Remontoff23.ru

Про Ремонт
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Глиноземистый цемент состав свойства применение

Глиноземистый цемент состав свойства применение

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее, но не быстросхватывающееся вяжущее вещество. Начало схватывания его должно наступать не ранее чем через 30 мин, конец — не позднее чем через 12 ч с момента затворения. С повышением тонкости помола и температуры воды сроки схватывания сокращаются. Они резко уменьшаются также при добавке значительных количеств извести и портландцемента с одновременным снижением прочности. Поэтому смешивать глиноземистый цемент с другими вяжущими нельзя.

Быстрый рост прочности — основное отличительное свойство глиноземистого цемента. К моменту окончания схватывания, примерно через 5—б ч, прочность его может составить 30 % и более марочной, через 1 сут твердения — свыше 90 %, а в 3-суточном возрасте достигается марочная прочность.

Марка глиноземистого цемента соответствует минимальному пределу прочности при сжатии образцов из раствора состава 1:3 пластичной консистенции через 3 сут твердения. Глиноземистый цемент выпускают трех марок: 400, 500, 600. При этом нормируется прочность при сжатии не только в 3-суточном, но и в суточном возрасте. Для глиноземистого цемента марок 400, 500, 600 она должна составлять соответственно 23, 28, 33 МПа. Максимум прочности на 40—50 % выше марочной и в большинстве случаев достигается к 1—3 годам твердения.

Глиноземистый цемент отличается повышенной стойкостью против сульфатных, хлористых, углекислых и других минерализованных вод. Это объясняется плотностью и водонепроницаемостью бетона на глиноземистом цементе, отсутствием в нем легкорастворимых веществ и защитным действием пленок гидроксида алюминия, обволакивающих зерна цементного камня. Однако растворы щелочей разрушают цементный камень и бетон на глиноземистом цементе.

Его недостатком является высокая чувствительность к повышенным температурам (свыше 25 °С) при твердении, в результате чего может произойти разрушение изделий. Чувствительность глиноземистого цемента к температурному режиму твердения необходимо учитывать еще и потому, что его гидратация сопровождается выделением большого количества теплоты. В первые сутки твердения, выделяется 70—80 % всего количества теплоты (у портландцемента — только к 7-суточному сроку). Это дает возможность применять глиноземистый цемент при пониженных температурах, но исключает использование его в массивном бетоне, в условиях жаркого климата и при пропаривании. Во избежание перегрева бетона рекомендуется затворять глиноземистый цемент холодной водой, употреблять охлажденные заполнители, вести бетонирование послойно.

Несмотря на высокое качество, глиноземистый цемент не получил столь широкого распространения, как портландцемент, так как сырье для его производства ограничено, а стоимость в 5—6 раз выше. Глиноземистый цемент целесообразно использовать в тех случаях, когда специфические его свойства — высокая прочность в короткие сроки твердения, стойкость против агрессивного воздействия, интенсивное тепловыделение — экономически оправдывают его применение вместо обычного портландцемента. Его используют для заделки пробоин в морских судах, для быстрого сооружения фундаментов под машины, при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании, строительстве сооружений, подвергающихся воздействию/ минерализованных вод и сернистых газов. На основе глиноземистого цемента получают жаростойкие бетоны.

Цемент на основе глинозема

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.

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.

Читайте так же:
Как замесить цемент дома

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.

ОбозначениеПредел прочности на сжатие, МПа
Возраст
24 часа72 часа
ГЦ-4022,540
ГЦ-5027,450
ГЦ-6032,460

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.
Читайте так же:
Может ли испортится цемент

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.

Свойства и сфера использования глиноземистого цемента

Глиноземистый цемент (ГЦ) – это быстродействующий гидравлический вяжущий материал, способный быстро затвердевать как в воздушной, так и в водной среде. Его используют в строительстве, когда требуется в короткие сроки – до трех суток – получить заданную устойчивость конструкции, для скорейшего затвердевания бетона на стройплощадках, заделки пробоин в корпусах морских судов, производства огнеупоров, а также во многих других случаях. Отличительная черта – повышенное содержание глинозема, благодаря чему и появилось название – «глиноземистый».

Производство глиноземистого цемента

Для производства используются известняк и бокситы – породы с высоким содержанием оксидов алюминия. Обожженную до плавления сырьевую массу подвергают тонкому измельчению, получая таким образом конечный продукт.

