Глиноземистый цемент особенности и применение


Структура статьи:

Состав, свойства и применение глиноземистого цемента

Особую быстродействующую строительную смесь, отличительной чертой которой является затвердевание не только в воздушной среде, но и в водной, называют глиноземистым цементом. Получение этого материала осуществляется по специальной технологии, при которой исходное сырье обогащается глиноземом, обжигается в электродуговых или доменных печах, а затем измельчается. Именно из этой смеси готовят жаростойкий бетон.

Характеристики, свойства и виды

Производство глиноземистого цемента устроено таким образом, что из общего состава удаляются все компоненты, снижающие его качество, например, частицы кремнезема или железа. Затвердение приготовленной смеси начинается примерно через 45 минут, поэтому работать с таким раствором нужно очень быстро, не замешивая больших порций. Время полного схватывания составляет около 10 часов.

Глинозем от других видов цемента отличают следующие особенности:

  • Прочность смеси появляется еще на ранних этапах схватывания и быстро нарастает.
  • Применение раствора возможно и при отрицательных температурах (до -10°) без необходимости подогрева ― при его затвердении происходит достаточное выделение тепла.
  • Глиноземистый (алюминатный) цемент обладает повышенной прочностью и плотностью готовых материалов, поэтому бетонный камень практически не боится воздействия агрессивных жидкостей и газов различного химического состава.
  • Сырье выгодно отличается от иных видов портландцемента, поскольку имеет высокие характеристики термостойкости и огнеупорности. Если добавить в смесь хромированную руду, шамот, магнезит, то раствор может быть использован для получения специального огнеупорного бетона гидравлического твердения.

Алюминатный цемент классифицируется по показателю прочности на сжатие и, исходя из этого свойства, его разделяют на марки: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, где возрастание цифры характеризует увеличение стойкости готового бетона. В обычном строительстве чаще используется цемент с более низким показателем ― ГЦ-40, так как его цена скромнее остальных марок, а прочности и огнеупорных качеств достаточно для выполнения многих работ.

Особенности применения

Основной отраслью использования бетонов этой категории является промышленное строительство, потому как именно на таких объектах часто требуются материалы, способные выдерживать высокие температуры (до 1300°С), воздействие агрессивных сред, обладающие высокой прочностью.

Но, кроме этого, глиноземистый огнеупорный бетон используют для:

  • Возведения железобетонных и особо прочных бетонных сооружений, когда основные показатели строительных блоков и соединяющих растворов должны достигнуть максимума уже в 1-2 сутки.
  • Создания пробок (тампонирования) в породах или конструкциях с целью остановки водного потока; в холодных нефтяных скважинах, для заделки трещин в водных сооружениях.
  • Строительства подземных конструкций, а также водных портов, где от материалов требуются характеристики повышенной устойчивости к воздействию сульфатами и влагой.
  • Ремонта различных видов морского транспорта, например.
  • Возведения сооружений из железобетонных блоков и их производства (в этом случае глиноземистый цемент применяют в качестве вещества, ускоряющего процессы твердения).
  • Установки быстрого фундамента под строительные сооружения и производственные машины.
  • Устранения повреждений мостов, заливки анкерных болтов.
  • Возведения сооружений и изготовления различных промышленных емкостей, требующих стойкости к воздействию соединениями серы, различными органическими кислотами, и растворами солей.

Сырьем для изготовления этого вида цемента служат чистые известняки и бокситы, к которым примешиваются прочие элементы, если готовым изделиям нужно придать определенные свойства. Сегодня его производят двумя методами — спеканием и плавлением шихты. Выбор технологии зависит от того, какой состав имеют используемые бокситы, от содержания в них кремниевой кислоты и оксидов железа, а также от качества кокса.

Производство этим способом требует высокого качества бокситов, поскольку они являются основным сырьем, к которому добавляют кокс и известняк. Смесь загружается в ватержакетные печи (с водяным охлаждением). Плавление происходит за счет подачи через фурмы нагретого в рекуператорах воздуха. Далее масса пропускается через летку, охлаждается в изложницах печи и поступает в дробилку, где происходит ее измельчение. Печи работают на пылевидном топливе, а дробилки оснащаются многокамерными мельницами.

Иногда для производства специального цемента используют способ электроплавки. Его отличие в том, что в процессе изготовления выплавляется ферросилиций, а это позволяет очистить смесь от кремниевой кислоты.

Редко может применяться метод дуговой плавки, для которого требуются специальные печи переменного тока, но глиноземистый цемент, произведенный этим способом, отличается наиболее высоким качеством.

Подготовка сырья заключается в измельчении и смешивании всех составляющих с последующим их брикетированием или гранулированием. При этом известняк предварительно кальцинируют, а бокситы прокаливают, используя коксосодержащую шихту.

Температура в электродуговых печах достигает максимально высокого уровня, за счет чего кремнезем, содержащийся в шихте, проходит восстановление до кремния, который вступает в реакцию с железом и в результате образует ферросилиций.

Доменная печь также может использоваться для производства этого вида, а точнее, ― высокоглиноземистого шлака с большим содержанием кремнезема и отсутствием железа, с последующим его измельчением. Но такой материал имеет низкие характеристики прочности в начальных стадиях процесса твердения.

В этом случае производство осуществляется в обычных заводских печах при относительно невысоких температурах. При медленном охлаждении полученной смеси геленит кристаллизуется в стеклообразную форму. Но, если температура в процессе спекания была ниже требуемой, произойдет кристаллизация алюминатов кальция. Важно не допустить образования стекла в будущем цементе, поэтому для расплава организуют системы сверхбыстрого охлаждения с целью предотвращения выпадения кристаллов геленита. На выходе из доменной печи смесь подвергается грануляции паровоздушным потоком.

Цемент, полученный этим способом, отличается более высоким качеством и показателем прочности, в сравнении с тем, охлаждение которого проходило медленно.

Купить цемент этой категории не составляет труда, он есть в большинстве специализированных магазинов в свободной продаже. Цена зависит от производителя и объема фасовки. Как правило, цементная высокопрочная смесь российского производства стоит гораздо дешевле импортной.

Для сравнения, тонна ГЦ-40 российских изготовителей обойдется покупателю примерно в 20 800 рублей. Это же количество цемента, произведенного в Турции, будет стоить 21 500 рублей, в Польше ― 26 600 рублей.

В строительных магазинах можно купить специальный высокопрочный цемент в мешках весом в 20 кг, стоимость которых находится в пределах 500 рублей.

Цемент глиноземистый: состав, характеристики, применение

Одним из самых необходимых и важнейших материалов в строительстве является цемент. Он используется для изготовления асбестоцементных, железобетонных и бетонных элементов, строительных растворов. Под цементом подразумевается группа вяжущих гидравлических веществ, базовой частью которых являются алюминаты и силикаты, формируемые во время обработки сырьевых материалов при высокой температуре и приведенных к полному или частичному расплавлению.

Особенности состава

Используются в качестве сырья чистые известняки и бокситы. Последние представляют собой горную породу, которая состоит из примесей и гидратов. Бокситы приобрели обширное распространение в промышленной сфере для добычи адсорбентов, огнеупоров, алюминия и прочего.

Цемент глиноземистый отличается преобладанием однокальциевого алюмината в составе клинкера, определяющим главные характеристики связующего. Также содержится геленит в роли балластной примеси и двухкальциевый силикат, характерная особенность которого заключается в медленном твердении.

При затворении водой начинает гидратироваться однокальциевый алюминат. Вещества, формирующиеся при этом, выступают в качестве составной части застывшего материала. Расширяющийся цемент начинает схватываться через 45-60 минут, полное застывание происходит после 10 часов. Возможно изменение периода схватывания добавлением ускорителей (гипс, известь) или замедлителей (хлористый кальций, борная кислота).

Характеристики

Цемент глиноземистый отличается низкой способностью к деформированию, так как формирующий камень имеет крупнокристаллическую структуру. Помимо этого, присутствие гидратированного кубического моноалюмината приводит к потере массы при формировании.

Характерна для данного материала отдача большого количества тепла, происходящая в первые несколько часов застывания. Это свойство полезно при проведении бетонных работ в зимний период, но при этом уменьшает спектр применения для массивных конструкций.

Расширяющийся цемент, изготовленный из глиноземистого, относится к числу огнестойких материалов. Он применяется для формирования огнеупорных гидравлически застывающих растворов в сочетании с такими огнеупорными составляющими, как шамот, руда, магнезит.

Помимо этого, отличительной особенностью является цементный камень с высокой прочностью, определяющий значительную стойкость против растительных масел, кислот, морской воды.

Данный материал способен обеспечить получение раствора и бетона с влагонепроницаемостью и значительной плотностью. Но он подвержен быстрому разрушению при влиянии щелочей и солей аммония.

Производство

Цемент глиноземистый изготавливается двумя методами: обжигом до спекания и плавлением сырьевой шихты. Для последнего способа требуется подготовка шихты, расплавление с последующим охлаждением, дробление и измельчение. Характеризуется метод запекания просушкой изначальных компонентов, мелким измельчением и смешиванием до получения равномерной гомогенизации, затем гранулированная или порошкообразная смесь обжигается в печах различного типа. После материал охлаждается и измельчается.

Цементный камень приобретает меньшую прочность с увеличением температуры застывания из-за перекристаллизации гидроалюмината. Поэтому производимые изделия не подвергаются автоклавной обработке и пропариванию.

Менее интенсивное твердение происходит при снижении температуры. Если массу охладить до отрицательных значений, станет практически невозможным твердение с водой, поэтому требуется обеспечение подходящих температурных условий.

Виды цемента глиноземистого

Существует 2 типа материала: высокоглиноземистый и стандартный цемент. Определяется марка на третьи сутки после производства образцов. С учетом высокой стоимости и недостатка сырья цемент реализуется в относительно небольшом объеме. Материал представляет собой мелкий порошок черного, коричневого или темно-зеленого цвета. Цемент глиноземистый, цена которого начинается от 40 рублей за кг, фасуется в контейнеры и мешки по 50 кг. Возможность быстрого застывания в воде является наиболее важной характеристикой.

Применение

Он используется для формирования железобетоных и бетонных строений, когда бетон должен достигнуть расчетной прочности через 1, 2 или 7 дней, а также для возведения подземных и морских объектов, требующих высокой сульфатостойкости. Стоит отметить высокую эффективность при восстановлении мостов и зданий, быстрого формирования фундаментов под автомобили и заделки повреждений в морском транспорте.

Цемент глиноземистый ГЦ 40 нашел свое применение также в создании расширяющихся составов – это безусадочный водонепроницаемый, расширяющийся водонепроницаемый и расширяющийся цемент глиноземистый.

Полезные характеристики

Цемент глиноземистый является вяжущим прочным веществом, используемым для жаростойких и строительных растворов, отличающийся быстрым затвердеванием на воздухе и в воде. Он формируется при помощи сырьевой смеси тонкого помола с высоким содержанием глинозема и обожженной до сплавления или спекания. Осуществляется обжиг сегодня в основном в электродуговых или доменных печах до состояния плавления. При этом нет необходимости в сильном измельчении компонентов сырья, и есть возможность удаления кремнезема и железа.

Виды цемента глиноземистого придают изделиям увеличенную устойчивость к соединениям крахмала, соляного раствора, молочной кислоты, серы и увеличивают температурную стойкость до 1700 градусов.

Помимо этого, воздействие минеральных вод снижено за счет невозможности формирования гидрата кальция при взаимодействии с водной средой. Устойчивость к сульфатным коррозиям получена благодаря отсутствию гидроалюмината трехкальциевого типа. Цемент подвержен корродированию в щелочной сфере, концентрированном растворе магния сернокислого и активных кислых средах.

Глиноземистый цемент, его разновидности, состав и применение

Строительные материалы одного назначения отличаются между собой распространённостью и особенностями применения. Одна часть из них используется массово, другая – имеет узкую специализацию. Глиноземистый цемент относится к специальным вяжущим материалам, имеющим ограниченную сферу применения и незаменимым в ряде случаев.

Производство глиноземистого цемента

Отличие материала от привычного портландцемента состоит в повышенном содержании глинозема (оксида алюминия) и практически полном отсутствии кремнезема (диоксида кремния). Технологический цикл производства цемента заключается в термической обработке исходных компонентов – высокоглиноземистых бокситов и известняка высокой чистоты. Бокситы содержат большое количество оксида алюминия, а чистый известняк представляет собой карбонат кальция.

Принципиально существуют два пути производства:

  • Способ, основанный на плавлении реакционной массы. Компоненты смешиваются в заданных пропорциях и плавятся. Образованный расплав выдерживается для достижения однородности, после чего охлаждается и дробится до мелкодисперсного состояния.
  • Приготовление цементного клинкера – спекшегося при высокой температуре брикета. Перед спеканием компоненты измельчаются, затем перемешиваются и помещаются в печь. Нагревание происходит до температур немного ниже температуры плавления – это позволяет зернам клинкера спечься между собой без перехода в жидкое состояние.

На видео показан процесс помола полученного клинкера до цемента:

Свойства цемента – стандартные характеристики

Технологические и эксплуатационные параметры материала, а также его марки, установлены ГОСТ 969-91. Если содержание оксида алюминия находится в интервале от 35 до 65 %, то цемент относится к глиноземистому. Высокоглиноземистой является смесь, содержащая более 65 % оксида алюминия.

Глиноземистый цемент представлен тремя марками, отличающимися выдерживаемым давлением (в МПа), и обозначается как ГЦ 40, ГЦ 50 и ГЦ 60. Сроки схватывания характеризуются узким диапазоном: начало происходит не ранее 45 мин., завершение – не позднее 10 часов (в действительности обычно 5-6 часов).

Предел прочность высокоглиноземистых цементов (обозначаются как ВГЦ) существенно ниже – 25 и 35 МПа. Их отличие заключается в уменьшенном до 30 мин. начале схватывания и высокой огнеупорности. Минимальная гарантированная огнеупорность составляет 1580 °С, а максимальная – 1670 °С.

Глиноземистые цементы обладают меньшей усадкой, чем портландцемент. Для производства саморасширяющихся смесей в состав вводят добавки негашеной извести или гипса.

Расширение раствора при добавлении извести достигается за счет её гашения водой, происходящего с увеличением объёма. В случае гипса (обводнённого сульфата кальция), происходит его реакция с алюминатом кальция, содержащимся в исходном составе цемента. Образующееся соединение (эттрингит) расширяет структуру раствора при затвердевании.

Основные показатели глиноземистого цемента

Цемент (клинкер 75%, гипс 13%, напрягающая 12%) Показатели
Сроки схватывания начало 3,05 — конец 4,20
Прочность при изгибе, МПа, в 28сут. 6,00
Прочность на сжатие, МПа, в 28сут. 41,26
Самонапряжение, МПа, в 28сут. 2,13
Линейное расширение, % 0,31
Водопоглощение, % 0,34
Удельная поверхность, м2/г 390

Применение глиноземистых цементов в бытовом строительстве

Промышленные, хозяйственные и оборонные направления не могут обойтись без использования глиноземистого цемента. В быту его необходимость существенно меньше – лишь в некоторых случаях могут понадобиться особые качества огнеупорности, высокой водонепроницаемости и малой усадки.


Основные области применения глиноземистого цемента в домашнем строительстве следующие:

  1. создание водонепроницаемого покрытия. Подобные цементные смеси полезны для приготовления наружной штукатурки, а также строительства бань, душевых кабинок и каналов водоотведения;
  2. использование в качестве компонента густых замазок и клеев. Быстрая схватываемость обеспечивает отсутствие потёков и возможность применения в любое время года, за исключением очень сильных морозов;
  3. возведение фундаментов в северных регионах страны. Хотя строительство рекомендуется проводить при плюсовых температурах, иногда требуется работать зимой на открытом пространстве. Какие-либо ограничения по применению глиноземистого цемента до температуры -10 °С отсутствуют (см. ниже);
  4. облицовка печей, а также применение в качестве связующего материала кладки из огнеупорных кирпичей. Для обработки ответственных стыков, к которым предъявляется требование высокой газонепроницаемости, нужно применять только специально подобранный производителем состав.

Купить для работы нужную марку глиноземистого цемента можно в любом строительном магазине.

Примеры использования глиноземистого цемента в строительных работах

Особенности эксплуатации

Твердение алюмината кальция при связывании с водой, представляет экзотермическую реакцию, происходящую с выделением тепла.

С этим свойством связаны достоинства и недостатки материала:

  • повышение температуры цементного раствора выше 30 °С чревато уменьшением прочности конструкции в 2-3 раза. Используя готовые цементные смеси, следует придерживаться рекомендаций производителя по максимально допустимой температуре в помещении или на воздухе;
  • выделение тепла происходит постепенно, что подпитывает реакционную смесь на протяжении всего периода схватывания. Именно это позволяет проводить бетонные работы, в том числе ремонты, при отрицательных температурах. Вода в растворе подогревается и не кристаллизуется, обеспечивая нормальное протекание реакции затвердевания.

Порядок работы, подготовка и приготовление раствора

Если неправильно приготовить смесь, её в итоге придется переделывать. Это чувствительно ударит по кошельку, учитывая высокую стоимость материала.

Порядок работы с глиноземистым цементом заключается в следующем:

  1. разрыхление цементной смеси, в случае слежавшегося материала. Свежий цемент, не имеющий твердых комочков и крупных конгломератов, добавляется в бетономешалку из мешка сразу;
  2. добавление указанных производителем пропорций компонентов. Если не будет соблюдено оптимальное соотношение, существует риск утраты прочностных свойств материала;
  3. тщательное перемешивание раствора, необходимое ввиду его высокой вязкости;
  4. выдерживание температурного режима – исходная температура цементного теста должна быть не выше 15 °С (или другой температуры, указанной производителем). Работы не рекомендуется проводить в жаркую погоду – следует дождаться умеренных условий;
  5. очистка инструмента сразу по окончании работ. Из-за высокой скорости схватывания глиноземистого цемента отмыть бетономешалку через несколько часов будет очень затруднительно.

Как приготовить цементно-песчаный штукатурный раствор, расскажет видео:

Оценка материала – достоинства и недостатки

Стоимость – «3». Цена глиноземистых смесей выше, чем самого распространенного портландцемента, в 4-5 раз (20-25 руб./кг). Справедливости ради отметим, что некоторые специальные вяжущие составы стоят еще дороже.

Практичность – «4». Быстрое схватывание может создавать сложности для бытового применения.

Внешний вид – «5». Визуально все разновидности цементов похожи друг на друга.

Простота изготовления – «4». При производстве применяются только очищенные материалы, что усложняет технологический цикл.

Трудоёмкость при использовании – «5». Если соблюдать рекомендации по приготовлению раствора и не мешкать при заливке, трудозатраты не увеличатся.

Экологичность – «3». Мелкодисперсный оксид алюминия на производстве обладает высоким раздражающим эффектом.

Глиноземистый цемент сложно заменить каким-либо другим материалом даже в домашнем строительстве. Водостойкие внешние покрытия стен с его использованием отличаются стойкостью даже по истечении длительного времени. Чтобы не разочароваться в свойствах цемента, следует выдерживать рекомендуемые пропорции компонентов и не применять слежавшиеся смеси.

Свойства и сфера использования глиноземистого цемента

Глиноземистый цемент (ГЦ) – это быстродействующий гидравлический вяжущий материал, способный быстро затвердевать как в воздушной, так и в водной среде. Его используют в строительстве, когда требуется в короткие сроки – до трех суток – получить заданную устойчивость конструкции, для скорейшего затвердевания бетона на стройплощадках, заделки пробоин в корпусах морских судов, производства огнеупоров, а также во многих других случаях. Отличительная черта – повышенное содержание глинозема, благодаря чему и появилось название – «глиноземистый».

Производство глиноземистого цемента

Для производства используются известняк и бокситы – породы с высоким содержанием оксидов алюминия. Обожженную до плавления сырьевую массу подвергают тонкому измельчению, получая таким образом конечный продукт.

Его химический состав:

  • 35 ÷ 55 % оксида алюминия (Al2O3),
  • 35 ÷ 45 % извести (CaO),
  • 5 ÷ 10 % диоксида кремния (SiO2),
  • 0 ÷ 15 % оксида железа (Fe2O3).

Из-за высокого процента оксида алюминия ГЦ называют также бокситовым или алюминатным. Характерным является то, что в отличие от портландцемента оксиды образуют не соединения кремния, а алюминаты кальция.

Получают такой цемент, применяя одну из двух технологий обжига – до спекания или плавления. По первой методике измельченное и размолотое сырье обжигается во вращающейся или шахтной печи так же, как и клинкер, предназначенный для получения ПЦ. Но поскольку температура спекания глиноземистого сырья ниже температуры плавления всего на 50 ÷ 150°С, то этот способ используется редко. Для высококачественного ГЦ требуются бокситы с незначительным содержанием кремнезема и оксида железа.

По второй методике грубоизмельченное сырье обжигают в специальных электропечах или в домнах. Процесс плавления происходит в среде, ускоряющей процесс восстановления оксида до металлического железа, а кремнезема до кремния. Металлическое железо, соединяясь с кремнием, образует ферросилиций. Более тяжелый по своему удельному весу ферросилиций опускается вниз, на под печи, а верхний слой расплава представляет собой чистый ГЦ, без каких-либо примесей.

Выбор редакции:  Кованая мебель для прихожей идеи для интерьера

После завершения процесса плавления расплав охлаждается и на специальных мельницах производится тонкий или сверхтонкий помол материала. После из порошка мощными электромагнитами удаляется металлическое железо. В результате получается чистый ГЦ. Производство цемента по этой технологии предъявляет не такие строгие требования к химическому составу бокситов. Допускается и повышенное содержание примесей.

Свойства и характеристики

Внешне ГЦ представляет собой порошок тонкого помола. Цвет порошка может быть коричневым, черным, серым с зеленым оттенком. Тонкость помола проверяется с помощью сита, диаметр ячеек которого не должен превышать 0.08 миллиметра. При просеивании пробы через него должно проходить не менее 90 % от общей массы отобранного материала. В зависимости от показателя прочности на сжатие ГЦ разделяется на три марки: ГЦ40, ГЦ50, ГЦ60. Марка устанавливается после испытания образца на прочность через трое суток после изготовления.

Предел прочности на сжатие через сутки после изготовления образца должен быть:

  • 22.5 МПа для ГЦ 40,
  • 27.5 МПа для ГЦ 50,
  • 32.5 МПа для ГЦ 60.

Через трое суток эти показатели должны быть равны 40, 50 и 60 МПа для ГЦ40, ГЦ50 и ГЦ60 соответственно. Для всех марок схватывание должно начинаться не ранее, чем через 45 минут, а заканчиваться не позднее, чем через 10 часов.

Одним из основных свойств является резкое возрастание прочности на ранних стадиях. Затвердевание бетона на основе этого цемента сопровождается выделением большого количества тепла, что делает возможным его применение без подогрева при низких (до -10°С) температурах. По сравнению с раствором на ПЦ он более устойчив к воздействию любых агрессивных газов и жидкостей.

ГЦ обладает значительно более высокой огнестойкостью и термической устойчивостью, чем портландцемент, и в смеси с огнеупорными добавками добавляется для получения огнестойкого бетона. Скорость затвердевания при низкой положительной температуре заметно снижается, оставаясь более высокой, чем у ПЦ. Водонепроницаемость, химическая стойкость, термическая устойчивость, огнестойкость, высокая огнеупорность – основные характеристики.

Применение глиноземистого цемента

Его охотно используют на предприятиях ТЭК, в нефтедобывающей промышленности, например, для изоляции интервалов нефтяных скважин, в черной и цветной металлургии для изготовления огнеупоров, футеровки металлоплавильных агрегатов, в мостостроении, в сооружении комплексов оборонного значения, в судостроении и на судоремонтных предприятиях.

Универсальность ГЦ подразумевает его применение не только в промышленности, но и в домашнем строительстве, например, при возведении домов, коттеджей, малых архитектурных форм. Если он был только что куплен, то из мешка, на котором указан вес, содержимое разрешено сразу высыпать в бетономешалку. Если же берется цемент, который лежал достаточно длительный промежуток времени, то потребуется дополнительное разрыхление. Размешивать можно в вибрационном сите лопастным шнеком.

На базе ГЦ изготавливается гидроизоляционная штукатурка. Она выбирается при устранении повреждений в водопроводных трубах, находящихся под давлением в десять атмосфер. При строительстве метрополитенов штукатурка нужна для гидроизоляции стен туннелей и подземных коридоров. В коммунальном хозяйстве гидроизоляционная штукатурка используется для различных ремонтных работ на трубопроводах, очистных сооружениях, ремонта бассейнов и других объектов.

В разных регионах стоимость одной и той же марки может существенно отличаться. Отличия могут быть даже в пределах одного региона. Например, чтобы купить ГЦ в Москве и области, нужно потратить значительное время, чтобы найти оптимальный вариант.

Глиноземистый цемент

Глиноземистый (алюминатный) цемент – это специальная разновидность вяжущего для замеса бетонных растворов. Он отличается набором уникальных характеристик и узкой сферой применения.

Состав

Для производства глиноземистого цемента используется глина с высоким содержанием активных минералов, среди которых преобладает однокальциевый алюминат. Сырьем выступают чистые известняки, бокситы. Допускается введение до 12% улучшающих добавок, не снижающих качество основного вещества.

Основные требования к материалу предъявляет ГОСТ 969-91 «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые». Согласно стандарту клинкер, используемый для изготовления вяжущего компонента для бетона, должен содержать определенное количество оксидов алюминия, кальция, железа, магния, кремния и других элементов, наделяющих материал заданными свойствами.

ГОСТ делит глинозёмистые цементы по составу в зависимости от количества соединений алюминия и прочности соответственно:

Обо­зна­че­ние На­и­ме­но­ва­ние Ко­ли­чес­тво Al2O3, не ме­нее, % Ма­роч­ная проч­ность че­рез 3 су­ток, МПа
ГЦ гли­но­зе­мис­тый 35 40, 50, 60
ВГЦ I вы­со­ко­гли­но­зе­мис­тый це­мент I 60 35
ВГЦ II II 70 25, 35
ВГЦ III III 80 25

Таблица составлена на основе ГОСТ 969-91.

Марку цемента на глиноземе определяют не в 28-суточном возрасте образцов, а в 3-суточный срок. Соответствующая маркировка – М400, М500, М600. Чем больше в составе вяжущего компонентов, тем меньше его несущая способность.

Основные характеристики

Свойства глинозёмистого цемента отличаются от аналогичных качеств обычного портландцемента:

  • Высокая скорость твердения – в первые сутки набор прочности бетона достигает 50% от марочного трехсуточного показателя. Причем, во время первых 24 часов происходит интенсивная экзотермическая реакция, что благоприятно в зимний период и позволяет надолго сохранять оптимальную для гидратации температуру.
  • Бетоны на глиноземистом цементе жаростойкие, подходят для кладки печей и производственных конструкций, сооружений, подвергающихся интенсивному нагреву. При добавлении специальных минеральных компонентов получается огнеупорный камень гидравлического твердения.
  • Цемент образует камень увеличенной прочности, плотности и водонепроницаемости, при том слабо сопротивляется щелочам и разрушается под их воздействием.

Ускоренное твердение обеспечивает высокое содержание соединений алюминия и кальция, он же способствует интенсивному выделению тепла в процессе гидратации вяжущего. Замедляет скорость твердения геленит (2СаО Al203-Si02), снижают вязкость свободные оксиды железа, сернистые и магниевые молекулы при увеличении допустимого количества ухудшают качество бетона.

Па­ра­метр На­ча­ло схва­ты­ва­ния, мин Ко­нец твер­де­ния, час Проч­ность на сжа­тие в пер­вые сут­ки, МПа Ог­не­у­пор­ность, °С, не ме­нее
ГЦ 45 10 22,5; 27,4; 32,4
ВГЦ I 30 12 1580
ВГЦ I I 15 1670
ВГЦ I I I 1750

Цемент высокоглиноземистый ВГЦ изначально схватывается быстрее, но набирает прочность несколько дольше, чем вяжущее из-за высокого содержания активных добавок. Кроме того, бетон получается менее прочным, но более устойчивым к высоким температурам.

Расширяющийся глиноземистый цемент

Это отдельная разновидность материала, которая при твердении не дает усадки, а наоборот, расширяется. Это свойство цемента успешно используют в строительстве, когда необходимо создать герметичную конструкцию без швов. Средний размер увеличения объема – 1%.

Разновидности расширяющегося глинозёмного компонента:


  • ВРЦ (водонепроницаемый расширяющийся цемент быстрого твердения) производят из 70…76% глиноземного клинкера, 20…22% полуводного гипса и 10…11% гидроалюмината кальция. Может применяться только при повышенных температурах ввиду низкой устойчивости к замораживанию и оттаиванию. Скорость твердения глиноземистого цемента данного типа составляет 3 суток, по истечении 6 часов прочность на сжатие составляет 7,5 МПа, марочный показатель М500 получается к 28 суткам.
  • ВБЦ – разновидность ВРЦ. Это безусадочный цемент с аналогичными характеристиками, только при твердении материал не меняет объем. Состоит из тех же компонентов в других пропорциях.
  • ГГРЦ – гипсоглиноземистый портландцемент повышенных марок (М500, М600) твердеет только в воде, при этом расширяется. Содержание высокоглиноземистого клинкера – около 70%, а двуводного природного гипса – около 30%. Вырабатывать бетонный раствор необходимо в течение 10 минут, полное схватывание происходит уже через 4 часа.
  • РПЦ – цемент глиноземистый расширяющийся на основе алитового клинкера (трехкальциевый силикат), который обеспечивает расширение кристаллической структуры цементного теста и твердеющего раствора без образования внутреннего напряжения в конструкции.

Тонкости производства

Особенности характеристик отдельных видов цемента обусловлена наличием в составе порошка минеральных компонентов, количество которых для каждого вида вяжущего строго регламентируется стандартами. Химические элементы вводятся к природному сырью искусственно или компенсируются породой с дефицитом этих компонентов.

Изготовление цемента происходит разными способами в зависимости от используемых ингредиентов:

  1. Плавление. К бокситам добавляют кокс и известняк и нагревают их до температуры плавления в ватержакетных печах с водяным охлаждением. В камеру подается нагретый воздух, под действием которого сырье меняет структуру и обжигается. Затем оно пропускается через летку и охлаждается в изложницах печи. Остывшая заготовка отправляется в дробилку с многокамерными мельницами.
    Реже используется метод дуговой плавки, для этого требуется печь переменного тока. Такой способ более затратный, но и цемент получается качественным.
  2. Спекание происходит в обычных заводских печах при пониженных температурах по сравнению с плавлением. Сырье долго нагревается, затем резко охлаждается. Это необходимо для сохранения структуры цемента и предотвращения его кристаллизации и превращения в стекло.

Где используется глиноземистый цемент

Применяют глиноземистый цемент преимущественно в промышленном строительстве, где необходима высокая скорость набора прочности бетоном, а также в частном и гражданском домостроении:

  • Зимнее бетонирование удобно осуществлять с использованием цемента на глиноземе в виду экзотермической реакции и благоприятных условий окружающей среды (низкая температура компенсирует внутренний нагрев);
  • Срочные ремонтные работы ответственных конструкций и элементов коммуникаций (дороги, путепроводы, эстакады)
  • Жаростойкий огнеупорный цемент подходит для замеса кладочных растворов для монтажа печей, в том числе внутренних стенок шахт;
  • Возведение конструкций, подвергающихся замораживанию/оттаиванию в условиях открытой воды;
  • Монтаж «быстрых» фундаментов при срочном строительстве;
  • Приготовление штукатурных растворов на глиноземистом цементе для безусадочной и саморасширяющейся облицовки фасадов, тоннелей и др.;
  • Тампонаж протечек в железобетонных сооружениях от гидротехнических установок до нефтяных платформ и оборудования.

Применение глиноземистого цемента должно быть тщательно продумано – срок схватывания у материала короткий, работы необходимо осуществлять оперативно и непрерывно. Примечательно, что к возведению последующих ярусов дома можно приступать уже через 3 дня, что значительно ускоряет сроки строительства.

Свойства и области применение глиноземистого цемента

Истинная плотность глиноземистого цемента 3,1 — 3,3 г/см3, плотность в рыхлонасыпном состоянии — 1000—1300, в уплотненном — 1600—1800 кг/м3.

Водопотребность этого цемента при получении теста нормальной густоты 24—28 %. По ГОСТ 969—77, он должен характеризоваться равномерным изменением объема при испытании образцов из него кипячением и обработкой в парах воды.

Начало схватывания теста должно наступать не ранее 30 мин, а конец не позднее 10 ч. Обычно же начало и конец схватывания наступают соответственно через 1 — 1,5 и 4—6 ч. При необходимости замедлить схватывание применяют хлористые натрий и кальций, буру и др. Ускоряют схватывание введением небольших добавок извести, портландцемента и др.

Глиноземистый цемент по прочности (ГОСТ 969—77) разделяют на марки 400, 500 и 600, определяемые по результатам испытаний на сжатие половинок призм размером 4X4X16 см, изготовленных из малопластичного раствора 1:3 (ГОСТ 310.1—76 с изм.) и испытанных через 3 сут твердения. Через 1 сут твердения цемент достигает 80—90 % трехсуточной прочности.

Для твердения глиноземистого цемента наиболее благоприятны водные условия. Как воздушное, так и комбинированное воздушно-влажное хранение сопровождается значительным падением прочности бетонов на этом цементе в отдаленные сроки твердения (на 50— 60 % через 10—20 лет). Прочность снижается иногда ив первый месяц твердения. По ГОСТ 969—77 не допускается снижение прочности на растяжение образцов 28-су-точного возраста по сравнению с прочностью образцов трехсуточного возраста более чем на 10 %. При пониженных температурах (5—10°С) глиноземистый цемент твердеет достаточно интенсивно вследствие значительного выделения теплоты, на что указывалось ранее.

Бетоны на глиноземистом цементе характеризуются высокой водостойкостью, морозостойкостью и жаростойкостью. Водостойкость этого цемента объясняется, в частности, отсутствием в продуктах его гидратации гидроксида кальция, характеризующегося, как известно, значительной растворимостью в воде (1,2 г/л СаО при обычной температуре).

Бетоны на глиноземистом цементе более морозостойки, чем на обыкновенном портландцементе, что обусловливается в большей мере повышенной плотностью цементного камня. Известно, что при прочих равных условиях пористость затвердевшего глиноземистого цемента примерно в 1,5 раза меньше пористости портландцемен-тного камня. Этим же объясняется и более низкая водопроницаемость затвердевшего глиноземистого цемента по сравнению с портландцементом. Пониженная пористость цементного камня объясняется высокой степенью гидратации, повышенным вовлечением воды в гидратные соединения, а также образованием значительного количества гелевидных масс гидроксида алюминия.

Глиноземистый цемент, более чем портландцемент, стоек в растворах сульфата кальция и магния (но не сульфатов калия, натрия и аммония), а также в слабых растворах и парах неорганических кислот. Стоек он и в водных растворах хлоридов щелочных металлов, кальция и магния, в морской воде, в углекислых и болотных водах, в растворах молочной и других подобных кислот, в животных и растительных маслах.

Глиноземистый цемент и бетоны на его основе разрушаются в растворах щелочей и солей аммония. Сульфатостойкость глиноземистого цемента при переходе C2AHg в C3AHG резко снижается.

Бетоны на глиноземистом цементе хорошо сопротивляются действию температур до 1200—1400 °С и выше. В этом случае не возникают разрушающие деформации (как у бетонов на портландцементе) при увлажнении их после воздействия высоких температур. Это объясняется тем, что в глиноземистом цементе нет гидроксида кальция, который, присутствуя в затвердевшем портландцементе, при нагревании до 500 °С и выше переходит в СаО гидратирующий при повторном увлажнении, увеличиваясь в объеме и разрушая цементный камень.

Жаростойкость глиноземистого цемента зависит и от его минерального состава; она тем выше, чем больше в ней глинозема и чем меньше кремнезема, магнезии и других примесей. Высокоогнеупорный глиноземистый цемент характеризуется примерно следующим составом, ,%: А1203 70—74; СаО 26—30; Si02 и Fe203 0,5—I. По данным К. Д. Некрасова, бетоны на глиноземистом цементе с шамотом в виде мелкого и крупного заполнителя можно применять при 1200—1300°, а бетоны с высокоогнеупорными хромитами — при 1400—1600°С.

Глиноземистый цемент целесообразен для производства бетонных и железобетонных конструкций при необходимости получения высокой прочности бетона в очень короткие сроки, особенно при пониженных температурах окружающей среды, а также в конструкциях, подвергающихся систематическому замерзанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию, особенно при службе их в морской воде, в водных растворах некоторых сульфатов и т. п. Широко применяется данный цемент при изготовлении жароупорных бетонов и различных видов расширяющихся цементов, а также при выполнении аварийных и ремонтных .работ.

Нельзя использовать глиноземистый цемент в тех случаях, когда температура бетона во время его твердения может подняться выше 25—30 °С. Недопустимо его применение в бетонных конструкциях, подвергающихся щелочной агрессии.

68. Расширяющиеся цементы, свойства, разновидности. Смешивая портландцемент или глиноземистый цемент с высокопрочным или строительным гипсом и высокоосновным гидроалюминатом в точно установленных соотношениях по массе, получают водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), предложенный В. В. Михайловым. И. В. Кравченко разработала расширяющийся портландцемент (РПЦ), получаемый измельчением смеси портлаидцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака, двуводного гипса и гидравлической добавки. А. В. Волженский предложил гипсоцементно-пуццо-лановые (ГЦПВ) и гипсошлакоцементно-пуццолаиовые вяжущие (ГШЦПВ), представляющие собой смеси строительного или высокопрочного гипса с портландцементом или шлакопортландцементом и пуццолановой добавкой. Для них показательны быстрый рост прочности, обусловленный наличием полуводного гипса, и способность твердеть во влажных условиях подобно гидравлическим цементам.

Рассмотрим составы, способы изготовления и свойства некоторых расширяющихся цементов, а также гипсо-цементно-пуццолановых вяжущих.

Как отмечалось ранее, бетоны и растворы на портландцементе и его разновидностях при твердении в воздушной среде дают значительную усадку, повышающую, в частности, их водопроницаемость, склонность к трещиинобразованию и т. п. В связи с этим уже давно предпринимались попытки создать безусадочные и расширяющиеся вяжущие вещества и бетоны.

В настоящее время существует много видов расширяющихся цементов, в разработку состава которых и изучение свойств большой вклад внесли советские ученые B. В. Михайлов, П. П. Будников, И. В. Кравченко, C. Л. Литвер и др. Расширяющиеся цементы получают на основе глиноземистого цемента или портландцемента.

Цементы на основе глиноземистого цемента быстро схватываются и твердеют, цементы же на основе портландцемента твердеют медленнее.

Для всякого вяжущего вещества, в том числе и для отдельных видов цементов, имеется такое оптимальное, присущее только ему водовяжущее отношение (или оптимальная концентрация вяжущего в системе), при котором в принятых условиях длительного твердения обеспечивается оптимальная долговечность системы (растворов, бетонов). При повышенной концентрации в ней вещества и соответственно пониженном по сравнению с оптимальным В/В создаются предпосылки к снижению прочности или даже к разрушению сложившейся структуры вследствие давления зародышей новых частиц гидратов, возникающих из негидратированного вещества, при отсутствии свободного пространства для их размещения с промежутками между ними. Из-сказанного следует, что любое вяжущее вещество в смеси с оптимальным или повышенным количеством воды должно давать твердеющую систему с «нормальными» деформациями усадки и тем большими, чем больше В/В будет отличаться от оптимального. Обычные бетоны на цементных, гипсовых вяжущих, как правило, готовятся при В/В = = 0,4. 0,6, т. е. больших оптимального. Это предопределяет их общеизвестные деформативные свойства с повышенными значениями усадки.

Но по мере уменьшения В/В в этих композициях (а также в композициях других вяжущих) за пределы оптимального они будут переходить сначала в класс безусадочных, а затем в класс расширяющихся и даже саморазрушающихся при свободном расширении или напрягающих при гидратации в «замкнутом» объеме. Интенсивность и скорость развития соответствующих деформаций во времени должны зависеть от индивидуальных свойств вяжущих и условий твердения.

При разработке новых сверхбыстротвердеющих вяжущих веществ, а также безусадочных, расширяющихся, напрягающих цементов исследователи часто обращаются к безводным веществам, отличающимся быстрым взаимодействием с водой и связыванием ее в гидраты в максимальном количестве, что способствует резкому увеличению содержания твердой фазы, а следовательно, уменьшению пористости системы и увеличению ее прочности при пониженном В/В. При этом необходимо учитывать стойкость гидратов во времени при.воздействии атмосферных и иных факторов. Известно, в частности, уменьшение степени оводненности гидросиликатов и гидроалюминатов кальция с истечением времени твердения системы даже при обычных температурах и переходом воды из твердой фазы в жидкую. В то же время CaS04-•2Н20 подвержен разложению с выделением воды лишь при 60 °С и выше, а Са(ОН)2 при 500 °С и более.

Эти формулы позволяют в определенной мере прогнозировать свойства того или иного вяжущего в затвердевшем состоянии. Так, содержание безводного вещества, связывающего повышенное количество неиспаряемой воды Wo, оказывается пониженным в затвердевшей системе. При этом уменьшается и плотность р гидрата, что надо учитывать. Фактор V, отражающий минимальный объем пор, образующихся при заданных условиях твердения между частичками гидрата, выраженный в см3/см3 абсолютного его объема, характерен тем, что чем больше его значение, тем меньше содержание в системе исходного вещества при оптимальном соотношении компонентов и тем больше должна быть пористость, меньше прочность, ниже долговечность.

Расширяющиеся и напрягающиеся вяжущие, как правило, являются композиционными, в которых основной компонент твердеет при оптимальном или близком к нему В/В, второй же компонент (расширяющаяся добавка) взаимодействует с водой при пониженном В/В, вызывая эффект расширения на начальном этапе твердения системы. Она вводится в строго дозированном количестве с учетом ее свойств с исчерпанием ее содержания после достижения необходимого эффекта в целом. Имеются и трехкомпонентиые расширяющиеся вяжущие, в которых назначение третьего компонента сводится к прекращению действия расширяющейся добавки, в частности переводом ее в иное вещество, не обладающее свойством расширения в принятых условиях твердения системы.

По А. Ляфюма, деформации расширения и усадки обыкновенных, безусадочных и расширяющихся цементов в различных условиях твердения характеризуются схемой, приведенной на 50.

А. Лосье следующим образом классифицирует расширяющиеся цементы по показателям свободного расширения образцов из теста при хранении их в воде

По данным этого же исследователя, расширение бетонов на этих цементах зависит от показателя их расширения (на образцах из теста) и содержания вяжущего в бетоне. Приблизительно можно считать, что свободное расширение бетона при содержании в нем цемента 250— 300 кг/м3 составляет 0,1 показателя для образцов из теста; при содержании цемента 400 кг/м3 оно равно 0,2; при содержании цемента 600 кг/м3 — 0,45.

Для получения эффекта увеличения исходного объема бетона на требуемую величину в начальный период твердения (1—10 сут) в указанные цементы вводят в необходимом количестве расширяющиеся добавки. Показатель объемного расширения твердеющей смеси зависит от многих факторов и, в первую очередь, от вида исходного цемента, его химического и минерального состава, а также от вида расширяющейся добавки, соотношения компонентов в смеси, степени измельчения добавки и температурного режима твердения бетонной смеси.

В настоящее время расширяющиеся цементы в значительном количестве выпускают в СССР, США и Японии, преимущественно на. основе портландцемента. Глиноземистый цемент используют незначительно вследствие его высокой стоимости.

Выбор редакции:  Маленькие шкафы для одежды

В качестве расширяющихся добавок предложено значительное количество веществ, среди которых наиболее изучены в отношении возможности их применения алюминаты и сульфаты кальция, а также оксиды кальция и магния. На практике преимущественно применяют материалы, содержащие алюминаты и сульфаты кальция, что обусловлено интенсивным и достаточно хорошо регулируемым объемным расширением бетонов на цементах с этими добавками, возникающим вследствие быстрого образования гидротрисульфоалюмината кальция ЗСаО-•Al203-3CaS04-31 H20. В настоящее время используют синтетические сульфоалюминатные клинкеры, получаемые обжигом при температуре около 1300°С соответствующих сырьевых смесей. При этом одним из компонентов клинкера является 3(CA)-CaS04, обусловливающий расширение цемента при взаимодействии с водой. Изготовление расширяющегося цемента в этом случае сводится к совместному помолу обычного портлаидцемент-ного клинкера с клинкером, содержащим сульфоалюми-иат кальция, и гипсом. Соотношения между компонентами подбирают таким образом, чтобы получить продукт с требуемым объемным расширением в зависимости от свойств исходных компонентов. Такие цементы по исследованиям Клейма с индексом «К» применяются в США. По другому способу в США расширяющиеся цементы получают помолом портладцементиого клинкера, содержащего повышенное количество алюмината кальция (до 10—13 %) с повышенным по сравнению с требуемым по стандарту количеством гипса.

В СССР и Японии расширяющиеся цементы получают чаще всего совместным помолом портландцементного клинкера с расширяющимися добавками. В качестве расширяющихся добавок, по В. В. Михайлову, применяют специально приготовляемые, например из глиноземистого цемента, высококальциевые алюминаты С4АН13 или различные материалы со значительным количеством глинозема (глиноземистые цемент, шлаки и т. п.). К. С. Ку-тателадзе с сотрудниками предложил для получения расширяющихся цементов использовать алунитовые породы, содержащие сульфат алюминия и обожженные при 600 °С. Имеется также опыт применения сталерафини-ровочных шлаков (К. П. Грабенко, В. X. Хомич, Т. В. Кузнецова и др.).

Как уже отмечалось, в зависимости от ряда факторов (состав цементов, тепловой режим твердения, содержание их в бетоне и др.) свободное линейное расширение бетонов может изменяться от долей процента до 1,5—3 % без нарушения сплошности тела. В условиях связанного, ограниченного увеличения объема твердеющей системы (в виде теста, раствора или бетона) в ней возникают напряжения сжатия и тем более высокой интенсивности, чем сильнее выражена способность цемента к расширению. Бетоны на цементах с пониженной энергией расширения становятся малоусадочными и даже безусадочными при твердении в среде, благоприятствующей их высыханию. Цементы с повышенной химической энергией расширения дают возможность изготовления самонапряженных бетонов при их твердении в условиях связанного, ограниченного расширения. Такие цементы, обеспечивающие самонапряжение бетона высокой интенсивности в условиях ограниченного увеличения объема, а также натяжение арматуры в железобетоне, называются напрягающими (НЦ). На 51 представлена схема напряжений в твердеющем бетоне на портландском (а) и напрягающем (б) цементах. В первом случае при высыхании в бетонном элементе возникают напряжения сжатия, которые при ограниченной возможности уменьшения его внешнего объема приводят к растягивающим напряжениям. Когда последние достигают уровня, превышающего предел прочности бетона на растяжение, в нем возникают усадочные трещины. В бетонном элементе на расширяющемся цементе при твердении возникают растягивающие напряжения, но в условиях ограниченного (связанного) расширения бетонный элемент испытывает напряжение сжатия. При высыхании такого элемента и развитии в нем усадочных деформаций уровень напряжений сжатия уменьшается. Тем не менее они остаются достаточно высокими, чтобы предотвратить возникновение трещин.

В СССР наибольшее применение получили расширяющиеся цементы, разработанные в НИИЖБ под руководством В. В. Михайлова, а также в НИИцементе под руководством И. В. Кравченко. Разновидностью расширяющихся цементов, разработанных И. В. Кравченко, является гипсоглинозвмистый цемент (ГОСТ 11052—74). Получают его совместным помолом высокоглиноземистых шлаков и двуводного гипса. Компоненты берут в соотношении 0,7:0,3 по массе. Вяжущее это характеризуется интенсивным твердением в водной и воздушной среде. Для его изготовления применяют высокоглиноземистые шлаки с большим содержанием однокальциевого алюмината. Вяжущее измельчают до остатка на сите № 008 не более 10 %. Начало его схватывания должно наступить не ранее 20 мин, а конец — не позднее 4 ч.

По прочности цемент разделяют на марки 400 и 500, устанавливаемые испытанием на сжатие образцов по ГОСТ 310.4—81 из растворов 1:3 и испытанных через 3 сут твердения.

Линейное расширение цемента устанавливают на образцах размером 4X4X16 см- При твердении образцов из теста в воде через 1 сут расширение должно быть не менее 0,15 %, а через 28 сут — не менее 0,3 и не более 1 %. При твердении образцов на воздухе (после трехсуточного нахождения в воде) расширение должно быть не менее 0,1 %. Образцы из теста через 1 сут, а образцы из раствора (1:2) через 3 сут после изготовления не должны пропускать воду под давлением 1 МПа (изб.).

Для бетонов на гипсоглиноземистом цементе характерна высокая прочность сцепления нового бетона со старым (в 20—25 раз выше, чем бетонов на портландцементе). Бетоны на рассматриваемом цементе хорошо твердеют при температурах до 80 °С, которые недопустимы при твердении бетонов на чистом глиноземистом цементе. Растворы на этом цементе характеризуются высокой морозостойкостью.

Твердение гипсоглиноземистого цемента обусловлено взаимодействием глиноземистого цемента с водой с образованием, в частности, СгАНв. Кроме того, особенно в начальный период твердения идет образование и гидро-сульфоалюминатов кальция, вызывающих к тому же некоторое расширение всей системы. Поэтому гипсоглиноземистый цемент характеризуется высокой сульфато-стойкостью, хотя в растворах хлористых солей он менее устойчив, чем глиноземистый.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент предназначается для изготовления безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых растворов и бетонов, для заделки стыков сборных бетонных и железобетонных конструкций, омоноличивания и усиления конструкций, зачеканки швов и раструбов и т. п. Нельзя применять этот цемент в конструкциях, работающих при температурах выше 80 °С.

Расширяющиеся цементы на основе портландцемента также представлены и рядом других разновидностей. А. Лосье (Франция) один из первых предложил цемент, содержащий 70—80 % портландцемента, 15—20% доменного шлака и б—15 % расширяющегося компонента, который получают обжигом смеси двуводиого гипса (50%), красного боксита (25%) и мела (25%). Чем больше этого компонента, тем сильнее расширяется цемент, что является следствием образования трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция. Роль доменного шлака сводится к связыванию избыточного сульфата кальция на определенном этапе твердения всей смеси и к ее стабилизации. Предложено также получать расширяющиеся цементы, смешивая портландцемент, глиноземистый и сульфатно-шлаковый цемент или вводя в портландцемент различные расширяющиеся добавки.

По данным И. В. Кравченко и Ю. Ф. Кузнецовой, интересными свойствами характеризуется расширяющийся портландцемент (РПЦ), получаемый совместным помолом цементного клинкера (60—65%), высокоглиниземи-стых доменных шлаков (5—7 %), двуводиого гипса (7—> 10 %) и активной минеральной добавки (20—25 %). Для этого смешанного вяжущего начало схватывания должно наступать не ранее 30 мин, а конец — не позднее 12 ч. В зависимости от качества исходного портландцемента выпускают РПЦ марок 400, 500 и 600, определяемых по показателям прочности на сжатие образцов, изготовленных по МРТУ 21-44-66 из раствора 1 : 3 и испытанных через 28 сут твердения в воде. Твердение этого вяжущего обусловлено взаимодействием портландцемента с водой с образованием преимущественно иизкоосновмых гидросиликатов кальция группы CSH(B). Вместе с тем повышенное количество гипса и добавка высокоглиноземистого шлака обеспечивают интенсивное образование в начальной стадии твердения также и гидросульфоалюмина-тов кальция (преимущественно в виде трехсульфатиой формы), что вызывает некоторое расширение системы. Гидравлическую добавку следует рассматривать, по-видимому, как стабилизатор.

Образцы из теста расширяющегося портландцемента (РПЦ) при твердении в воде в течение суток расширяются не менее чем на 0,15 %, а через 28 сут — на 0,3— 1 %. При водно-воздушном твердении 28 сут расширение должно быть не менее 0,1 %. Характерен для этого цемента интенсивный рост прочности в процессе пропари-вания при 70—80 °С. Это позволяет при производстве бетонных и железобетонных изделий на этом цементе ограничиваться тепловлажностной обработкой в течение 4—6 ч. Ценное свойство бетонов на РПЦ — их высокая водонепроницаемость, которая характеризуется отсутствием фильтрации воды при давлении 1,1 МПа и более.

Этот цемент можно применять в тех же областях строительства, что и другие расширяющиеся цементы. Иногда используют его в производстве сборных бетонных и железобетонных изделий; при этом создается возможность сократить продолжительность тепловлажностной обработки.

В. В. Михайлов с Л. С. Литвером и другими сотрудниками [33] разработали теоретические основы и рекомендации по производству, оценке свойств и применению цемента расширяющегося с самонапряжением (ТУ 21-20-43-80) и цемента напрягающего (ТУ 21-20-43-82). Первый предназначен для изготовления безусадочных бетонов, твердеющих как в нормальных условиях так и с применением тепловой обработки. Цемент готовится марок 400 и 500, определяемых по ГОСТ 310.4—81. Линейное расширение образцов через 28 сут твердения должно быть не более 1,5% первоначальной величины. Оно определяется на образцах 40X40X160 мм, изготовленных из раствора 1 : 1 по массе (цемент: песок), характеризующегося расплывом конуса не менее 160 мм. Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, конец— не позднее 4 ч от начала затворения. В цемент при изготовлении вводят гипс в количестве 3,5—6 % по массе в расчете на серный ангидрид.

Напрягающие цементы (НЦ) отличаются не только значительной величиной, но и большой энергией расширения. Они готовятся совместным помолом смеси двуводного гипса, высокоглиноземистого компонента и портландцементного клинкера. В зависимости от свойств исходных материалов и показателей состав НЦ устанавливают специальными опытами. В необходимых случаях для усиления эффекта расширения вводят известь в количестве не более 2 %•

Особенно важно отметить, что предложенные составы НЦ для самонапряженных конструкций обеспечивают расширение бетона в тот отрезок времени, когда он достигает прочности 15 МПа и более. Это является непременным условием натяжения арматуры до требуемых показателей. Таким образом, химическая энергия, связанная с образованием цементирующих веществ, рационально используется для механической работы натяжения арматуры. Важно также, что при этом наблюдается двух- и трехосное натяжение, которое механическим путем достигается с большим трудом. Самонапряжение бетона и стали сохраняется длительные сроки. Уровень его может несколько снизиться вследствие усадочных деформаций при высыхании конструкций, а также изменения степени оводненности гидратов или их разложения в напряженных системах, что может отрицательно сказаться на их несущей способности.

В качестве глиноземсодержащих материалов рекомендуют глиноземистый цемент или шлак, алунитовую породу, обожженную при 600 °С и содержащую активный глинозем, а также кренты.

Применяют НЦ для растворов и бетонов, твердеющих при нормальной температуре и преимущественно в монолитном железобетоне, а также для изготовления самонапряженных сборных железобетонных изделий, подвергаемых тепловлажностной обработке.

Цемент НЦ выпускают двух разновидностей с энергией самонапряжения 2 и 4 МПа (20 и 40 кгс/см2). НЦ марки 20 должен рассматриваться как цемент, полностью компенсирующий усадку бетона и создающий небольшое преднапряжение. Второй предназначен для изготовления преднапряженных конструкций. При этом обращается внимание на то, что НЦ допускается к применению только в конструкциях, армированных в двух и трех направлениях при минимально допустимом коэффициенте армирования 0,15%. НЦ применяют также в бетонах без армирования.

НЦ обеих разновидностей (марок 20 и 40) должны характеризоваться следующими показателями основных свойств: предел прочности при сжатии через 1 сут должен быть не менее 15 и через 28 сут не менее 50 МПа; предел прочности при изгибе через 28 сут не менее 6 МПа; самонапряжение в возрасте 28 сут не менее 2 и 4 МПа; линейное расширение через 28 сут не более — соответственно 2 и 2,5 %; начало схватывания не ранее 30 мин, конец — не позднее 4 ч. Следует подчеркнуть, что все показатели перечисленных свойств определяются по ГОСТ 310.1—71 (с изм.) —ГОСТ 310.4—81 на растворе 1 :1 по массе (цемент : песок), характеризующимся расплывом конуса не менее 120 и не более 145 мм.

Применение напрягающих цементов эффективно в конструкциях подземных, подводных и различных напорных сооружений. Они используются в самонапряженном железобетоне полов промышленных зданий, в покрытиях дорог и аэродромов, в конструкциях спортивных и гражданских зданий.

Твердение глиноземистого цемента, его свойства и применение.

При твердении глиноземистого цемента основное входящее е его состав соединение — однокальциевый алюминат — подвергается гидратации, в процессе которой образуется десятиводный гидроалюминат — СаО*Аl2О3*10H2O в виде мелких пластинчатых кристаллов. Это соединение переходит затем в более устойчивый двухкальциевый гидроалюминат (в виде гексагональных пластинчатых кристаллов) с выделением геля гидрата глинозема А l 2О3*3Н2 O . Эти процессы выражаются общей реакцией:

Возможно образование и трехкальциевого гидроалюмината (3СаО*Аl2О*6Н2О) В виде кубических кристаллов в случае твердения глиноземистого цемента при температуре выше 25-30 0 С.

Другие соединения, встречающиеся в глиноземистом цементе: 5СаО*3А l 2О3, СаО*2Аl2О3, ферриты кальция, а также двухкальциевый силикат, подвергаются гидратации с о6разованием гидроалюминатов, гидроферритов и гидросиликатов кальция.

Происходящие при твердении физико-химические процессы в основном аналогичны протекающим при твердении цемента.

Глиноземистый цемент быстротвердеющий, но не быстросхватывающийся. Начало его схватывания по стандарту (ГОСТ 969-41) должно наступать не ранее 30 мин, а конец не позднее 12 ч. Если глиноземистый цемент смешать в пропорции 1: 1 с цементом, то смесь очень быстро схватывается и дает низкопрочный продукт. Объясняется это тем, что выделяющийся при твердении цемента гидрат окиси кальция быстро соединяется с появляющимся при твердении глиноземистого цемента гидратом глинозема или гидроалюминатом кальция, образуя малопрочный 3СаО*Аl2О3*6Н2О. В результате Аl(ОН)3 и Са(ОН)2 из сферы действия реакции исчезают, что значительно ускоряет ход гидролиза СаО*Аl2О3 и 3СаО*Si O 2. Процесс схватывания при этом сильно ускоряется и делается почти мгновенным, а прочность получается низкой. Основываясь на описанном свойстве, можно в случае необходимости ускорить схватывание глиноземистого цемента или цемента, добавляя небольшие количества цемента в первом случае и глиноземистого цемента во втором.


Ускоряют схватывание глиноземистого цемента и добавки гидрата окиси кальция, гидрата окиси натрия, сульфатов кальция, натрия и железа, карбонатов натрия, серной кислоты. Замедляют схватывание глиноземистого цемента добавка хлористых натрия, калия и бария, азотнокислого и уксуснокислого натрия, соляной кислоты, буры.

Добавка 10-20% гранулированного шлака не снижает прочности глиноземистого цемента. При добавке большего количества шлака получается шлаковый глиноземистый цемент, также быстротвердеющий, но дающий меньшую прочность.

При твердении глиноземистого цемента в короткий промежуток времени выделяется большое количество тепла (за первые сутки 70-80% всего тепла, тогда как у цемента такое же количество тепла выделяется за 7 суток твердения), что приводит ,к значительному повышению температуры в первые сроки твердения и весьма полезно в случае использования этого цемента при низких температурах для зимних работ. Однако при сооружении бетонных массивов с относительно большим поперечным сечением выделяющееся тепло вызывает сильное повышение температуры. В результате образуются вредные напряжения и появляются трещины. Кроме того, возможное при температуре выше 25-30 0 С образование шестиводного трехкальциевого алюмината (соли Торвальдсена) весьма отрицательно влияет на прочность цемента. Для снижения температуры твердеющего глиноземистого цемента применяют различные способы его охлаждения, ведут укладку небольших объемов бетона, используют для укладки в первую очередь зимой. Чтобы устранить вредное влияние трехкальциевого гидроалюмината, П. П. Будников предложил вводить в глиноземистый цемент 25-30% ангидрита, полученного обжигом гипса при 600-700°С. Ангидрит связывает трехкальциевый гидроалюминат в гидросульфоалюминат кальция:

Это улучшает строительные свойства глиноземистого цемента и дает возможность использовать его для больших бетонных массивов. Глиноземистый цемент с добавкой ангидрита называют ангидритглиноземистым цементом (АГ-цемент). Этот цемент дает при повышенных температурах (45-65 0 С) значительно более высокую прочность, чем чистый глиноземистый цемент. Аналогично влияет на свойства глиноземистого цемента и добавка двуводного гипса. Глиноземистый цемент достаточно интенсивно твердеет при пониженных температурах из-за повышенной экзотермии в начальные сроки твердения, вызывающей подъем температуры до обычной. Однако, если при этом температура окажется слишком низкой, то твердение глиноземистого цемента замедляется или даже прекращается. Лучше всего глиноземистый цемент твердеет при температуре 15-18°C во влажной среде. Гидротермальная обработка, пропаривание и запаривание изделий на глиноземистом цементе не применяются, так как при этом снимается их прочность.

Удельный вес глиноземистого цемента 3,0-3,3; объемный вес в рыхлом состоянии 1000-1300 кг/м 3 , а в уплотненном 1600-1800 кг/м 3 . Следовательно, по удельному и объемному весу глиноземистый цемент мало отличается от цемента.

Количество воды, необходимое для получения из глиноземистого цемента теста нормальной густоты, составляет 23-28% . Этот цемент должен обладать равномерностью изменения объема при испытании кипячением и в парах воды.

Марки глиноземистого цемента: 400, 500 и 600 (предел прочности, при сжатии через 3 суток стандартных трамбованных образцов из раствора жесткой консистенции состава 1 : 3). Следует отметить высокую раннюю прочность глиноземистого цемента (350-500 кг/см 2 через одни сутки). Обычно через 15-18 ч прочность глиноземистого цемента уже достаточна для введения в эксплуатацию сооружения.

Прочность глиноземистого цемента характеризуется спадами и подъемами в различные периоды твердения. Чем быстрее идет процесс гидратации, тем чаще наблюдаются спады прочности. По данным И. В. Кравченко, спады прочности тем больше, чем больше в глиноземистом цементе СаО и Si O 2 . Однако допускается лишь 10%-ное снижение прочности при растяжении к 28 суткам по сравнению с прочностью через 3 суток.

Полученные при испытании глиноземистого цемента в трамбованных образцах из раствора жесткой консистенции марки 400; 500 и 600 соответствуют примерно маркам 250, 300 и 400

При испытании в образцах из раствора пластичной консистенции. Отношение между прочностью на сжатие и на растяжение у глиноземистого цемента выше, чем у цемента. Причина этого — большее количество кристаллической фазы в затвердевшем глиноземистом цементе.

Бетон на глиноземистом цементе более плотный и водонепроницаемый, чем на цементе. Объясняется это уплотняющим действием геля гидрата окиси алюминия, а также тем, что при твердении глиноземистый цемент связывает сравнительно большое количество воды, а в затвердевшем цементном камне меньше несвязанной воды, чем в цементе, что обусловливает большую его плотность.

Глиноземистый цемент отличается также большей стойкостью против сульфатных, хлористых, углекислых и других минерализованных вод по сравнению с цементом. Это объясняется повышенной плотностью и водонепроницаемостью бетона на глиноземистом цементе, отсутствием в затвердевшем цементе легко растворимых веществ (в цементе таким веществом, например, является гидрат окиси кальция) и защитным действием пленок гидрата окиси алюминия, обволакивающих гидратированные и негидратированные частицы цементного камня. Бетон на глиноземистом цементе морозостоек.

Проведенные К. д. Некрасовым работы показали, что на основе глиноземистого цемента можно получить различные жаростойкие бетоны. Так, при использовании шамота в качестве мелкого и крупного заполнителя температура службы бетона – 1300 0 С, а при использовании хромита — 1400°С.

Жаростойкость глиноземистого цемента возрастает с увеличением содержания в нем АI2О3. Если изготовить высокоглиноземистый цемент, содержащий не менее 72% А l 2О3, в составе которого преобладает СА2, то в сочетании с боем высокоглиноземистого кирпича в качестве заполнителя можно получить бетон с температурой службы 1700°С.

Высокая жаростойкость глиноземистых цементов объясняется тем, что возникающие при их твердении гидроалюминаты имеют устойчивую слоистую структуру. Удаляется кристаллохимическая вода из таких слоистых гидроалюминатов медленно, без разрушения кристаллов и снижения прочности.

Несмотря на высокое качество, глиноземистый цемент не получил такого широкого распространения как цемент, так как сырья для его производства значительно меньше и стоимость намного выше. Глиноземистый цемент целесообразно применять в тех случаях, когда можно эффективно использовать его положительные свойства. Его используют при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании, при строительстве сооружений, подвергающихся действию минерализованных вод и сернистых газов, а также попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию, при тампонировании нефтяных и газовых скважин, для приготовления жаростойких бетонов и расширяющихся цементов различных видов.

Нельзя использовать глиноземистый цемент для конструкций, в которых температура бетона в результате внешнего воздействия или тепловыделения может подняться выше 25-30 0 С. Ангидритглиноземистый цемент можно применять и при повышенных температурах.

Что такое глиноземистый цемент и где он применяется: виды, свойства, технические характеристики

Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующую гидравлическую смесь, основной отличительной особенностью которой является способность быстро твердеть в воде и на воздухе. Такой тип цемента удается получить в процессе измельчения обожженного сырья, которое обогащено глиноземом. В качестве первичного сырья в процессе производства используют бокситы, известняк или породы с высоким содержанием оксида алюминия (поэтому вещество часто называют еще алюминатным цементом).

Выбор редакции:  Двери Porta Prima

Цемент ГЦ может использоваться для приготовления особого жаростойкого бетона. Цемент отличается чрезвычайно высоким уровнем огнестойкости – согласно утверждениям специалистов, монолиты из такого раствора можно эксплуатировать при температуре до +1700 С. Часто смесь применяют в тандеме с шамотом или магнезитом, что дает возможность делать огнестойкие растворы, способные застывать в воде.

Выбор конкретного метода производства зависит от специфики состава бокситов, объема содержания в элементах различных включений и т.д.

Область применения

Прежде, чем более подробно рассматривать глиноземистый цемент, его свойства и области применения, необходимо понять, где и почему он актуален. Данный тип смеси больше востребован, все же, в промышленной сфере, так как в быту огнестойкость на уровне тысяч градусов не нужна, а приобретать столь дорогое сырье из-за его способности ускоренного твердения не актуально.

Применение глиноземистого цемента в промышленной сфере:

  • Ремонт и реконструкция мостов
  • Ускоренное строительство конструкций с высоким уровнем устойчивости – все работы занимают до 3 дней
  • Случаи, когда важно обеспечить монолиту стойкость к сульфатам
  • Фиксация и крепление анкерных болтов
  • Создание тары для эксплуатации с агрессивными веществами
  • Обустройство нефтяных скважин
  • Цемент глиноземистый ГЦ40 может использоваться как ускоритесь для схватывания бетона, компонент для огнеупорной смеси
  • Осуществление ремонта морских судов
  • Строительство железобетонных конструкций, подверженных особо серьезным нагрузкам
  • Сооружение морских и подземных конструкций
  • Введение в состав клеевых растворов, предназначенных для эксплуатации в области строительной химии
  • ГЦ 40 цемент является основным компонентом при приготовлении расширяющихся и водостойких растворов
  • Производство гидроизоляционной штукатурки также может осуществляться с использованием глиноземистого цемента – материал применяют в отделке водопроводных линий, метрополитенов, в стыках трубопроводов и т.д.

Применение глиноземистого цемента в индивидуальном строительстве:

  • Обустройство стяжки пола (в некоторых случаях, где есть особые требования к бетону)
  • Подготовительный этап работ с подоконниками
  • Строительство подвалов, цоколей зданий (редко)
  • Ремонт/реконструкция систем вентиляции, дымоходов в частных домах.
  • Часто при сооружении каминов и топок в домах, иных видов отопительных устройств используют именно цемент ГЦ 40, характеристики которого позволяют обеспечить нужные свойства конструкции

Особенности изготовления

Глиноземистый цемент, свойства которого достаточно специфичны, изготавливается из чистых бокситов или известняков, с добавлением других элементов для придания нужных характеристик смеси. Основных способов производства цемента два – плавление и спекание. Выбор метода зависит от: состава бокситов, качества кокса, показателя объемного содержания в них оксидов железа, и в дополнение кремниевой кислоты.

Плавление

Для метода плавления используют бокситы высокого качества, к ним домешивают известняк и кокс. Эту смесь отправляют в ватержакетные печи с водяным типом охлаждения и плавят благодаря подаче через фурмы воздуха, до нужной температуры предварительно нагретого в рекуператорах. Потом массу пропускают через летку, в изложницах печи охлаждают и отправляют в дробилку для измельчения. В дробилках стоят многокамерные мельницы. Печи работают за счет пылевидного топлива.

В некоторых случаях используется электроплавка, в процессе которой выплавляется ферросилиций, за счет чего смесь очищается от кремниевой кислоты. Иногда применяют способ дуговой плавки с использованием специальных печей переменного тока с целью производства глиноземистого цемента особенно высокого качества. Сначала готовят сырье: измельчают, смешивают компоненты, делают из них гранулы или брикеты. Известняк заранее кальцинируют, а вот бокситы подвергают прокаливанию, шихту используют коксосодержащую.

В современных электродуговых печах уровень температуры может доходить до очень высоких показателей, именно из-за этого кремнезем в шихте восстанавливается до кремния, а он, в свою очередь, входит в реакцию с железом – так получается ферросилиций.

В производстве глиноземистого цемента могут использоваться и доменные печи, но материал получается не очень прочным на первых этапах твердения.

Спекание

Данный метод производства предполагает использование сравнительно невысоких температур в обычных печах. Сначала смесь медленно охлаждают, чтобы кристаллизовался геленит и приобрел стеклообразную форму. Тут важно, чтобы в процессе спекания температура не оказалась ниже оптимальной, так как это приводит к кристаллизации алюминатов кальция. В итоговом составе стекла появиться не должно, для чего создают системы очень быстрого охлаждения (чтобы не создались кристаллы геленита).

На этапе выхода из печи смесь превращают в гранулы паровоздушные потоки. Полученный данным методом глиноземистый цемент демонстрирует прекрасные показатели прочности в сравнении с веществом, которое охлаждалось более медленно.

Состав и свойства

Состав глиноземистого цемента (указаны химические элементы):

  • Оксид железа – от 5% до 15%
  • Оксид кремния – от 5% до 15%
  • Оксид кальция – от 35% до 45%
  • Оксид алюминия – от 30% до 50%

Также в смесь вводят алюминаты, двухкальциевый силикат (призван замедлить твердение), геленит в качестве балластной примеси.

Особые свойства глиноземистого цемента:

1) Из-за наличия в составе смеси алюминатов кальция цемент обладает прекрасными вяжущими свойствами, высокой прочностью после полного твердения. Но сам процесс затвердевания глиноземистого цемента, хоть и схож с аналогичным поведением портландцемента, проходит с выделением тепла: в течение первых суток выходит около 70% тепла, а это опасно. Если температура воздуха будет выше +30 градусов, бетон будет демонстрировать стойкость, в 2-3 раза меньшую нормативной.

2) Глиноземный цемент создает более плотный искусственный камень (если сравнивать с портландцементом), демонстрирует высокую прочность, великолепную стойкость к агрессивным средам. Но такой монолит быстро деформируется в щелочной среде, поэтому его запрещено самостоятельно смешивать с гипсом, портландцементом, известью.

3) Скорость твердения бетонных растворов данного типа высокая: смесь начинает твердеть через полчаса, завершается процесс уже в течение 12 часов. Схватывается глиноземистый цемент так же, как и портландцемент, но нормативную прочность выдает уже через 72 часа, (а не по прошествии 28 суток).

Свойства глиноземистого цемента:

  • Стойкость к газообразным средам, агрессивным жидкостям
  • Возможность проводить работы при минусе
  • Быстрый набор прочности
  • Высокая плотность создаваемого монолита
  • Высокий уровень термической устойчивости, что позволяет получать огнеупорные растворы

Структура и виды

В зависимости от того, какой объем примесей в веществе, цемент данного типа делится на два основных вида: обычный состав и высокоглиноземистый. Определение марки цемента осуществляется по прошествии 72 часов. Состав обычно завозится в Москву и область, другие регионы в небольших объемах, продается в специальных мешках или контейнерах по 40-50 килограммов. В зависимости от объема железа в общем составе и показателя окисления компонентов, глиноземистый цемент может быть зеленым, желтым, коричневым, черным по цвету.

Маркируется продукция ГОСТом. Выделяют три основных вида глиноземистого цемента, которые отличаются по способности выдерживать нагрузки на сжатие: марок ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. По прошествии 72 часов после заливки смесь ГЦ-40 набирает прочность с 22.5 (МПа через сутки) до 40 МПа. Это самая ходовая марка, актуальная для разных строительных работ. Показатель прочности ГЦ-50 достигает 50 МПа, соответственно, цемент используется в сфера топлива и энергетики. Прочность ГЦ-60 доходит до 60 МПа, данную смесь эксплуатируют в оборонной сфере и металлургии.

Смесь обычно готовится небольшими порциями, так как замедлить процесс твердения не удастся, а быстро использовать большие объемы бетона практически невозможно. Когда же состав начинает схватываться сразу по приготовлению, работать с ним очень трудно, да и на качестве итоговой конструкции это может сказаться.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками.

  • Расширяющийся цемент с гипсом и дробленым шлаком – схватывается быстро, расширяется в воде.
  • Водонепроницаемая смесь с минимальной усадкой – в цемент добавляют полугидрат гипса и гашеную известь, что позволяет получать материал, актуальный для эксплуатации в гидроизоляционных работах.
  • Расширяющийся водонепроницаемый цемент – быстро набирает прочность, используется для гидроизоляции судоходных шлюзов, туннелей, трубопроводов, бассейнов и т.д.

Технические характеристики

  • Быстрое твердение – начинается через 30-45 минут, заканчивается по прошествии трех суток.
  • Выделение больших объемов тепла в процессе твердения, благодаря чему глиноземистый цемент можно использовать при температуре до -10С.
  • Повышенные характеристики стойкости как к низким, так и к высоким температурам.
  • Огнеупорность – до +1300-1700 С.
  • Высокий уровень плотности (мало пор в структуре).
  • Очень высокая прочность.
  • Стойкость к газообразным и жидким средам, коррозии, сернистым соединениям магния и кальция, хлоридам щелочных металлов.

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Глиноземистый цемент: характеристики, особенности, применение

Глиноземистый цемент – это высокопрочная вяжущая смесь, быстро затвердевающая в воде и на воздухе, которая, главным образом, используется при изготовлении бетона и жаростойких строительных растворов.

Для получения данной марки производители берут специализированную сырьевую смесь, богатую глинозёмом, обжигают её в доменных или электродуговых печах до спекания и мелко измельчают. При этом из помола удаляют ненужные сырьевые компоненты типа железа и кремнезема.

Общие характеристики глиноземистого цемента

Приготовленный и нанесенный глиноземистый цемент начинает затвердевать приблизительно через 45 минут после нанесения и полностью схватывается за 10 часов. Его можно с успехом использовать во влажной среде влажность не мешает ему становиться достаточно прочным.

Часто такой цемент добавляют в бетон, чтобы сделать последний водонепроницаемым (при строительстве сооружений, находящихся неподалёку от водоёмов с пресной или сульфатной водой). Кроме того, глиноземистая марка повышает морозостойкость и устойчивость к коррозии, что немаловажно для арматуры.

Где используется глиноземистый цемент

Как правило, смесь данного рода применяется в промышленном строительстве, в местах, где приходится сталкиваться с агрессивными водными, высокими температурами или газовыми средами.

В качестве примера можно привести нагревательные устройства, работа которых должна осуществляться при температуре до 1300C°. Ещё один пример шахтостроение (агрессивные воды и газы), горнодобывающая промышленность, постройка подземных сооружений и так далее.

Строители также используют цемент во время устранения аварий (с его помощью заделывают пробоины в судах морского флота), при ремонте и строительстве мостов и промышленных зданий. Иногда смесь становится компонентом в растворах и клеях строительной химии.

Особенности марки. Виды смеси и их свойства

Что касается основного отличия данного вида от остальных марок, глиноземистый цемент по праву считается одним из наиболее огнестойких. Если сравнивать с портландцемента, огнестойкость глинозема несколько выше.

По сути, эту смесь можно использовать в конструкциях, эксплуатируемых в температурном режиме, достигающем 1700C°.

Как уже говорилось выше, он может входить в состав других соединений (смешиваясь с такими огнеупорными наполнителями, как хромитовая руда, магнезит и шамот), что позволяет получить гидравлически твердеющие огнеупорные растворы и бетоны.

Существует три вида глиноземистого цемента: ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60 — которые различаются по параметрам прочности:

Глиноземистый цемент уникальней других цементов по своим свойствам

Цемент – это основа любого строительного процесса. Если возникает речь о больших объемах работ, то цемент способен удовлетворить любые запросы.

Существует большое количество различных видов цемента, каждый из которых обладает различными свойствами, но только один вид цемента обладает способностью увеличиваться в объеме в процессе твердения и выделять тепло в первые сутки твердения – это глиноземистый цемент.

Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия А1203 — глинозем.

Внешние параметры глиноземистого цемента — это тонкий порошок серо-зеленого, коричневого или черного цвета.

Объемный вес цемента в рыхлом состоянии — 850 -1100 кг/м3.

Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячеек в свету 0,08 мм) проходило не менее 90% от массы пробы.

Глиноземистый цемент должен изготовляться в соответствии с ГОСТ 969-91 по технологическому регламенту производителя. Содержание глинозема (Al2O3) в цементе должно быть не ниже 35 %.

В соответствии с ГОСТ 969—66 глиноземистый цемент в зависимости от прочности при сжатии делится на три марки: 40, 50 и 60. Марку цемента определяют в возрасте трех суток после изготовления образцов.

Однако стоимость глиноземистого цемента в несколько раз выше стоимости обычных видов цемента даже при изготовлении его более дешевым способом — плавкой в доменной печи. Это обстоятельство в сочетании с повышенными свойствами глиноземистого цемента обусловливает его применение для производства специальных работ.

Глиноземистый цемент транспортируют и хранят в бочках или бумажных мешках.

Получение глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент получается методом тонкого измельчения обожженной до спекания или сплавления богатой глиноземом сырьевой смеси.

Для сырья используется известняк, известь или породы, с высоким содержанием глинозема.

Для интенсификации процесса помола клинкера допускается введение технологических добавок до 2%, которые не ухудшают качество цемента и снижают его стоимость.

Существует несколько способов получения глиноземистого цемента.

Один из способов — такой же, как при изготовлении портландцемента: тонкоизмельченную смесь бокситов и известняка обжигают до спекания во вращающихся печах при 1200- 1300°, готовый клинкер пропускают через мельницу.

При другом способе смесь бокситов и известняка расплавляют при температуре 1400-1450° в электрических печах или вагранках.

Расплав охлаждают, после чего полученный материал подвергают дроблению и затем размалыванию в трубных мельницах.

Возможно изготовлять глиноземистый цемент плавкой в доменной печи бокситовой железной руды с известняком и металлическим ломом.

Цементом является получаемый в результате плавки шлак, после того как он пройдет дробление и размол.

Технические характеристики глиноземистого цемента марки ГЦ-40:

В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат СаО * А1203 (СА), определяющий основные свойства этого вяжущего.

Кроме того, в нем присутствуют: алюминаты — СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S, отличающийся, как известно, медленным твердением, и в качестве неизбежной балластной примеси алюмосиликат кальция — геленит — 2СаО * А1203 * 2Si02, не способный к твердению.

Fe2O3
не более 4 SiO2
не более 3 MgO
не более 9 TiO2не более 9

МПа, не менее в возрасте: 1 суток
2 суток

Тонкость помола:
Остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613, % не более

Физико-механические показатели Значение для марки цемента
Предел прочности при сжатии, 40 50 60
22,5
50
40
32,4
27,4
60
10 10 10

по ГОСТ 6613, % не более

Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало — не ранее чем через 30 мин., а конец — не позднее чем через 12 час. после начала затворения.

Сроки схватывания могут быть изменены введением замедлителей (борной кислоты, буры, хлористого кальция и др.) или ускорителей (известь, портландцемент, гипс и др.).

Прочность глиноземистого цементного камня нарастает с большой скоростью. Уже через сутки сопротивление сжатию и растяжению достигает более 50 % проектной прочности.
Для твердения глиноземистого цемента наиболее благоприятной является температура + 15-20 °С при нормальной влажности или твердения в воде.

При твердении, протекающем при температуре выше 30 °С, прочность цемента снижается в 3-4 раза.
Отрицательное влияние высокой температуры в раннем возрасте твердения сказывается резче, чем в более позднем.

При пониженных положительных температурах твердение происходит менее интенсивно, но все же значительно быстрей, чем портландцемента.

При охлаждении массы цемента (бетона) ниже -2 °С твердение его с водой практически прекращается.
Поэтому для твердения необходимо обеспечить оптимальные температурные условия.

Свойства глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент — одним из самых огнестойких цементов, он выдерживает температуру до 1700C°.

Преимуществами глиноземистого цемента являются затвердевания во влажной среде, при добавлении цемента в бетон, он стает водонепроницаемым, морозостойким.

К особым свойствам глиноземистого цемента относятся: быстрое нарастание прочности в раннем возрасте.

За 28 суток твердения глиноземистый цемент выделяет тепло в количестве 70 кал/г. Характерна высокая скорость тепловыделения, что позволяет использовать бетон при отрицательных температурах воздуха (до -10°С).

Кроме того, глиноземистый цемент имеет повышенную плотность, что делает бетон на его основе более устойчивым к вредным воздействиям агрессивных жидкостей и газов;

Также глиноземистый цемент по сравнению с портландцементом более огнестоек и термически устойчив; в смеси с шамотом, магнезитом и др. глиноземистый цемент используется для получения гидравлически твердеющих огнеупорных растворов и бетонов.

При возведении массивных сооружений, с применением глиноземистого цемента, внутри бетонного массива развиваются высокие температуры, достигающие 70 °С и выше.

При таких температурах твердение протекает ненормально и прочность бетона внутри конструкций получается значительно ниже, чем в наружных слоях.
Бетоны и растворы на глиноземистом расширяющемся цементе могут твердеть на воздухе и в воде и характеризуются:
• безусадочными при твердении в воде;
• усадочными менее в 1,5-2 раза, чем на глиноземистом цементе в условиях твердения на воздухе;
• достаточно стабильны и долговечны;
• могут подвергаться пропарке, но их не следует применять при температурах, превышающих 90-100° С;
• в суточном возрасте имеют 43%, а в трех суточном — 85% 28-суточной прочности;
• обладают высокой атмосферной устойчивостью, морозостойкостью, сульфатостойкостью;

Применение глиноземистого цемента.

Применение глиноземистого цемента ограничено его высокой стоимостью, но, даже не смотря на это, глиноземистые цементы находят широкое применение в различных областях.

Основными потребителями глиноземистого цемента являются предприятия топливно-энергетического комплекса, черной и цветной металлургии, строительных комплексов оборонного значения.
Рекомендуется глиноземистый цемент применять для изготовления сборных железобетонных конструкций специального назначения на заводах и строительных площадках.

Здесь данный цемент имеет то преимущество, что изделия могут выпускаться с завода уже через сутки после изготовления, а распалубка их может производиться через 12-16 часов.

Причем отпадает необходимость в тепловлажностной обработке, что обычно требуется при применении портландцемента.

Глиноземистый цемент применяется для изготовления железобетонных сооружений, подвергающихся воздействию морских, сульфатных и других минерализованных вод (не допускается применение данного цемента в кислой и щелочной средах).

Глиноземистый цемент применяется и для изготовления гидроизоляционных штукатурок:
1. В метростроении обеспечивает водонепроницаемость тоннелей метро, позволяет производить зачеканку швов между тюбингами, омоноличивание и усиление старых конструкций.
2. В промышленном и гражданском строительстве применяется при сооружении емкостей для хранения жидкого топлива и других аналогичных целей, для зачеканки швов водопроводных линий при рабочем давлении до 10 атм.
3. В коммунальном хозяйстве для гидроизоляционных покрытий очистных сооружений, при замоноличивании стыков различных трубопроводов, для ликвидации аварий, связанных с утечкой различных жидкостей, сооружения бассейнов, при ремонте душевых и других сооружений.

Глиноземистый цемент также применяется для тампонирования холодных нефтяных скважин, тампонирования трещин в породах при большом дебите воды; для заделки пробоин в судах морского транспорта; для быстрого устройства фундаментов под машины, заливки анкерных болтов, восстановления поврежденных зданий и мостов; для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах ЖБИ и строительных площадках; для изготовления емкостей и других сооружений; для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 °C.

Глиноземистый цемент по выгодным ценам Вы всегда можете приобрести в нашей Компании.
Так же мы рады предложить Вам большой выбор огнеупорных и строительных материалов.
На нашем сайте Вы можете не только выбрать необходимую Вам продукцию, но и сделать заказ, который будет оперативно принят нашими сотрудниками.
Вас приятно удивят не только ассортимент и качество нашей продукции, но и цены.
Мы будем рады встрече с Вами и установлению длительного сотрудничества.

Акции

Уважаемые клиенты! Компания «ОгнеупорЭнергоХолдинг» рада сообщить Вам о начале осенней распродажи ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО КЛЕЯ КВ-1200 со скидками до 50%! Акция продлится до конца октября 2020 года!

Добавить комментарий