Глиноземистый цемент: состав, свойства и характеристики, применение, цены

область применения, состав, цена за 1 кг

Покупая материалы для строительства, покупатели обращают внимание на цемент из глинозема. ГЦ незаменим при скоростном бетонировании, проведении аварийно-восстановительных работ, создании огнеупорных и железобетонных изделий.

Оглавление:

1. Что такое ГЦ, технические параметры
2. Сфера использования
3. Разновидности составов
4. Стоимость за 1 кг

Технология изготовления

Быстротвердеющий цемент – продукт промышленной переработки специальной сырьевой смеси, включающей известняки и бокситы. Второй из названных компонентов – это гидратированная форма глинозема, источника оксида алюминия. Чтобы приготовить обычный ГЦ (он содержит 35-55 % Al₂O₃), сырьевую шихту плавят в индукционных, доменных или барабанных печах при температуре 1450—1480°C. Для получения высокоглиноземистого ВГЦ (процент содержания Al₂O₃ более 70 единиц) температуру нагрева повышают до 1700-1750°C. Образовавшийся после плавления шихты клинкер медленно охлаждают, дробят, а затем тонко измельчают в шаровых мельницах. Порошок пропускают через электромагнитный сепаратор для удаления ненужных примесей – ферросилиция, железа.

Если в обычный портландцемент вводят различные активные присадки минерального происхождения, то для получения ГЦ их используют в ограниченном количестве. Технология допускает применение не более 2 % угольной мелочи и сажи, облегчающих процесс помола. Бывает, что в клинкер в качестве гидравлической добавки вводят до 30% кислого гранулированного доменного шлака – в итоге уменьшается цена готового продукта, снижается усадка бетонных конструкций, изготовленных из ГЦ.

Характеристики и свойства

Растворы отличаются высокой скоростью твердения: оно начинается уже через 45 минут после нанесения, а полностью смесь схватывается через 10 часов. Портландцемент достигает нормативных прочностных показателей за 28 суток, а глиноземистый аналог – не более чем за 3 суток (причем, даже во влажной среде).

1. Выделение большого количества тепла при твердении (экзотермическая реакция).

Благодаря этому качеству строительные смеси используют без подогрева даже при минусовых температурах (до -10°C). Интенсивное тепловыделение способствует нарушению межмолекулярных связей и потере прочности (особенно массивных бетонных изделий), делает материал непригодным для использования при жаре свыше +30°C. Чтобы ослабить экзотермию, вводят специальные присадки.

2. Повышенная стойкость к высоким и низким температурам, огнеупорность.

Добавляя в материал в нужных пропорциях шамот, магнезит, хромитовую руду, получают гидравлически твердеющий глиноземистый огнеупорный бетон или раствор. Жаростойкость даже при температурах в диапазоне 1200-1400°C объясняется отсутствием гидроксида кальция (он входит в обычный портландцемент). Это химическое соединение при нагреве уже до 500°C преобразуется в оксид кальция, при увлажнении растет в объеме и разрушает структуру.

3. Высокая плотность и прочность готовых конструкций.

Они обусловлены крупнокристаллической структурой глинозема, не склонной к деформации. Бетон получается стойким к коррозии, влиянию всевозможных агрессивных сред – как жидких, так и газообразных (эти особенности важны при изготовлении армированных изделий). Более устойчив к сернистым соединениям кальция и магния, хлоридам щелочных металлов.

В искусственном камне из ГЦ в полтора раза меньше пор, чем в аналоге из портландцемента, поэтому застывший глиноземистый бетон почти не пропускает влагу. Низкая пористость связана с тем, что вода активно вовлекается в гидратные соединения.

Обычный алюминатный цемент делят на три группы в соответствии с их прочностными показателями.

В рядовом строительстве принято использовать марку ГЦ-40: прочность и огнеупорные свойства вполне удовлетворяют техническим условиям многих операций, а стоимость ниже, чем у аналогов.

Особенности применения

Цемент незаменим в тех областях промышленного строительства, где необходимо выдерживать низкие и высокие температуры, разрушительное воздействие воды (особенно морской) и химических растворов, сильные нагрузки.

Применение смесей из ГЦ осуществляется по следующим основным направлениям:

• Возведение конструкций из бетона или железобетона при условии, что технические характеристики строительных блоков и цементных составов должны возрасти до максимума уже в первые сутки. Например, это быстрое изготовление фундамента под станочное оборудование.
• Ремонтно-аварийные работы – устранение пробоин в кораблях, портовых сооружениях, ликвидация повреждений мостов, заливка анкеров.
• Производство промышленных резервуаров для органических и низкоконцентрированных неорганических кислот, других химических растворов.
• Строительство метро; в местах, где конструкции подвергаются влиянию грунтовых вод.
• Для каминов, ремонта дымоходов.
• Футеровка печей.

Специальные разновидности глиноземистого цемента

Широко практикуют применение ГЦ для изготовления быстротвердеющих, различных вариантов расширяющихся составов. Им свойственно увеличение объема в процессе твердения и, соответственно, уравновешивание усадки конструкции, а также самоуплотнение. Для получения подобных материалов порошок из глинозема комбинируют с различными ингредиентами.

• Расширяющийся цемент с гипсом. Также добавляют дробленые доменные шлаки. Скорость схватывания максимальна – 20-30 минут, а когда он оказывается в воде, начинается его расширение. Устойчивость к солевым растворам зависит от соотношения ингредиентов.
• Водонепроницаемый с низкой усадкой. Смесь готовят на базе ГЦ (86 %) с добавлением гашеной извести и полугидрата гипса. Быстротвердеющий низкопористый материал рекомендуется использовать для гидроизоляции бетонных конструкций.
• Водонепроницаемый расширяющийся. Перечень его компонентов тот же, что и у предыдущего – отличаются лишь пропорции. Через 5 часов после нанесения прочность достигает 7,5 МПа. Сфера применения – выполнение гидроизоляции бассейнов, трубопроводов, туннелей, судоходных шлюзов.

