оксиды, тимер оксиды Fe2O3 — һәм эзбиз улар менән үҙ-ара тәьҫир итешә. Шул уҡ ваҡытта кремнезём менән берләшмәләр барлыҡҡа килтереп, һыу (гидратация) ҡушыла. Һөҙөмтәлә эремәй торған кальций гидросиликаттары кристаллаша. Урта быуаттарҙа балсыҡ менән эзбизташтың яныу продукттарының һыуға сыҙамлылығы буйынса Рим пуцолан ҡатнашмаларынан ҡалышмауы һәм хатта уларҙан өҫтөнлөк итеүе осраҡлы асыҡлана.

Ер аҫты бетон эштәре өсөн иретмә бутағыс

Бынан һуң бер быуатлыҡ көсәйтелгән тәжрибәләр осоро башлана. Шул уҡ ваҡытта төп иғтибар махсус эзбиз һәм балсыҡ ятҡылыҡтарын эшкәртеүгә, был компоненттарҙың оптималь нисбәтенә һәм яңыларын өҫтәүгә йүнәлтелә. 1844 йылдан һуң ғына, оксидтар менән эзбизде ныҡлы тоташтырыуға өлгәшеү өсөн, сеймал ҡатышмаһы компоненттарының теүәл нисбәтенән тыш, иң тәүҙә юғары яндырыу температураһы (яҡынса +1450 °C, 1700 К) кәрәк, тигән һығымтаға киләләр. Гидравлик үҙенсәлектәр был өс оксид эзбиз менән уҡмаштырылғандан һуң билдәләнә; уларҙы гидравликлыҡты (гидравликлыҡ факторҙары) тәьмин иткән оксидтар тип атайҙар.

Портланд цементын эзбизташ һәм балсыҡты йәки ошоға оҡшаш күләмдә һәм етерлек әүҙем булған башҡа материалдары +1450… +1480 °C тиклем йылытыу юлы менән алалар . Бер ни тиклем ирегәс, клинкерҙың гранулалары барлыҡҡа килә. Цемент алыу өсөн клинкерҙы яҡынса 5 процент гипс ташы менән бергә ваҡлайҙар. Гипс ташы йәбешеү тиҙлеге менән идара итә; уны өлөшләтә кальций сульфатының башҡа формалары менән алмаштырырға мөмкин. Ҡайһы бер шарттар бутау (иҙеү) ваҡытында башҡа материалдарҙы ҡушыу мөмкинлеген бирә. Типик клинкерҙың составы яҡынса 67 % CaO, 22 % SiO2, 5 % Al2O3, 3 % Fe2O3, 3 % башҡа компоненттарҙан тора. Ул ғәҙәттә алит, белит, алюминат фазаһы, алюмоферритик фаза тип аталған дүрт төп фазаны үҙ эсенә ала. Кликерҙа ғәҙәттә аҙ миҡдарҙа һелтеле сульфаттар һәм кальций оксиды кеүек башҡа бер нисә фаза була.

Алит ябай цемент клинкерҙарының иң мөһим өлөшө булып тора; уның миҡдары 50 — 70 процент тәшкил итә. Ул — өс кальцийлы силикат, Са₃SiO_5. Уның составы һәм төҙөлөшө башҡа иондарҙы (бигерәк тә Mg²⁺, Al³⁺ һәм Fe³⁺) рәшәткәгә урынлаштырыу юлы менән үҙгәртелә. Алит һыу менән сағыштырмаса тиҙ реакцияға инә һәм нормаль цементтарҙа ныҡлыҡты барлыҡҡа килтереүҙә мөһим роль уйнай. 28 тәүлек эсендә ныҡлыҡ барлыҡҡа килә.

Ғәҙәти цемент клинкерҙары өсөн белит миҡдары 15 — 30 процент тәшкил итә. Был структураға сит иондарҙы индереү юлы менән үҙгәртелгән ике кальцийлы силикат Ca₂SiO₄, һәм ғәҙәттә тулыһынса йәки күпселектә β-модификация рәүешендә була. Белит һыу менән реакцияға яй инә, шуға күрә тәүге 28 тәүлектә ныҡлыҡҡа әллә ни йоғонто яһамай, ләкин һуңыраҡ ныҡлығын күпкә арттыра. Бер йыл үткәс, сағыштырма шарттарҙа саф алит һәм таҙа белиттың ныҡлығы яҡынса бер тигеҙ була.

