Чем отличается цемент от портландцемента?

Чем отличается обычный цемент от портландцемента

Определение портландцемента

Портландцемент – широко применяемый тип цемента, употребляется в качестве связующей основы для получения раствора.

Был изобретен в 1824 году в Англии каменщиком Джозефом Аспдином и получил свое название по сходству и внешнему виду с известняком Портленда, острова в графстве Дорсет (Англия).

Портландцемент получают путем измельчения клинкера с добавлением мела в необходимом количестве для упорядочения процесса гидратации. Проведя микроскопический анализ на куске цемента можно обнаружить присутствие четырех основных компонентов, а именно L алита (трехкальциевого силиката), белита (дикальция силикат), целита (трехкальциевого алюмината) и браунмиллерита (алюминат феррита).

Производство портландцемента происходит в три стадии:

  1. Приготовление сырой смеси из сырья.
  2. Производства клинкера.
  3. Подготовка цемента.

В качестве сырья для производства Портланд материалов применяют минералы содержащие оксиды:

  • Кальция СаО (44%)
  • Кремния SiO 2 (14,5%)
  • Алюминия Al2O3 (3,5%)
  • Железа Fe2O3 (2%)
  • Магния MgO (1,6%)

Добыча происходит в шахтах, под землей или открытым небом в непосредственной близости от завода, которые, как правило, уже имеют требуемую композицию, а в некоторых случаях необходимо добавить глину, известняк, железную руду, бокситы или остатки литейных материалов.

Смесь нагревают в специальной цилиндрической печи, расположенной горизонтально с небольшим наклоном и медленно вращающейся. Температура поднимается вдоль цилиндра примерно до 1480°С.

Градус нагрева определяется таким образом, что минералы агрегируют, но не плавятся. В нижней секции карбонат кальция (известняк) распадается на оксид кальция и двуокись углерода (CO2).

В высокотемпературной зоне оксид кальция вступает в реакцию с силикатами, образуя силикат кальция (CaSiO3 и Ca2Si2O5), небольшое количество трехкальциевого алюмината (Ca3Al2O6) и алюминат феррита (C4AF, результат реакции 4CaO + Al2O3 + Fe2O3).

Полученный материал называют клинкер. Клинкер может храниться в течение многих лет, прежде чем поступит в производство при условии – избегать контакта с водой.

Количество углекислого газа в атмосфере в среднем равно 1,05 кг CO2 на 1 кг портландцементного клинкера.

Для улучшения характеристики готового продукта в клинкер добавляют около 2% гипса или сульфата кальция и смесь тонко измельчают. Полученный порошок фасуется и готов к использованию.

Цементный состав:

  • 64% оксид кальция.
  • 21% оксид кремния.
  • 6,5% оксид алюминия.
  • 4,5% оксид железа.
  • 1,5% оксид магния.
  • 1,6% сульфат.
  • 1% других материалов, в том числе воды.

Портландцемент смешивают с водой, полученная смесь затвердевает в течение нескольких часов. Первоначальное упрочнение обусловлено реакцией между водой, гипсом и трехкальциевым алюминатом формируя кристаллическую структуру алюмината кальция гидрата (CAH), эттрингита (AFT) и моносульфата (AFM).

Последующее затвердение и развитие внутренних сил натяжения получено из медленной реакции воды с трех кальциевым силикатом с образованием силиката кальция аморфной структуры под названием гидрат (CSH гель). В обоих случаях, структуры обволакивают и связывают присутствующие отдельные гранулы материала.

Завершающая реакция производит силикагель (SiO2). Все три реакции вырабатывают тепло.

Чем отличаются эти вида цемента

Портландцемент наиболее распространенный тип цемента общедоступного пользования, используется в качестве основного ингредиента – бетона, строительного раствора, штукатурки, затирки. Был создан на основе других видов гидравлической извести в Англии в середине 19 века. Происходит из известняка.

Порошок получают путем нагрева материалов в печи, чтобы сформировать то, что называется клинкером, при добавлении небольшого количества других добавок.

Технология применения глиноземистого цемента

Глиноземный цемент – важный компонент строительных бетонов и растворов, обладающих высокой жаропрочностью.

Это быстротвердеющее вещество обладает рядом свойств, позволяющих создавать материалы и конструкции, которые невозможно получить, применяя обычный портландцемент.