Жаростойкость огнеупорного раствора и назначение определяется минеральным составом: чем больше в нем глинозема и меньше других примесей, тем более высокие температуры выдерживает. Бетоны, замешанные на алюминатном цементе с шамотным заполнителем (крупным или мелким), сохраняют свои качества при температуре 1200—1300°. Если приготовлен с добавлением высокоогнеупорных хромитов, работает при температурном режиме 1400—1600°С.

Стоимость ГЦ в Москве и Московской области

Цена цемента из бокситов достаточно высока из-за больших затрат на производство. Переработка сырья энергоемкая, технологически сложная, она требует строгого соблюдения температурных режимов, использования высокопрочных дробилок и мельниц, печей с электронным управлением, дорогостоящих добавок. Средняя стоимость самой востребованной марки ГЦ-40 приведена в таблице.

Глиноземистый цемент — Вяжущие материалы

Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, состоящее преимущественно из моноалюмината кальция (СаО * А1203). Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия А1203 — глинозем.

Промышленное производство глиноземистого цемента началось во Франции в 1912 г. под названием цемент фондю (в Европе этот цемент до сих пор носит такое название). Глиноземистый цемент с успехом использовался французами в ходе Первой мировой войны для срочного восстановления мостов и других инженерных сооружений. В других европейских странах его производство началось только в 20-е годы. Причина этого не только в том, что производство глиноземистого цемента было строго засекречено, но и в том, что Франция в то время была одной из немногих стран, имеющих залежи бокситов и дешевую электроэнергию ГЭС — два фактора, необходимых для производства глиноземистого цемента.

Получение. Сырьем для глиноземистого цемента служат, как уже было сказано, бокситы и чистые известняки. Бокситы — горная порода, состоящая из гидратов глинозема (А1203 * лН20) и примесей (в основном Fe203, Si02, СаО и др.). Бокситы широко используются в различных отраслях промышленности: для получения алюминия, абразивов, огнеупоров, адсорбентов и т. п., а месторождений с высоким содержанием А1203 очень немного.

Производство глиноземистого цемента более энергоемко, чем производство портландцемента. Клинкер глиноземистого цемента получают либо плавлением в электрических или доменных печах (при 1500…1600 °С), либо спеканием (при 1200…1300 °С). Размол клинкера затруднен из-за его высокой твердости. В целом из-за того, что производство глиноземистого цемента очень энергоемко, а сырье (бокситы) — дефицитно, его стоимость в 8… 10 раз выше, чем стоимость портландцемента.

Состав. Химический состав глиноземистого цемента, получаемого разными методами, находится в следующих пределах: СаО — 35…45 %; А1203 – 30…50 %; Fe203 – 0…15 %; Si02 – 5…15 %. 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.

Твердение. Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения. При нормальной температуре (до + 25 °С) основной минерал цемента СА взаимодействует с водой с образованием кристаллического гидроалюмината кальция и гидроксида алюминия в виде гелевидной массы:

2(СаО * А1203) + 11Н20 = 2СаО * А1203 * 8Н20 + 2А1(ОН)3

Суммарное тепловыделение (Q) у глиноземистого цемента немного ниже, чем у портландцемента (около 300…400 кДж/кг), но протекает оно в очень короткие сроки (в первые сутки выделяется 70…80 % от общего количества теплоты). Поэтому в случае больших объемов бетонирования возможен перегрев бетонов на глиноземистом цементе.

Если же температура твердеющего глиноземистого цемента превысит 25…30 °С, то изменяется химизм твердения, и вместо С2АН8 образуется С3АН6; при этом прочность цементного камня будет ниже в 2…2,5 раза.

Поэтому глиноземистый цемент не рекомендуется использовать для бетонирования массивных конструкций, где возможен саморазогрев бетона, а также в условиях жаркого климата. Нельзя также его пропаривать. При работах в зимних условиях, напротив, саморазогрев и быстрое твердение делают глиноземистый цемент очень перспективным.

Свойства. У глиноземистого цемента удивительное сочетание свойств.

Сроки схватывания почти такие же, как у портландцемента: начало — не ранее 30 мин, конец — не позднее 12 ч (реально 4…5 ч).

Твердение. После окончания схватывания прочность нарастает очень быстро (лавинообразно). Уже через сутки глиноземистый цемент набирает до 70 % от марочной прочности, которая у него определяется в 3-суточном возрасте. Марки у глиноземистого цемента такие же, как у портландцемента: 400; 500 и 600.

Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе ниже, чем у портландцемента, в 3…5 раз. Пористость цементного камня также ниже (приблизительно в 1,5 раза). Это связано с тем, что при одинаковой с портландцементом водопотребности глиноземистый цемент при твердении химически связывает 30…45 % воды от массы цемента (портландцемент — около 20%).

Среда в процессе твердения и в затвердевшем цементном камне у глиноземистого цемента слабощелочная. Свободного Са(ОН)2 цементный камень не содержит. Это обстоятельство в сочетании с пониженной пористостью делает бетоны на глиноземистом цементе более устойчивыми к коррозии в пресной и минерализованной воде.

Области применения. Глиноземистый цемент целесообразно использовать при аварийных и срочных работах, при зимних работах и в тех случаях, когда от бетона требуется высокая водостойкость и водонепроницаемость. Кроме того, глиноземистый цемент является компонентом многих расширяющихся цементов.

Специальная область использования глиноземистых цементов — жаростойкие бетоны. Объясняется это тем, что, во-первых, в продуктах твердения этого цемента нет Са(ОН)2, и, во-вторых, при температуре 700…800 СС между продуктами твердения цемента и заполнителями бетона начинаются реакции в твердой фазе, по мере протекания которых прочность бетона не падает, а повышается, так как бетон превращается в керамический материал (опасность присутствия Са(ОН)2 заключается в том, что при нагреве он переходит в СаО, который при любом контакте с водой гасится, разрушая при этом бетон).

