stringtranslate.com

Цемент

Цементный порошок, выдержанный здесь в мешке, готовый к смешиванию с заполнителями и водой. Во избежание проблем со здоровьем следует избегать рассеивания сухой цементной пыли в воздухе. [1]
Примеры строительства из цементных блоков от производственной компании Multiplex в Толедо, штат Огайо, 1905 год.

Цемент — это связующее вещество , химическое вещество, используемое в строительстве, которое схватывается , затвердевает и прилипает к другим материалам , связывая их вместе. Цемент редко используется сам по себе, а скорее для соединения песка и гравия ( заполнителя ). Цемент, смешанный с мелким заполнителем, дает раствор для кладки, а с песком и гравием - бетон . Бетон является наиболее широко используемым материалом из существующих и уступает только воде как наиболее потребляемому ресурсу планеты. [2]

Цементы, используемые в строительстве, обычно неорганические , часто на основе извести или силиката кальция , которые можно охарактеризовать как гидравлические или, реже, негидравлические , в зависимости от способности цемента схватываться в присутствии воды (см. гидравлические и негидравлические цементы). известковая штукатурка ).

Гидравлические цементы (например, портландцемент ) схватываются и становятся клейкими в результате химической реакции между сухими ингредиентами и водой. В результате химической реакции образуются минеральные гидраты , которые плохо растворимы в воде и поэтому весьма устойчивы в воде и защищены от химического воздействия. Это позволяет затвердевать во влажных условиях или под водой и дополнительно защищает затвердевший материал от химического воздействия. Химический процесс изготовления гидравлического цемента был открыт древними римлянами, которые использовали вулканический пепел ( пуццолана ) с добавлением извести (оксида кальция).

Негидравлический цемент (реже) не схватывается во влажных условиях или под водой. Скорее, он затвердевает по мере высыхания и вступает в реакцию с углекислым газом в воздухе. После отверждения он устойчив к воздействию химикатов.

Слово «цемент» восходит к древнеримскому термину opus caementicium , который использовался для описания каменной кладки, напоминающей современный бетон, сделанной из щебня с обожженной известью в качестве связующего вещества. Вулканический пепел и измельченные кирпичные добавки, которые добавлялись к обожженной извести для получения гидравлического вяжущего, позже стали называть цементом , цементом , цементом и цементом . В наше время органические полимеры иногда используются в качестве цемента в бетоне.

Мировое производство цемента составляет около 4,4 миллиарда тонн в год (оценка на 2021 год), [3] [4] из которых около половины производится в Китае, за ним следуют Индия и Вьетнам. [3] [5]

На процесс производства цемента приходится почти 8% (2018 г.) глобальных выбросов CO2, [ 4] который включает в себя нагрев сырья в цементной печи путем сжигания топлива и, как следствие, выброс CO2, хранящегося в карбонате кальция (процесс прокаливания). Его гидратированные продукты, такие как бетон, постепенно реабсорбируют значительные количества атмосферного CO 2 (процесс карбонизации), компенсируя около 30% первоначальных выбросов CO 2 , как показывают оценки. [6]

Химия

Цементные материалы можно разделить на две отдельные категории: гидравлические цементы и негидравлические цементы в зависимости от соответствующих механизмов схватывания и затвердевания. Гидравлическое схватывание и затвердевание цемента включает реакции гидратации и, следовательно, требует воды, в то время как негидравлические цементы реагируют только с газом и могут схватываться непосредственно на воздухе.

Гидравлический цемент

Клинкерные конкреции, полученные спеканием при 1450 °C.

Безусловно, наиболее распространенным типом цемента является гидравлический цемент , который затвердевает за счет гидратации минералов клинкера при добавлении воды. Гидравлические цементы (такие как портландцемент) изготавливаются из смеси силикатов и оксидов, четырех основных минеральных фаз клинкера, сокращенно обозначаемых в обозначениях химика-цементиста :

C 3 S: алит (3CaO·SiO 2 );
C 2 S: белит (2CaO·SiO 2 );
C 3 A: алюминат трикальция (3CaO·Al 2 O 3 ) (исторически и до сих пор иногда называемый целитом );
C 4 AF: браунмиллерит (4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 ).

Силикаты отвечают за механические свойства цемента — алюминат трикальция и браунмиллерит необходимы для образования жидкой фазы в процессе спекания ( обжига ) клинкера при высокой температуре в печи . Химия этих реакций до конца не ясна и до сих пор является объектом исследований. [7]

Сначала известняк (карбонат кальция) сжигают, чтобы удалить углерод, образуя известь (оксид кальция) в ходе так называемой реакции кальцинирования . Эта единственная химическая реакция является основным источником глобальных выбросов углекислого газа . [8]

Известь реагирует с диоксидом кремния с образованием силиката дикальция и силиката трикальция.

Известь также реагирует с оксидом алюминия с образованием алюмината трикальция.

На последнем этапе оксид кальция, оксид алюминия и оксид железа реагируют вместе с образованием цемента.

Негидравлический цемент

Оксид кальция , полученный термическим разложением карбоната кальция при высокой температуре (свыше 825 °С).

Менее распространенной формой цемента является негидравлический цемент , такой как гашеная известь ( оксид кальция , смешанный с водой), который затвердевает за счет карбонизации при контакте с углекислым газом , присутствующим в воздухе (~ 412 об. ppm ≃ 0,04 об. %). Сначала оксид кальция (известь) получают из карбоната кальция ( известняка или мела ) путем прокаливания при температуре выше 825 °C (1517 °F) в течение примерно 10 часов при атмосферном давлении :

Затем оксид кальция расходуют (гашат) путем смешивания его с водой с получением гашеной извести ( гидроксида кальция ):

Как только лишняя вода полностью испаряется (этот процесс технически называется схватыванием ), начинается карбонизация:

Эта реакция протекает медленно, поскольку парциальное давление углекислого газа в воздухе невелико (~ 0,4 миллибар). Реакция карбонизации требует, чтобы сухой цемент подвергался воздействию воздуха, поэтому гашеная известь является негидравлическим цементом и не может использоваться под водой. Этот процесс называется известковым циклом .

История

Возможно, самое раннее известное появление цемента датируется двенадцатью миллионами лет назад. Месторождение цемента образовалось после залегания горючих сланцев, расположенных рядом с пластом обожженного естественным путем известняка. Эти древние месторождения были исследованы в 1960-х и 1970-х годах. [9]

Альтернативы цементу, использовавшемуся в древности

Цемент, с химической точки зрения, представляет собой продукт, в состав которого входит известь в качестве основного связующего ингредиента, но это далеко не первый материал, используемый для цементирования. Вавилоняне и ассирийцы использовали битум для скрепления обожженного кирпича или алебастровых плит . В Древнем Египте каменные блоки скреплялись раствором из песка и грубо обожженного гипса (CaSO 4 · 2H 2 O), который представляет собой Парижскую штукатурку , часто содержащую карбонат кальция (CaCO 3 ), [10]

Древняя Греция и Рим

Известь (оксид кальция) использовалась на Крите и древними греками . Есть свидетельства того, что минойцы Крита использовали измельченные черепки керамики в качестве искусственного пуццолана для гидравлического цемента. [10] Никто не знает, кто первым обнаружил, что сочетание гашеной негидравлической извести и пуццолана дает гидравлическую смесь (см. также: Пуццолановая реакция ), но такой бетон использовался греками, в частности древними македонцами , [11] [ 12] и три столетия спустя в больших масштабах римскими инженерами . [13] [14] [15]

Существует... разновидность порошка, который по естественным причинам дает поразительные результаты. Его можно найти в окрестностях Бай и в местности, принадлежащей городам вокруг горы Везувий . Это вещество, смешанное с известью и щебнем, не только придает прочность зданиям других типов, но даже когда опоры из него строятся в море, они твердеют под водой.

-  Марк Витрувий Поллион , Liber II, De Architectura , Глава VI «Пуццолана», Sec. 1

Греки использовали вулканический туф с острова Тера в качестве пуццолана, а римляне использовали измельченный вулканический пепел (активированные силикаты алюминия ) с известью. Эта смесь может затвердевать под водой, повышая ее устойчивость к коррозии, такой как ржавчина. [16] Материал назывался пуццоланом из города Поццуоли , к западу от Неаполя , где добывался вулканический пепел. [17] Из-за отсутствия пуццоланового пепла римляне использовали вместо него измельченный кирпич или керамику, и, возможно, они использовали для этой цели измельченную плитку, прежде чем обнаружить природные источники недалеко от Рима. [10] Огромный купол Пантеона в Риме и массивные термы Каракаллы являются примерами древних сооружений , сделанных из этого бетона, многие из которых все еще стоят. [18] [2] В обширной системе римских акведуков также широко использовался гидравлический цемент. [19] Римский бетон редко использовался на внешней стороне зданий. Обычный метод заключался в использовании кирпичного облицовочного материала в качестве опалубки для заполнения из раствора, смешанного с совокупностью обломков камня, кирпича, черепков , переработанных кусков бетона или другого строительного мусора. [20]

Мезоамерика

Легкий бетон был разработан и использован для строительства конструктивных элементов доколумбовыми строителями , которые жили в очень развитой цивилизации в Эль-Тахине недалеко от Мехико, в Мексике. Детальное изучение состава заполнителя и связующего показывает, что заполнитель представлял собой пемзу, а связующее — пуццолановый цемент, изготовленный из вулканического пепла и извести. [21]

Средний возраст

Сохранение этих знаний в литературе Средневековья неизвестно , но средневековые каменщики и некоторые военные инженеры активно использовали гидравлический цемент в таких сооружениях, как каналы , крепости, гавани и судостроительные объекты . [22] [23] Смесь известкового раствора и заполнителя с кирпичом или каменным облицовочным материалом использовалась в Восточной Римской империи, а также на Западе в готический период . Немецкая Рейнская область продолжала использовать гидравлические растворы на протяжении всего Средневековья, имея местные месторождения пуццолана, называемые трассами . [20]

16-ый век

Табби — это строительный материал , изготовленный из извести, песка и целых раковин устриц, образующих бетон. Испанцы завезли его в Америку в шестнадцатом веке. [24]

18-ый век

Технические знания по производству гидравлического цемента были формализованы французскими и британскими инженерами в 18 веке. [22]

Джон Смитон внес важный вклад в развитие цемента, планируя строительство третьего маяка Эддистона (1755–1759 гг.) в Ла-Манше, известного теперь как Башня Смитона . Ему нужен был гидравлический раствор, который закрепил бы и набрал некоторую силу за двенадцатичасовой период между последовательными приливами . Он провел эксперименты с комбинациями различных известняков и добавок, включая трассс и пуццоланы [10] , а также провел исчерпывающее исследование рынка доступных гидравлических извести, посетив их производственные площадки, и отметил, что «гидравличность» извести напрямую связана с содержанием глины . известняка, использованного для его изготовления. Смитон был инженером-строителем по профессии и не пошел дальше этой идеи.

На южноатлантическом побережье США полосатый кот , использовавшийся из раковин устриц прежних индейских популяций, использовался при строительстве домов с 1730-х по 1860-е годы. [24]

В частности, в Великобритании строительный камень хорошего качества становился все дороже в период быстрого роста, и стало обычной практикой строить престижные здания из новых промышленных кирпичей и отделывать их штукатуркой, имитирующей камень. Для этого предпочтение отдавалось гидравлической извести, но необходимость быстрого схватывания стимулировала разработку новых цементов. Самым известным был « Римский цемент » Паркера . [25] Он был разработан Джеймсом Паркером в 1780 - х годах и, наконец, запатентован в 1796 году . некоторые глинистые отложения, содержащие как глинистые минералы , так и карбонат кальция . Обожженные узелки измельчали ​​в мелкий порошок. Этот продукт, приготовленный в виде раствора с песком, затвердевает за 5–15 минут. Успех «римского цемента» побудил других производителей разработать конкурирующую продукцию путем сжигания искусственных гидравлических известковых цементов из глины и мела . Римский цемент быстро стал популярным, но в 1850-х годах его в значительной степени заменил портландцемент . [10]

19 век

Очевидно, не зная о работе Смитона , тот же принцип был выявлен французом Луи Вика в первом десятилетии девятнадцатого века. Вика разработал метод соединения мела и глины в однородную смесь и, обжигая ее, в 1817 году получил «искусственный цемент» [26] , который считался «главным предшественником» [10] портландцемента и «... Эдгар Доббс из Саутварка запатентовал цемент такого типа в 1811 году». [10]

В России Егор Челиев создал новое вяжущее вещество, смешав известь и глину. Результаты его были опубликованы в 1822 году в книге « Трактат об искусстве приготовления хорошей ступки», изданной в Петербурге . Несколько лет спустя, в 1825 году, он опубликовал еще одну книгу, в которой описывались различные способы изготовления цемента и бетона, а также преимущества цемента при строительстве зданий и набережных. [27] [28]

Уильям Аспдин считается изобретателем «современного» портландцемента . [29]

Портландцемент , наиболее распространенный тип цемента, широко используемый во всем мире в качестве основного ингредиента бетона, строительного раствора , штукатурки и неспециализированного раствора , был разработан в Англии в середине 19 века и обычно происходит из известняка . Примерно в то же время Джеймс Фрост произвел то, что он назвал «британским цементом», аналогичным способом, но получил патент только в 1822 году. [30] В 1824 году Джозеф Аспдин запатентовал аналогичный материал, который он назвал портландцементом , поскольку Сделанный из него камень был по цвету похож на престижный портлендский камень , добытый на острове Портленд в Дорсете, Англия. Однако цемент Аспдинса не имел ничего общего с современным портландцементом, а был первым шагом в его развитии, названном прото-портландцементом . [10] Сын Джозефа Аспдинса Уильям Аспдин покинул компанию своего отца и в своем производстве цемента, по-видимому, случайно произвел силикаты кальция в 1840-х годах, что стало средним шагом в развитии портландцемента. Нововведение Уильяма Аспдина было нелогичным для производителей «искусственного цемента», поскольку им требовалось больше извести в смеси (проблема для его отца), гораздо более высокая температура в печи (и, следовательно, больше топлива), а полученный клинкер очень твердый и быстро становился твердым. изнашивались жернова , которые были единственной доступной технологией измельчения того времени. Таким образом, производственные затраты были значительно выше, но продукт схватывался достаточно медленно и быстро набирал прочность, что открывало рынок для использования в бетоне. Использование бетона в строительстве быстро росло с 1850 года и вскоре стало доминирующим применением цемента. Таким образом, портландцемент начал играть доминирующую роль. Исаак Чарльз Джонсон усовершенствовал производство мезопортландцемента (средняя стадия разработки) и заявил, что он был настоящим отцом портландцемента. [31]

Время схватывания и «ранняя прочность» являются важными характеристиками цементов. Гидравлическая известь, «натуральный» цемент и «искусственный» цемент зависят от содержания в нем белита (2 CaO · SiO 2 , сокращенно C 2 S) для повышения прочности . Белите развивает силу медленно. Поскольку их обжигали при температуре ниже 1250 °C (2280 °F), они не содержали алита (3 CaO · SiO 2 , сокращенно C 3 S), который отвечает за раннюю прочность современных цементов. Первый цемент, постоянно содержащий алит, был изготовлен Уильямом Аспдином в начале 1840-х годов: это было то, что мы сегодня называем «современным» портландцементом. Из-за атмосферы таинственности, которой Уильям Аспдин окружил свой продукт, другие ( например, Викат и Джонсон) заявили о первенстве в этом изобретении, но недавний анализ [32] как его бетона, так и сырого цемента показал, что продукт Уильяма Аспдина, изготовленный при Нортфлит , Кент, был настоящим цементом на основе алита. Однако методы Аспдина были «практическим правилом»: Викат отвечает за установление химической основы этих цементов, а Джонсон установил важность спекания смеси в печи .

В США первым крупномасштабным применением цемента был цемент Розендейл , природный цемент, добываемый из массивного месторождения доломита , открытого в начале 19 века недалеко от Розендейла, штат Нью-Йорк . Цемент Rosendale был чрезвычайно популярен для фундамента зданий ( например , Статуи Свободы , Капитолия , Бруклинского моста ) и облицовки водопроводных труб. [33] Цемент Сорель , или цемент на основе магнезии, был запатентован в 1867 году французом Станисласом Сорелем . [34] Он был прочнее портландцемента, но его плохая водостойкость (выщелачивание) и коррозионные свойства ( питтинговая коррозия из-за присутствия вымываемых хлорид- анионов и низкий уровень pH (8,5–9,5) поровой воды) ограничивали его использование в качестве армированного цемента. бетон для строительства зданий. [35]

Следующим событием в производстве портландцемента стало внедрение вращающейся печи . В результате получилась клинкерная смесь, которая была одновременно более прочной, поскольку при более высокой температуре (1450 °C) образуется больше алита (C 3 S), и более однородной. Поскольку сырье постоянно подается во вращающуюся печь, это позволило непрерывному производственному процессу заменить процессы серийного производства с меньшей производительностью . [10]

20 век

Новый завод Национальной цементной компании Эфиопии в Дире-Даве

Цементы на основе алюмината кальция были запатентованы в 1908 году во Франции Жюлем Биедом для лучшей устойчивости к сульфатам. [36] Также в 1908 году Томас Эдисон экспериментировал со сборным железобетоном в домах в Юнионе, штат Нью-Джерси [37]

В США после Первой мировой войны длительное время отверждения цемента Rosendale , составлявшее не менее месяца , сделало его непопулярным для строительства автомагистралей и мостов, и многие штаты и строительные фирмы обратились к портландцементу. Из-за перехода на портландцемент к концу 1920-х годов выжила только одна из 15 цементных компаний Розендейла. Но в начале 1930-х годов строители обнаружили, что, хотя портландцемент схватывается быстрее, он не так прочен, особенно для автомагистралей — до такой степени, что в некоторых штатах перестали строить шоссе и дороги с использованием цемента. Бертрейн Х. Уэйт, инженер, чья компания помогала строить акведук Катскилл в Нью-Йорке , был впечатлен долговечностью цемента Rosendale и разработал смесь цемента Rosendale и портландцемента, которая имела хорошие свойства обоих. Он был очень прочным и имел гораздо более быстрое время схватывания. Уэйт убедил нью-йоркского комиссара по шоссейным дорогам построить экспериментальный участок шоссе недалеко от Нью-Палца, штат Нью-Йорк , используя один мешок Rosendale и шесть мешков портлендского цемента. Это имело успех, и на протяжении десятилетий смесь цемента Rosendale-Portland использовалась при строительстве бетонных дорог и бетонных мостов. [33]

Цементирующие материалы используются в качестве матрицы для иммобилизации ядерных отходов уже более полувека. [38] Технологии цементации отходов разработаны и внедрены в промышленных масштабах во многих странах. Формы цементных отходов требуют тщательного выбора и процесса проектирования, адаптированного к каждому конкретному типу отходов, чтобы соответствовать строгим критериям приемлемости отходов для долгосрочного хранения и утилизации. [39]

Современные цементы

Современное развитие гидравлического цемента началось с началом промышленной революции (около 1800 г.), вызванное тремя основными потребностями:

Современные цементы часто представляют собой портландцемент или смеси портландцемента, но в некоторых промышленных условиях используются и другие цементные смеси.

портландцемент

Портландцемент, разновидность гидравлического цемента, на сегодняшний день является наиболее распространенным типом цемента, широко используемым во всем мире. Этот цемент изготавливается путем нагревания известняка (карбоната кальция) с другими материалами (например, глиной ) до 1450 °C (2640 °F) в печи в процессе, известном как кальцинирование , при котором молекула диоксида углерода высвобождается из карбоната кальция в образуют оксид кальция или негашеную известь, которая затем химически соединяется с другими материалами в смеси с образованием силикатов кальция и других вяжущих соединений. Полученное твердое вещество, называемое «клинкером», затем измельчают с небольшим количеством гипса ( CaSO 4 ·2H 2 O ) в порошок для получения обычного портландцемента , наиболее часто используемого типа цемента (часто называемого OPC). . Портландцемент является основным ингредиентом бетона , строительного раствора и большинства неспециализированных растворов . Наиболее распространенным применением портландцемента является производство бетона. Портландцемент может быть серым или белым .

Портландцементная смесь

Смеси портландцемента часто доступны в виде межмолотых смесей от производителей цемента, но аналогичные составы часто также смешиваются из измельченных компонентов на бетоносмесительном заводе.

Портланд-шлаковый цемент, или доменный цемент (номенклатура ASTM C595 и EN 197-1 соответственно), содержит до 95% молотого гранулированного доменного шлака , остальное портланд-клинкер и немного гипса. Все составы обладают высоким пределом прочности, но по мере увеличения содержания шлака начальная прочность снижается, увеличивается сульфатостойкость и уменьшается тепловыделение. Используется как экономическая альтернатива портландсульфатным и низкотемпературным цементам.

Портландцемент с летучей золой содержит до 40% летучей золы по стандартам ASTM (ASTM C595) или 35% по стандартам EN (EN 197–1). Летучая зола является пуццолановой , поэтому сохраняется предельная прочность. Поскольку добавление летучей золы позволяет снизить содержание воды в бетоне, можно сохранить раннюю прочность. Там, где доступна дешевая зола хорошего качества, она может быть экономической альтернативой обычному портландцементу. [43]

Портланд-пуццолановый цемент включает цемент с летучей золой, поскольку летучая зола представляет собой пуццолан , но также включает цемент, изготовленный из других натуральных или искусственных пуццоланов. В странах, где доступен вулканический пепел (например, в Италии, Чили, Мексике, Филиппинах), эти цементы часто являются наиболее распространенной формой использования. Максимальные коэффициенты замены обычно определяются как для цемента с портландской золой.

Портланд-кремниевый цемент . Добавление микрокремнезема может обеспечить исключительно высокую прочность, и иногда производятся цементы, содержащие 5–20% кремнезема, при этом 10% является максимально допустимой добавкой в ​​соответствии с EN 197-1. Однако чаще всего микрокремнезем добавляют в портландцемент в бетономешалке. [44]

Кладочный цемент используется для приготовления растворов для кладки кирпича и штукатурки , и его нельзя использовать в бетоне. Обычно это сложные запатентованные составы, содержащие портландский клинкер и ряд других ингредиентов, которые могут включать известняк, гашеную известь, воздухововлекающие агенты, замедлители схватывания, гидроизоляционные вещества и красители. Они разработаны для получения работоспособных растворов, которые позволяют выполнять быстрые и последовательные работы по кладке. Небольшими вариациями каменного цемента в Северной Америке являются пластичный цемент и штукатурный цемент. Они предназначены для обеспечения контролируемого соединения с каменными блоками.

Расширенные цементы , помимо портланд-клинкера, содержат расширяющиеся клинкеры (обычно сульфоалюминатные клинкеры) и предназначены для компенсации эффектов усадки при высыхании, обычно встречающейся в гидравлических цементах. Из этого цемента можно делать бетон для плит перекрытия (площадью до 60 м²) без усадочных швов.

Белые смешанные цементы могут быть изготовлены с использованием белого клинкера (содержащего мало железа или вообще не содержащего его) и белых дополнительных материалов, таких как метакаолин высокой чистоты . Цветной цемент служит декоративным целям. Некоторые стандарты допускают добавление пигментов для получения цветного портландцемента . Другие стандарты (например, ASTM) не допускают использования пигментов в портландцементе, а цветные цементы продаются как смешанные гидравлические цементы .

Цементы очень тонкого помола представляют собой цемент, смешанный с песком, шлаком или другими минералами типа пуццолана, которые очень тонко измельчены. Такие цементы могут иметь те же физические характеристики, что и обычный цемент, но с содержанием цемента на 50% меньше, особенно потому, что площадь поверхности для химической реакции больше. Даже при интенсивном измельчении они могут использовать на 50% меньше энергии (и, следовательно, меньше выбросов углекислого газа) для производства, чем обычный портландцемент. [45]

Другие цементы

Пуццолан-известковый цемент представляет собой смесь молотого пуццолана и извести . Это цемент, который использовали римляне, и он присутствует в сохранившихся римских сооружениях, таких как Пантеон в Риме. Они развивают силу медленно, но их предельная сила может быть очень высокой. Продукты гидратации, обеспечивающие прочность, по существу такие же, как и в портландцементе.

Шлакоизвестковые цементы — молотый гранулированный доменный шлак — сами по себе не являются гидравлическими, а «активируются» добавлением щелочей, наиболее экономно используя известь. По своим свойствам они подобны пуццолановым известковым цементам. В качестве компонента цемента эффективен только гранулированный шлак (т.е. закаленный в воде стекловидный шлак).

Суперсульфатированные цементы содержат около 80% молотого гранулированного доменного шлака, 15% гипса или ангидрита и немного портландского клинкера или извести в качестве активатора. Они обеспечивают прочность за счет образования эттрингита , рост прочности которого аналогичен медленному портландцементу. Они проявляют хорошую устойчивость к агрессивным агентам, в том числе к сульфатам.

Алюминатные цементы кальция представляют собой гидравлические цементы, изготовленные в основном из известняка и бокситов . Действующими веществами являются алюминат монокальция CaAl 2 O 4 (CaO · Al 2 O 3 или CA в обозначениях химика-цементиста , CCN) и майенит Ca 12 Al 14 O 33 (12 CaO · 7 Al 2 O 3 , или C 12 A 7 в ККН). Прочность образуется за счет гидратации до гидратов алюмината кальция. Они хорошо приспособлены для использования в огнеупорных (жаростойких) бетонах, например, для футеровки печей.

Цементы на основе сульфоалюмината кальция изготавливаются из клинкеров, включающих в себя еэлимит (Ca 4 (AlO 2 ) 6 SO 4 или C 4 A 3 S в обозначениях химика-цементиста ) в качестве первичной фазы. Они используются в расширяющихся цементах, в цементах сверхвысокой ранней прочности и в «низкоэнергетических» цементах. Гидратация приводит к образованию эттрингита, а специальные физические свойства (такие как расширение или быстрая реакция) достигаются путем регулирования доступности ионов кальция и сульфата. Их использование в качестве низкоэнергетической альтернативы портландцементу было впервые использовано в Китае, где производится несколько миллионов тонн в год. [46] [47] Потребность в энергии ниже из-за более низких температур печи, необходимых для реакции, и меньшего количества известняка (который должен быть эндотермически декарбонизирован) в смеси. Кроме того, более низкое содержание известняка и более низкий расход топлива приводят к выбросам CO 2 примерно вдвое меньше, чем при использовании портлендского клинкера. Однако выбросы SO 2 обычно значительно выше.

«Природные» цементы , соответствующие некоторым цементам допортлендской эпохи, производятся путем обжига глинистых известняков при умеренных температурах. Уровень глинистых компонентов в известняке (около 30–35%) таков, что в больших количествах образуется белит (малоранний, высокопозднепрочный минерал портландцемента) без образования избыточного количества свободной извести. Как и любой природный материал, такие цементы имеют весьма изменчивые свойства.

Геополимерные цементы изготавливаются из смесей водорастворимых силикатов щелочных металлов и алюмосиликатных минеральных порошков, таких как летучая зола и метакаолин .

Полимерные цементы изготавливаются из органических химикатов, которые полимеризуются. Производители часто используют термореактивные материалы. Хотя они часто значительно дороже, из них можно получить водостойкий материал, обладающий полезной прочностью на разрыв.

Сорел Цемент – это твердый и долговечный цемент, изготовленный путем сочетания оксида магния и раствора хлорида магния.

Цемент с фиброй сеткой или фибробетон — это цемент, который состоит из волокнистых материалов, таких как синтетические волокна, стеклянные волокна, натуральные волокна и стальные волокна. Этот тип сетки распределяется равномерно по влажному бетону. Целью волоконной сетки является уменьшение потерь воды из бетона, а также повышение его структурной целостности. [48] ​​При использовании в штукатурках волокнистая сетка увеличивает когезию, прочность на разрыв, ударопрочность и уменьшает усадку; в конечном счете, основная цель этих комбинированных свойств — уменьшить растрескивание. [49]

Установка, закалка и отверждение

Цемент начинает схватываться при смешивании с водой, что вызывает серию химических реакций гидратации. Компоненты медленно гидратируются, а минеральные гидраты затвердевают и затвердевают. Соединение гидратов придает цементу прочность. Вопреки распространенному мнению, гидравлический цемент не схватывается при высыхании — правильное отверждение требует поддержания соответствующего содержания влаги, необходимого для реакций гидратации во время схватывания и процессов затвердевания. Если гидравлические цементы высыхают на этапе твердения, полученный продукт может быть недостаточно гидратирован и значительно ослаблен. Рекомендуется минимальная температура 5 °C и не более 30 °C. [50] Бетон в молодом возрасте необходимо защищать от испарения воды из-за прямой инсоляции, повышенной температуры, низкой относительной влажности и ветра.

Межфазная переходная зона (ITZ) представляет собой область цементного теста вокруг частиц заполнителя в бетоне . В зоне происходит постепенный переход особенностей микроструктуры . [51] Ширина этой зоны может достигать 35 микрометров. [52] : 351  Другие исследования показали, что ширина может достигать 50 микрометров. Среднее содержание непрореагировавшей клинкерной фазы уменьшается, а пористость уменьшается по направлению к поверхности заполнителя. Аналогично в ИТЗ увеличивается содержание эттрингита . [52] : 352 

Вопросы безопасности

На мешках с цементом обычно печатаются предупреждения о здоровье и безопасности, поскольку цемент не только сильно щелочной , но и процесс схватывания является экзотермическим . В результате влажный цемент является сильно едким (рН = 13,5) и может легко вызвать серьезные ожоги кожи , если его вовремя не смыть водой. Точно так же сухой цементный порошок при попадании на слизистые оболочки может вызвать серьезное раздражение глаз или дыхательных путей. Некоторые микроэлементы, такие как хром, из примесей, естественно присутствующих в сырье, используемом для производства цемента, могут вызывать аллергический дерматит . [53] Восстановители, такие как сульфат железа (FeSO 4 ), часто добавляются в цемент для преобразования канцерогенного шестивалентного хромата (CrO 4 2- ) в трехвалентный хром (Cr 3+ ), менее токсичный химический вид. Пользователи цемента также должны носить соответствующие перчатки и защитную одежду. [54]

Цементная промышленность мира

Мировое производство цемента (2022 г.)
Мировое производство цемента в 2022 году
Мировые мощности по производству цемента (2022 г.)
Мировые мощности по производству цемента в 2022 году

В 2010 году мировое производство гидравлического цемента составило 3300 мегатонн (3600 × 10 6 коротких тонн)^ . В тройку крупнейших производителей вошли Китай с 1800 тоннами, Индия с 220 тоннами и США с 63,5 миллионами тонн, что в общей сложности составляет более половины мирового объема по трем самым густонаселенным государствам мира. [55]

Что касается мировых мощностей по производству цемента, в 2010 году ситуация была аналогичной: на три крупнейших государства (Китай, Индия и США) приходилось чуть менее половины общих мировых мощностей. [56]

В 2011 и 2012 годах мировое потребление продолжало расти, достигнув 3585 млн тонн в 2011 году и 3736 млн тонн в 2012 году, тогда как годовые темпы роста снизились до 8,3% и 4,2% соответственно.

Китай, на долю которого приходится растущая доля мирового потребления цемента, остается основным двигателем глобального роста. К 2012 году спрос в Китае составил 2160 млн тонн, что составляет 58% мирового потребления. Годовые темпы роста, достигшие 16% в 2010 году, похоже, замедлились, замедлившись до 5–6% в 2011 и 2012 годах, поскольку экономика Китая нацелена на более устойчивые темпы роста.

За пределами Китая мировое потребление выросло на 4,4% до 1462 млн тонн в 2010 году, на 5% до 1535 млн тонн в 2011 году и, наконец, на 2,7% до 1576 млн тонн в 2012 году.

Иран в настоящее время является третьим по величине производителем цемента в мире, и с 2008 по 2011 год его производство увеличилось более чем на 10 % . торговый партнер, использующий собственные излишки нефти для питания клинкерных заводов. Будучи ведущим производителем на Ближнем Востоке, Иран продолжает укреплять свои доминирующие позиции на местных рынках и за рубежом. [58]

Результаты в Северной Америке и Европе в период 2010–2012 годов разительно контрастировали с показателями Китая, поскольку глобальный финансовый кризис перерос в кризис суверенного долга для многих экономик в этом регионе [ необходимы разъяснения ] и рецессию. Уровень потребления цемента в этом регионе упал на 1,9% в 2010 году до 445 млн тонн, восстановился на 4,9% в 2011 году, а затем снова снизился на 1,1% в 2012 году.

В остальном мире, который включает в себя многие развивающиеся экономики в Азии, Африке и Латинской Америке и где спрос на цемент составляет около 1020 млн тонн в 2010 году, был положительным и более чем компенсировал спад в Северной Америке и Европе. Годовой рост потребления был зафиксирован на уровне 7,4% в 2010 году, замедляясь до 5,1% и 4,3% в 2011 и 2012 годах соответственно.

По состоянию на конец 2012 года мировая цементная отрасль насчитывала 5673 предприятия по производству цемента, включая как комплексные, так и помольные, из которых 3900 располагались в Китае и 1773 — в остальном мире.

В 2012 году общие мировые мощности по производству цемента составили 5245 млн тонн, из них 2950 млн тонн располагались в Китае и 2295 млн тонн в остальном мире. [5]

Китай

«За последние 18 лет Китай последовательно производил больше цемента, чем любая другая страна в мире. [...] (Однако) экспорт цемента из Китая достиг пика в 1994 году, когда было отгружено 11 миллионов тонн, и с тех пор постоянно снижается. В 2002 году из Китая было экспортировано только 5,18 миллиона тонн. Китайский цемент, предлагаемый по цене 34 доллара за тонну, вытесняет себя с рынка, поскольку Таиланд просит всего лишь 20 долларов за такое же качество». [59]

По оценкам, в 2006 году Китай произвел 1,235 миллиарда тонн цемента, что составило 44% от общего мирового производства цемента. [60] «Спрос на цемент в Китае, как ожидается, будет расти на 5,4% ежегодно и превысит 1 миллиард тонн в 2008 году, что обусловлено медленным, но здоровым ростом расходов на строительство. Цемент, потребляемый в Китае, составит 44% мирового спроса, и Китай будет оставаться крупнейшим в мире национальным потребителем цемента с большим отрывом». [61]

В 2010 году в мире было потреблено 3,3 миллиарда тонн цемента. Из них на долю Китая пришлось 1,8 млрд тонн. [62]

Воздействие на окружающую среду

Производство цемента оказывает воздействие на окружающую среду на всех этапах процесса. К ним относятся выбросы загрязнений воздуха в виде пыли, газов, шума и вибрации при работе техники и при взрывных работах в карьерах , а также ущерб сельской местности от разработки карьеров. Широко применяется оборудование для снижения выбросов пыли при добыче полезных ископаемых и производстве цемента, все шире применяется оборудование для улавливания и отделения выхлопных газов. Защита окружающей среды также включает в себя реинтеграцию карьеров в сельскую местность после их закрытия путем возвращения их в природу или их рекультивации.

Выбросы CO 2

Глобальные выбросы углерода по типам до 2018 г.
Глобальные выбросы углерода по типам до 2018 г.

Концентрация углерода в цементе колеблется от ≈5% в цементных конструкциях до ≈8% в случае дорог из цемента. [63] Производство цемента выбрасывает CO 2 в атмосферу как непосредственно при нагревании карбоната кальция с образованием извести и углекислого газа , [64] [65] , так и косвенно за счет использования энергии, если его производство связано с выбросами CO 2 . Цементная промышленность производит около 10% мировых антропогенных выбросов CO2 , из которых 60% приходится на химические процессы и 40% на сжигание топлива. [66] По оценкам исследования Chatham House , проведенного в 2018 году, на 4 миллиарда тонн цемента, производимого ежегодно, приходится 8% мировых выбросов CO 2 . [4]

На каждые 1000 кг произведенного портландцемента выбрасывается около 900 кг CO2 . В Европейском Союзе с 1970-х годов удельное энергопотребление при производстве цементного клинкера сократилось примерно на 30%. Такое сокращение потребностей в первичной энергии эквивалентно примерно 11 миллионам тонн угля в год с соответствующими преимуществами в виде сокращения выбросов CO 2 . На его долю приходится примерно 5% антропогенного CO 2 . [67]

Большая часть выбросов углекислого газа при производстве портландцемента (около 60%) образуется в результате химического разложения известняка до извести, ингредиента портландцементного клинкера. Эти выбросы можно сократить за счет снижения содержания клинкера в цементе. Их также можно уменьшить с помощью альтернативных методов изготовления, таких как перемалывание цемента с песком, шлаком или другими минералами типа пуццолана до очень мелкого порошка. [68]

Чтобы сократить транспортировку более тяжелого сырья и минимизировать связанные с этим затраты, экономически выгоднее строить цементные заводы ближе к карьерам известняка, чем к центрам потребления. [69]

По состоянию на 2019 год будут проведены испытания по улавливанию и хранению углерода , но его финансовая жизнеспособность сомнительна. [70]

поглощение CO 2

Гидратированные продукты портландцемента, такие как бетон и растворы, медленно поглощают атмосферный газ CO2, который выделяется во время обжига в печи. Этот естественный процесс, обратный кальцинированию, называется карбонизацией. [71] Поскольку это зависит от диффузии CO2 в объем бетона, его скорость зависит от многих параметров, таких как условия окружающей среды и площадь поверхности, подвергающейся воздействию атмосферы. [72] [73] Карбонизация особенно значительна на последних этапах жизни бетона - после сноса и дробления обломков. Было подсчитано, что в течение всего жизненного цикла цементной продукции она может реабсорбировать почти 30% атмосферного CO2, образующегося при производстве цемента. [73]

Процесс карбонизации рассматривается как механизм деградации бетона. Он снижает pH бетона, что способствует коррозии арматурной стали. [71] Однако, поскольку продукт карбонизации Ca(OH)2, CaCO3, занимает больший объем, пористость бетона уменьшается. Это увеличивает прочность и твердость бетона. [74]

Существуют предложения по сокращению выбросов углекислого газа от гидравлического цемента за счет использования для определенных применений негидравлического цемента, известкового раствора . Он реабсорбирует часть CO 2 во время затвердевания и потребляет меньше энергии при производстве, чем портландцемент. [75]

Еще несколько попыток увеличить поглощение углекислого газа включают цементы на основе магния ( цемент Сорел ). [76] [77] [78]

Выбросы тяжелых металлов в воздух

В некоторых случаях, в основном в зависимости от происхождения и состава используемого сырья, процесс высокотемпературного обжига известняка и глинистых минералов может выделять в атмосферу газы и пыль, богатые летучими тяжелыми металлами , например таллием , [79] кадмием . и ртуть являются наиболее токсичными. Тяжелые металлы (Tl, Cd, Hg, ...), а также селен часто встречаются в качестве микроэлементов в сульфидах обычных металлов ( пирит (FeS 2 ), цинковая обманка (ZnS) , галенит (PbS), ...), присутствующих в виде вторичные минералы в большинстве сырьевых материалов. Во многих странах существуют экологические нормы, ограничивающие эти выбросы. По состоянию на 2011 год в США цементным печам «по закону разрешено выбрасывать в воздух больше токсинов , чем установкам для сжигания опасных отходов». [80]

Тяжелые металлы присутствуют в клинкере

Присутствие тяжелых металлов в клинкере обусловлено как природным сырьем, так и использованием переработанных побочных продуктов или альтернативного топлива . Высокий уровень pH, преобладающий в поровой воде цемента (12,5 < pH < 13,5), ограничивает подвижность многих тяжелых металлов за счет снижения их растворимости и увеличения их сорбции на минеральных фазах цемента. Никель , цинк и свинец обычно содержатся в цементе в значительных концентрациях. Хром также может образовываться непосредственно в виде естественных примесей из сырья или в качестве вторичного загрязнения в результате истирания твердых сплавов хромистой стали, используемых в шаровых мельницах при измельчении клинкера. Поскольку хромат (CrO 4 2− ) токсичен и при следовых концентрациях может вызвать тяжелую кожную аллергию , его иногда восстанавливают до трехвалентного Cr(III) добавлением сульфата железа (FeSO 4 ).

Использование альтернативных видов топлива и побочных продуктов

Цементный завод потребляет от 3 до 6 ГДж топлива на тонну произведенного клинкера, в зависимости от сырья и используемого процесса. Большинство цементных печей сегодня используют уголь и нефтяной кокс в качестве основного топлива и, в меньшей степени, природный газ и мазут. Отобранные отходы и побочные продукты с восстанавливаемой теплотворной способностью могут использоваться в качестве топлива в цементной печи (так называемая совместная переработка ), заменяя часть обычного ископаемого топлива , такого как уголь, если они соответствуют строгим спецификациям. Отобранные отходы и побочные продукты, содержащие полезные минералы, такие как кальций, кремнезем, глинозем и железо, могут использоваться в качестве сырья в печи, заменяя такое сырье, как глина, сланец и известняк. Поскольку некоторые материалы содержат как полезные минералы, так и восстанавливаемую теплоту сгорания, различие между альтернативными видами топлива и сырьем не всегда четкое. Например, осадок сточных вод имеет низкую, но значительную теплотворную способность и сгорает с образованием золы, содержащей минералы, полезные в матрице клинкера. [81] Отходы автомобильных и грузовых шин полезны при производстве цемента, поскольку они имеют высокую теплотворную способность, а железо, включенное в шины, полезно в качестве сырья. [82] : с. 27 

Клинкер производится путем нагревания сырья внутри основной горелки печи до температуры 1450 °C. Пламя достигает температуры 1800 °C. Материал остается при 1200 °C в течение 12–15 секунд при 1800 °C (и/или?) [ необходимы разъяснения ] в течение 5–8 секунд (также называемое временем пребывания). Эти характеристики клинкерной печи дают многочисленные преимущества и обеспечивают полное разрушение органических соединений, полную нейтрализацию кислых газов, оксидов серы и хлористого водорода. Кроме того, следы тяжелых металлов внедряются в структуру клинкера и не образуются побочные продукты, такие как зола или остатки. [83]

Цементная промышленность ЕС уже использует более 40% топлива, полученного из отходов и биомассы, для обеспечения тепловой энергии в процессе производства серого клинкера. Хотя выбор так называемого альтернативного топлива (AF) обычно обусловлен затратами, другие факторы становятся все более важными. Использование альтернативных видов топлива приносит пользу как обществу, так и компании: выбросы CO 2 ниже, чем при использовании ископаемого топлива, отходы можно перерабатывать эффективно и устойчиво, а спрос на некоторые первичные материалы может быть снижен. Тем не менее, существуют большие различия в доле использования альтернативных видов топлива между государствами-членами Европейского Союза (ЕС). Социальные выгоды могут быть улучшены, если больше государств-членов увеличат свою долю альтернативных видов топлива. Исследование Ecofys [84] оценило препятствия и возможности для дальнейшего внедрения альтернативных видов топлива в 14 странах-членах ЕС. Исследование Ecofys показало, что местные факторы ограничивают потенциал рынка в гораздо большей степени, чем техническая и экономическая осуществимость самой цементной промышленности.

Цемент с уменьшенной занимаемой площадью

Растущие экологические проблемы и рост стоимости ископаемого топлива привели во многих странах к резкому сокращению ресурсов, необходимых для производства цемента, а также отходов (пыли и выхлопных газов). [85] Цемент с уменьшенным воздействием на окружающую среду — это вяжущий материал, который соответствует или превосходит функциональные возможности портландцемента. Различные методики находятся в стадии разработки. Одним из них является геополимерный цемент , в состав которого входят переработанные материалы, что позволяет снизить потребление сырья, воды и энергии. Другой подход заключается в сокращении или прекращении производства и выбросов вредных загрязняющих веществ и парниковых газов, особенно CO 2 . [86] Еще одним подходом является переработка старого цемента в электродуговых печах . [87] Кроме того, команда из Эдинбургского университета разработала процесс «DUPE», основанный на микробной активности Sporosarcina Pasteurii , бактерии, осаждающей карбонат кальция, которая при смешивании с песком и мочой может производить блоки строительного раствора с сжимающей способностью. прочность 70% прочности бетона. [88] Обзор экологически чистых методов производства цемента можно найти здесь. [89]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Draeger: Руководство по выбору и использованию фильтрующих устройств» (PDF) . Дрегер. 22 мая 2020 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 мая 2020 г. . Проверено 22 мая 2020 г.
  2. ↑ Аб Роджерс, Люси (17 декабря 2018 г.). «Огромный источник выбросов CO2, о котором вы, возможно, не знали». Новости BBC . Проверено 17 декабря 2018 г.
  3. ^ ab «Цемент» (PDF) . Геологическая служба США (USGS) . Проверено 26 сентября 2023 г.
  4. ^ abc «Изменения в бетоне: инновации в низкоуглеродистом цементе и бетоне». Чатем Хаус . 13 июня 2018 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2018 г. Проверено 17 декабря 2018 г.
  5. ^ аб Харгривз, Дэвид (март 2013 г.). «Глобальный отчет по цементу, 10-е издание» (PDF) . Международный обзор цемента . Архивировано (PDF) из оригинала 26 ноября 2013 г.
  6. ^ Цао, Чжи; Майерс, Руперт Дж.; Луптон, Ричард К.; Дуань, Хуабо; Сакки, Ромен; Чжоу, Нань; Рид Миллер, Т.; Каллен, Джонатан М.; Гэ, Цюаньшэн; Лю, Банда (29 июля 2020 г.). «Эффект губки и потенциал снижения выбросов углерода в глобальном цементном цикле». Природные коммуникации . 11 (1): 3777. Бибкод : 2020NatCo..11.3777C. дои : 10.1038/s41467-020-17583-w . ISSN  2041-1723. ПМЦ 7392754 . ПМИД  32728073. 
  7. ^ «Основная молекулярная структура цемента наконец расшифрована (MIT, 2009)» . Архивировано из оригинала 21 февраля 2013 года.
  8. ^ «Обзор Агентства по охране окружающей среды по парниковым газам» . 23 декабря 2015 г.
  9. ^ «История бетона». Кафедра материаловедения и инженерии, Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн. Архивировано из оригинала 27 ноября 2012 года . Проверено 8 января 2013 г.
  10. ^ abcdefghi Blezard, Роберт Г. (12 ноября 2003 г.). «История известняковых цементов». В Хьюлетте, Питер (ред.). Химия цемента и бетона Ли. Эльзевир. стр. 1–24. ISBN 978-0-08-053541-8.
  11. ↑ Брабант, Малькольм (12 апреля 2011 г.). Македонцы создали цемент за три столетия до римлян. Архивировано 9 апреля 2019 года в Wayback Machine , BBC News .
  12. ^ Геракл Александру Великому: Сокровища королевской столицы Македонии, эллинского королевства в эпоху демократии. Архивировано 17 января 2012 года в Wayback Machine , Эшмоловский музей искусства и археологии, Оксфордский университет.
  13. ^ Хилл, Дональд (1984). История техники в классические и средневековые времена , Рутледж, с. 106, ISBN 0415152917 . 
  14. ^ «История цемента». www.understanding-cement.com . Проверено 17 декабря 2018 г.
  15. ↑ Трендакоста, Кэтрин (18 декабря 2014 г.). «Как древние римляне делали бетон лучше, чем мы сейчас». Гизмодо .
  16. ^ «Как натуральные пуццоланы улучшают бетон». Ассоциация натуральных пуццоланов . Проверено 7 апреля 2021 г.
  17. ^ Риди, Франческа (апрель 2010 г.). «Гидратация цемента: еще многое предстоит понять» (PDF) . Ла Химика и л'Индустрия (3): 110–117. Архивировано (PDF) из оригинала 17 ноября 2015 г.
  18. ^ «Чистый натуральный пуццолановый цемент» (PDF) . Архивировано из оригинала 18 октября 2006 года . Проверено 12 января 2009 г.{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link). chamorro.com
  19. ^ Руссо, Ральф (2006) «Архитектура акведука: перемещение воды в массы в Древнем Риме». Архивировано 12 октября 2008 года в Wayback Machine , в книге «Математика в красоте и реализации архитектуры» , Vol. IV, Учебные программы, составленные сотрудниками Педагогического института Йель-Нью-Хейвен 1978–2012 гг., Педагогический институт Йель-Нью-Хейвен.
  20. ^ аб Коуэн, Генри Дж. (1975). «Историческая справка о бетоне». Обзор архитектурной науки . 18 :10–13. дои : 10.1080/00038628.1975.9696342.
  21. ^ Г. Кабрера.; Р. Ривера-Вильярреал; Р. Шри Равиндрараджа (1997). «Свойства и долговечность легкого бетона доколумбовой эпохи». Доклад для симпозиума / Американский институт бетона, Международный портал рефератов по бетону . 170 : 1215–1230. дои : 10.14359/6874. ISBN 9780870316692. S2CID  138768044.
  22. ^ аб Сисмондо, Серджио (20 ноября 2009 г.). Введение в исследования науки и технологий. Уайли. ISBN 978-1-4443-1512-7.
  23. ^ Мукерджи, Чандра (2009). Невозможная инженерия: технологии и территориальность на Южном канале. Издательство Принстонского университета. п. 121. ИСБН 978-0-691-14032-2.
  24. ^ ab < Тэйвс, Лорен Сикелс (27 октября 2015 г.). «Полосатые дома южноатлантического побережья». Журнал старого дома . Актив Интерес Медиа, Инк.: 5.
  25. ^ Фрэнсис, AJ (1977) Цементная промышленность 1796–1914: История , Дэвид и Чарльз. ISBN 0-7153-7386-2 , Гл. 2. 
  26. ^ «Кто открыл цемент». 12 сентября 2012 г. Архивировано из оригинала 4 февраля 2013 г.
  27. ^ Значко-Яворский; И.Л. (1969). Егор Герасимович Челидзе, изобретатель цемента. Сабчота Сакартвело. Архивировано из оригинала 1 февраля 2014 года.
  28. ^ «История цемента Лафарж». Архивировано из оригинала 2 февраля 2014 года.
  29. ^ Курляндия, Роберт (2011). Бетонная планета: странная и захватывающая история самого распространенного в мире искусственного материала . Амхерст, Нью-Йорк: Книги Прометея. п. 190. ИСБН 978-1616144814.
  30. ^ Фрэнсис, AJ (1977) Цементная промышленность 1796–1914: История , Дэвид и Чарльз. ISBN 0-7153-7386-2 , Гл. 5. 
  31. ^ Хан, Томас Ф. и Кемп, Эмори Леланд (1994). Цементные заводы вдоль реки Потомак . Моргантаун, Западная Вирджиния: Издательство Университета Западной Вирджинии. п. 16. ISBN 9781885907004. 
  32. ^ Хьюлетт, Питер (2003). Химия цемента и бетона Ли. Баттерворт-Хайнеманн. п. Ч. 1. ISBN 978-0-08-053541-8. Архивировано из оригинала 1 ноября 2015 года.
  33. ^ ab «Природный цемент возвращается». Популярная наука . Компания Бонньер. Октябрь 1941 г. с. 118.
  34. ^ Станислас Сорель (1867). «Sur un nouveau ciment magnésien». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences , том 65, страницы 102–104.
  35. ^ Уоллинг, Сэм А.; Провис, Джон Л. (2016). «Цементы на основе магнезии: 150-летний путь и цементы будущего?». Химические обзоры . 116 (7): 4170–4204. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00463 . ISSN  0009-2665. ПМИД  27002788.
  36. ^ Макартур, Х.; Сполдинг, Д. (1 января 2004 г.). Инженерное материаловедение: свойства, использование, деградация, восстановление. Эльзевир. ISBN 9781782420491.
  37. ^ «Как работают бетономешалки» . Как это работает . 26 января 2012 года . Проверено 2 апреля 2020 г.
  38. ^ Глассер Ф. (2011). Применение неорганических цементов для кондиционирования и иммобилизации радиоактивных отходов. В: Оджован М.И. (2011). Справочник по передовым технологиям кондиционирования радиоактивных отходов. Вудхед, Кембридж, 512 стр.
  39. ^ Абдель Рахман Р.О., Рахимов Р.З., Рахимова Н.Р., Оджован М.И. (2015). Цементирующие материалы для иммобилизации ядерных отходов. Уайли, Чичестер, 232 стр.
  40. ^ Голландия, Теренс К. (2005). «Руководство пользователя кремнеземного дыма» (PDF) . Технический отчет FHWA-IF-05-016 Ассоциации по дыму кремнезема и Федерального управления автомобильных дорог Министерства транспорта США . Проверено 31 октября 2014 г.
  41. ^ Косматка, С.; Керхофф, Б.; Панерезе, В. (2002). Проектирование и контроль бетонных смесей (14-е изд.). Ассоциация портландцемента, Скоки, Иллинойс.
  42. ^ Гэмбл, Уильям. «Цемент, раствор и бетон». В Баумайстере; Аваллоне; Баумайстер (ред.). Справочник Марка для инженеров-механиков (Восьмое изд.). МакГроу Хилл. Раздел 6, стр. 177.
  43. ^ Федеральное управление шоссейных дорог США . "Летающий пепел". Архивировано из оригинала 21 июня 2007 года . Проверено 24 января 2007 г.
  44. ^ Федеральное управление шоссейных дорог США . «Силикатный дым». Архивировано из оригинала 22 января 2007 года . Проверено 24 января 2007 г.
  45. ^ Джастнес, Харальд; Эльфгрен, Леннарт; Ронин, Владимир (2005). «Механизм эффективности энергетически модифицированного цемента по сравнению с соответствующим цементом с добавками» (PDF) . Исследования цемента и бетона . 35 (2): 315–323. doi :10.1016/j.cemconres.2004.05.022. Архивировано из оригинала (PDF) 10 июля 2011 года.
  46. ^ Пока, GC (1999). Портландцемент . 2-е изд., Томас Телфорд. стр. 206–208. ISBN 0-7277-2766-4 
  47. ^ Чжан, Лян; Су, Мужен; Ван, Янмоу (1999). «Развитие применения сульфо- и ферроалюминатных цементов в Китае». Достижения в области исследований цемента . 11 :15–21. дои : 10.1680/adcr.1999.11.1.15.
  48. ↑ Манселл, Фейт (31 декабря 2019 г.). «Бетонная сетка: когда использовать волокнистую или проволочную сетку | Агрегаты портов». Портовые агрегаты . Проверено 19 сентября 2022 г.
  49. ^ «Руководство по штукатурке и штукатурке» (PDF) . Цемент.орг . 2003. с. 13 . Проверено 12 апреля 2021 г.
  50. ^ «Использование продуктов на основе цемента в зимние месяцы» . sovchem.co.uk . 29 мая 2018 г. Архивировано из оригинала 29 мая 2018 г.
  51. ^ аб Скривенер, К.Л., Крамби, А.К. и Лаугесен П. (2004). «Межфазная переходная зона (ITZ) между цементным тестом и заполнителем в бетоне». Наука о интерфейсах, 12 (4) , 411–421. doi: 10.1023/B:INTS.0000042339.92990.4c.
  52. ^ abc HFW Тейлор, Химия цемента, 2-е изд. Лондон: Т. Телфорд, 1997.
  53. ^ «Информационный листок по строительству № 26 (редакция 2)» (PDF) . hse.gov.uk. Архивировано (PDF) из оригинала 4 июня 2011 года . Проверено 15 февраля 2011 г.
  54. ^ CIS26 – цемент. Архивировано 4 июня 2011 года в Wayback Machine . (PDF) . Проверено 5 мая 2011 г.
  55. ^ Геологическая служба США. «Отчет USGS по минеральной программе по цементу (январь 2011 г.)» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 октября 2011 года.
  56. ^ Эдвардс, П; Маккаффри, Р. Глобальный каталог цемента, 2010 г. Публикации PRO. Архивировано 3 января 2014 г. в Wayback Machine . Эпсом, Великобритания, 2010 г.
  57. ↑ Список стран по производству цемента за 2011 г. Архивировано 22 сентября 2013 г. на Wayback Machine . Проверено 19 ноября 2013 г.
  58. ^ Отдел новостей ICR. Пакистан уступает долю рынка афганского цемента Ирану. Архивировано 22 сентября 2013 года на Wayback Machine . Проверено 19 ноября 2013 г.
  59. ↑ Ян, Ли Юн (7 января 2004 г.) Путь Китая вперед вымощен цементом, Asia Times
  60. ^ Китай сейчас нет. 1 место по выбросам CO2; США на второй позиции: подробнее. Архивировано 3 июля 2007 г. в Wayback Machine , NEAA (19 июня 2007 г.).
  61. ^ Спрос на цемент в Китае в 2008 году превысит 1 миллиард тонн, CementAmericas (1 ноября 2004 г.).
  62. ^ Уголь и цемент. Всемирная угольная ассоциация. Архивировано 8 августа 2011 года в Wayback Machine.
  63. ^ Скаленге, Р.; Малучелли, Ф.; Унгаро, Ф.; Пераццоне, Л.; Филиппи, Н.; Эдвардс, AC (2011). «Влияние 150-летнего землепользования на антропогенные и природные запасы углерода в регионе Эмилия-Романья (Италия)». Экологические науки и технологии . 45 (12): 5112–5117. Бибкод : 2011EnST...45.5112S. дои : 10.1021/es1039437. ПМИД  21609007.
  64. ^ EIA - Выбросы парниковых газов в США в 2006 г. - Выбросы углекислого газа. Архивировано 23 мая 2011 г. в Wayback Machine Министерства энергетики США.
  65. ^ Матар, В.; Эльшурафа, AM (2017). «Достижение баланса между прибылью и выбросами углекислого газа в цементной промышленности Саудовской Аравии». Международный журнал по контролю парниковых газов . 61 : 111–123. Бибкод : 2017IJGGC..61..111M. дои : 10.1016/j.ijggc.2017.03.031 .
  66. ^ Тенденции глобальных выбросов CO2: отчет за 2014 год. Архивировано 14 октября 2016 года в Wayback Machine . Агентство по оценке окружающей среды Нидерландов PBL и Объединенный исследовательский центр Европейской комиссии (2014 г.).
  67. ^ Махасенан, Натесан; Смит, Стив; Хамфриизм Кеннет; Кая, Ю. (2003). «Цементная промышленность и глобальное изменение климата: текущие и потенциальные будущие выбросы CO2 цементной промышленности». Технологии контроля парниковых газов – 6-я Международная конференция . Оксфорд: Пергамон. стр. 995–1000. ISBN 978-0-08-044276-1.
  68. ^ «Смешанный цемент». Наука Директ . 2015 . Проверено 7 апреля 2021 г.
  69. ^ Чандак, Шобхит. «Отчет о цементной промышленности Индии». писец. Архивировано из оригинала 22 февраля 2012 года . Проверено 21 июля 2011 г.
  70. ^ «Первый в мире цементный завод с нулевым уровнем выбросов формируется в Норвегии» . ООО Euractiv.com, 13 декабря 2018 г.
  71. ^ Аб Паде, Клаус; Гимарайнш, Мария (1 сентября 2007 г.). «Поглощение CO2 бетоном в перспективе 100 лет». Исследования цемента и бетона . 37 (9): 1348–1356. doi :10.1016/j.cemconres.2007.06.009. ISSN  0008-8846.
  72. ^ Си, Фэнмин; Дэвис, Стивен Дж.; Сиа, Филипп; Кроуфорд-Браун, Дуглас; Гуань, Дабо; Паде, Клаус; Ши, Тиемао; Сиддалл, Марк; Льв, Цзе; Цзи, Ланьчжу; Бинг, Лунфэй; Ван, Цзяоюэ; Вэй, Вэй; Ян, Гын Хек; Lagerblad, Бьёрн (декабрь 2016 г.). «Значительное глобальное поглощение углерода в результате карбонизации цемента». Природа Геонауки . 9 (12): 880–883. Бибкод : 2016NatGe...9..880X. дои : 10.1038/ngeo2840. ISSN  1752-0908.
  73. ^ Аб Цао, Чжи; Майерс, Руперт Дж.; Луптон, Ричард К.; Дуань, Хуабо; Сакки, Ромен; Чжоу, Нань; Рид Миллер, Т.; Каллен, Джонатан М.; Гэ, Цюаньшэн; Лю, Банда (29 июля 2020 г.). «Эффект губки и потенциал снижения выбросов углерода в глобальном цементном цикле». Природные коммуникации . 11 (1): 3777. Бибкод : 2020NatCo..11.3777C. дои : 10.1038/s41467-020-17583-w . hdl : 10044/1/81385 . ISSN  2041-1723. ПМЦ 7392754 . ПМИД  32728073. 
  74. ^ Ким, Джин-Гын; Ким, Чин-Ён; Йи, Сон Тэ; Ли, Юн (1 февраля 2009 г.). «Влияние карбонизации на число отскока и прочность бетона на сжатие». Цемент и бетонные композиты . 31 (2): 139–144. doi :10.1016/j.cemconcomp.2008.10.001. ISSN  0958-9465.
  75. ↑ Кент, Дуглас (22 октября 2007 г.). «Ответ: известь — гораздо более экологичный вариант, чем цемент, — говорит Дуглас Кент». Хранитель . ISSN  0261-3077 . Проверено 22 января 2020 г.
  76. ^ «Углеродный цемент Novacem» . Американское керамическое общество . 9 марта 2011 года . Проверено 26 сентября 2023 г.
  77. ↑ Novacem. Архивировано 3 августа 2009 г. в Wayback Machine . Imperialinnovations.co.uk
  78. ^ Джа, Алок (31 декабря 2008 г.). «Раскрыто: цемент, который питается углекислым газом». Хранитель . Лондон. Архивировано из оригинала 6 августа 2013 года . Проверено 28 апреля 2010 г.
  79. ^ «Информационный бюллетень: Таллий» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 11 января 2012 года . Проверено 15 сентября 2009 г.
  80. ↑ Беркс, Ховард (10 ноября 2011 г.). «Правила EPA разрешают печам загрязнять окружающую среду: NPR». NPR.org . Архивировано из оригинала 17 ноября 2011 года . Проверено 17 ноября 2011 г.
  81. ^ Рекомендации по выбору и использованию топлива и сырья в процессе производства цемента. Архивировано 10 сентября 2008 г. в Wayback Machine , Всемирный деловой совет по устойчивому развитию (1 июня 2005 г.).
  82. ^ «Расширение использования альтернативных видов топлива на цементных заводах: передовой международный опыт» (PDF) . Международная финансовая корпорация, Группа Всемирного банка. 2017.
  83. ^ Цемент, бетон и экономика замкнутого цикла. Архивировано 12 ноября 2018 года в Wayback Machine . cembureau.eu
  84. ^ де Бир, Йерун и др. (2017) Состояние и перспективы совместной переработки отходов на цементных заводах ЕС. Архивировано 30 декабря 2020 года на Wayback Machine . Исследование ECOFYS.
  85. ^ «Альтернативные виды топлива в производстве цемента - брошюра CEMBUREAU, 1997» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2013 года.
  86. ^ «Инженеры разрабатывают цемент с меньшим выбросом углекислого газа и энергии на 97 процентов - DrexelNow». Дрексель сейчас . 20 февраля 2012 года. Архивировано из оригинала 18 декабря 2015 года . Проверено 16 января 2016 г. .
  87. ^ «Как сделать низкоуглеродистый бетон из старого цемента» . Экономист . ISSN  0013-0613 . Проверено 27 апреля 2023 г.
  88. ↑ Монахи, Кирон (22 мая 2014 г.). «Вы бы стали жить в доме из песка и бактерий? Это на удивление хорошая идея». Си-Эн-Эн. Архивировано из оригинала 20 июля 2014 года . Проверено 20 июля 2014 г.
  89. ^ "Top-Innovationen 2020: Zement lässt sich auch klimafreundlich produzieren" . www.spektrum.de (на немецком языке) . Проверено 28 декабря 2020 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме цемента .