Технология применения глиноземистого цемента

Глиноземный цемент – важный компонент строительных бетонов и растворов, обладающих высокой жаропрочностью.

Это быстротвердеющее вещество обладает рядом свойств, позволяющих создавать материалы и конструкции, которые невозможно получить, применяя обычный портландцемент.

Что называют глиноземистым цементом

Один из важнейших строительных материалов в условиях повышенной влажности – глиноземистый цемент.

Быстротвердеющее в воздушной и водной среде, это вещество с высокими прочностными показателями незаменимо в строительстве в качестве компонента высокотемпературных и гидроизоляционных растворов и бетонов.

Встречающееся название «глиноземистый портландцемент» не корректно, так как глиноземистый цемент и портландцемент – разные материалы.

В промышленности востребованы два вида алюминатного цемента – глиноземистый (ГЦ) (35% Al₂O₃) и высокоглиноземистый (ВГЦ) (60-80% Al₂O₃).

Различия между глиноземистым и портландцементом

Хотя алюминатная смесь и портландцемент имеют общее назначение, из-за разницы в минеральном составе свойства материалов значительно различаются.

Краткий перечень отличий:

• набор прочности ГЦ протекает как экзотермическая реакция, которая может проходить до суток;
• плотность монолита ГЦ значительно превышает показатели портландцемента;
• водонепроницаемость монолита ГЦ на порядок превышает показатель классического цемента;
• ГЦ достигают расчетной прочности через трое суток, портландцемент выходит на тот же показатель прочности через двадцать восемь суток;
• монолит из алюминатного цемента больше подвержен деструктивному воздействию щелочной среды, чем стандартный материал.

Бетоны на портландцементе во влажной среде быстро теряют свои качества – проникая в поры, влага вызывает коррозию арматуры, а растворимые соли разрушают структуру монолита.

Глиноземистые составы лишены этих недостатков.

Выпуск алюминатного материала составляет меньше 1% от всего объема производимого цемента. Причина – дефицит сырья и высокая стоимость ГЦ.

Технология изготовления

В качестве сырья для получения ГЦ используют известняки CaCO₃ и бокситы с общей формулой Al₂O₃*nH₂O.

Бокситы неоднородны по своему составу и содержат окислы алюминия (Al₂O₃), кремния (SiO₂), железа (Fe₂O₃) и другие.

В производстве ГЦ используют бокситы с кремневым модулем (коэффициентом качества), который рассчитывается как соотношение Al₂O₃/ SiO₂ %_, и составляет не менее 2%.

В связи с дефицитом бокситов в России используют бокситовую железную руду, к которой добавляют известняк и железный лом. В качестве клинкеров применяют доменные гранулированные шлаки.

Использование этих материалов в качестве сырья позволяет значительно снизить стоимость алюминатных составов.

Существуют два основных метода производства высокоглиноземистого цемента.

При температуре в специальных барабанах шихту расплавляют. Дают полученному продукту остыть и измельчают до состояния мелкодисперсного порошка.

Исходное сырье измельчают до порошка и обжигают в печах. После остывания полученных гранул их перемалывают в мелкий порошок.

Внимание! Продукт, полученный методом плавления на порядок превосходит по качеству ГЦ, полученный спеканием.

Российские производители алюминатных смесей преимущественно изготавливают ГЦ методом плавления.

Свойства, преимущества и недостатки

Глиноземистые цементы – это темный мелкодисперсный порошок, который в воздушной и водной среде в смеси с водой образует твердеющие в короткие сроки вяжущие материалы.

Составы на их основе обладают рядом уникальных качеств:

• высокой скоростью схватывания и быстрым набором расчетной прочности;
• возможностью работать с растворами при низких температурах;
• способностью образовывать высокопрочный монолит, обладающий огнеупорными свойствами;
• индифферентным отношением к агрессивным средам (кроме щелочных).

• по скорости схватывания и времени набора прочности на порядок превосходит лучшие показатели портландцемента;
• повышенная морозоустойчивость;
• отсутствие коррозии и нечувствительность к агрессивным средам;
• высокие значения огнеупорности изделий;
• отличная защита армирующей сетки бетонных изделий от внешних воздействий;
• высокоглиноземистый и расширяющийся виды ГЦ используют в работах высокой сложности, невыполняемых другими материалам.

• высокая стоимость ГЦ, связанная с особенностью производства;
• нельзя применять для заливки больших площадей – из-за выделения тепловой энергии при наборе прочности схватывание проходит неравномерно, что приводит к деструкции;
• из-за выделения тепла продукт нельзя применять при температурах свыше 30° С;
• разрушаются под действием щелочных сред.

Обратите внимание! Качество глиноземистого материала напрямую зависит от степени дисперсности – чем тоньше помол, тем лучше схватывание и выше характеристики прочности.

Применение глиноземистых материалов

Хотя ГЦ обладает целым рядом преимуществ в сравнении с традиционным цементом, широкого применения он не нашел. Причиной ограниченной области использования продукта является высокая цена – он в 3-5 раза дороже стандартного цемента.

Поэтому глиноземистые смеси применяют только там, где использование более дорогого материала оправдано его специфическими свойствами.

Глиноземный цемент незаменим при выполнении следующих работ:

• при ремонтных работах по восстановлению элементов гидротехнических сооружений, в том числе гидроизоляции очистных сооружений;
• как гидроизоляционный материал при тампонаже нефтяных скважин;
• в судоходстве для устранения пробоин корпуса;
• гидроизоляции аварийных протеканий канализационных и водопроводных сетей;
• при ремонте душевых комнат и бассейнов;
• для получения раствора, способного твердеть и обретать прочность за короткое время – 1, 2 или 7 суток;
• для получения гидроизоляционной штукатурки;
• при возведении конструкций, в процессе эксплуатация которых предусмотрен контакт с агрессивными средами (исключая щелочные);
• для антикоррозионной защиты сетки арматуры;
• при изготовлении отдельных изделий и бетонов с огнеупорностью до 1700° С.

Благодаря своим свойствам, ГЦ используется в строительстве как компонент расширяющихся, огнеупорных, быстротвердеющих, напрягающих и других специальных составов.

Благодаря огнеупорности алюминатные составы широко используют в металлургии как составная часть жаропрочных сухих смесей и бетонов.

Использование глиноземистого цемента частными застройщиками

При кладке каминов, печей и дымоходов в частном домостроении успешно используется такая особенность ГЦ, как огнеупорность.

Гидроизоляционные свойства состава находят применение при строительстве подвалов и погребов, где материал используется в качестве связывающего раствора.

Обратите внимание! Из-за быстрого схватывания готовить растворы глиноземистых цементов следует в короткие сроки.

Технические характеристики

Российские производства выпускают алюминатные составы по ГОСТу 969-91 тремя основными марками (ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60).

Высокоглиноземистые цементы имеют маркировку ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III.

Технические показатели различных марок продукта соответствуют следующим значениям:

Марка Предел прочности при сжатии, МПа Тонкость помола. Остаток на сите №10, % Сроки схватывания 1 сутки 3 суток начало, мин окончание, ч ГЦ-40 22,5 40

10 45 10 ГЦ-50 27,4 50

10 45 10 ГЦ-60 32,4 60

10 45 10

Свою прочность по марке глиноземистые составы достигают через 72 часа. Для сравнения – у портландцементов эта цифра равняется 28 суткам.

Важно! На упаковках алюминатных смесей часто указывает количество алюминия (AL) в процентах – чем выше это значение, тем прочнее будет монолит.

Глиноземные цементы – качественные и дорогостоящие продукты, обладающие особыми свойствами.

Для получения желаемого результата перед применением состава необходимо ознакомиться со всей информацией по приготовлению и эксплуатации, которая в понятной форме указана на упаковке.

Правильный выбор и использование продукта позволяет создать долговечную конструкцию, обладающую высокой прочностью.

Особенности применения быстродействующего цемента

Что такое цемент — свойства, из чего делают

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение

Особенности применения бетон-контакта — как наносить

Источник

Глинозёмистый цемент

Один из наиболее распространенных, востребованных при выполнении строительства материалов – цемент. Из множества известных видов цементных составов выделяется цемент глиноземистый, обладающий рядом положительных эксплуатационных характеристик.

Глиноземный цемент характеризуется способностью ускоренно твердеть на воздухе и под водой, обеспечивая после твердения повышенные прочностные характеристики. Быстродействующий состав применяется при производстве бетона и устойчивых к воздействию повышенных температур специальных растворов.

Глиноземистый цемент создают по проверенной методике, предусматривающей обогащение глиноземом исходных компонентов – бокситов, известняка, пород с повышенной концентрацией алюминиевых оксидов. После обжига в специальных печах фракции, осуществляется измельчение, после которого получается смесь для приготовления жаростойкого бетона.

Рассмотрим детально разновидности, структуру, специфику производства, характеристики глиноземистого состава, его эксплуатационные свойства, маркировку и применение.

Одним из самых необходимых и важнейших материалов в строительстве является цемент

Разновидности и структура

Глиноземистый цемент в зависимости от концентрации примесей имеет следующие разновидности:

• обычный состав, с концентрацией глинозема, не превышающей 66%, и долей кремниевой кислоты, составляющей порядка 3%;
• высокоглиноземистый материал, содержащий порядка 76% глинозема, уменьшенную до 1% концентрацию кремниевой кислоты.

Основными составляющими, определяющими структуру смеси на глиноземистой основе, являются оксиды следующих химических элементов:

• Алюминия, концентрация которого составляет от 30 до 50%.
• Кальция, удельный вес которого соответствует значениям от 35% до 45%.
• Железа и кремния, содержащихся в равных процентных соотношениях, изменяющихся от 5 до 15%.