—

Глиноземистый цемент, называемый иногда алюминатным или высокоглиноземистым, представляет собой гидравлическое вяжущее, основными компонентами которого являются алюминаты кальция, в противоположность портландцементу, который состоит в основном из силикатов кальция. Примерами такого цемента могут служить: французский «ciment fondu», германский «Schmelzzement», американский «lumnite cement».

Спекмэн в США и Вид во Франции независимо друг от друга разработали технологию производства глиноземистого, цемента. Оба исследователя опирались на предшествующие работы Вика, Кандло и Шота. Опыты Бэйтса показали, что можно использовать вращающуюся печь для получения клинкера глиноземистого цемента.

Спекмэн пытался получить вяжущее с высокой прочностью в раннем возрасте, добавляя к извести или портландцементу алю-минатные соединения, изготовленные из боксита и высокоглинозе-мистых шлаков. Примерно в 1910 г. на рынке появились различные натуральные цементы под названием «алька», содержавшие добавку алюминатов Спекмэна. В дальнейшем было организовано производство высокоглиноземистых натуральных цементов, а затем глиноземистого цемента, подобного тому, который был получен Видом.

Вид, работавший во Франции, ставил своей задачей создать глиноземистый цемент с повышенной сульфатостойкостью, который был необходим для строительства в некоторых районах страны, изобиловавших гипсом. Он решил эту задачу путем сплавления бокситов или других глиноземистых и железистых материалов, содержащих мало кремнезема, с известью в соответствующей пропорции.

Полученный продукт обладал не только сульфатостойкоетью, но и высокой прочностью в раннем возрасте. В 1918 г. после пятилетнего опыта применения этого цемента французским правительством для военных нужд, он ‘был выпущен для общего пользования.

Производство

Сырьем для производства глиноземистого цемента служат обычно низкосортные бокситы и известняк (высокосортные бокситы идут на производство глинозема). Точно дозированная и хорошо перемешанная смесь сырьевых материалов нагревается до температуры, при которой известь вступает в реакцию с глиноземом, образуя соединения алюминатов кальция. Сырьевая смесь полностью плавится примерно при 1540° С. Расплав выпускают из печи, дают ему застыть, охлаждают и затем размалывают с добавками или без них. Во избежание рассыпания застывшего расплава необходимо держать на сравнительно низком уровне содержание кремнезема в смеси.

В США глиноземистый цемент производится по способу плавления тонкоизмельченной сырьевой смеси во вращающейся печи. Эта печь отличается от обычной вращающейся печи, применяемой для производства портландцемента спеканием, тем, что разгрузочный конец ее резко сужен; в этой конической части несколько задерживается обжйгаемый материал, что облегчает процесс полного расплавления его. Для ускорения реакции между известью и бокситом прибегают к спеканию сырьевой смеси при температуре ниже точки начала плавления.

В других странах для производства глиноземистого цемента применяют отражательные или электродуговые печи. Шахту печи загружают кусками известняка и боксита, а также бокситовыми брикетами, из которых под действием горячих газов, выделяющихся из печи, удаляются СОо и другие летучие вещества. Материал постепенно опускается и попадает в печь, где происходит плавление его. В отражательной печи выпуск расплава производится непрерывно, а в электрической — периодически.

Скорость охлаждения расплава оказывает большое влияние на сроки схватывания и скорость твердения глиноземистого цемента. Методы охлаждения, применяемые на том или ином заводе, обычно держатся в секрете. Скорость охлаждения влияет также на размалываемость клинкера или застывшего расплава. Ввиду исключительной твердости и абразивности глиноземистого клинкера его приходится молоть значительно крупнее, чем клинкер портландцемента.

Химические и физические свойства

По пределам колебаний химического состава он заметно отличается от глиноземистого цемента, производимого в некоторых странах. Следует отметить, что американский глиноземистый цемент содержит примерно одинаковое количество извести и глинозема. Значительное количество закиси железа ib глиноземистом цементе показывает, что плавление сырья происходит в восстановительной среде.

Петрографическое исследование глиноземистого цемента показывает, что он состоит из кристаллической фазы, главным образом однокальциевого алюмината, который окружен темной аморфной массой, содержащей большое количество железа и немного извести, глинозема и кремнезема, не успевших закристаллизоваться. В кристаллической фазе часто присутствуют небольшие количества устойчивой и неустойчивой модификаций пятикальциевого трехалюмината, причем устойчивая модификация, очевидно, преобладает в тех случаях, когда содержание железа в цементе очень ограничено. Отношение кристаллических компонентов к аморфным колеблется в зависимости от скорости охлаждения и режима обжига в печи.

Работы Ранкина и Райта по изучению системы СаО—А1203— Si02 показали, что в ней должен образовываться также трехкальциевый пятиалюминат, хотя он и не может быть обнаружен при микроскопическом исследовании.

В некоторых цементах кремнезем присутствует в форме кристаллического двухкальциевого алюмосиликата (галенита, C2AS). В большом количестве это соединение может понизить прочность цемента. Кроме того, кремнезем может присутствовать и в форме ортосиликата кальция (C2S). Второстепенные компоненты, иногда наблюдаемые в глиноземистом цементе (окись титана, сульфиды, скись фосфора, щелочи), как полагают, не оказывают существенного влияния на его свойства.

При гидратации глиноземистого цемента образуются большие количества геля, что объясняется реакцией между водой и СА, а также устойчивой и неустойчивой модификациями С5А3. Это геле-образное аморфное вяжущее вещество является носителем высокой прочности твердеющего цементного теста в раннем возрасте, в результате чего цемент приобретает значительную часть своей конечной прочности уже в первые сутки. Но и после этого срока гидратация продолжается, причем образуются новые количества аморфного вещества, способствующего созданию плотной непроницаемой структуры бетона.