Его химический состав:

  • 35 ÷ 55 % оксида алюминия (Al2O3);
  • 35 ÷ 45 % извести (CaO);
  • 5 ÷ 10 % диоксида кремния (SiO2);
  • 0 ÷ 15 % оксида железа (Fe2O3).

Из-за высокого процента оксида алюминия ГЦ называют также бокситовым или алюминатным. Характерным является то, что в отличие от портландцемента оксиды образуют не соединения кремния, а алюминаты кальция.

Получают такой цемент, применяя одну из двух технологий обжига – до спекания или плавления. По первой методике измельченное и размолотое сырье обжигается во вращающейся или шахтной печи так же, как и клинкер, предназначенный для получения ПЦ. Но поскольку температура спекания глиноземистого сырья ниже температуры плавления всего на 50 ÷ 150°С, то этот способ используется редко. Для высококачественного ГЦ требуются бокситы с незначительным содержанием кремнезема и оксида железа.

По второй методике грубоизмельченное сырье обжигают в специальных электропечах или в домнах. Процесс плавления происходит в среде, ускоряющей процесс восстановления оксида до металлического железа, а кремнезема до кремния. Металлическое железо, соединяясь с кремнием, образует ферросилиций. Более тяжелый по своему удельному весу ферросилиций опускается вниз, на под печи, а верхний слой расплава представляет собой чистый ГЦ, без каких-либо примесей.

Читайте так же:
Замкнутый цикл производства цемента

После завершения процесса плавления расплав охлаждается и на специальных мельницах производится тонкий или сверхтонкий помол материала. После из порошка мощными электромагнитами удаляется металлическое железо. В результате получается чистый ГЦ. Производство цемента по этой технологии предъявляет не такие строгие требования к химическому составу бокситов. Допускается и повышенное содержание примесей.

Свойства и характеристики

Внешне ГЦ представляет собой порошок тонкого помола. Цвет порошка может быть коричневым, черным, серым с зеленым оттенком. Тонкость помола проверяется с помощью сита, диаметр ячеек которого не должен превышать 0.08 миллиметра. При просеивании пробы через него должно проходить не менее 90 % от общей массы отобранного материала. В зависимости от показателя прочности на сжатие ГЦ разделяется на три марки: ГЦ40, ГЦ50, ГЦ60. Марка устанавливается после испытания образца на прочность через трое суток после изготовления.

Предел прочности на сжатие через сутки после изготовления образца должен быть:

  • 22.5 МПа для ГЦ 40;
  • 27.5 МПа для ГЦ 50;
  • 32.5 МПа для ГЦ 60.

Через трое суток эти показатели должны быть равны 40, 50 и 60 МПа для ГЦ40, ГЦ50 и ГЦ60 соответственно. Для всех марок схватывание должно начинаться не ранее, чем через 45 минут, а заканчиваться не позднее, чем через 10 часов.

Одним из основных свойств является резкое возрастание прочности на ранних стадиях. Затвердевание бетона на основе этого цемента сопровождается выделением большого количества тепла, что делает возможным его применение без подогрева при низких (до -10°С) температурах. По сравнению с раствором на ПЦ он более устойчив к воздействию любых агрессивных газов и жидкостей.

ГЦ обладает значительно более высокой огнестойкостью и термической устойчивостью, чем портландцемент, и в смеси с огнеупорными добавками добавляется для получения огнестойкого бетона. Скорость затвердевания при низкой положительной температуре заметно снижается, оставаясь более высокой, чем у ПЦ. Водонепроницаемость, химическая стойкость, термическая устойчивость, огнестойкость, высокая огнеупорность – основные характеристики.

Применение глиноземистого цемента

Его охотно используют на предприятиях ТЭК, в нефтедобывающей промышленности, например, для изоляции интервалов нефтяных скважин, в черной и цветной металлургии для изготовления огнеупоров, футеровки металлоплавильных агрегатов, в мостостроении, в сооружении комплексов оборонного значения, в судостроении и на судоремонтных предприятиях.

Универсальность ГЦ подразумевает его применение не только в промышленности, но и в домашнем строительстве, например, при возведении домов, коттеджей, малых архитектурных форм. Если он был только что куплен, то из мешка, на котором указан вес, содержимое разрешено сразу высыпать в бетономешалку. Если же берется цемент, который лежал достаточно длительный промежуток времени, то потребуется дополнительное разрыхление. Размешивать можно в вибрационном сите лопастным шнеком.

