Глиноземистый цемент это: Глинозёмистый цемент — Википедия – Глиноземистый цемент: технические харктеристики, свойства

Область применения глиноземистого цемента

Глиноземистый цемент можно отнести к связующему строительному материалу специального применения. Соответственно области применения глиноземистый цемент обладает особыми свойствами, в первую очередь быстрым твердением и быстрым набором прочности.

СодержаниеСвернуть

Область применения глиноземистого цемента

Для лучшего понимания сферы применения глиноземного цемента, есть необходимость сказать несколько слов об особенностях данного материала:

Глиноземистый цемент является быстротвердеющим водонепроницаемым вяжущим материалом. Технология получения цемента этого вида заключается в измельчении спеченного клинкера с большим содержанием глинозема.

Соответственно в качестве исходных материалов для производства глиноземного цемента используют: природный известняк и известь (либо другие породы) с высоким содержанием (минимум 35%) оксида алюминия Al

2O₃ (глинозема). Готовый глиноземный цемент представляет собой тонкодисперсный порошок, коричневого, черного или серо-зеленого оттенка.

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.

Глиноземистый цемент применение

• Ремонт поврежденных гидротехнических сооружений и промышленных зданий, оперативная заделка пробоин в судах, гидроизоляция интервалов нефтяных и газовых скважин, оперативная изоляция порывов сопровождающихся обильным расходом воды. Другие ремонтные работы, когда необходимо чтобы проектная прочность конструкции достигла своей максимальной величины в течение первых 3-х суток;
• Строительство бетонных конструкций, которым по условиям эксплуатации необходима повышенная сульфатостойкость;
• Фиксация анкерных болтов и защита арматурного пояса;
• Как ускоритель твердения в бетон общего применения;
• Строительство резервуаров для хранения агрессивных сред и строительство подземных сооружений работающих в агрессивных условиях;
• Как добавка для обеспечения повышенной водо- и морозостойкости, а также как добавка для обеспечения бетонных работ в условиях низких температур (до минус 10 градусов Цельсия) без дополнительного прогрева бетона;
• Как компонент в производстве клея в строительной химии;
• Производство огнеупорного бетона способного выдерживать температурные нагрузки до 1 700 градусов Цельсия.
• Производство водонепроницаемой штукатурки для: локализации повреждений водопроводов работающих под давлением до 10 кгс/см2, гидроизоляция подземных сооружений, герметизации стыков трубопроводов воды, канализации и других стоков, ремонт гидротехнических сооружений.

Применение глиноземного цемента в частном строительстве и быту

• Строительство каминов и топок (тепловых щитков) отопительных печей;
• Ремонт дымоходов и вентсистем;
• Подготовка стяжки пола;
• Строительство подвалов и цокольных этажей;
• Подготовка притолок и подоконников.

Популярные бренды: Secar (Франция), Ciment Fondu (Франция), Górka Cement (Польша), Cimsa Isidac (Турция) и ГГЦР (Россия).

Глиноземистый цемент свойства и области применения

Глиноземистый (алюминатный) цемент

— высокопрочное вяжущее вещество, быстро твердеющий в воде (лучше всего) или на воздухе.

Он получается в результате обжига до сплавления или до спекания смеси сырья, богатого глиноземом, с известняком (или известью) и последующего тонкого помола. Название «алюминатный» соответствует высокому содержанию алюминатов кальция в составе цемента.

Состав и свойства

Этот цемент отличается стойкостью по отношению к действию минерализованных вод. Несмотря на способность быстро твердеть, сроки схватывания его нормальные.

Основным минералом, содержащим глинозем (Аl₂O₃), являются глины, идущие для производства глиноземистого цемента и применение его для получения различных керамических изделий.

По химической природе окислы алюминия представляют амфотерные образования, реагирующие как с кислотами, так и со щелочами. Это сказывается и на стойкости алюмосиликатов.

Все же в керамических изделиях, особенно в плотных видах их отмечается хорошая и отличная стойкость к кислотам и удовлетворительная к щелочам. В едких щелочах, например, обыкновенный глиняный кирпич разрушается весьма быстро.

Вяжущим алюминатного типа является глиноземистый цемент; он получается путем обжига до сплавления богатого глиноземом сырья (бокситов) совместно с известняком. Путем последующего тонкого помола продукта обжига получают глиноземистый цемент.