Если глиноземистый цемент гидратируется при температуре около 27° С или выше, то образуются кубические кристаллы трехкальциевого гидроалюмината, причем прочность бетона снижается. Поэтому бетон, изготовленный из глиноземистого цемента, в период от начала схватывания до односуточного возраста поливают водой, чтобы рассеять тепло, выделяющееся при быстрой гидратации. По той же причине не применяют пропаривания глиноземистого бетона и укладывают его слоями не толще 30 см. Бетон из глиноземистого цемента, подвергавшийся сильному нагреванию во время твердения, имеет характерный шоколадно-серый оттенок. Орошение бетона водой предупреждает шелушение его поверхности вследствие карбонизации.

Для получения цемента с нормальными сроками схватывания обычно прибегают к регулированию скорости охлаждения расплава. Наряду с этим применяются и некоторые замедлители схватывания, как хлористый натрий, нитрат натрия, глицерин, сахар. Излишнее количество сахара может задержать схватывание на неопределенное время. Гипс, который служит обычно для замедления схватывания портландцемента, ускоряет схватывание глиноземистого цемента. Другие формы серного ангидрида также ускоряют схватывание. Подобным же образом действуют на глиноземистый цемент гидроокись кальция, гидроокись натрия, карбонаты кальция и натрия.

Добавка небольшого количества портландцемента ускоряет начало схватывания теста, раствора и бетона из глиноземистого цемента. В свою очередь небольшая добавка глиноземистого цемента ускоряет схватывание портландцемента. Добавка одного цемента к другому в избыточном количестве может вызвать мгновенное схватывание. Это свойство используется для получения высокопластичного, но быстросхватывающегося цементного раствора, который необходим при укладке дорожных бетонных плит и заделке отверстий в бетонных сооружениях под гидростатическим давлением. Следует иметь в виду, что при смешивании разных цементов известное влияние на сроки начала схватывания оказывают также и колебания в содержании S03 и щелочей в портландцементе.

Объемные деформации твердеющего теста глиноземистого цемента при увлажнении и высыхании в основном такие же, как и у портландцементного теста. Это относится и к усадке при высыхании свежего цементного теста. Коэффициент термического расширения и показатели проницаемости у обоих цементов также одинаковы. Модуль упругости глиноземистого цемента несколько выше и составляет около 315 000 кг/см2. Величина его колеблется в зависимости от прочности, как и у портландцемента, а прочность в свою очередь изменяется с изменением водо-цементного отношения и температуры твердения.

Применение

Глиноземистый цемент применяется для изготовления различных специальных бетонов — огнеупорного, жаростойкого, корро-зиестойкого и быетротвердеющего, а также для защиты каменных или бетонных сооружений от действия грунтовых вод. ‘

Хотя усиленное разогревание бетона из глиноземистого цемента во время твердения вредно отражается на его прочности, а в особо неблагоприятных условиях температуры и влажности может даже вызвать разрушение его, тем не менее при правильном подборе заполнителей и хорошей технологии можно изготовить прекрасный огнеупорный бетон для футеровок. Заполнители для такого бетона могут быть кислые, основные или нейтральные. Состав смеси может колебаться от 1 : 4 (цемент — заполнители по объему) для низкотемпературных печей (1090 °С) до 1 : 7 для высокотемпературных (1425 °С и выше). Такие огнеупорные бетоны отличаются хорошей прочностью в холодном состоянии и приобретают очень высокую прочность в условиях огня или высокой температуры благодаря остекловыванию, т. е. поверхностному оплавлению компонентов.

Жаростойкий бетон применяется для строительства фундаментов печей, трубопроводов для пропуска горячих газов, полов под печами и возле печей, т. е. в таких местах, где он подвергается значительному действию тепла при температуре ниже точки плавления. Так как глиноземистый цемент не выделяет извести при гидратации, он является прекрасным вяжущим для изготовления такого бетона. В качестве заполнителей могут быть применены старые огнеупоры, дорожный клинкер, облицовочный клинкерный кирпич, диабаз, наждак, измолотые до предельной крупности 3,75 см. Для улучшения изоляционных свойств бетона можно применить легкие огнеупорные заполнители. Следует избегать заполнителей, которые выделяют известь. Оптимальный состав бетона (по объему): 1 часть цемента на 2,5 части мелкого заполнителя (предельная крупность зерен 6 мм) и на 2,5 части крупного заполнителя. При применении очень плотных заполнителей следует увеличить количество мелких заполнителей по отношению к крупным.

Глиноземистый цемент отличается не только повышенной сульфатостойкостью, но и хорошей устойчивостью против действия органических кислот, различных соединений серы, серной кислоты, молочной кислоты, соляного раствора, крахмала, сахарозы, кислотных масел, тростникового сока, мелассы. Он неустойчив в отношении уксусной, соляной и азотной кислот, сильных растворов сульфатов и каустиков. Бетон состава 1:2:4с высококачественными тяжелыми заполнителями обычно обладает удовлетворительной солестойкостью. Следует избегать применения тощих смесей, которые требуют более длительного перемешивания.

Монолитный бетон из глиноземистого цемента с обыкновенными заполнителями созревает уже через сутки после укладки в нормальных атмосферных условиях. Благодаря повышенному тепловыделению этот бетон можно укладывать при низкой температуре без применения защитных мер или с минимальной защитой. Отпадает также необходимость в добавке хлористого кальция в качестве ускорителя твердения. При изготовлении бетона для большинства строительных работ достаточно, чтобы расход цемента составлял 300—330 кг/м3. при минимальном количестве воды. Выдержка бетона может не превышать 24 час. после укладки.

Смеси глиноземистого цемента и портландцемента обычно применяются для защиты бетонных, кирпичных и каменных сооружений от просачивания воды. Эти смеси наносятся обычным способом или торкретированием.

Читать далее:
Глиноземистый и расширяющиеся цементы
Цементы с минеральными добавками
Специальные виды портландцемента
Свойства портландцемента
Схватывание и твердение портландцемента
Производство портландцемента
Неорганические вяжущие вещества
Разные материалы для штукатурных работ
Заполнители для штукатурных работ
Вяжущие материалы для штукатурных работ

сырье, производство, свойства и применение в строительстве

Подробности

Категория: Строительные материалы

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

Цемент с высоким содержанием глинозема – производство, характеристики и применение

🕑 Время прочтения: 1 минута

Цемент с высоким содержанием глинозема производится путем измельчения клинкеров из глинозема и известняковых материалов, таких как известь, путем плавления или спекания. Этот цемент также известен как кальций-алюминиевый цемент. В этой статье мы обсудим историю, состав, производство, характеристики, использование, преимущества и недостатки.