Ғәҙәттәге цемент клинкерҙарының күпселеге өсөн алюминат фазаһы миҡдары 5 — 10 процент тәшкил итә. Был өс кальцийлы алюминат — ҡыҫҡаса 3СaAS (составы — 3CaO*Al₂O₃*SiO₂). Составы буйынса, ҡайһы берҙә структураһы буйынса ла, башҡа иондар иҫәбенә лә (бигерәк тә Si⁴⁺, Fe³⁺, Na⁺ и К⁺⁾ ныҡ үҙгәрелә. Алюминат фазаһы һыу менән бик тиҙ тәьҫир итешә һәм, әгәр контролдә тотоусы агент өҫтәлмәһә, ҡатып бара.

Феррит фазаһы ғәҙәти цемент клинкерҙың5—15 процентын тәшкил итә. Был дүрт кальцийлы алюмоферрит, ҡыҫҡаса 4СaAFS (4CaO*Al2O3*Fe2O3 *SiO2). составы Al/Fe нисбәтенең үҙгәреүе һәм структурала башҡа иондарҙың урынлашыуы арҡаһында һиҙелерлек үҙгәрә. Феррит фазаның һыу менән тәьҫир итешеү тиҙлеге составының йәки башҡа характеристикаларҙың айырмаһы арҡаһында бер ни тиклем үҙгәреп торорға мөмкин, әммә ул, ҡағиҙә булараҡ, башланғыс осорҙа юғары һәм артабанғы этаптарҙа алит һәм белит тиҙлектәре араһында тора.

Күренекле ғалим-химик А. Р. Шуляченко Рәсәй цемент сәнәғәтенең атаһы тип һанала. Антоновтың шахта мейесе клинкерҙы яндырыу һәм етештереү өсөн киң ҡулланыла. Цемент технологияһы һәм гидравлик ҡатырғыс мәсьәләләре буйынса Ю. М. Бутт, С. М. Рояк, И. Ф. Пономарев, Н. А. Торопов һәм башҡалар ҙур эш алып бара.

Цемент төрҙәре

Төп минерал булыу буйынса цементтар ошо төрҙәргә бүленә:

• романцемент — белит өҫтөнлөк итә, әлеге ваҡытта етештерелмәй;
• портландцемент — алиттың өҫтөнлөк итә, төҙөлөштә киң таралған;
• глинозёмистый цемент — алюминат фазаһы өҫтөнлөк итә;
• магнезиаль цементы (Сорель цементы, альболит) (магнезиальный цемент (цемент Сореля, альболит)) — магнезит нигеҙендә, тоҙҙарҙың һыу иретмәһе менән ҡаплана;
• кислотаға сыҙамлы цемент — натрий гидросиликаты нигеҙендә (Na₂O·mSiO₂·nH₂O), кварц ҡомоноңһәм кремний фторлы натрийҙың ҡоро ҡатышмаһы, шыйыҡ быяланың (жидкое стекло) һыу иретмәһе менән ҡаплана

Шулай уҡ биоцемент бар, ул ғәҙәти цементтан биотехнологиялар ярҙамында етештерелеүе менән айырыла.

Күпселек осраҡта цемент портландцемент һәм портландцемент клинкеры нигеҙендәге цементтарҙы аңлата. XX быуат аҙағында цементтың яҡынса 30 төрө тәшкил итә.

Ныҡлығы буйынса цемент маркаларға бүленә. Үҙенең ныҡлығы арҡаһында 600 маркалы цемент «хәрби» йәки «фортификацион» тип атала. Бункерҙар, ракета шахталары кеүек хәрби объекттар төҙөү өсөн ҡулланыла.

Хәҙерге ваҡытта цемент ныҡлыҡ буйынса кластарға бүленә. Кластарҙың марканан төп айырмаһы шунда: ныҡлыҡ уртаса күрһәткес булараҡ түгел, ә тәьмин ителештең 95 % — тан кәм булмауын талап итә (йәғни 100 өлгөнөң 95-е класҡа тап килергә тейеш). Класс 30 — 60 һандары менән билдәләнә, улар ҡыҫыу көсөн (МПА) билдәләй.

Етештереү

Цементты клинкер һәм гипсты ваҡ итеп шымартыу юлы менән алалар. Клинкер - бер төрлө сеймал ҡатнашмаһын, тигеҙ яндырып, ойошоу хәленә еткерелгән продукт. Сеймал ҡатнашмаһы кальций силикаттарының өҫтөнлөк итеүен тәьмин итеүсе билдәле составтағы эзбизташ һәм балсыҡтан тора.

Клинкерҙы ваҡлағанда, тоташыу ваҡытын көйләү өсөн гипс СaSO4·2H2O, ҡайһы бер үҙенсәлектәрен яҡшыртыу һәм цементтың үҙҡиммәтен кәметеү өсөн 15 процентҡа тиклем әүҙем минераль өҫтәмәләр индерелә.

Донъяла цемент етештереү

2010 йылда донъя күләмендә цемент етештереү 3,325 миллиард тоннаға етә. Иң эре өс етештереүсе иҫәбенә Ҡытай (1,8 млрд тонна), Һиндостан (220 млн тонна), АҠШ (63,5 млн тонна) инә. Росстат мәғлүмәттәре буйынса, Рәсәйҙә портландцемент, глиноземлы цемент, шлаклы цемент һәм оҡшаш гидравлик цементтар етештереү 2012 йылда 61,5 миллион тонна тәшкил итә.

2011 йылда донъяла иң эре цемент етештереүселәр:

• Holcim — Швейцария — 136,7 млн т.
• Lafarge — Франция — 150,6 млн т.
• Heidelberg Group — Германия —176 млн т. (2016 йылдың 1 июленә)
• Cemex — Мексика — 74,0 млн т.
• Italcementi — Италия — 54,4 млн т.
• Anhui Conch Cement — Ҡытай — 41,5 млн т.
• Taiheiyo Cement — Япония — 38,0 млн т.
• Votorantim Cimentos — Бразилия — 31.8 млн т.
• Buzzi Unicem+Dyckerhoff — Италия-Германия — 26,6 млн т.
• Cimpor — Португалия — 28,3 млн т.
• Vicat — Франция — 19,8 млн т.
• Евроцемент груп — Рәсәй — 18,4 млн т.

Рәсәйҙә цемент етештереү

2013 йылда Рәсәйҙең ун алдынғы цемент етештереүсеһе (күләме миллион тонна/баҙар өлөшө %):

1. «Евроцемент груп» — 21,649 / 32,6
2. «Новоросцемент» — 5,772 / 8,7
3. «Мордовцемент» — 4,717 / 7,1
4. «Себер цементы» — 4,307 / 6,5
5. Heidelberg Cement — 3,654 / 5,5
6. Holcim — 3,658 / 5,5
7. Dyckerhoff — 3,257 / 4,9
8. «Себряковцемент» — 3,167 / 4,8
9. Lafarge — 2,416 / 3,6
10. «Востокцемент» — 2,037 / 3,1

2014 йыл йомғаҡтары буйынса заводтарҙың проект ҡеүәте (йылына миллион тонна):

1. «Евроцемент груп» — 33,1
2. «Мордовцемент» — 7,2
3. «Новоросцемент» — 6,9
4. «Себер цементы» — 6,7
5. Heidelberg Cement — 4,9
6. Holcim — 4,6
7. «Востокцемент» — 4,3
8. Dyckerhoff — 3,7
9. «Себряковцемент» — 3,4
10. «Базэлцемент» — 3,2

2014 йылдың декабрендә «Мордовцемент» предприятиелары «Евроцемент групп» ҡулына күсә.

2019 йылда донъяла цемент әйләнеше күләме 12,1 миллиард долларға баһалана. Иң эре экспортерҙар: Вьетнам ($1,39 млрд), Төркиә (993 млн доллар), Таиланд (704 млн доллар), Германия (558 миллион доллар) һәм Канада (534 млн доллар). Иң эре импортерҙар — АҠШ (1,27 миллиард доллар), Ҡытай (918 миллион доллар), Бангладеш (641 миллион доллар), Филиппин (512 миллион доллар), Франция (480 млн доллар). Рәсәйҙең донъя цемент экспортындағы өлөшө 0,55 % (яҡынса 67 миллион доллар), импортта — 0,67 % (яҡынса 82 миллион доллар) тәшкил итә.

Сығанаҡтар

• Райхель В., Конрад Д. Бетон. В 2 ч. Ч. 1. Свойства. Проектирование. Испытание. — М.: Стройиздат, 1979. С. 33. Пер. с нем. / Под ред. В. Б. Ратинова.
• Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Справочник по строительному материаловедению. — М.: Инфра-Инженерия, 2010.

Әҙәбиәт

• Егоров, К. Н., Менделеев Д. И. Цементы // Брокгауз һәм Ефрондың энциклопедик һүҙлеге: 86 томда (82 т. һәм 4 өҫтәмә том). — СПб., 1890—1907. (рус.)