Ciment

1. Introducere

1.1. Prezentare generalã a materialului

CIMENT = Material complex obtinut prin arderea si macinarea fina a unor argile speciale in amestec cu aditivi. Se obtine astfel un liant hidraulic cu rezistente mari dupa intarire. Intarirea se face in prezenta apei, care in combinatie cu compusii silicosi duce la formarea unor geluri solide. Aderenta fata de agregatele minerale este foarte buna, putand astfel fi utilizat in producerea betonului. Gelurile rezultate au aderenta foarte buna si fata de otel, permitand producerea de beton armat sau beton precomprimat. Buna rezistenta la agresivitate termica si chimica (a se vedea protectia elementelor metalice cu ajutorul betoanelor cu ciment).

1.2. Istoricul cunoaşterii cimentului Portland

Se pare cã inventatorul cimentului tip Portland este Louis Vicat (1876 –1861), care în 1817 a avut preocupãri în legaturã cu amestecul de praf de calcar şi cenusã vulcanicã. Vicat este recunoscut ca fiind primul care a determinat proporţiile de calcar şi de silice în amestec şi aceasta prin folosirea de teste ştiinţifice. De exemplu, un test pentru determinarea consistentei initiale şi a vitezei de intarire a pastei de ciment este bazat pe principiul "acului lui Vicat", mãsurându-se adâncimea de penetrare sub o anumitã forţã. Testul este contestat de multi autori, dar acest lucru nu diminueaza meritele sale.

Joseph Asdin (1778-1855) a patentat "Cimentul Portland", ca fiind o piatrã artificialã asemãnãtoare unei roci din Portland (Anglia). În locul cenuşei vulcanice, Aisdin foloseşte o argilã (puţin mai specialã), argilã ce conţine compuşi silicati ce respectã anumite proporţii. Compoziţia finalã a cimentului Portland conţine în majoritate componenţii C3A, C2S, C3S, C4AF. În notaţia anterioarã, C înseamnã oxid de calciu, cu S este notat bioxidul de siliciu, A semnificã trioxid de aluminiu iar F este ferita. Mai existã şi alţi compuşi (neadãugaţi) în masa cimentului Portland, la fel cum existã şi adaosuri.

Cimentul Portland este produsul obtinut prin mãcinarea finã a clincherului de ciment Portland cu un adaos de ghips, necesar pentru reglarea timpului de prizã. Clincherului de ciment Portland este produsul omogen, obtinut prin arderea pânã la început de vitrifiere a unui amestec intim si fin mãinat, de substanţe calcaroase si argiloase sau de orice alte substanţe cu conţinut de dioxid de calciu, bioxid de siliciu, trioxid de aluminiu şi trioxid de fier, astfel alcãtuit cimentul rezultat dupã mãcinare sã satisfacã anumite condiţii date privind priza, intãrirea, rezistenţele mecanice.

1.3. Producţia şi tendinţele pieţii mondiale

Statistici —Statele Unite

Anul 1995 1996 1997 1998 1999

Productia de ciment portland 76,906 79,266 82,582 83,931 86,000

Productia de clincher 69,983 70,361 72,686 74,523 76,100

Vanzari catre producatori (inclusiv export) 86,56 91,438 96,801 103,696 110,000

Import de ciment hidraulic pentru consum 10,969 11,565 14,532 19,878 25,000

Import de clincher pentru consum 2,789 2,402 2,867 3,905 5,000

Export de ciment hidraulic si clincher 759 803 791 743 750

Consum aparent 86,003 90,354 96,018 102,457 110,700

Pret (dolari per tona) 67.87 71.19 73,49 76,46 78,00

Stoc 5,814 5,488 5,784 5,393 5,000

Numarul de angajati 17,800 17,900 17,900 17,900 18,000

Importul net ca procent pentru consum 11 12 14 19 23

Capacitatea şi producţia mondialã

Productia de ciment Capacitatea anuala de clincher

Anul 1998 1999 1998 1999

Statele Unite (inclusiv Puerto Rico) 85,612 87,300 84,390 85,100

Brazilia 43,000 43,000 45,000 45,000

China 513.500 520,000 520,000 500,000

Egipt 19,203 20,000 20,000 20,000

Franta 19,500 19,500 24,000 24,000

Germania 36,610 37,000 42,000 42,000

India 85,000 87,000 90,000 92,000

Indonezia 22,000 25,000 45,000 48,000

Italia 35,000 35,000 46,000 46,000

Japonia 81,328 80,000 95,500 90,000

Korea 46,791 55,000 57,000 57,000

Mexic 27,744 30,000 43,000 43,000

Rusia 26,726 27,000 63,000 63,000

Spaina 27,943 21,000 24,000 24,000

Taiwan 19,538 28,000 34,000 34,000

Thailanda 30,000 34,000 45,000 45,000

Turcia 38,200 37,000 28,600 30,000

Alte tari (rotunjit) 360,000 370,000 410,000 420,000

Total mondial (rotunjit) 1,520,000 1,560,000 1,720,000 1,710,000

Resurse Mondiale: Deşi rezervele individuale ale companiilor sunt epuizabile, materialele care conţin cimentul în mod special calcarul, din punct de vedere geografic se gãseşte rãspândit cu abundenţã în anumite zone şi lipsa acestuia nu se prevede în viitorul apropiat. Lipsa localã poate fi prevenitã prin achizitionare, cimentul fiind importat şi exportat pe zone largi.

Susbstituienţi: În mod concret tot cimentul Portland este folosit în obţinerea mortarului deci se completeazã cu cu alţi constituienţi din sectorul materialelor de construcţii, acest sector cuprinzând: sticlã, aluminiu, oţel, caramidã, fibrã de sticlã, lemn, piatrã şi asphalt.

Se remarcã o creştere a folosirii pe piaţã a pozzolanei naturale ca material nou şi materialelor similare ca pãrţi componente care înlocuiesc cimentul Portland în unele aplicaţii.

2. Metode de obţinere

Tehnologii de fabricatţie

Fabricarea cimentului silicatic se face prin trei procedee, care pregãtesc fiecare materia primã în vederea arderii în modalitãţi diferite.

Procedeul umed – amestecul de materii prime se macinã în prezenţa apei (30-50%) rezultând o pastã; se obţine astfel un amestec omogen şi un clincher de bunã calitate, dar procedeul este mare consumator de energie.

Procedeul uscat – amestecul de materii prime se macinã pânã la obţinerea unei pulberi fine (în stare uscatã). Consumul energetic pentru ardere este redus în raport cu primul procedeu.

Procedeul combinat – amestecul de materii prime se macinã pe cale umedã (15-16% apã) şi înainte de ardere se filtreazã.

Materiile prime preparate prin unul din cele trei procedee se introduc în vederea arderii în cuptoare rotative cu lungimea de 50-150 m, diametrul de 2,5-3,5 m cu axa înclinatã faţã de orizontalã cu 2-3º şi care se pot roti cu 1-2 rotaţii pe minut.

Cuptorul este cãptuşit cu materiale refractare şi circulaţia materiilor prime se face în contracurent cu gazele de ardere, care sunt introduse pe la partea inferioarã prin intermediul unor injectoare.