По химическому составу полученный цемент содержит в %:

• глинозема (Аl₂O₃) ……35—55
• извести (СаО)……..35—45
• кремнезема (SiO₂)……5—10
• окислов железа (Fe₂O₃) …. 0—15

Глиноземистый цемент содержит по преимуществу низкоосновные алюминаты кальция и в основном однокальциевый алюминат СаО • Аl

2O₃(СА), а также С₅А3 и С₃А₅, присутствуют также C₂S, C₂SA и некоторые другие.

При твердении глиноземистого цемента происходит гидролиз СА:

2 (СаО • Аl₂O₃) + 10Н₂О = 2СаО •Аl₂O₃• 7Н₂О + 2А1 (ОН)₃.

Существенно отметить, что при повышенных температурах (более 30°С) вместо С₂АН₇ образуется С₃АН₆ со снижением прочности и последующей стойкости бетона.

Для улучшения свойств глиноземистого цемента иногда вводят в него 25—30% ангидрита, а цемент получает название гипсоглиноземи-стого или ангидритоглиноземистого.

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одной из составляющих расширяющихся цементов.

В соответствии с амфотерной природой глинозема и гидроокиси алюминия глиноземистый цемент несколько лучше противостоит действию слабых кислот, чем портландцемент, но значительно менее стоек в щелочах, особенно едких.

Отмечается также повышенная стойкость этого цемента в сульфатных водах.

Сырье и производство глиноземистого цемента

Сырьем для этого цемента служат: боксит горная порода, богатая глиноземом, и известняк. Бокситы встречаются сравнительно редко и являются очень ценным сырьем, используемым главным образом для производства алюминия. При производстве данного цемента можно частично использовать и более дешевое сырье некоторые отходы промышленности, богатые глиноземом.

Изготовлении глиноземистого цемента

При изготовлении глиноземистого цемента способом плавления требуется температура около 1400°, способом спекания 1200—1300°. Обжиг до плавления ведут в электрических печах или в вагранках, имеющих кожух, в который подается вода для охлаждения. Обжиг до спекания ведут во вращающихся печах. После обжига и охлаждения производится тонкий помол полученного клинкера.

Глиноземистый цемент получают таким способом

путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с довкои известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно дает чугун и шлак, представляющий собой глиземистый цементный клинкер. Стоимость глиноземистого цемента в несколько раз превышает стоимость обыкновенного цемента, что ограничивает его применение

Химический состав глиноземистого цемента

По химическому составу глиноземистый (алюминатный) цемент отличается от портландцемента более высоким содержанием глинозема (около 40%) и меньшим содержанием окиси кальция (около 40%) и кремнезема (б—8%). В отличие от обыкновенного цемента, в клинкере которого содержатся главным образом силикаты, клинкер глиноземистого (алюминатного) цемента состоит преимущественно из алюминатов кальция.

Главная составная часть этого цемента однокальциевый алюминат СаО • Аl2Оз, второстепенное соединение двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2, инертная примесь геленит 2СаО • Si2O3 • А12Оз.
При соединении однокальциевого алюмината с водой происходит следующая реакция:
2(СаО • Аl2Оз) + nН2О=2СаО •.Аl2О3 • 7Н2О+Аl2О3 • тН20.
Соединение 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О является главной составной частью затвердевшего глиноземистого цемента.
В этом цементе не содержится трехкальциевого алюмината и почти не выделяется свободной гидроокиси кальция, т. е. нет тех двух веществ, которые, реагируя с сульфатами и другими веществами, могут вызвать разрушение обыкновенного цемента. Этим и объясняется высокая стойкость затвердевшего глиноземистого цемента в сульфатных, морских, углекислых и других минерализованных водах. Однако сильные кислоты, концентрированные растворы сернокислого магния и щелочей действуют все же разрушающе и на этот цемент.

Свойства и применение глиноземистого цемента

Для глиноземистого цемента по ГОСТ установлены следующие требования:
тонкость помола: через сито № 0085 (с отверстиями 0,085 мм) должно пройти не менее 90%;
сроки схватывания: начало — не раньше 30 мин., конец — не позднее 12 час. после затворения водой, т. е. обычные;
цемент должен обладать равномерностью изменения объема.

Глиноземистый цемент по результатам испытания в образцах из раствора жесткой консистенции делится на три марки: 300, 400 и 500. Эти марки в отличие от марок обыкновенного цемента определяются на основании трехдневных испытаний. Предел прочности при сжатии и растяжении в растворе состава 1:3 с нормальным вольским песком должен быть по стандарту не ниже величин. По новому методу при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки 200—500. Предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже величин.

Прочность цемента при сжатии через 28 дней должна быть не ниже, чем через 3 дня, но прочности при растяжении и изгибе может быть ниже на 10%.
Глиноземистый цемент по прочности на сжатие через 3 дня не уступает высокопрочному портландцементу, но выгодно отличается от него быстрым твердением, приобретая уже через день высокую прочность. После 3 дней твердения прочность нарастает медленно: к 7 дням — примерно на 20%, к 28 дням — на 30 — 40%

Твердение глиноземистого цемента сопровождается большим выделением тепла (60—90 ккал/кг). Это явление полезно при зимних бетонных работах, но нежелательно, а иногда даже опасно, при бетонировании массивных конструкций, особенно в летнее время. Вообще для бетонирования массивных сооружений глиноземистый цемент не предназначен.

Лучше всего этот цемент твердеет во влажной среде при температуре 15°. При повышении температуры прочность глиноземистого цемента значительно понижается. При температуре выше 40° вместо соединения 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О начинает образовываться соединение ЗСаО • Аl2О3 • 6Н2О, имеющее низкую прочность. Поэтому глиноземистый цемент (в отличие от обыкновенного цемента, шлакового и др.) нельзя искусственно нагревать (пропаривать и т. п.).
Глиноземистый цемент придает более высокую (чем обыкновенный цемент) плотность и водонепроницаемость растворам и бетонам, что объясняется химическим связыванием большого количества воды.

Глиноземистый цемент следует применять в специальных сооружениях, при спешных дорожных, строительных и монтажные работах, при работах в зимнее время, в морских (немассивных) сооружениях и вообще в бетонных сооружениях, находящихся в минерализованных водах.

Производство глиноземистого цемента — Мегаобучалка

Определение и исторические сведения

Глиноземистым цементом называется быстро твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем обжига-до сплавления или спекания материалов с большим содержанием глинозема (бокситов) вместе с известью или известняком и последующего тонкого помола продукта — обжига. Глиноземистый цемент иногда называют «бокситным» — по имени сырья опорной породы (боксита), из которого его изготовляют, или «алюминатным» — по тем соединениям, которые образуются в процессе обжига и твердения. Глиноземистый цемент характеризуется тем, что приготовленные на нем растворы и бетоны, в отличие от всех других видов цементов, по истечении одних суток твердения (т. е. через 24 часа), показывают уже большую механическую прочность. Это исключительное свойство глиноземистого цемента делает его чрезвычайно ценным материалом для военного, а также транспортного строительства. Глиноземистый цемент был изобретен в 1908 г. одновременно американцем Шпекманом в французом Бидом. До Первой мировой войны (1914 г.) этот вид цемента имел очень ограниченное применение во всех странах.

 

Сырье для глиноземистого цемента

В отличие от портландцемента, где преобладающими составными частями являются силикаты кальция, т. е. вещества, состоящие из извести и кремнекислоты, в глиноземистом цементе преобладает однокальциевый алюминат (Са/О.А120з). Соответственно этому сырьем для производства глиноземистого цемента служат известняк и богатые глиноземом вещества, главным образом бокситы. Боксит представляет собой физическую смесь коллоидных гидратов глинозема, окиси железа, кремнезема и двуокиси титана с адсорбированной водой. В противовес производству алюминия, где требуется чистая порода боксита, для производства глиноземистого цемента можно использовать бокситы с большим содержанием примесей. Это обстоятельство значительно расширяет сырьевую базу для производства глиноземистого цемента.

 

Глиноземистый цемент Lafarge

Производство глиноземистого цемента

При производстве глиноземистого цемента боксит и известь или известняк, взятые в определенных весовых соотношениях, подвергаются обжигу. Отношение в готовом продукте весового процентного содержания окиси кальция (СаО) к процентному содержанию кремнезема и глинозема (S1O2+AI2O3) должно быть меньше единицы. Различие в химическом составе между глиноземистым и портландским цементом видно из таблицы.