  1. Что называют глиноземистым цементом
  2. Различия между глиноземистым и портландцементом
  3. Технология изготовления
  4. Свойства, преимущества и недостатки
  5. Применение глиноземистых материалов
  6. Использование глиноземистого цемента частными застройщиками
  7. Технические характеристики
Читайте также:
Что такое бетонные газонные решётки : описание и особености, фото

Что называют глиноземистым цементом

Один из важнейших строительных материалов в условиях повышенной влажности – глиноземистый цемент.

Быстротвердеющее в воздушной и водной среде, это вещество с высокими прочностными показателями незаменимо в строительстве в качестве компонента высокотемпературных и гидроизоляционных растворов и бетонов.

Встречающееся название «глиноземистый портландцемент» не корректно, так как глиноземистый цемент и портландцемент – разные материалы.

В промышленности востребованы два вида алюминатного цемента – глиноземистый (ГЦ) (35% Al2O3) и высокоглиноземистый (ВГЦ) (60-80% Al2O3).

Различия между глиноземистым и портландцементом

Хотя алюминатная смесь и портландцемент имеют общее назначение, из-за разницы в минеральном составе свойства материалов значительно различаются.

Краткий перечень отличий:

  • набор прочности ГЦ протекает как экзотермическая реакция, которая может проходить до суток;
  • плотность монолита ГЦ значительно превышает показатели портландцемента;
  • водонепроницаемость монолита ГЦ на порядок превышает показатель классического цемента;
  • ГЦ достигают расчетной прочности через трое суток, портландцемент выходит на тот же показатель прочности через двадцать восемь суток;
  • монолит из алюминатного цемента больше подвержен деструктивному воздействию щелочной среды, чем стандартный материал.

Бетоны на портландцементе во влажной среде быстро теряют свои качества – проникая в поры, влага вызывает коррозию арматуры, а растворимые соли разрушают структуру монолита.

Глиноземистые составы лишены этих недостатков.

Выпуск алюминатного материала составляет меньше 1% от всего объема производимого цемента. Причина – дефицит сырья и высокая стоимость ГЦ.

Технология изготовления

В качестве сырья для получения ГЦ используют известняки CaCO3 и бокситы с общей формулой Al2O3*nH2O.

Бокситы неоднородны по своему составу и содержат окислы алюминия (Al2O3), кремния (SiO2), железа (Fe2O3) и другие.

В производстве ГЦ используют бокситы с кремневым модулем (коэффициентом качества), который рассчитывается как соотношение Al2O3/ SiO2 %, и составляет не менее 2%.

В связи с дефицитом бокситов в России используют бокситовую железную руду, к которой добавляют известняк и железный лом. В качестве клинкеров применяют доменные гранулированные шлаки.

Использование этих материалов в качестве сырья позволяет значительно снизить стоимость алюминатных составов.

Существуют два основных метода производства высокоглиноземистого цемента.

  1. Плавление при t-1400° С

При температуре в специальных барабанах шихту расплавляют. Дают полученному продукту остыть и измельчают до состояния мелкодисперсного порошка.

  1. Спекание при t-1300° С

Исходное сырье измельчают до порошка и обжигают в печах. После остывания полученных гранул их перемалывают в мелкий порошок.

Внимание! Продукт, полученный методом плавления на порядок превосходит по качеству ГЦ, полученный спеканием.

Российские производители алюминатных смесей преимущественно изготавливают ГЦ методом плавления.

Свойства, преимущества и недостатки

Глиноземистые цементы – это темный мелкодисперсный порошок, который в воздушной и водной среде в смеси с водой образует твердеющие в короткие сроки вяжущие материалы.

Составы на их основе обладают рядом уникальных качеств:

  • высокой скоростью схватывания и быстрым набором расчетной прочности;
  • возможностью работать с растворами при низких температурах;
  • способностью образовывать высокопрочный монолит, обладающий огнеупорными свойствами;
  • индифферентным отношением к агрессивным средам (кроме щелочных).
  • по скорости схватывания и времени набора прочности на порядок превосходит лучшие показатели портландцемента;
  • повышенная морозоустойчивость;
  • отсутствие коррозии и нечувствительность к агрессивным средам;
  • высокие значения огнеупорности изделий;
  • отличная защита армирующей сетки бетонных изделий от внешних воздействий;
  • высокоглиноземистый и расширяющийся виды ГЦ используют в работах высокой сложности, невыполняемых другими материалам.
  • высокая стоимость ГЦ, связанная с особенностью производства;
  • нельзя применять для заливки больших площадей – из-за выделения тепловой энергии при наборе прочности схватывание проходит неравномерно, что приводит к деструкции;
  • из-за выделения тепла продукт нельзя применять при температурах свыше 30° С;
  • разрушаются под действием щелочных сред.