История высокоглиноземистого цемента

Цемент с высоким содержанием глинозема был впервые разработан в Великобритании в 1925 году производителем цемента Lafarge. Поскольку было обнаружено, что он устойчив к химическим атакам, он в основном использовался для морского строительства. Его популярность возросла, когда были обнаружены и широко использованы для сборного железобетона такие свойства этого цемента, как быстрый набор прочности и простота изготовления.

Рис. 1: Цемент с высоким содержанием глинозема.

Состав цемента с высоким содержанием глинозема

Таблица 1: Процент компонентов в составе.

Составляющие	Содержание в процентах
Силикагель	3-8%
Глинозем	37-41%
Лайм	36-40%
Оксид железа	9-10%
Титан	1. 5-2%
Магний	1%
Нерастворимые остатки	1%

Производство высокоглиноземистого цемента

Процесс производства цемента с высоким содержанием глинозема отличается от процесса производства обычного портландцемента. В качестве сырья используются бокситы и известь. Сырье смешивают в необходимой пропорции и измельчают на мелкие фрагменты размером 100 мм. Эти куски загружаются в печь и нагреваются до температуры их плавления, равной 1600°С.Расплавленный материал падает на стальную плиту и отправляется охлаждаться во вращающуюся печь.
Эти клинкеры затем тонко измельчают в трубчатых мельницах до тонкости не менее 2250 см ² /грамм.

Характеристики высокоглиноземистого цемента

Характеристики этого цемента:

1. Очень устойчив к химическим воздействиям.
2. Низкий уровень pH.
3. Обладает высокой устойчивостью к химической коррозии, благодаря чему применяется для изготовления водопроводных и канализационных труб, заводских водостоков, береговых сооружений и заводских дымоходов.
4. Показатель преломления этого цемента высокий.
5. Обладает высокой устойчивостью к серной кислоте.
6. Этот цемент быстро затвердевает.
7. Он действует как связующий материал при добавлении в огнеупорные бетоны, поскольку образует керамическую связку при высоких температурах.

Использование цемента с высоким содержанием глинозема

1. Благодаря свойству быстрого затвердевания и прочности широко используется в морском строительстве и канализационной инфраструктуре.
2. Цемент с высоким содержанием глинозема также используется в огнеупорных бетонах, где требуется большая прочность при очень высоких температурах.

Рис. 2: Использование цемента с высоким содержанием глинозема в морских сборных конструкциях.

Преимущества высокоглиноземистого цемента

Преимущества высокоглиноземистого цемента заключаются в следующем:

1. Из-за большего времени схватывания больше времени на смешивание и укладку.
2. Стойкость к химическому воздействию хорошая.
3. Может выдерживать высокие температуры.
4. Замораживание слабое, так как во время схватывания выделяется больше тепла.
5. Цемент с высоким содержанием глинозема очень реакционноспособен и имеет очень высокую прочность на сжатие.
6. Высокая устойчивость к огню.

Недостатки цемента с высоким содержанием глинозема

Недостатки высокоглиноземистого цемента заключаются в следующем:

1. Поскольку для производства этого цемента требуется больше тепла, стоимость производства этого цемента высока.
2. Так как сохраняется крупность не менее 2250 см ² /грамм, что очень хорошо.Будьте осторожны, чтобы он не попал в глаза или рот человека.
3. Так как тепловыделение при схватывании высокое, его нельзя использовать в работах по массовому бетонированию.

Цемент с высоким содержанием глинозема. Проектирование зданий

Высокоглиноземистый цемент

(HAC), иногда известный как алюминат кальция (CAC) или глиноземистый цемент, состоит из алюминатов кальция, в отличие от портландцемента, который состоит из силикатов кальция. Он изготавливается из известняка или мела и бокситов (особая глина с чрезвычайно высоким содержанием глинозема).

HAC был впервые разработан Lafarge, производителем цемента, и стал доступен в Великобритании в 1925 году. Он использовался, в частности, для морских применений, где считалось, что он устойчив к химическому воздействию. Он стал популярным в 1950-х, 60-х и 70-х годах, так как быстро набирал прочность и был относительно быстрым в производстве. Он широко использовался в конструкционном бетоне, таком как сборные балки.

Однако HAC был подвержен кристаллической перестройке (или «преобразованию»), что могло привести к снижению прочности, а также уязвимости к химическому воздействию при длительном воздействии воды (возможно, в результате плохой детализации или некачественного производства). ).Это привело к пяти громким структурным разрушениям балок крыши (где присутствие воды более вероятно) в 1970-х годах.

В 1975 году член парламента от Саттон и Чим Нил Макфарлейн сказал: «Эти слова — или аббревиатура «HAC» — быстро и неуклонно становятся сочетанием страданий, опасений, беспокойства и страха для тысяч людей в Соединенном Королевстве. ”

HAC больше не используется в конструкционном бетоне в Великобритании, хотя он по-прежнему преобладает в зданиях, построенных в 50-х и 60-х годах, и продолжает использоваться для неконструкционных целей под названием кальциево-алюминатный цемент (CAC).

В 1975 году Консультативный комитет по строительным нормам (BRAC) Департамента окружающей среды (DOE) опубликовал руководство по процедурам проверки конструкции высокоглиноземистого цемента. Это руководство, широко известное как правила BRAC, остается лучшим доступным советом и продолжает использоваться для оценки конструктивных характеристик зданий, содержащих сборные железобетонные балки HAC.

Следует отметить, что во многих зданиях, содержащих компоненты HAC, отсутствуют какие-либо проблемы, а возникшие проблемы связаны с производственными дефектами.Тем не менее, если есть подозрение на наличие ВАК, следует провести испытания, и если они подтвердятся, компоненты ВАК следует оценить на прочность и долговечность. Скорее всего, потребуется консультация специалиста.

Цемент с высоким содержанием глинозема, его преимущества, недостатки и области применения — мы, инженеры-строители

Высокоглиноземистый цемент

(HAC, иногда известный как алюминат кальция (CAC) или глиноземистый цемент) состоит из алюминатов кальция, в отличие от портландцемента, который состоит из силикатов кальция.Изготавливается из известняка или мела и боксита.

Высокоглиноземистый цемент

Состав:

Основным активным компонентом цементов на основе алюмината кальция является алюминат монокальция (CaAl ₂ O ₄ , CaO, Al ₂ O ₃ или CA в обозначении химика цемента). Обычно он содержит другие алюминаты кальция, а также ряд менее реакционноспособных фаз, происходящих из-за примесей в сырье. Встречается довольно широкий диапазон составов, в зависимости от применения и чистоты используемого источника алюминия.Составляющие некоторых типичных составов включают:

 Преимущества высокоглиноземистого цемента

1. Начальное время схватывания этого цемента составляет более 3,5 часов. Время окончательного схватывания составляет около 5 часов. Таким образом, это дает больше времени для смешивания и укладки.
2. Может выдерживать высокие температуры.
3. При затвердевании выделяет большое количество тепла. Поэтому на него не действуют морозы.
4. Лучше противостоит действию кислот.
5. Быстро схватывается и за короткое время достигает более высокого предела прочности. Его прочность через 1 день составляет около 40 Н/мм ² , а через 3 дня — около 50 Н/мм ² .
6. Его закрепляющее действие в основном зависит от химических реакций, поэтому нет необходимости измельчать его до мелкого порошка.

Недостатки высокоглиноземистого цемента

Ниже приведены недостатки высокоглиноземистого цемента:

1. Необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы не допустить контакта даже со следами извести или обычного цемента.
2. Его нельзя использовать в массовом строительстве, так как при быстром застывании выделяется большое количество тепла.
3. Это дорого

Применение высокоглиноземистого цемента

1.  HAC также используется в огнеупорных бетонах, где требуется повышенная прочность при очень высоких температурах.
2. В строительных бетонах, где требуется быстрый набор прочности даже при низких температурах.
3. В качестве защитного покрытия от микробной коррозии, например, в канализационной инфраструктуре
4. В качестве компонента в рецептурах цементных смесей требуются различные свойства, такие как сверхбыстрое нарастание прочности и контролируемое расширение.
5. В канализационных сетях за их высокую стойкость к биогенной сульфидной коррозии .

Подпишитесь и смотрите технические видеоролики, связанные с гражданским строительством, на нашем канале YouTube  Мы, инженеры-строители

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Цемент с высоким содержанием глинозема — производство, плюсы и минусы

Цемент с высоким содержанием глинозема (HAC) , также известный как цемент из алюмината кальция (CAC) или глиноземистый цемент, состоит из алюминатов кальция. High Alumina Cement был впервые изготовлен Lafarge, производителем цемента, и стал доступен в Великобритании в 1925 году.

Обладает хорошей стойкостью к химическим воздействиям , которые требуются при морских строительных работах . Способен набирать высокую начальную прочность, что позволяет ускорить строительные работы. Цемент с высоким содержанием глинозема в основном используется для производства конструкционного бетона, такого как сборные балки .

Производство высокоглиноземистого цемента (IS 6452: 1989) :

Цемент с высоким содержанием глинозема производится путем спекания или плавления смеси глинозема и известняковых материалов в соответствующих пропорциях и измельчения полученного продукта в мелкий порошок.Для изготовления высокоглиноземистого цемента используются два основных элемента: известняк и боксит. Эти два ингредиента загружали в печь.

Печь топится угольной пылью или мазутом с обдувом горячим воздухом. Процесс плавления в печи обычно происходит при температуре примерно 1550-1600°С. Цемент поддерживается в печи в жидком состоянии. Затем расплавленный цемент заливают в формы и охлаждают.

Эти отливки известны как чушки.После приготовления расплавленного цемента он выглядит как темная мелкозернистая плотная порода, напоминающая по структуре и твердости базальтовую породу. Чушки плавленого цемента после охлаждения измельчают, а затем перемалывают в трубных мельницах до крупности около -3000 кв. см/г.

Подробнее: Производство цемента – мокрый процесс с технологической схемой

Характеристики высокоглиноземистого цемента :

1. Очень устойчив к химическим воздействиям.
2. Низкий уровень pH.
3. Высокая стойкость к химической коррозии, благодаря чему применяется для изготовления водопроводных, канализационных труб, заводских водостоков, береговых сооружений, заводских дымоходов.
4. Этот цемент имеет высокий коэффициент преломления.
5. Обладает высокой устойчивостью к серной кислоте.
6. Этот цемент быстро затвердевает.

Гидратация высокоглиноземистого цемента:

Важной реакцией во время схватывания высокоглиноземистого цемента (HAC) является образование декагидрата монокальциевого алюмината (CAh20), октагидрата двухкальциевого алюмината (C2AH8) и геля оксида алюминия (Ahn).

Эти алюминаты обеспечивают высокую прочность бетона HAC , но они метастабильны и при нормальной температуре постепенно превращаются в гексагидрат трехкальциевого оксида алюминия (C3AH6) и гиббсит, которые являются более стабильными.

9002

глинозема

37-41%

36-40%

Состав High Aluminium

Изменение состава может привести к потере прочности и изменению формы кристаллов с гексагональной на кубическую с выделением воды, что приводит к увеличению пористости бетона.

Изменения, происходящие в зависимости от температуры, соотношения вода/цемент и химической среды.Изменение состава за счет потери прочности и изменения формы кристалла с гексагональной на кубическую известно как конверсия.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в важной реакции превращения CAh20 в C3AH6 и гидрат оксида алюминия температура влияет на разложение.

Чем выше температура, тем выше скорость преобразования. Экспериментальные исследования также показали, что чем выше водоцементное отношение, тем выше степень конверсии.Гидратация и конверсия могут быть показаны следующим образом:

Гидратация и конверсия

Следует отметить, что эта реакция высвобождает всю воду, необходимую для продолжения процесса конверсии. Реакция конверсии приведет к уменьшению объема твердых частиц и увеличению пористости, поскольку габаритные размеры образцов цементного теста или бетона остаются практически постоянными.

Подробнее: Что такое цемент и история цемента

Высокоглиноземистый цемент Бетон:

Бетон с высоким содержанием глинозема цементирует , впервые использованный в Соединенном Королевстве в 1925 году.  Впоследствии он используется во Франции, где он был разработан ранее для придания бетону устойчивости к химическому воздействию, особенно в морских условиях. Цемент с высоким содержанием глинозема способен развивать высокую раннюю прочность, что дает преимущества в конструкционном использовании.

Однако его высокая стоимость ограничивает широкое использование высокоглиноземистого цемента в конструкционных целях. Тем не менее в течение 1930-х годов было построено много сооружений.

Европейские страны, использующие цемент с высоким содержанием глинозема .После обрушения двух балок крыши в школе в Степни в Великобритании в феврале 1974 года Институт строительных исследований Великобритании начал полевые исследования и лабораторные испытания, чтобы установить степень риска, вероятного в зданиях с предварительно напряженными сборными железобетонными балками, изготовленными с высоким содержанием глинозема. цемент.

Ниже приведены результаты исследований BRE:

1. Измерения степени преобразования бетона , используемого в зданиях, показали, что высокоглиноземистый цементный бетон достигает высокого уровня преобразования в течение нескольких лет.В этом образце бетона, взятом из балки, видно, что некоторый бетон претерпел существенную потерю прочности по сравнению с однодневной прочностью, на которой ранее основывался проект,

.

2. Многолетние лабораторные испытания показали, что:

(a) Если бетон с отношением свободной воды к цементу менее 0,4 хранится в воде при температуре 18°C ​​в течение всего периода отверждения и последующего срока службы, для достижения минимальной прочности требуется пять лет, и этот минимум не будет значительно меньше чем сила в один день.

(b) Стало известно, что если этот бетон хранить в воде при температуре 38°C и день спустя при 18°C, он быстро достигает верхнего предела и достигает минимальной прочности примерно через 3 месяца, что значительно меньше, чем силы в один день.

в) если бетон хранится в воде при температуре 18 °С в течение длительного периода (до 8 лет) и погружен в постоянное хранение при температуре 38 °С, он быстро преобразуется и теряет прочность до минимального уровня, достигнутого с момента температура 38°С.

d) Поскольку температура 38 °C представляет собой верхний предел того, что может быть достигнуто при отверждении этих секций или в нормально отапливаемом здании. Предполагается, что конструкция должна основываться на минимальной прочности при этой температуре.

e) Бетон из высокопреобразованного высокоглиноземистого цемента уязвим к химическому воздействию в присутствии продолжительной влажности и химически агрессивного агента, что представляет серьезный риск для бетонов с более высоким водоцементным отношением.

Одним из самых преимуществ бетона с высоким содержанием глинозема является очень высокая скорость набора прочности. По этому методу 20% прочности достигается за счет отверждения в день. Он также способен достигать значительной прочности даже через 6-8 часов.

Цемент с высоким содержанием глинозема Цена:

Цена высокоглиноземистого цемента

составляет от 150 до 250 долларов за тонну.

Использование цемента с высоким содержанием глинозема :

1. Он в основном используется в морском строительстве и канализационной инфраструктуре из-за его свойства раннего набора прочности.
2.  Он также широко используется в производстве огнеупорного бетона, где ему приходится иметь дело с высокими температурами.
3. Широко используется для изготовления бетонных и сборных железобетонных балок.

Подробнее: Какой цемент лучше всего подходит для строительства дома

Преимущества высокоглиноземистого цемента :

Преимущества высокоглиноземистого цемента заключаются в следующем,

1. Имеет большее время схватывания, поэтому требуется больше времени для смешивания и нанесения.
2. Этот цемент обладает хорошей устойчивостью к химическому воздействию по сравнению с другими.
3. Выдерживает высокие температуры.
4. В холодных погодных условиях действие инея снижается из-за большего выделения тепла во время отверждения.
5. Обладает высокой реакционной способностью и очень высокой прочностью на сжатие.
6. Хорошая огнестойкость.

Недостатки высокоглиноземистого цемента :

Ниже приведены недостатки высокоглиноземистого цемента

.

1. Из-за того, что при его изготовлении требуются высокие температуры, стоимость производства цемента также высока.
2. Цемент имеет крупность менее 2250 см ² /грамм, что очень хорошо. Цемент может повредить глаза и рот человека, поэтому требуется высокая осторожность.
3. Дает высокие температуры при схватывании, не может применяться в массовых бетонных работах.

Вам также может понравиться:

Цемент с высоким содержанием глинозема — состав, применение и применение [Civil Planets]

Высокоглиноземистый цемент аналогичен быстротвердеющему цементу, который достигает предельной прочности за короткий период времени.

В отличие от обычного портландцемента, он содержит алюминаты кальция вместо силикатов кальция. HAC производится из мела или известняка и боксита.

Содержит 35% глинозема и баланс компонентов извести. HAC кажется цветом шоколада.

Бокситы, известь или мел используются в качестве основных ингредиентов для HAC, которые измельчаются в виде мелких частиц. Затем ему дают нагреться до 1600 °C до точки плавления, а затем дают остыть для образования HAC.

Химический состав высокоглиноземистого цемента

Преимущества

• HAC не расширяется во время настройки.
• Хорошая огнестойкость.
• HAC полностью противостоит воздействию кислот и сульфатов.
• Не боится мороза, во время затвердевания выделяет сильное тепло.
• Начальное время схватывания составляет 3,5 часа, а окончательное время схватывания — 5 часов.
• Скорость консолидации и кристаллизации выше, чем у OPC, что приводит к быстрому увеличению прочности.
• Высокоглиноземистый цемент за короткое время достигает высокой прочности.Прочность на сжатие достигается за 1 день, 40 Н/кв.мм, а через 3 дня около 50 Н/кв.мм.

Недостатки

• HAC не подходит для массивного бетона из-за высокой температуры в период схватывания бетона.
• Цена цемента HAC слишком высока по сравнению с другими видами цемента из-за его уникального сырья. Как правило, цена на этот цемент на 20-30% выше, чем на другой цемент.

Использование

• Может использоваться при строительстве химического завода или склада.

Высокоглиноземистый цемент

• используется в подводном строительстве.
• Может использоваться в морском строительстве.

Приятного обучения 🙂

Автор
Бала

Бала — инженер по планированию и обеспечению качества в компании Megha Engineering & Infrastructure Limited. Он автор, редактор Civil Planets.

Похожие сообщения

Производители высокоглиноземистого цемента, Высокоглиноземистый огнеупорный цемент

Что такое высокоглиноземистый цемент

Высокоглиноземистый цемент (HAC, иногда известный как алюминат кальция (CAC) или глиноземистый цемент) состоит из алюминатов кальция, в отличие от портландцемента, который состоит из силикатов кальция.Он изготавливается из известняка или мела и боксита.

Применение высокоглиноземистого цемента

Существует два различных способа использования алюминатов кальция: в качестве высокоэффективных вяжущих и в качестве минеральных реагентов в различных отраслях промышленности. Высокоглиноземистый цементный бетон и глиноземистый огнеупор являются двумя важными продуктами.
В качестве вяжущего высокоглиноземистый цемент используется в бетонах и строительных растворах для специальных применений из-за их свойств устойчивости к коррозии, истиранию и нагреванию в сочетании с быстрым отверждением и простотой контроля вариаций фракций.Бетон с высоким содержанием глинозема является хорошим примером для этого использования.
Цемент с высоким содержанием глинозема также используется в сочетании с другими мелкими компонентами. Затем получают гидравлические вяжущие с новыми свойствами. Таким образом, алюминаты выступают как комплексное гидравлическое вяжущее, так и как минеральный реагент, взаимодействующий с другими компонентами смеси.
В качестве реагентов высокоглиноземистый цемент встречается в негидравлических системах. Так обстоит дело в металлургической обработке (черная и сталелитейная промышленность, литейное производство), где используются определенные сорта алюмината кальция из-за их низкотемпературных свойств плавления и для улавливания примесей расплавленного металла.

Свойства цемента с высоким содержанием глинозема

Предметы/оценка	CA50F	А600	А700	А900
SiO2	≤8,0	≤7,8	≤7,5	≤5.5
Al2O3	≥50,0	≥50,0	≥51,0	≥53,5
Fe2O3	≤2,5	≤2,5	≤2,5	≤2,5
Удельная площадь поверхности    (м2/кг)	≥300	≥300	≥320	≥350
Начальное время схватывания (мин)	≥30	≥45	≥60	≥90
Окончательное время схватывания (ч)	≤6	≤6	≤6	≤6
Прочность на изгиб (МПа) 1d	≥5. 5	≥6,0	≥6,5	≥8,0
Прочность на изгиб (МПа) 3d	≥6,5	≥7,0	≥7,5	≥10,0
Прочность на сжатие 90 633 (МПа)1d	≥40	≥45	≥55	≥72
Прочность на сжатие 90 633 (МПа)1d	≥50	≥55	≥65	≥82

Пакет высокоглиноземистого цемента

в мешках по 50 кг.Хранить в тенистом, прохладном и сухом месте. Избегайте штамповки и смешивания с другим веществом. Если вам нужен высокоэффективный глиноземистый цемент, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, чтобы узнать цену на высокоглиноземистый цемент.

Механохимически синтезированные высокоглиноземистые цементы и их применение в качестве низкоцементных бетонных изделий с некоторыми мелкодисперсными добавками

https://doi.org/10.1016/j.jascer.2014.11.004Получить права и содержание . механохимический процесс используется для механической активации керамических порошков для низкотемпературных твердофазных реакций.Процесс может помочь выбрать недорогие коммерчески доступные оксиды и может производить порошки с гранулами нанометрового размера. С другой стороны, цемент с высоким содержанием глинозема обеспечивает высокую рабочую температуру при использовании в качестве огнеупорного литья. Поэтому было исследовано влияние высокоэнергетического шарового измельчения и последующего прокаливания на образование цементирующих фаз с высоким содержанием глинозема с использованием смесей Al ₂ O ₃ и CaCO ₃ . Механохимической обработкой Al ₂ O ₃ и CaCO ₃ в весовых соотношениях 7:3 и 8:2 синтезировали порошки высокоглиноземистого цемента (ВАЦ) нанометрового размера. В этой статье сравнивается прокаленный высокоглиноземистый цемент, полученный механически активированной смесью прекурсоров в течение 1, 2 и 3 ч. Литейные изделия с низким содержанием цемента были приготовлены из прокаленного китайского боксита в качестве заполнителя, приготовленного HAC, действующего как гидравлическое вяжущее, и микродисперсных добавок в качестве агентов, заполняющих поры. Связывание высокоглиноземистого цемента, а также способность к спеканию в этих бетонных смесях изучались с ZrO ₂ , α-Al ₂ O ₃ и SiC в качестве микродисперсных добавок. Литейные изделия, приготовленные из приготовленного высокоглиноземистого цемента, демонстрируют значительно улучшенную объемную плотность и кажущуюся пористость по сравнению с бетонами, приготовленными из имеющегося в продаже цемента.Потребность в воде для литья также снизилась, в результате чего наблюдалось быстрое схватывание. Добавление механохимически обработанных цементов в огнеупорные бетоны значительно улучшило термомеханические свойства.