Химические элементы	Глиноземистый цемент в %	Портландский цемент в %
Окиси кальция	35—45	63-66
Кремнекислоты	5—10	22—23
Глинозема	35—50	6—7
Окиси железа	5—15	2—3

В зависимости от метода обжига различают два способа производства глиноземистого цемента: а) по методу спекания б) по методу плавления. При производстве по методу спекания подготовленная сырьевая смесь спекается в шахтных или вращающихся печах при температуре 1200—1300°С (т. е. при более низкой температуре, чем портландцемент). В результате обжига смеси получается цементный глиноземистый клинкер, который после охлаждения измельчается не меньше, чем высокосортный портландцемент. Но этот метод требует высокосортных бокситов, что является основной причиной малого распространения его в практике производства глиноземистого цемента. Наибольшее применение поэтому получил метод плавления. При производстве глиноземистого цемента по методу плавления применяют специальные шахтные печи, так называемые (ватержакетные, имеющие особый кожух с водяным охлаждением. Эти печи применяются обычно в цветной металлургии (медь и никель). Высота шахты 5—7 м. Производительность печей колеблется от 15 до 50 т в суши (при расходе топлива (кокса) от 400 до 550 <кг на тонну цемента. Расплавленная масса выпускается из печи каждые 45 минут. Однако большой расход топлива в ватержакетных печах побудил пользоваться для расплавления породы электрическим печами. Суточная производительность электрических печей колеблется;. от 20 до 60 т.

Клинкер глиноземистого цемента, полученный в электропечи, после соответствующего охлаждения измельчается до степени не меньшей, чем высокосортные портландцементы. Глиноземистый цемент, изготовленный по методу спекания, представляет собой порошок шоколадного цвета и имеет меньшую прочность, чем плавленый цемент. Плавленый цемент имеет темно-серый цвет. В отличие от глиноземистого цемента, получаемого методом спекания или сплавления, цемент, получаемый в доменной печи, называют доменным глиноземистым цементом. Свойства глиноземистого цемента Характерным свойством глиноземистого цемента является чрезвычайно быстрое нарастание механической прочности его, особенно в начальные сроки твердения. В дальнейшем же это нарастание идет так же, как и у портландцемента. Интересно отметить, что нарастание прочности глиноземистого цемента исчисляется не только сутками, но и часами.

Глиноземистый цемент является быстро твердеющим, но не быстро схватывающимся. Это значит, что после схватывания, наступающего в нормальные сроки, дальнейшее взаимодействие между водой и цементом протекает очень интенсивно, и это обусловливает быстрое твердение. Интенсивность происходящих реакций отвердения сопровождается большим выделением тепла в первые сроки твердения. Это свойство является весьма полезным при зимних бетонных работах. При летнем бетонировании выделяющееся тепло вызывает существенное повышение температуры внутри массива, что влечет за собой образование вредных напряжений и, следовательно, разрушение бетона. Поэтому в летнее время нужно принимать специальные меры к охлаждению бетона. Удельный вес глиноземистого цемента — 3,1. Объемный вес— 1000—1300 кг/ем3 в рыхлом и 1600—1800 <кг/м3 в уплотненном состоянии. Тонкость помола: остаток на сите 900 отв./см2 не более 1%, на сите 4900 отв./см2 — не более 15%. Практическая же тонкость помола нашего цемента выше и доходит до остатка не более 5—6% на сите © 4900 отв./см2. Начало схватывания должно наступать не ранее 30 минут, а конец— не позднее 12 часов от момента затворения. Глиноземистый цемент должен обладать равномерностью изменения объема при испытании в воде, а также при горячих пробах.

сырье, производство, свойства и применение в строительстве.

Глиноземистый цемент должен иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 10 %, Марки глиноземистого цемента, определяемые по ГОСТ 310.4—81, через 3 сут 400, 500, 600. Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало—не ранее 30 мин, конец — не позднее 12 ч.

Бетоны на глиноземистом цементе морозостойки и более стойки по сравнению с портландцементом против выщелачивающей коррозии, а также к растворам сульфата кальция и магния, морской и болотной воде, растворам сахара, животным и растительным маслам. Однако глиноземистый цемент быстро разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей. Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью или портландцементом.

Учитывая дефицитность сырья (бокситов,) и значительную стоимость глиноземистого цемента, его выпускают в сравнительно небольших количествах (менее I % от общего выпуска цемента), а применяют при возведении бетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, для срочных аварийных и ремонтных работ, а также для тампонирования нефтяных и газовых скважин, футеровки шахтных колодцев и туннелей и т. п.

На основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый цемент используют также для получения расширяющихся цементов.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее, нормально схватывающееся вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до сплавления (t =1500-1600° С) или спекания (t=1250° С) смеси бокситов и извести (известняка) с преобладанием в готовом продукте алюминатов кальция.

Основным минералом глиноземистого цемента является однокальциевый алюминат СаО*Аl203. Для производства глиноземистого цемента способом спекания тонкоизмельченная и тщательно перемешанная сырьевая смесь боксита и известняка обжигается в шахтных или вращающихся печах.

