Глиноземистый цемент — особенности и применение

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

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.

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

Главным элементом цемента является алюминат. В ходе затвердевания он становится двухкальциевым гидроалюминатом.

Состав можно классифицировать на несколько видов, исходя из содержания извести:

• малоизвестковая смесь, где показатель содержания вещества составляет менее 40%;
• высокоизвестковый продукт, где наличие CaO составляет более 40%.

В качестве известкового компонента выступают известняки либо же обожженная известь. Высокоизвестковая продукция примечательна быстрым схватыванием. А низкоизвестковые составы отличаются более длительным процессом затвердевания.

Кроме того, первоначальная прочность таких смесей будет низкой.

Выделяют основные химические элементы, входящие в состав глиноземистого цемента:

• оксид железа, содержание которого варьируется в пределах 5-15%;
• оксид кремния – до 45%;

• оксид алюминия – от 20 до 50%;
• оксид кальция, процент содержания которого может быть от 30 до 40%.

Содержание оксида железа не регламентируется ГОСТом, но количество этого элемента имеет первостепенное значение для производства глиноземистого цемента.

Смесь имеет ряд специфических свойств, среди которых стоит отметить следующие:

• Продукция обладает высокими показателями вязкости и прочности. Такие качества присущи смеси за счет присутствия в веществе алюминатов кальция. Технология застывания такого состава ничем не отличается от аналогичного процесса, происходящего с ПЦ. Но отличительной особенностью затвердевания глиноземистого цемента является значительное выделение тепла – в первые 24 часа выходит порядка 70% тепла, что не всегда безопасно в ходе строительства. Обусловлено это тем, что увеличение температуры среды более чем на 20% сокращает устойчивость раствора в 2 раза.
• Глиноземистый состав образует плотный камень, отличающийся устойчивостью к агрессивным средам. Однако действие щелочи и извести для него губительно.
• Состав начинает застывать через полчаса после заливки, завершается данный процесс примерно через 12 часов.
• Глиноземистую смесь рекомендуют для применения при отрицательных температурах, объясняется это уровнем выделения тепла.

• Смеси присущи высокие показатели устойчивости к агрессивным газообразным веществам и жидкостям. Она сохраняет свои свойства и структуру при контакте с хлористыми, углекислыми и другими водами за счет водонепроницаемости состава.
• Кроме того, устойчивость сырья к воздействию высоких температур, включая открытый огонь, позволяет охарактеризовать цемент как огнеупорный материал. Его качества только улучшаются от включения таких ингредиентов, как магнезит и хромированная руда.
• Самой благоприятной для твердения состава температурой является 25С при максимальном уровне влажности.
• Применение в строительстве глиноземистого цемента увеличивает показатель сцепления раствора с арматурой из стали, что в свою очередь, укрепляет монолит всей конструкции, положительно влияя на долговечность сооружений.

Но, несмотря на внушительный перечень положительных свойств цемента, продукция имеет ряд недостатков:

• Чувствительность сырья к нагреву, превышающему 25С при застывании состава. Это может повлечь за собой деформацию конструкции. Поэтому его не рекомендуют эксплуатировать в жарких климатических условиях либо же советуют затворять холодной водой.
• Продукция имеет более высокую стоимость, в сравнении с ПЦ, за счет чего она менее востребована.
• Большая часть растворов щелочи сможет разрушить бетон и камень, в составе которых присутствует глиноземистый цемент.

Отличия глиноземистого цемента от портланцемента

• Высокие прочность и вяжущие свойства, а также быстрый набор прочности и водонепроницаемость глиноземного цемента обусловлены наличием в его составе значительного количества Al2O При этом процесс полимеризации цемента протекает аналогично портландцементу, с единственной особенностью – высоким выделением тепла (до 70%) в течение первых 24 часов твердения. Это является одновременно полезным и вредным фактором;
• По сравнению с портландцементом, глиноземный цемент формирует более плотный «камень», который характеризуется более высокими: прочностью, водонепроницаемостью и стойкостью к вредным природным и неприродным факторам. В то же время глиноземный цемент легко распадается в щелочной среде;
• Время начала схватывания и твердения глиноземного цемента находится в пределах не менее получаса, а окончание процесса находится в пределах не более 12 часов. При этом проектная прочность растворов на основе глиноземного цемента достигается через 72 часа, в то время как проектная прочность портландцемента достигается по истечении 28 суток и более.

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.

Область применения

В промышленном строительстве использование глиноземистого цемента встречается в:

• реконструкции мостовых сооружений любого уровня сложности и конфигурации, их ремонта;
• быстрого возведения (за несколько суток) сооружений с максимальной устойчивостью;
• строительстве, где необходимо такое качество, как сульфатостойкость;
• закреплении анкерных болтов
• создании емкостей, которые в будущем будут контактировать с агрессивными веществами;
• обустройстве нефтяных скважин;
• застывании бетона, как ускоритель процесса;
• заделке крупных пробоин и деформаций в морских судах;
• залатывании течи в породе, если присутствует перерасход жидкости;
• для создания огнеупорного бетона, расширяющихся и водонепроницаемых составов;
• некоторых областях строительной химии (добавляют в клеевые составы);
• возведении морских и подземных конструкций, железобетонных сооружений;
• изготовлении водонепроницаемой штукатурки (используется при ремонте душевых и бассейнов, подземных коридоров, швов между тоннелями метрополитена).

Помимо промышленной строительной сферы, глиноземистый цемент популярен и в частном строительстве, а именно — для возведения жилых домов, а также:

• возведения каминов, топок и иных видов отопительных конструкций;
• дымоходов и вентиляционных систем (ремонт и реконструкция);
• обустройстве стяжки для пола, подоконников;
• строительстве цокольных этажей и подвалов в домах.