Обратите внимание! Качество глиноземистого материала напрямую зависит от степени дисперсности – чем тоньше помол, тем лучше схватывание и выше характеристики прочности.

Применение глиноземистых материалов

Хотя ГЦ обладает целым рядом преимуществ в сравнении с традиционным цементом, широкого применения он не нашел. Причиной ограниченной области использования продукта является высокая цена – он в 3-5 раза дороже стандартного цемента.

Читайте также:
Что такое вагонка штиль: особенности производства и применения вагонки

Поэтому глиноземистые смеси применяют только там, где использование более дорогого материала оправдано его специфическими свойствами.

Глиноземный цемент незаменим при выполнении следующих работ:

  • при ремонтных работах по восстановлению элементов гидротехнических сооружений, в том числе гидроизоляции очистных сооружений;
  • как гидроизоляционный материал при тампонаже нефтяных скважин;
  • в судоходстве для устранения пробоин корпуса;
  • гидроизоляции аварийных протеканий канализационных и водопроводных сетей;
  • при ремонте душевых комнат и бассейнов;
  • для получения раствора, способного твердеть и обретать прочность за короткое время – 1, 2 или 7 суток;
  • для получения гидроизоляционной штукатурки;
  • при возведении конструкций, в процессе эксплуатация которых предусмотрен контакт с агрессивными средами (исключая щелочные);
  • для антикоррозионной защиты сетки арматуры;
  • при изготовлении отдельных изделий и бетонов с огнеупорностью до 1700° С.

Благодаря своим свойствам, ГЦ используется в строительстве как компонент расширяющихся, огнеупорных, быстротвердеющих, напрягающих и других специальных составов.

Благодаря огнеупорности алюминатные составы широко используют в металлургии как составная часть жаропрочных сухих смесей и бетонов.

Использование глиноземистого цемента частными застройщиками

При кладке каминов, печей и дымоходов в частном домостроении успешно используется такая особенность ГЦ, как огнеупорность.

Гидроизоляционные свойства состава находят применение при строительстве подвалов и погребов, где материал используется в качестве связывающего раствора.

Обратите внимание! Из-за быстрого схватывания готовить растворы глиноземистых цементов следует в короткие сроки.

Технические характеристики

Российские производства выпускают алюминатные составы по ГОСТу 969-91 тремя основными марками (ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60).

Высокоглиноземистые цементы имеют маркировку ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III.

Технические показатели различных марок продукта соответствуют следующим значениям:

Свою прочность по марке глиноземистые составы достигают через 72 часа. Для сравнения – у портландцементов эта цифра равняется 28 суткам.

Важно! На упаковках алюминатных смесей часто указывает количество алюминия (AL) в процентах – чем выше это значение, тем прочнее будет монолит.

Глиноземные цементы – качественные и дорогостоящие продукты, обладающие особыми свойствами.

Для получения желаемого результата перед применением состава необходимо ознакомиться со всей информацией по приготовлению и эксплуатации, которая в понятной форме указана на упаковке.

Правильный выбор и использование продукта позволяет создать долговечную конструкцию, обладающую высокой прочностью.

Особенности применения быстродействующего цемента

Что такое цемент — свойства, из чего делают

Строительно-технические свойства портландцемента и его применение

Особенности применения бетон-контакта — как наносить

Глинозёмистый цемент

Один из наиболее распространенных, востребованных при выполнении строительства материалов – цемент. Из множества известных видов цементных составов выделяется цемент глиноземистый, обладающий рядом положительных эксплуатационных характеристик.

Глиноземный цемент характеризуется способностью ускоренно твердеть на воздухе и под водой, обеспечивая после твердения повышенные прочностные характеристики. Быстродействующий состав применяется при производстве бетона и устойчивых к воздействию повышенных температур специальных растворов.

Глиноземистый цемент создают по проверенной методике, предусматривающей обогащение глиноземом исходных компонентов – бокситов, известняка, пород с повышенной концентрацией алюминиевых оксидов. После обжига в специальных печах фракции, осуществляется измельчение, после которого получается смесь для приготовления жаростойкого бетона.