На базе ГЦ изготавливается гидроизоляционная штукатурка. Она выбирается при устранении повреждений в водопроводных трубах, находящихся под давлением в десять атмосфер. При строительстве метрополитенов штукатурка нужна для гидроизоляции стен туннелей и подземных коридоров. В коммунальном хозяйстве гидроизоляционная штукатурка используется для различных ремонтных работ на трубопроводах, очистных сооружениях, ремонта бассейнов и других объектов.

В разных регионах стоимость одной и той же марки может существенно отличаться. Отличия могут быть даже в пределах одного региона. Например, чтобы купить ГЦ в Москве и области, нужно потратить значительное время, чтобы найти оптимальный вариант.

Читайте так же:
Це мент или цемент

Глиноземистый цемент, его разновидности, состав и применение

Строительные материалы одного назначения отличаются между собой распространённостью и особенностями применения. Одна часть из них используется массово, другая – имеет узкую специализацию. Глиноземистый цемент относится к специальным вяжущим материалам, имеющим ограниченную сферу применения и незаменимым в ряде случаев.

Производство глиноземистого цемента

Отличие материала от привычного портландцемента состоит в повышенном содержании глинозема (оксида алюминия) и практически полном отсутствии кремнезема (диоксида кремния). Технологический цикл производства цемента заключается в термической обработке исходных компонентов – высокоглиноземистых бокситов и известняка высокой чистоты. Бокситы содержат большое количество оксида алюминия, а чистый известняк представляет собой карбонат кальция.

Принципиально существуют два пути производства:

  • Способ, основанный на плавлении реакционной массы. Компоненты смешиваются в заданных пропорциях и плавятся. Образованный расплав выдерживается для достижения однородности, после чего охлаждается и дробится до мелкодисперсного состояния.
  • Приготовление цементного клинкера – спекшегося при высокой температуре брикета. Перед спеканием компоненты измельчаются, затем перемешиваются и помещаются в печь. Нагревание происходит до температур немного ниже температуры плавления – это позволяет зернам клинкера спечься между собой без перехода в жидкое состояние.

На видео показан процесс помола полученного клинкера до цемента:

Свойства цемента – стандартные характеристики

Технологические и эксплуатационные параметры материала, а также его марки, установлены ГОСТ 969-91. Если содержание оксида алюминия находится в интервале от 35 до 65 %, то цемент относится к глиноземистому. Высокоглиноземистой является смесь, содержащая более 65 % оксида алюминия.

Глиноземистый цемент представлен тремя марками, отличающимися выдерживаемым давлением (в МПа), и обозначается как ГЦ 40, ГЦ 50 и ГЦ 60. Сроки схватывания характеризуются узким диапазоном: начало происходит не ранее 45 мин., завершение – не позднее 10 часов (в действительности обычно 5-6 часов).

Предел прочность высокоглиноземистых цементов (обозначаются как ВГЦ) существенно ниже – 25 и 35 МПа. Их отличие заключается в уменьшенном до 30 мин. начале схватывания и высокой огнеупорности. Минимальная гарантированная огнеупорность составляет 1580 °С, а максимальная – 1670 °С.

Глиноземистые цементы обладают меньшей усадкой, чем портландцемент. Для производства саморасширяющихся смесей в состав вводят добавки негашеной извести или гипса.

Расширение раствора при добавлении извести достигается за счет её гашения водой, происходящего с увеличением объёма. В случае гипса (обводнённого сульфата кальция), происходит его реакция с алюминатом кальция, содержащимся в исходном составе цемента. Образующееся соединение (эттрингит) расширяет структуру раствора при затвердевании.

Основные показатели глиноземистого цемента

Цемент (клинкер 75%, гипс 13%, напрягающая 12%)Показатели
Сроки схватыванияначало 3,05 — конец 4,20
Прочность при изгибе, МПа, в 28сут.6,00
Прочность на сжатие, МПа, в 28сут.41,26
Самонапряжение, МПа, в 28сут.2,13
Линейное расширение, %0,31
Водопоглощение, %0,34
Удельная поверхность, м2/г390

Применение глиноземистых цементов в бытовом строительстве

Промышленные, хозяйственные и оборонные направления не могут обойтись без использования глиноземистого цемента. В быту его необходимость существенно меньше – лишь в некоторых случаях могут понадобиться особые качества огнеупорности, высокой водонепроницаемости и малой усадки.

