Глиноземистый цемент: особенности и применение

• Особенности
• Технические характеристики
• Сферы использования
• Применение
• Маркировка
• Советы

Глиноземистый цемент – совершенно особый вид, который своими свойствами сильно отличается от какого бы то ни было родственного материала. Прежде чем решиться на покупку этого дорогостоящего сырья, нужно учесть все особенности, а также ознакомиться со сферами применения товара.

Особенности

Первое, что отличает глиноземистый цемент от всех прочих – способность к крайне быстрому застыванию на воздухе или в воде. Чтобы добиться такого эффекта, исходное сырье специальным образом обрабатывают, обжигают, измельчают. Так, исходным сырьем обязательно выступают грунты, обогащенные алюминием, а дополняют их глиноземом. Именно из-за особенного сырья и пошло второе название глиноземистого цемента – алюминатный.

Как говорилось выше, глиноземистый цемент имеет время застывания намного меньшее, чем другие виды. Схватывается данный тип уже через 45 минут после нанесения. Окончательное же затвердевание происходит по истечении 10 часов. В ряде случаев возникает необходимость ускорить и без того быстротечный процесс. Тогда в изначальный состав добавляют гипс, получая новую разновидность – гипсоглиноземистый вариант. Он характеризуется лишь более быстрым сроком схватывания и затвердения при полном сохранении высоких прочностных характеристик.

А чтобы сделать материал водостойким, в него добавляют бетон. Поскольку глиноземистая разновидность априори влагонепроницаемая, цемент лишь усиливает эти изначальные свойства. Немаловажным качеством является морозоустойчивость, а также антикоррозийность. Это дает материалу немалые преимущества при его армировании.

Все положительные свойства глиноземистого цемента можно объединить в большой список.

• Отличные прочностные характеристики. Даже находясь под водой, материал будет устойчив к химическим и механическим внешним воздействиям. Он не подвержен коррозии, ему не страшны экстремально низкие температуры. Все это открывает огромные возможности для его использования.
• Высокая скорость схватывания и затвердевания. Это особенно актуально, если требуется возвести какое-либо сооружение в максимально сжатые сроки (например, за трое суток).

• Невосприимчивость к агрессивным составляющим внешней среды. Речь идет о всевозможных химических соединениях, которые в течение длительного времени воздействуют на готовую цементную конструкцию, например: жесткая сульфитосодержащая вода при проведении шахтерских работ, токсичные газы, экстремальный нагрев.
• Превосходная адгезия со всевозможными материалами. Примером может служить, например, металлическая арматура, которой часто уплотняют блоки из глиноземного цемента.

• Устойчивость к открытому огню. Можно не опасаться, что цемент пересохнет и раскрошится. Он отлично выдерживает как воздействие высокими температурами, так и прямонаправленный огненный поток.
• Возможность использовать в качестве добавки к обычному цементу. Это актуально, когда нужно сделать сооружение морозостойким, при этом сэкономив. На основе глиноземистого сырья делают быстрорасширяющиеся и безусадочные цементные смеси, которые применяют в промышленном строительстве или при проведении срочных ремонтных работ.

Есть у глиноземистых вариантов и недостатки.

• Первый и главный заключается в высокой стоимости производства материала. Здесь важно не только оборудование, которое должно быть сверхпрочным и обладать повышенными мощностями, но и четкое соблюдение технологии, выдерживание температурных режимов при обжиге и прочие нюансы.

• Второй недостаток сопряжен с достоинством смеси. Из-за того, что глиноземистая разновидность при затвердевании вырабатывает тепло, она не подходит для заливки больших площадей: цемент может не застыть как следует и разрушиться, но в ста процентах случаев он сильно потеряет в прочностных характеристиках. Нельзя заливать такой цемент и в сильную жару, когда столбик термометра показывает температуру свыше 30 градусов. Это также чревато потерей прочности.

• Наконец, несмотря на высокую устойчивость глиноземистого варианта к кислотам, токсичным жидкостям и газам, он абсолютно не в состоянии вынести негативное воздействие щелочами, поэтому в щелочесодержащих средах использовать его нельзя.

Глиноземистый цемент подразделяют на две большие группы: расширяющиеся и смешанные. Особенность расширяющегося заключается в способности сырья увеличиваться в процессе отвердения. Глазом изменения заметны не будут, однако это положительным образом сказывается на получаемой плотности монолитного цементного блока. Расширение происходит в пределах 0,002-0,005% от исходного объема.

Смешанные образцы делают в основном с целью понижения себестоимости и, соответственно, цены продукта, однако в ряде случаев добавки обеспечивают добавочные характеристики. Так, например, гипс гарантирует более высокую скорость застывания, при этом стоимость цемента увеличивается. Шлаки и прочие активные минеральные добавки, наоборот, увеличивают время схватывания, однако цена на такой смешанный цемент заметно ниже.

Преимущества и недостатки

Положительные качества:

• изделия из этого материала не подвержены коррозии и отлично сопротивляются воздействию агрессивных сред;
• материал обладает повышенной морозоустойчивостью;
• скорость схватывания и полного набора прочности значительно превышает такие же показатели для обычного портландцемента;
• отличная адгезия с металлом, что позволяет эффективно защищать армирующие сетки в бетонных изделиях и закреплять закладные детали или анкера в бетонные элементы;
• отличное сопротивление воздействию высоких температур и открытому огню;
• разновидности глиноземистых цементов (высокоглиноземистый и расширяющийся) применяются для выполнения сложных работ, которые невозможно выполнить другими средствами.

Отрицательные качества:

• повышенные требования к оборудованию, которое используется для производства данного материала и самому процессу получения сырья, что отражается на высокой цене глиноземистых цементов;
• особенность данного материала при наборе прочности выделять тепловую энергию не позволяет использовать растворы для заливки крупных объемов — при попытке залить большую площадь, происходит неравномерное схватывание материала, что приводит к разрушению его целостности;
• с процессом выделения тепла связано еще одно ограничение использования глиноземных составов — нельзя применять раствор при температуре более +30°С;
• изделия из этого цемента не могут сопротивляться воздействию щелочной среды и разрушаются.

Отличия от портландцемента

Основное назначение портландцемента и глиноземистого цемента совпадает – эти материалы предназначены для скрепления отдельных элементов конструкций, заделки отверстий и образования монолитного основания, но из-за разницы в составе, существуют заметные отличия:

• При наборе прочности глиноземистого цемента происходит реакция, которая стимулирует выделение тепла. Этот процесс может длиться почти сутки;
• Плотность монолита из глиноземистого материала гораздо выше, чем у стандартного цемента;
• Цемент глиноземистый ГЦ 40 (самая низкая марка) обладает более высокими водонепроницаемыми свойствами, чем портландцемент М400;
• В отличие от стандартного материала, монолит, образованный из рассматриваемого вида цемента, хуже сопротивляется воздействию щелочи;
• Главное отличие – время набора прочности. Глиноземистые составы твердеют в течение полусуток, а окончание процесса происходит через трое суток. Для обретения расчетной прочности стандартного материала необходимо 28 дней.

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.

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.

Технология получения

Производство глиноземного цемента осуществляется двумя способами:

• Методом плавления. В этом случае получение требуемого материала происходит в результате плавления в специальных барабанах шихты. Процесс происходит при определенных значениях температуры, так как этот показатель является самым важным в технологии. Обожженное сырье измельчают до получения мелкого порошка и упаковывают в пластиковые мешки.
• Методом спекания. Особенность данной технологии заключается в изначальном измельчении сырья до порошкообразного состояния и последующего обжига в печи. Этот способ более быстрый, но качество цемента будет несколько ниже, чем при первом варианте изготовления.

Качество цемента зависит от тонкости помола, которую может обеспечить производитель. Более мелкие частицы лучше схватываются при приготовлении раствора и обладают более высокими прочностными характеристиками.

Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся ГОСТ 11052-74

Цемент гипсоглиноземистый расширяющийся ГОСТ 11052-74 (ГОСТ 11052-74)

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент является разновидностью глиноземистого цемента и представляет собой смесь тонкоизмельченных глиноземистых доменных шлаков и гипсового камня в процентном соотношении (70:30)

Химический состав, %

SIO2	CaO	Al2O3	SO3	MgO	Fe2O3
10-12	38-41	26-30	не более 17	0.9	1.5

• Предел прочности на 3 суток не менее 280 кг/см.

• Начало схватывания не ранее 10 минут.

• Линейное расширение через 3 суток с момента изготовления образцов должно быть не менее 0,1% и не более 0,7%.

• Бетоны и растворы, приготовленные на этом цементе, обладают водонепроницаемостью при избыточном давлении воды 10 атм.

Строительные свойства

• Конструкции и детали из бетонов и растворов на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе могут твердеть и на воздухе, и в воде. В водных условиях твердения бетон на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе является безусадочным, а в воздушных условиях дает усадку в 1,5-2-раза меньше, чем глиноземистый цемент. Таким образом, для гипсоглиноземистого расширяющегося цемента твердение в условиях сильного увлажнения является совершенно необходимым.

• Бетон на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе по прочности достаточно стабилен и долговечен.

• Растворы и бетоны на расширяющемся цементе могут успешно подвергаться пропарке, но их не следует применять при температуре выше 100 градусов.

• Бетоны на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе твердеют даже быстрее, чем бетоны на исходном глиноземистом цементе (в трехсуточном возрасте имея 85% 28-суточной прочности).

• Обладают высокой атмосферной устойчивостью, морозостойкостью, сульфатостойкостью.

• Имеют преимущество перед бетонами на портландцементе в монолитных массивных конструкциях и заливке фундаментных болтов.

• Огнестойкость гипсоглиноземистого расширяющегося цемента выше, чем портландцемента, но значительно ниже, чем у глиноземистого цемента.

Применение

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент предназначается для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов и гидроизоляционных штукатурок:

• В метростроении обеспечивает водонепроницаемость тоннелей метро, позволяет производить зачеканку швов между тюбингами, омоноличивание и усиление старых конструкций.

• 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.

• В коммунальном хозяйстве для гидроизоляционных покрытий очистных сооружений, при замоноличивании стыков различных жидкостей, сооружения бассейнов, при ремонте душевых и других сооружений.

Потребители

Основными потребителями гипсоглиноземистого расширяющегося цемента являются:

• Строительные организации метро.

• Предприятия коммунального хозяйства.

• Строительные организации, возводящие резервуары для различных жидкостей.

Отружается в бумажных мешках (45 кг), контейнерах (МКР-1,ОС) во все регионы России.

Структура и виды

В ходе производства продукции могут быть получены два типа глиноземистого цемента. Принимая во внимание содержания примесей, смесь классифицируют следующим образом:

• стандартный состав;
• высокоглиноземистая смесь.

Марку цемента возможно определить спустя трое суток после изготовления. Поскольку продукция имеет высокую стоимость, реализуется состав небольшими объемами.

Глиноземистый состав бывает коричневого, желтого, зеленого или черного цвета. Такие различия в цвете обусловлены уровнем содержания в смеси железа, также оттенок зависит от показателя окисления ингредиентов состава.

Кроме того, встречается продукция белого цвета, которая имеет в своем составе минимальное количество железа.

Фасовка продукции производится в специальные контейнеры либо мешки. Маркировка продукции происходит с учетом ГОСТа. Исходя из этого, выделяются три вида цемента, которые различаются по стойкости к сжатию в ходе нагрузок:

• ГЦ-40;
• ГЦ-50;
• ГЦ-60.

Глиноземистый цемент ГЦ-40 отличается увеличением прочности в течение 72 часов с 22,5 до 40 МПа. Такая марка чаще всего приобретается для строительных целей, ее стоимость более доступна в сравнении с остальными марками, а имеющихся свойств будет вполне достаточно для выполнения поставленных задач.

Следующая разновидность характеризуется показателями прочности, которые возрастают до 50 МПа. Цемент предпочитают эксплуатировать в топливно-энергетической сфере.

Последний вид имеет самый высокий уровень прочности, достигающий 60 Мпа. За счет такой особенности глиноземистый цемент ГЦ-60 широко применяется в металлургии и оборонной отрасли.

Поскольку материалу присуща достаточно вязкая структура, для его размешивания потребуется больше времени, чем для портландцемента. От того, насколько длительным будет перемешивание, напрямую зависит стойкость и однородность полученного бетона.

Для работ, как правило, готовят смесь в небольших объемах, поскольку цемент не содержит компонентов, замедляющих процесс затвердевания. В результате этого состав начинает схватываться вскоре после приготовления.

Среди производителей состава выделяются следующие компании, известные во всем мире: Ciment Fondu, Secar, Cimsa Icidac.

Маркировка

Как было сказано выше, согласно ГОСТу выделяют три марки этой разновидности: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, каждая из которых отличается от другой рядом характеристик. Все они имеют одинаковое время схватывания и затвердевания, однако их прочность сильно разнится. Еще в раннем возрасте смеси набирают прочность: ГЦ-40 – 2,5 МПа через сутки и 40 МПа через трое суток; ГЦ-50 – 27,4 МПа через сутки и 50 МПа через трое суток; ГЦ-60 – 32,4 МПа через сутки (что практически идентично прочности цемента марки ГЦ-40 по истечении трех суток) и 60 МПа на третьи сутки.

Каждая из марок прекрасно взаимодействует с иными веществами: замедлителями схватывания или ускорителями.

• К замедлителям относятся бура, хлористый кальций, борная кислота, лимонная кислота, глюконат натрия и другие.
• Ускорители – это триэтаноламин, карбонат лития, портландцемент, гипс, известь и прочие.

Помимо обыкновенного глиноземистого цемента, по содержанию оксида алюминия выделяют высокоглиноземистые варианты первой, второй и третьей категорий. Их маркировка, соответственно, ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III. В зависимости от того, какая прочность ожидается на третьи сутки после использования, маркировка дополняется цифрами.

Встречаются следующие варианты:

• ВГЦ I-35;
• ВГЦ II-25;
• ВГЦ II-35;
• ВГЦ III-25.

Чем выше процент содержания оксида алюминия в составе, тем прочнее получается готовый цемент. Для высокоглиноземистого раствора первой категории содержание оксида алюминия в составе должно быть не менее 60%, для второй категории – как минимум 70%, для третьей – не меньше 80%. Период схватывания у данных образцов также немного отличается. Минимальный порог равен 30 минутам, в то время как полное застывание должно произойти менее чем за 12 часов для ВГЦ I-35 и за 15 часов для ВГЦ второй и третьей категорий.

Обыкновенный глиноземистый цемент огнестойкими качествами не обладает, а ВГЦ всех категорий должен выдерживать высокие температуры. Нормы огнестойкости начинаются с 1580 градусов и доходят до 1750 градусов для ВГЦ III-25.

Согласно ГОСТу, упаковывать цементы марок ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35 и ВГЦ III-25 в бумажные мешки нельзя. Допустимо хранение только в полиэтиленовой таре.

Виды и маркировка

В зависимости от состава и свойств выделяют следующие разновидности:

• ВРЦ – водонепроницаемый расширяющийся цемент, характеризующийся высокой скоростью твердения и повышенной стойкостью к влаге. Его применяют при восстановлении и строительстве подземных и подводных объектов, гидроизоляции шахт и туннелей.
• РЦ – расширяющийся портландцемент, быстро твердеющий при пропаривании.
• НЦ – напрягающийся цемент, рекомендуемый при бетонировании конструкций с разнонаправленной арматурой, например, напорных труб или тонкостенных ЖБИ. Эта разновидность в свою очередь разделяется на НЦ 10 (безусадочную), НЦ 20 (напрягающеюся) и НЦ 40 (саморасширяющуюся).
• ГГРЦ – гипсоглиноземистые, предназначенные для приготовления гидроизоляционных штукатурок и бетонов.

Основные характеристики и свойства

Все выше перечисленные виды вяжущего относятся к быстротвердеющим гидравлическим, затворяемым водой и набирающим прочность в условиях повышенной влажности. Технические характеристики цементов с такими способностями зависят от состава, сроки схватывания и другие показатели различаются у разных марок:

Наименование параметра или свойства	ВРЦ	РЦ (РПЦ)	НЦ	ГГРЦ
Состав, %	Гипсоглиноземистый цемент – 70, высокоосновные гидроалюминаты кальция – 10, гипс – 20	Клинкер портландцемента – 58-63, шлак – 5-7, гипс – 7-10, гидравлическая добавка – 20-25	Портландцемент – 65-70, шлак – 16-20, гипс – 14-16	Высокоглиноземистые шлаки – 70, строительный гипс – 30
Начало схватывания, мин	От 4	Не ранее 30	2-5, продлевается при добавлении сульфитно-спиртовой барды	Не менее 20
Окончательный набор, прочности, ч	Через 25-28 ч конструкция становится полностью водонепроницаемой, но максимальная марочная прочность достигается через 28 суток	65-80, при условии пропаривания – 30-35	До 28 суток	70-85
Условия застывания и эксплуатации	Внутреннее расширение продолжается долго, лучшие результаты наблюдаются при твердении в сильно влажной среде	Рекомендуется к пропариванию при температуре от +60 °C	Характеристики улучшаются при пропаривании	Прогреваются при необходимости бетонирования при отрицательных температурах, при твердении на воздухе нуждаются в интенсивном увлажнении не менее 3 суток
Предел прочности на сжатие, кгс/см2	До 500	400-600	До 600 у НЦ 40	До 500
Величина относительного линейного расширения, %	0,02-1	0,3-1	До 3	0,3-1

К положительным свойствам строительных растворов на основе расширяющегося и напрягающегося цемента относят:

• Высокую адгезию, в том числе с металлической арматурой и старыми стройматериалами.
• Ускоренный набор прочности – большинство марок достигают 80 % от максимума в течение первых суток, их советуют купить при ограниченных сроках ведения работ.
• Отсутствие усадки, трещиноустойчивость, равномерное распределение растворов внутри полостей.
• Стойкость к коррозии, агрессивным воздействиям, температурным перепадам, щелочам и влаге.
• Хорошую прочность на сжатие – до 600 кгс/см2.
• Долговечность.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...