Читайте также:
Установка канализационного насоса

Рассмотрим детально разновидности, структуру, специфику производства, характеристики глиноземистого состава, его эксплуатационные свойства, маркировку и применение.

Одним из самых необходимых и важнейших материалов в строительстве является цемент

Разновидности и структура

Глиноземистый цемент в зависимости от концентрации примесей имеет следующие разновидности:

  • обычный состав, с концентрацией глинозема, не превышающей 66%, и долей кремниевой кислоты, составляющей порядка 3%;
  • высокоглиноземистый материал, содержащий порядка 76% глинозема, уменьшенную до 1% концентрацию кремниевой кислоты.

Основными составляющими, определяющими структуру смеси на глиноземистой основе, являются оксиды следующих химических элементов:

  • Алюминия, концентрация которого составляет от 30 до 50%.
  • Кальция, удельный вес которого соответствует значениям от 35% до 45%.
  • Железа и кремния, содержащихся в равных процентных соотношениях, изменяющихся от 5 до 15%.

Специфика производства

Цемент глиноземистый изготавливают путем обжига бокситов, известняков, используя следующие методы:

  • высокотемпературного спекания предварительно подготовленных сырьевых компонентов. Процесс осуществляется при температуре 1,3 тысячи градусов Цельсия с применением специальных печей шахтного или вращающегося типа. Технология отличается энергоемкостью и не получила широкого распространения. Полученный глиноземистый цемент характеризуется высоким качеством, показателями прочности;

Используются в качестве сырья чистые известняки и бокситы

  • постепенного плавления в печах шахтной конструкции, используемых при цветном литье, оснащенных устройством водяного охлаждения. Процесс предусматривает измельчение полученного клинкера после его охлаждения. Производство осуществляется из бокситов повышенного качества с добавлением известняка и кокса.

Состав производится из пород с высоким содержанием оксида алюминия, что послужило причиной дополнительного названия смеси, именуемой алюминатной.

Основные характеристики

Особенности производства глиноземистого состава обеспечивают полное удаление из цементной смеси ингредиентов, отрицательно влияющих на качество. Отсутствие железа, частиц кремнезема способствует быстрому твердению приготовленного состава, которое начинается менее чем за час после замешивания.

Цемент глиноземистый следует готовить в небольших объемах, учитывая быстрое время схватывания. Продолжительность процесса твердения состава не превышает половины суток.

Глиноземный цемент отличают следующие свойства:

  • Повышенные прочностные характеристики, проявляемые на начальных стадиях твердения, что связано с присутствием необходимого количества кальциевых алюминатов.
  • Быстрое достижение эксплуатационных показателей состава, который начинает твердеть через 30 минут после заливки с завершением процесса приобретения твердости на протяжении 12 часов. Достижение эксплуатационной прочности цемента из глинозема происходит через 72 часа, что отличает его от портландцемента, марочная прочность которого обеспечивается через 28 суток.

Цемент глиноземистый отличается преобладанием однокальциевого алюмината в составе клинкера, определяющим главные характеристики связующего

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

Сфера использования

Цемент глиноземистый применяется при выполнении работ, связанных с промышленным строительством, а также в других отраслях. Материал характеризуется способностью выдерживать повышенные до 1300 градусов Цельсия температуры, сохраняя прочностные свойства, устойчивость к воздействию агрессивных факторов.

Цемент глиноземистый является вяжущим прочным веществом, используемым для жаростойких и строительных растворов, отличающийся быстрым затвердеванием на воздухе и в воде

Состав применяется для выполнения следующих задач:

  • строительства транспортных магистралей, мостов при ограничении времени выполнения строительных работ, когда прочностные характеристики бетона должны быть достигнуты через 2-3 суток;
  • аварийно-восстановительных работ, связанных с устранением последствий аварий, восстановлением строительных объектов, сооружений;
  • возведения оборонительных конструкций, транспортных сооружений стратегического характера;
  • выполнения мероприятий, связанных с возведением и ремонтом гидротехнических объектов (плотин, дамб, набережных, портов), регулярно подвергающихся воздействию агрессивной водной среды;
  • осуществления зимой работ, связанных с возведением бетонных, железобетонных конструкций, что обусловлено повышенным выделением тепла, ускоренным твердением при отрицательной температуре;
  • ускоренного строительства площадок для оборудования, фундаментов;
  • оперативного выполнения монтажных и ремонтных мероприятий;
  • ускоренной фиксации элементов анкерных креплений;
  • герметизации скважин, полостей, связанных с повышенным давлением жидкой среды;
  • изготовления жаростойкого бетона, температурные характеристики которого позволяют обеспечивать эксплуатацию при температуре до 1, 7 тысяч градусов Цельсия.;
  • заделки пробоин в морских судах.