Этот цемент выпускается трех марок 400, 500 и 600. При твердении глиноземистого цемента в короткий промежуток времени выделяется большое количество теплоты.(376 кДж/кг). Это приводит к значительному повышению температуры камня и может быть полезным при ведении работ в зимнее. Однако сильное повышение температуры в бетонных массивах вызывает трещинообразование. Плотность глиноземистого цемента 3100—3300 кг/м3, насыпная объемная масса в рыхлом состоянии 1000—1300 кг/м3.

Бетоны на глиноземистом цементе водостойки, воздухостойки, морозостойки. Применяется глиноземистый цемент при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании. Высокая жаростойкость глиноземистого цемента, позволяет изготавливать бетоны, успешно работающие при t до 1700°С. В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат (20- 30%), определяющий основные свойства вяжущего: СаО• Аl2О3 (СА) Кроме того, в нем присутствуют алюминаты СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S

29Б Глинозем.портландцемент

Алюминатные цементы

Алюминатные цементы состоят в основном из алюминатов кальция. К ним относится глиноземистый цемент и его разновидности.

Глиноземистый цемент. Глиноземистый цемент – продукт тонкого измельчения глиноземистого клинкера, получаемого обжигом сырьевой смеси из известняков и бокситов при температуре 1300…1400^о.

Химический и минеральный состав. Химический состав: Аl₂O₃, СаО, SiO₂, Fe₂O₃ . Минеральный состав: однокальциевые алюминаты СаО· Аl₂O₃ и СаО· 2Аl₂O₃.

. Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее, но нормально схватывающееся вяжущее. Твердение глиноземистого цемента протекает только при комнатной температуре не выше 25^о по следующей реакции

2(СаО· Al₂O₃) + 11Н₂О = СаО·Al₂O₃·8Н₂О + 2Al(ОН)₃

При твердении выделяется в 1,5 раза больше тепла, чем при твердении портландцемента.

Марки его назначаются в 3-суточном возрасте, при этом они почти такие же, что и у портландцемента. Глиноземистый цемент выпускают марок М400, М500, М600. Сроки схватывания у него такие же, как и у портландцемента.

Это вяжущее обладает рядом особых свойств – повышенной коррозионной и жаростойкостью, высокой прочностью и морозостойкостью. По стоимости глиноземистый цемент в 3-4 раза дороже портландцемента.

Глиноземистый цемент применяют для жаростойких бетонов и растворов, при ремонтных работах, а также в производстве безусадочных и расширяющихся цементов, широко используемых для ремонта и реставрации бетонных сооружений.

Безусадочные и расширяющиеся цементы. У силикатных цементов (портландцемента и его разновидностей) есть один недостаток. Все они при твердении дают усадку, т.е. уменьшаются в размерах и объеме. В ряде случаев это может привести к растрескиванию изделий. Для того, чтобы избежать деформаций усадки, создали безусадочные и расширяющиеся цементы, которые в своей основе содержат глиноземистый цемент. Они обладают контролируемым расширением. Эти цементы используют в основном при ремонтно-восстановительных работах, для гидроизоляции и др.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ). Его получают из глиноземистого цемента, гипса и гидроалюмината кальция. Марка по прочности М 500. Расширение происходит в первые трое суток твердения. При твердении на воздухе оно составляет через сутки 0,05%, в воде от 0,2 до 1%.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (ГГРЦ). Его получают из глиноземистого клинкера и двуводного гипса. Марка по прочности М 500. Он расширяется при твердении в воде на 0,6% за 3 суток твердения, при твердении на воздухе проявляет безусадочные свойства.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ). Его получают из портландцементного и глиноземистого клинкера, гипса и активной минеральной добавки (шлака). Марка по прочности М 500. Он расширяется при твердении в воде за 30 суток до 2,5%, при твердении на воздухе способен расширяться на 0,3% только в первые 3 суток при постоянном увлажнении.

Напрягающий цемент (НЦ). Он состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса. В процессе расширения в определенных условиях твердения этот цемент создает в арматуре предварительное напряжение. Затворенный водой, он сначала твердеет и набирает прочность, затем расширяется как твердое тело и напрягает железобетон. Напрягающий цемент показывает значительное расширение после затвердевания и приобретения прочности порядка 10-20 МПа, что позволяет применять его для изготовления железобетонных конструкций, в которых арматура получает предварительное напряжение вследствие напряжения бетона, например, железобетонных напорных труб, резервуаров и т.д.