При использовании глиноземистого цемента в личных целях, следует знать правила его приготовления:

1. Смесь нужно как следует перемешать, что сделать вручную очень и очень сложно. Потому воспользуйтесь специальной бетономешалкой. Поскольку описываемый вид цемента гораздо более вязкий, чем остальные типы, то и перемешивание раствора занимает больше времени: не час-полтора, а 2-3 часа. Но не дольше! Иначе раствор «схватится» и его будет сложно наносить. Это же касается и бетономешалки: очищайте ее сразу после работы, иначе позднее вам придется затратить в разы больше усилий.
2. Лучше всего использовать свежий цемент. Если его срок годности подходит к концу, или мешки со смесью пролежали не распакованными несколько месяцев, цемент нужно разрыхлить. Это можно сделать через специальное вибрационное сито, купленное в строительном магазине. Порошок высыпают в аппарат при помощи лопастного строительного шнека и обрабатывают.
3. При работе с бетоном, в который добавлен глиноземистый состав, следите за температурой. Если она поднимется выше 10-15 градусов, бетон начнет быстро застывать и нанести его вы просто не успеете.

Глиноземистый (алюминатный) цемент можно приобрести в любом специализированном магазине, а его стоимость зависит от объема фасовки и производителя. Отечественный продукт стоит существенно дешевле иностранного, не уступая последнему в качестве.

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.

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Однозначно квартира! Комфорт, уют и тепло, вокруг люди и инфраструктура 639 ( 7.05 % )

Только частный дом! Вокруг тишина, покой, много места и мало людей! 4139 ( 45.68 % )

Зачем выбирать что-то одно? В городе квартира, а за городом — частный дом. 3909 ( 43.15 % )

Я — свободный Гражданин Планеты Земля! Мне не нужна рукотворная клетка! 373 ( 4.12 % )

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

• Стойкость к воздействию агрессивных жидкостей и газов, отличающихся химическим составом. Глиноземный цемент отличается высокой плотностью, достигаемой после твердения, однако восприимчив к щелочным смесям, сокращающим продолжительность твердения. Не рекомендуется контакт с гипсом, известью, портландцементом.
• Устойчивость к воздействию повышенных температур, открытому огню, характеризующая глиноземистый цемент, как огнеупорный и термостойкий материал. Введение магнезита и хромированной руды позволяет использовать раствор для изготовления огнеупорного состава.
• Повышенный коэффициент сцепления со стальной арматурой, способствующий целостности монолита, повышению его эксплуатационных характеристик.
• Процесс набора твердости осуществляется с выделением тепла, резкое высвобождение которого позволяет успешно выполнять работы при отрицательных температурах.

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

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.

Производство глиноземистого цемента

Специальные свойства, которыми обладает этот вид строительного материала, обусловлен специальным составом и специальной технологией изготовления. В состав клинкера для производства глиноземистого цемента входят: однокальциевый алюминаут СаО-Аl2О3, двух кальциевый силикат C2S, геленит – 2СаО, и другие компоненты.

Для изменения времени схватывания в клинкер глиноземистого цемента вводят: борную кислоту, буру, кальций хлористый для замедления времени схватывания или известь, портландцемент и гипс для ускорения времени схватывания.

Цементная промышленность использует два способа производства вяжущего этого вида: технология правления шихты и обжиг компонентов глиноземистого цемента до спекания в гранулы.

• Технология плавления состоит из основных этапов: подготовка шихты, плавление шихты в специальных печах, охлаждение полученной субстанции, крупное дробление и тонкое измельчение в грохотах до гостовского показателя – остаток цемента на сите с сеткой № 008 не более 10%.
• Технология спекания характеризуется этапами: просушивание компонентов шихты, тонкое измельчение в грохотах, гомогенизация в гранулы, обжиг в специальных печах, охлаждение и помол в цементных мельницах. Также действует требование – «остаток цемента на сите с сеткой № 008 не более 10%».

В Российской Федерации заводы глиноземистых цементов, как правило, работают по технологии плавки компонентов. Технология спекания компонентов применяется ограничено.

Производители глиноземистого цемента

Высокая стоимость и специальность применения глиноземистого цемента обуславливает ограниченность его производства.  В частности, на изготовлении связующего этого вида специализируются следующие предприятия Российской Федерации: и компаний Мира:

• ОАО Пашийский Металлургический Цементный Завод. Выпускает все марки глиноземного цемента: ГЦ 400, ГЦ500 и ГЦ600.
• Компания «Caltra» (Голландия).
• ООО «ЕМА-цемент».
• Компания «Sekar» (Франция).
• Компания «Kerneos» (Франция).

Учитывая, что стоимость глиноземистого цемента отечественного производства или цемента импортного производства составляет от 39 000 до 39 875 рублей за тонну, следует тщательно просчитать необходимость необходимости его применения для возведения фундамента и конструкций частного дома.

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.

Применение в домашнем строительстве

Глиноземистый цементный состав показан к применению в частном домостроении, в частности его используют для оборудования печей и каминов, для устройства дымоходов, в качестве связующего раствора при возведении стен подвалов и погребов.

Перед тем, как разводить смесь для работы, следует изучить инструкцию и постараться тщательно перемешать раствор в короткие сроки, так как глиноземистые составы очень быстро схватываются.

Домашнему мастеру следует помнить, что на строительных рынках часто можно встретить некачественный или даже поддельный продукт, поэтому, во избежание проблем, следует поинтересоваться у продавца о наличии сертификата, и проверить вес упаковки на соответствие заявленному.

Предпочтение рекомендуется отдавать проверенным маркам: Secar, Cimsa Isidac, ГГЦР.

Поделитесь в соц.сетях:

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