Широкая область использования глиноземистого цемента делает его незаменимым в промышленном строительстве, горнодобывающей отрасли, шахтостроении, строительной химии, мостостроении, а также оборонной отрасли.

Маркировка

Глиноземистый цемент классифицируется на различные марки, согласно способности материала противодействовать сжимающим нагрузкам. В зависимости от изменения на протяжении 72 часов параметра прочности существуют следующие разновидности алюминатного состава:

  • ГЦ-40, прочность которого возрастает на протяжении 3 суток с 22,5 до 40 МПа. Применяется в строительной отрасли.
  • ГЦ-50, характеризующийся возрастанием прочностных характеристик с 27,4 до 50 МПа. Обладает улучшенными характеристиками, востребован в топливно-энергетической сфере.
  • ГЦ-60, отличающийся повышенной прочностью, значение которой на протяжении 72 часов изменяются от 32,4 до 60 МПа. Используется для специальных целей в металлургии, оборонном комплексе.

Цифровые индекс-маркировки характеризуют увеличение прочностных характеристик готового состава.

Заключение

Представленная в материале статьи информация о глиноземистом цементе, имеющем уникальные свойства, позволит лучше узнать материал, широко применяемый для выполнения ряда специальных задач. Ускоренный режим твердения, повышенные прочностные характеристики обеспечивают возможность его применения во многих областях промышленности.

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.

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.

Глиноземистый цемент

Основной компонент бетона и цементного раствора – глиноземистый цемент относится к цементам специального назначения. «Специальность» назначения «вяжущего» этого вида обусловлена свойствами, которыми обладает данный материал: очень быстрый набор марочной прочности на воздухе и в воде и относительно высокая прочность на сжатие.

  • Глиноземистый цемент и его характеристики
  • Особенности глиноземного цемента
  • Сфера применения
  • Производство глиноземистого цемента
  • Производители глиноземистого цемента

Глиноземистый цемент и его характеристики

Область использования данного материала обуславливает свойство бетона или раствора на основе глиноземистого цемента достигать 100% марочной прочности в течение 72 часов после затворения водой. При этом схватывание материала протекает в «обычном» временном режиме, аналогично периоду схватывания портландцемента общего применения.

Нормативный документ ГОСТ 969-91 «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые» регламентирует следующие марки и технические характеристики специального «вяжущего»:

Технические характеристики Марка глиноземистого цемента ГОСТ 969-91
цемент глиноземистый гц 40 цемент глиноземистый ГЦ 50 цемент глиноземистый ГЦ 60
Предел прочности на сжатие в зависимости от времени затворения водой, МПа
24 часа 22,5 27,5 32,5
72 часа 40 50 60
Период схватывания при температуре 20°C и нормальной влажности воздуха
Начало 45 минут
Окончание 10 часов
Огнеупорность, °C Не регламентируется

В некоторых источниках можно встретить обозначение вяжущего, которое не соответствует Госту: Цемент глиноземистый марки 400, Цемент глиноземистый марки 500, Цемент глиноземистый марки 600. В этом случае предел прочности на сжатие бетона или раствора обозначается на МегаПаскалях, а в кгс/см2. Учитывая что 1 МПа=10 кгс/см2 это допустимо для неофициального пользования.

Также, в некоторых источниках сообщается, что глиноземистый цемент – это огнеупорный материал и бетон на его основе может выдерживать температуру окружающей среды от 1580 до 1750 °C. Это не совсем так.

Действительно, характеристики глиноземистого цемента по жаростойкости выше, чем у портландцемента общего применения, однако указанные выше температурные пределы жаростойкости, в соответствии с требованиями ГОСТ 969-90, справедливы для высокого глиноземистых цементов марок: ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III.