Основные области применения глиноземистого цемента в домашнем строительстве следующие:

  1. создание водонепроницаемого покрытия. Подобные цементные смеси полезны для приготовления наружной штукатурки, а также строительства бань, душевых кабинок и каналов водоотведения;
  2. использование в качестве компонента густых замазок и клеев. Быстрая схватываемость обеспечивает отсутствие потёков и возможность применения в любое время года, за исключением очень сильных морозов;
  3. возведение фундаментов в северных регионах страны. Хотя строительство рекомендуется проводить при плюсовых температурах, иногда требуется работать зимой на открытом пространстве. Какие-либо ограничения по применению глиноземистого цемента до температуры -10 °С отсутствуют (см. ниже);
  4. облицовка печей, а также применение в качестве связующего материала кладки из огнеупорных кирпичей. Для обработки ответственных стыков, к которым предъявляется требование высокой газонепроницаемости, нужно применять только специально подобранный производителем состав.
Читайте так же:
Краска для цементного раствора для швов

Купить для работы нужную марку глиноземистого цемента можно в любом строительном магазине.

Примеры использования глиноземистого цемента в строительных работах

Особенности эксплуатации

Твердение алюмината кальция при связывании с водой, представляет экзотермическую реакцию, происходящую с выделением тепла.

С этим свойством связаны достоинства и недостатки материала:

  • повышение температуры цементного раствора выше 30 °С чревато уменьшением прочности конструкции в 2-3 раза. Используя готовые цементные смеси, следует придерживаться рекомендаций производителя по максимально допустимой температуре в помещении или на воздухе;
  • выделение тепла происходит постепенно, что подпитывает реакционную смесь на протяжении всего периода схватывания. Именно это позволяет проводить бетонные работы, в том числе ремонты, при отрицательных температурах. Вода в растворе подогревается и не кристаллизуется, обеспечивая нормальное протекание реакции затвердевания.

Порядок работы, подготовка и приготовление раствора

Если неправильно приготовить смесь, её в итоге придется переделывать. Это чувствительно ударит по кошельку, учитывая высокую стоимость материала.

Порядок работы с глиноземистым цементом заключается в следующем:

  1. разрыхление цементной смеси, в случае слежавшегося материала. Свежий цемент, не имеющий твердых комочков и крупных конгломератов, добавляется в бетономешалку из мешка сразу;
  2. добавление указанных производителем пропорций компонентов. Если не будет соблюдено оптимальное соотношение, существует риск утраты прочностных свойств материала;
  3. тщательное перемешивание раствора, необходимое ввиду его высокой вязкости;
  4. выдерживание температурного режима – исходная температура цементного теста должна быть не выше 15 °С (или другой температуры, указанной производителем). Работы не рекомендуется проводить в жаркую погоду – следует дождаться умеренных условий;
  5. очистка инструмента сразу по окончании работ. Из-за высокой скорости схватывания глиноземистого цемента отмыть бетономешалку через несколько часов будет очень затруднительно.

Как приготовить цементно-песчаный штукатурный раствор, расскажет видео:

Оценка материала – достоинства и недостатки

Стоимость – «3». Цена глиноземистых смесей выше, чем самого распространенного портландцемента, в 4-5 раз (20-25 руб./кг). Справедливости ради отметим, что некоторые специальные вяжущие составы стоят еще дороже.

Практичность – «4». Быстрое схватывание может создавать сложности для бытового применения.

Внешний вид – «5». Визуально все разновидности цементов похожи друг на друга.

Простота изготовления – «4». При производстве применяются только очищенные материалы, что усложняет технологический цикл.

Трудоёмкость при использовании – «5». Если соблюдать рекомендации по приготовлению раствора и не мешкать при заливке, трудозатраты не увеличатся.

Экологичность – «3». Мелкодисперсный оксид алюминия на производстве обладает высоким раздражающим эффектом.

Глиноземистый цемент сложно заменить каким-либо другим материалом даже в домашнем строительстве. Водостойкие внешние покрытия стен с его использованием отличаются стойкостью даже по истечении длительного времени. Чтобы не разочароваться в свойствах цемента, следует выдерживать рекомендуемые пропорции компонентов и не применять слежавшиеся смеси.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector