Презентация "Цемент" по химии – проект, доклад

Цемент

Цеме́нт — загальна назва мінеральних в'яжучих порошкоподібних матеріалів, які після затворення їх водою, з рідкого або тістоподібного стану переходять у твердий каменеподібний стан при звичайній температурі і використовується для зв'язування з іншими матеріалами.

Основні види цементу

Портландцемент Шлаковий(шлакопортланд)цемент Сульфатостійкий цемент Білий цемент

Портландцемент

Його різновиди є основними в’яжучими речовинами в будівництві. Портландцементом називають гідравлічну в’яжучу речовину, що отримується помелом портландцементного клінкеру з гіпсом, а також зі спеціальними добавками. Порталандцементний клінкер - продукт випалення до спікання тонко дисперсної однорідної сировинної суміші, що складається з вапняку і глини або деяких матеріалів (мергелю, доменного шлаку та інших). При випаленні забезпечується вміст у клінкері переважно високоосновних силікатів кальцію. Для регулювання термінів схоплювання портландцементу в клінкер при помелі додають двоводний гіпс в кількості 1,5-3,5% (по масі цементу в перерахунку на SO3). За складом розрізняють: портландцемент без добавок; портландцемент з мінеральними добавками; шлакопортландцемент та інші.

Шлаковий(шлакопортланд) цемент

Загальна назва цементів, що отримуються спільним помелом гранульованих доменних шлаків з добавками-активізаторами (вапно, будівельний гіпс, ангідрит та інші) або змішування цих, роздільно подрібнених, компонентів. Розрізняють такі види шлакопортландцементу: вапняно-шлаковий із змістом вапна 10-30% і гіпсу до 5% від маси цементу і сульфатно-шлаковий із змістом гіпсу або ангідриту 15-20%, портландцементу до 5% або вапна до 2%. Шлаковий цемент застосовують для отримання будівельних розчинів і бетонів, що застосовуються переважно в підземних і підводних спорудах. Вапняно-шлаковий цемент найбільш ефективний у виробництві автоклавних матеріалів і виробів.

Сульфатостійкий цемент

Виготовляють з клінкеру нормованого мінералогічного складу: у клінкері повинно бути не більше 5% трьохкальцієвого алюмінату і не більше 50% трьохкальцієвого силікату. Низький граничний вміст трьохкальцієвого алюмінату потрібний тому, що сульфатна корозія розвивається в результаті взаємодії сульфатів, що знаходяться в навколишньому середовищі, з трьохкальцієвим гідроалюмінатом цементного каменю. Якщо в цементному камені трьохкальцієвий гідроалюмінат присутній в малих кількостях, то утворюється незначна кількість гідросульфоалюміната кальцію. Тоді він безпечний, оскільки розподіляється в порах бетону, витісняючи звідти воду або повітря, і внутрішньої напруги в бетоні не викликає.

Білий цемент

(БЦ) виготовляють з малозалізистого клінкеру (сірий колір звичайного цементу обумовлений головним чином наявністю сполук заліза у вихідних сировинних матеріалах). Білий цемент є матеріалом з унікальними характеристиками, які дозволяють використовувати його у виготовленні скульптурних елементів, колон, а також при оздоблювальних роботах, наприклад, фасаду будівлі. Естетичні вимоги, яким повинні відповідати фасади і інші парадні будівельні елементи, роблять застосування білого цементу особливо ефективним. Білий цемент застосовують також для кольорових цементобетонних дорожніх покриттів, наприклад на площах у монументальних споруд.

Виробництво

Сировиною для виробництва цементу служать вапняк і глина, які змішують у певному співвідношенні випалюють до спікання при температурі близько 1450 °C. Випалювання проводять у спеціальних циліндричних печах, викладених всередині вогнетривким матеріалом. Сучасні потужні цементні печі досягають у довжину 185 м і мають внутрішній діаметр до 5 м їх встановлюють дещо нахиленими. При обпаленні в цементному матеріалі послідовно відбуваються такі головні хімічні перетворення. При 100—120°С випаровується волога. При 500 °C вигоряють органічні домішки. При 800—1000°С розкладається вапняк: CaCO3 = CaO + CO2 ↑ При 1000—1300°С оксид кальцію взаємодіє з діоксидом силіцію SiO2 і Al2O3 з глини з утворенням силікатів і алюмінатів кальцію: 3CaO + SiO2 = 3CaO • SiO2 (Ca3SiO5) 2CaO + SiO2 = 2CaO • SiO2 (Ca2SiO4) 3CaO + Al2O3 = 3CaO • Al2O3 (Ca3(AlO3)2) При 1300—1450°С відбувається спікання утворених силікатів і алюмінатів кальцію. Куски спеклої цементної маси, яку називають клінкером, вивантажуються з нижнього кінця печі і після охолодження розмелюються, внаслідок чого утворюється сіро-зелений порошок, який і називають цементом.

Застосування

Цемент звичайно використовують у суміші з піском. На одну частину маси цементу беруть 3—5 частин піску. З такої суміші разом з водою виготовляють напіврідку тістоподібну масу, яку називають цементним розчином. Цементний розчин через деякий час тужавіє, а потім твердне в каменеподібну речовину. Твердіння цементного розчину при звичайній температурі продовжується майже місяць. Обумовлюється це явище складними хімічними реакціями, головніші з яких можна зобразити такими рівняннями: Ca3SiO5 + 5H2O = Ca2SiO4 • 4H2O + Ca(OH)2 Ca2SiO4 + 4H2O = Ca2SiO4 • 4Н2О Ca3(AlO3)2 + 6H2O = Ca3(AlO3)2 • 6Н2О Змішування цементного розчину з гравієм і щебенем дає бетон. Якщо бетоном наповнити залізний каркас (залізні стержні, дріт тощо), то тоді його називають залізобетоном. Цемент (бетон) дуже міцно зв'язується з залізом і має однаковий з нимкоефіцієнт теплового розширення, при цьому бетон має високий опір до стиснення, а металоконструкція — до згину. Бетон і залізобетон мають дуже високу твердість і механічну міцність. їх широко використовують при будівництві гідроелектростанцій, мостів, каналів, заводських корпусів і в житловому будівництві.