Особенности глиноземного цемента

  • Схватывание и набор прочности бетонных сооружений на основе вяжущего этого типа должно идти при температуре 20-0°C и высокой влажности воздуха. Это требование объясняется высокой экзотермической реакцией материала (при гидратации, глиноземистый цемент выделяет в 2 раза больше тепла, чем обычный цемент). При температуре окружающей среды 25 °C и выше наблюдается снижение нарастания набора прочности, а при дальнейшем увеличении температуры возможно существенное падение прочности и даже разрушение конструкции.
  • Большое количество тепла выделяемого материалом при схватывании и наборе прочности, обуславливают возможность ведения бетонных работ при температурах воздуха до минус 10°C без дополнительного подогрева.
  • Повышенная плотность цементного камня по сравнению с цементным камнем на основе портландцемента.
  • Высокая цена, выше на 3-4 порядка, чем цена обычного портландцемента.

Сфера применения

  • Возведение сооружений, к которым предъявляются жесткие требования по минимальному периоду набора прочности.
  • Возведение гидротехнических и подземных объектов работающих в условиях повышенной «сульфатной» активности окружающей среды.
  • Тампонирование нефтяных и газовых скважин. Тампонирование растрескиваний в горных породах.
  • Заделка пробоин в кораблях гражданских судах.
  • Оперативное обустройство фундаментов для установки производственного оборудования: прессов, станков, кран-балок и т.п.
  • Ремонт зданий и мостовых переходов.
  • Производство сборных ЖБИ в качестве ускорителя набора прочности бетона.
  • Строительство емкостей работающих в условиях контакта с органическими кислотами, серой, соляными растворами и крахмала.
  • Срочные ремонтные работы: плотин, дорог, фундаментов и других бетонных сооружений.

Высокая цена глиноземистого цемента существенно ограничивает применение данного материала в частном строительстве. Применение данного материала для строительства частного здания оправдано, если возведение дома ведется на земельном участке с неблагоприятными геодезическими условиями (высоким стоянием грунтовых вод).

Производство глиноземистого цемента

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

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

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

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

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

Производители глиноземистого цемента

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

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

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

Глиноземистый цемент как альтернатива портландцементу

Глиноземистый цемент представляет собой порошок темного оттенка (реже — серо-зеленого), обладающий вяжущим свойством с быстрым схватыванием. Изделия, выполненные из этого материала, являются водонепроницаемыми, огнестойкими и отлично сопротивляются агрессивным средам.

Для производства этого материала используют рецепт, который предусматривает соединение в определенных пропорциях: оксидов алюминия, кальция, кремния и железа. Основным веществом является оксид алюминия, содержащийся в смеси в объеме от 30 до 50%.

Помимо указанных ингредиентов, в состав цемента входят геленит и двухкальциевый силикат.

Глиноземистые составы обладают рядом исключительных свойств:

  • способность использования растворов при отрицательных температурах;
  • способность без ущерба выдерживать воздействие агрессивной среды;
  • высокая скорость схватывания раствора и набора расчетной прочности;
  • образование высокопрочного монолита;
  • огнеупорность.

Преимущества и недостатки

  • изделия из этого материала не подвержены коррозии и отлично сопротивляются воздействию агрессивных сред;
  • материал обладает повышенной морозоустойчивостью;
  • скорость схватывания и полного набора прочности значительно превышает такие же показатели для обычного портландцемента;
  • отличная адгезия с металлом, что позволяет эффективно защищать армирующие сетки в бетонных изделиях и закреплять закладные детали или анкера в бетонные элементы;
  • отличное сопротивление воздействию высоких температур и открытому огню;
  • разновидности глиноземистых цементов (высокоглиноземистый и расширяющийся) применяются для выполнения сложных работ, которые невозможно выполнить другими средствами.
  • повышенные требования к оборудованию, которое используется для производства данного материала и самому процессу получения сырья, что отражается на высокой цене глиноземистых цементов;
  • особенность данного материала при наборе прочности выделять тепловую энергию не позволяет использовать растворы для заливки крупных объемов — при попытке залить большую площадь, происходит неравномерное схватывание материала, что приводит к разрушению его целостности;
  • с процессом выделения тепла связано еще одно ограничение использования глиноземных составов — нельзя применять раствор при температуре более +30°С;
  • изделия из этого цемента не могут сопротивляться воздействию щелочной среды и разрушаются.