Специфика производства

Цемент глиноземистый изготавливают путем обжига бокситов, известняков, используя следующие методы:

• высокотемпературного спекания предварительно подготовленных сырьевых компонентов. Процесс осуществляется при температуре 1,3 тысячи градусов Цельсия с применением специальных печей шахтного или вращающегося типа. Технология отличается энергоемкостью и не получила широкого распространения. Полученный глиноземистый цемент характеризуется высоким качеством, показателями прочности;

Используются в качестве сырья чистые известняки и бокситы

• постепенного плавления в печах шахтной конструкции, используемых при цветном литье, оснащенных устройством водяного охлаждения. Процесс предусматривает измельчение полученного клинкера после его охлаждения. Производство осуществляется из бокситов повышенного качества с добавлением известняка и кокса.

Состав производится из пород с высоким содержанием оксида алюминия, что послужило причиной дополнительного названия смеси, именуемой алюминатной.

Основные характеристики

Особенности производства глиноземистого состава обеспечивают полное удаление из цементной смеси ингредиентов, отрицательно влияющих на качество. Отсутствие железа, частиц кремнезема способствует быстрому твердению приготовленного состава, которое начинается менее чем за час после замешивания.

Цемент глиноземистый следует готовить в небольших объемах, учитывая быстрое время схватывания. Продолжительность процесса твердения состава не превышает половины суток.

Глиноземный цемент отличают следующие свойства:

• Повышенные прочностные характеристики, проявляемые на начальных стадиях твердения, что связано с присутствием необходимого количества кальциевых алюминатов.
• Быстрое достижение эксплуатационных показателей состава, который начинает твердеть через 30 минут после заливки с завершением процесса приобретения твердости на протяжении 12 часов. Достижение эксплуатационной прочности цемента из глинозема происходит через 72 часа, что отличает его от портландцемента, марочная прочность которого обеспечивается через 28 суток.

Цемент глиноземистый отличается преобладанием однокальциевого алюмината в составе клинкера, определяющим главные характеристики связующего

Комплекс положительных характеристик глиноземистого материала оправдывает повышенные расходы, связанные с его приобретением.

Сфера использования

Цемент глиноземистый применяется при выполнении работ, связанных с промышленным строительством, а также в других отраслях. Материал характеризуется способностью выдерживать повышенные до 1300 градусов Цельсия температуры, сохраняя прочностные свойства, устойчивость к воздействию агрессивных факторов.

Цемент глиноземистый является вяжущим прочным веществом, используемым для жаростойких и строительных растворов, отличающийся быстрым затвердеванием на воздухе и в воде

Состав применяется для выполнения следующих задач:

• строительства транспортных магистралей, мостов при ограничении времени выполнения строительных работ, когда прочностные характеристики бетона должны быть достигнуты через 2-3 суток;
• аварийно-восстановительных работ, связанных с устранением последствий аварий, восстановлением строительных объектов, сооружений;
• возведения оборонительных конструкций, транспортных сооружений стратегического характера;
• выполнения мероприятий, связанных с возведением и ремонтом гидротехнических объектов (плотин, дамб, набережных, портов), регулярно подвергающихся воздействию агрессивной водной среды;
• осуществления зимой работ, связанных с возведением бетонных, железобетонных конструкций, что обусловлено повышенным выделением тепла, ускоренным твердением при отрицательной температуре;
• ускоренного строительства площадок для оборудования, фундаментов;
• оперативного выполнения монтажных и ремонтных мероприятий;
• ускоренной фиксации элементов анкерных креплений;
• герметизации скважин, полостей, связанных с повышенным давлением жидкой среды;
• изготовления жаростойкого бетона, температурные характеристики которого позволяют обеспечивать эксплуатацию при температуре до 1, 7 тысяч градусов Цельсия.;
• заделки пробоин в морских судах.

Широкая область использования глиноземистого цемента делает его незаменимым в промышленном строительстве, горнодобывающей отрасли, шахтостроении, строительной химии, мостостроении, а также оборонной отрасли.

Маркировка

Глиноземистый цемент классифицируется на различные марки, согласно способности материала противодействовать сжимающим нагрузкам. В зависимости от изменения на протяжении 72 часов параметра прочности существуют следующие разновидности алюминатного состава:

• ГЦ-40, прочность которого возрастает на протяжении 3 суток с 22,5 до 40 МПа. Применяется в строительной отрасли.
• ГЦ-50, характеризующийся возрастанием прочностных характеристик с 27,4 до 50 МПа. Обладает улучшенными характеристиками, востребован в топливно-энергетической сфере.
• ГЦ-60, отличающийся повышенной прочностью, значение которой на протяжении 72 часов изменяются от 32,4 до 60 МПа. Используется для специальных целей в металлургии, оборонном комплексе.

Цифровые индекс-маркировки характеризуют увеличение прочностных характеристик готового состава.

Заключение

Представленная в материале статьи информация о глиноземистом цементе, имеющем уникальные свойства, позволит лучше узнать материал, широко применяемый для выполнения ряда специальных задач. Ускоренный режим твердения, повышенные прочностные характеристики обеспечивают возможность его применения во многих областях промышленности.

Источник