Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество. Его получают в промышленных условиях, путем измельчения клинкера, который в основном состоит из гидравлически активных силикатов кальция. В портландцементе обычно содержится одна или несколько форм сульфата кальция, в порошкообразном состоянии.
При производстве портландцемента используются сырьевые материалы, в которых в соответствующих пропорциях содержится оксид железа, оксид кальция, оксид алюминия и кремнезем. Железо получают из пирита, оксид алюминия и кремния получают из глинистых сланцев, мел с известняком служат сырьем для получения извести.
Основные функции оксида железа заключаются в его действии в качестве флюса, кроме того, он образует соединения с оксидом алюминия и известью. В сырьевых материалах в небольших количествах содержатся такие вещества как сульфиды, оксиды свинца и цинка, фтористые соединения, фосфаты, щелочи, оксид магния.
Что касается способов получения цементного клинкера, то его производят следующим образом. Измельчают породу, просеивают сырьевую смесь и обжигают все во вращающейся печи. При этом, печь должна быть прогрета до температуры от 1300 до 1450 градусов Цельсия. 1 г клинкера образуется в результате расходования от 1100 до 1400 ккал.
Реакция протекает в следующем порядке. В зоне сушки при температуре почти в 100 градусов Цельсия свободная вода удаляется. В предобжиговой зоне при температуре от 100 до 750 градусов Цельсия удаляется вода из глины. Далее следует процесс в окислительной зоне, где при температуре от 750 до 1000 градусов Цельсия карбонат кальция диссоциирует. В зоне обжига температура достигает уже 1000 – 1450 градусов Цельсия, там смесь частично сплавляется, образуется C3S, C2S, формируется клинкер.
В зоне охлаждения при температуре 1300 – 1450 градусов Цельсия происходит кристаллизация расплава, образование алюмината и алюмоферрита кальция. После того, как исходный материал пройдет процесс обжига, полученный клинкер охлаждают и измельчают с 4-5% гипса. Для измельчения задается определенная степень. Введение полярных поверхностно-активных веществ облегчают помол.