Отличия от портландцемента

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

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

Область применения

Для выполнения работ, с которыми не может справиться традиционный цемент, используют глиноземистый. Свойства и области применения этого материала связаны со следующими процессами:

  • восстановление и ремонт отдельных элементов гидротехнических объектов;
  • устранение аварийных протечек на судах;
  • гидроизоляция скважин, используемых при добыче нефти;
  • работы, связанные с необходимостью получения быстрого твердения раствора и обретения прочности;
  • заливка конструкций, эксплуатация которых происходит в условиях агрессивных сред (кроме щелочных);
  • в качестве ускорителя процесса набора прочности в обычных бетонных смесях, а также для придания им повышенной морозоустойчивости и гидрозащиты;
  • глиноземистый расширяющийся цемент требуется для формирования герметичных бесшовных конструкций;
  • надежное укрепление закладных деталей и анкеров;
  • обеспечение антикоррозийной защиты арматурной сетки;
  • возведение емкостей большого объема для хранения агрессивных материалов;
  • устройство огнеупорных сооружений;
  • устранение аварийных протечек на водопроводных и канализационных сетях.

Технические характеристики

При выработке глиноземистых смесей, производители руководствуются требованиями ГОСТ:

  • ГОСТ 11052-74 регулирует цемент гипсоглиноземистый расширяющийся. Технические характеристики данного материала зависят от пропорции бокситов, в данном случае — до 55%;
  • Обычные глиноземистые составы марок 40, 50 и 60, а также высокоглиноземистый цемент, производят на основании ГОСТ 969-91. Содержание бокситов колеблется от 35% для стандартных типов материала и до 82% для цементов с повышенным содержанием бокситов в формуле смеси.

В зависимости от марки цемента, материал должен соответствовать следующим параметрам:

  • прочность при сжатии — от 22,5 до 32,4 МПа в течение первых 24 часов;
  • начало схватывания состава —от 30 до 45 минут;
  • конец твердения наступает от 10 до 15 часов;
  • огнеупорность — от 1580 до 1750°С;
  • начало схватывания высокоглиноземистых марок наступает раньше, но набор прочности длится дольше;
  • разновидности, относящиеся к расширяющимся составам, не дают обычной усадки, а наоборот — происходит увеличение объема в пределах 1%;
  • один кубометр сухого цемента весит 0,85-1,1 тонны.

Технология получения

Производство глиноземного цемента осуществляется двумя способами:

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

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

Применение в домашнем строительстве

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

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

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

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

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

  • Руководство по самостоятельной заливке фундамента дома
  • Инструкция по самостоятельной регулировке пластиковых окон

–>

Состав, свойства и применение глиноземистого цемента

Особую быстродействующую строительную смесь, отличительной чертой которой является затвердевание не только в воздушной среде, но и в водной, называют глиноземистым цементом. Получение этого материала осуществляется по специальной технологии, при которой исходное сырье обогащается глиноземом, обжигается в электродуговых или доменных печах, а затем измельчается. Именно из этой смеси готовят жаростойкий бетон.

Характеристики, свойства и виды

Производство глиноземистого цемента устроено таким образом, что из общего состава удаляются все компоненты, снижающие его качество, например, частицы кремнезема или железа. Затвердение приготовленной смеси начинается примерно через 45 минут, поэтому работать с таким раствором нужно очень быстро, не замешивая больших порций. Время полного схватывания составляет около 10 часов.

Глинозем от других видов цемента отличают следующие особенности:

  • Прочность смеси появляется еще на ранних этапах схватывания и быстро нарастает.
  • Применение раствора возможно и при отрицательных температурах (до -10°) без необходимости подогрева ― при его затвердении происходит достаточное выделение тепла.
  • Глиноземистый (алюминатный) цемент обладает повышенной прочностью и плотностью готовых материалов, поэтому бетонный камень практически не боится воздействия агрессивных жидкостей и газов различного химического состава.
  • Сырье выгодно отличается от иных видов портландцемента, поскольку имеет высокие характеристики термостойкости и огнеупорности. Если добавить в смесь хромированную руду, шамот, магнезит, то раствор может быть использован для получения специального огнеупорного бетона гидравлического твердения.

Алюминатный цемент классифицируется по показателю прочности на сжатие и, исходя из этого свойства, его разделяют на марки: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, где возрастание цифры характеризует увеличение стойкости готового бетона. В обычном строительстве чаще используется цемент с более низким показателем ― ГЦ-40, так как его цена скромнее остальных марок, а прочности и огнеупорных качеств достаточно для выполнения многих работ.

Особенности применения

Основной отраслью использования бетонов этой категории является промышленное строительство, потому как именно на таких объектах часто требуются материалы, способные выдерживать высокие температуры (до 1300°С), воздействие агрессивных сред, обладающие высокой прочностью.

Но, кроме этого, глиноземистый огнеупорный бетон используют для:

  • Возведения железобетонных и особо прочных бетонных сооружений, когда основные показатели строительных блоков и соединяющих растворов должны достигнуть максимума уже в 1-2 сутки.
  • Создания пробок (тампонирования) в породах или конструкциях с целью остановки водного потока; в холодных нефтяных скважинах, для заделки трещин в водных сооружениях.
  • Строительства подземных конструкций, а также водных портов, где от материалов требуются характеристики повышенной устойчивости к воздействию сульфатами и влагой.
  • Ремонта различных видов морского транспорта, например.
  • Возведения сооружений из железобетонных блоков и их производства (в этом случае глиноземистый цемент применяют в качестве вещества, ускоряющего процессы твердения).
  • Установки быстрого фундамента под строительные сооружения и производственные машины.
  • Устранения повреждений мостов, заливки анкерных болтов.
  • Возведения сооружений и изготовления различных промышленных емкостей, требующих стойкости к воздействию соединениями серы, различными органическими кислотами, и растворами солей.

Сырьем для изготовления этого вида цемента служат чистые известняки и бокситы, к которым примешиваются прочие элементы, если готовым изделиям нужно придать определенные свойства. Сегодня его производят двумя методами — спеканием и плавлением шихты. Выбор технологии зависит от того, какой состав имеют используемые бокситы, от содержания в них кремниевой кислоты и оксидов железа, а также от качества кокса.

Производство этим способом требует высокого качества бокситов, поскольку они являются основным сырьем, к которому добавляют кокс и известняк. Смесь загружается в ватержакетные печи (с водяным охлаждением). Плавление происходит за счет подачи через фурмы нагретого в рекуператорах воздуха. Далее масса пропускается через летку, охлаждается в изложницах печи и поступает в дробилку, где происходит ее измельчение. Печи работают на пылевидном топливе, а дробилки оснащаются многокамерными мельницами.

Иногда для производства специального цемента используют способ электроплавки. Его отличие в том, что в процессе изготовления выплавляется ферросилиций, а это позволяет очистить смесь от кремниевой кислоты.

Редко может применяться метод дуговой плавки, для которого требуются специальные печи переменного тока, но глиноземистый цемент, произведенный этим способом, отличается наиболее высоким качеством.

Подготовка сырья заключается в измельчении и смешивании всех составляющих с последующим их брикетированием или гранулированием. При этом известняк предварительно кальцинируют, а бокситы прокаливают, используя коксосодержащую шихту.

Температура в электродуговых печах достигает максимально высокого уровня, за счет чего кремнезем, содержащийся в шихте, проходит восстановление до кремния, который вступает в реакцию с железом и в результате образует ферросилиций.

Доменная печь также может использоваться для производства этого вида, а точнее, ― высокоглиноземистого шлака с большим содержанием кремнезема и отсутствием железа, с последующим его измельчением. Но такой материал имеет низкие характеристики прочности в начальных стадиях процесса твердения.

В этом случае производство осуществляется в обычных заводских печах при относительно невысоких температурах. При медленном охлаждении полученной смеси геленит кристаллизуется в стеклообразную форму. Но, если температура в процессе спекания была ниже требуемой, произойдет кристаллизация алюминатов кальция. Важно не допустить образования стекла в будущем цементе, поэтому для расплава организуют системы сверхбыстрого охлаждения с целью предотвращения выпадения кристаллов геленита. На выходе из доменной печи смесь подвергается грануляции паровоздушным потоком.

Цемент, полученный этим способом, отличается более высоким качеством и показателем прочности, в сравнении с тем, охлаждение которого проходило медленно.

Купить цемент этой категории не составляет труда, он есть в большинстве специализированных магазинов в свободной продаже. Цена зависит от производителя и объема фасовки. Как правило, цементная высокопрочная смесь российского производства стоит гораздо дешевле импортной.

Для сравнения, тонна ГЦ-40 российских изготовителей обойдется покупателю примерно в 20 800 рублей. Это же количество цемента, произведенного в Турции, будет стоить 21 500 рублей, в Польше ― 26 600 рублей.

В строительных магазинах можно купить специальный высокопрочный цемент в мешках весом в 20 кг, стоимость которых находится в пределах 500 рублей.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: