Глиноземистый (алюминатный) цемент – это специальная разновидность вяжущего для замеса бетонных растворов. Он отличается набором уникальных характеристик и узкой сферой применения.
Состав
Для производства глиноземистого цемента используется глина с высоким содержанием активных минералов, среди которых преобладает однокальциевый алюминат. Сырьем выступают чистые известняки, бокситы. Допускается введение до 12% улучшающих добавок, не снижающих качество основного вещества.
Основные требования к материалу предъявляет ГОСТ 969-91 «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые». Согласно стандарту клинкер, используемый для изготовления вяжущего компонента для бетона, должен содержать определенное количество оксидов алюминия, кальция, железа, магния, кремния и других элементов, наделяющих материал заданными свойствами.
ГОСТ делит глинозёмистые цементы по составу в зависимости от количества соединений алюминия и прочности соответственно:
| Обозначение | Наименование | Количество Al2O3, не менее, % | Марочная прочность через 3 суток, МПа | |
|---|---|---|---|---|
| ГЦ | глиноземистый | 35 | 40, 50, 60 | |
| ВГЦ I | высокоглиноземистый цемент | I | 60 | 35 |
| ВГЦ II | II | 70 | 25, 35 | |
| ВГЦ III | III | 80 | 25 | |
Таблица составлена на основе ГОСТ 969-91.
Марку цемента на глиноземе определяют не в 28-суточном возрасте образцов, а в 3-суточный срок. Соответствующая маркировка – М400, М500, М600. Чем больше в составе вяжущего компонентов, тем меньше его несущая способность.
Основные характеристики
Свойства глинозёмистого цемента отличаются от аналогичных качеств обычного портландцемента:
- Высокая скорость твердения – в первые сутки набор прочности бетона достигает 50% от марочного трехсуточного показателя. Причем, во время первых 24 часов происходит интенсивная экзотермическая реакция, что благоприятно в зимний период и позволяет надолго сохранять оптимальную для гидратации температуру.
- Бетоны на глиноземистом цементе жаростойкие, подходят для кладки печей и производственных конструкций, сооружений, подвергающихся интенсивному нагреву. При добавлении специальных минеральных компонентов получается огнеупорный камень гидравлического твердения.
- Цемент образует камень увеличенной прочности, плотности и водонепроницаемости, при том слабо сопротивляется щелочам и разрушается под их воздействием.
Ускоренное твердение обеспечивает высокое содержание соединений алюминия и кальция, он же способствует интенсивному выделению тепла в процессе гидратации вяжущего. Замедляет скорость твердения геленит (2СаО Al203-Si02), снижают вязкость свободные оксиды железа, сернистые и магниевые молекулы при увеличении допустимого количества ухудшают качество бетона.
Технические характеристики:
| Параметр | Начало схватывания, мин | Конец твердения, час | Прочность на сжатие в первые сутки, МПа | Огнеупорность, °С, не менее |
|---|---|---|---|---|
| ГЦ | 45 | 10 | 22,5; 27,4; 32,4 | — |
| ВГЦ I | 30 | 12 | — | 1580 |
| ВГЦ I I | 15 | — | 1670 | |
| ВГЦ I I I | — | 1750 |
Цемент высокоглиноземистый ВГЦ изначально схватывается быстрее, но набирает прочность несколько дольше, чем вяжущее из-за высокого содержания активных добавок. Кроме того, бетон получается менее прочным, но более устойчивым к высоким температурам.
Расширяющийся глиноземистый цемент
Это отдельная разновидность материала, которая при твердении не дает усадки, а наоборот, расширяется. Это свойство цемента успешно используют в строительстве, когда необходимо создать герметичную конструкцию без швов. Средний размер увеличения объема – 1%.
Разновидности расширяющегося глинозёмного компонента:
- ВРЦ (водонепроницаемый расширяющийся цемент быстрого твердения) производят из 70…76% глиноземного клинкера, 20…22% полуводного гипса и 10…11% гидроалюмината кальция. Может применяться только при повышенных температурах ввиду низкой устойчивости к замораживанию и оттаиванию. Скорость твердения глиноземистого цемента данного типа составляет 3 суток, по истечении 6 часов прочность на сжатие составляет 7,5 МПа, марочный показатель М500 получается к 28 суткам.
- ВБЦ – разновидность ВРЦ. Это безусадочный цемент с аналогичными характеристиками, только при твердении материал не меняет объем. Состоит из тех же компонентов в других пропорциях.
- ГГРЦ – гипсоглиноземистый портландцемент повышенных марок (М500, М600) твердеет только в воде, при этом расширяется. Содержание высокоглиноземистого клинкера – около 70%, а двуводного природного гипса – около 30%. Вырабатывать бетонный раствор необходимо в течение 10 минут, полное схватывание происходит уже через 4 часа.
- РПЦ – цемент глиноземистый расширяющийся на основе алитового клинкера (трехкальциевый силикат), который обеспечивает расширение кристаллической структуры цементного теста и твердеющего раствора без образования внутреннего напряжения в конструкции.
Тонкости производства
Особенности характеристик отдельных видов цемента обусловлена наличием в составе порошка минеральных компонентов, количество которых для каждого вида вяжущего строго регламентируется стандартами. Химические элементы вводятся к природному сырью искусственно или компенсируются породой с дефицитом этих компонентов.
Изготовление цемента происходит разными способами в зависимости от используемых ингредиентов:
- Плавление. К бокситам добавляют кокс и известняк и нагревают их до температуры плавления в ватержакетных печах с водяным охлаждением. В камеру подается нагретый воздух, под действием которого сырье меняет структуру и обжигается. Затем оно пропускается через летку и охлаждается в изложницах печи. Остывшая заготовка отправляется в дробилку с многокамерными мельницами.
Реже используется метод дуговой плавки, для этого требуется печь переменного тока. Такой способ более затратный, но и цемент получается качественным. - Спекание происходит в обычных заводских печах при пониженных температурах по сравнению с плавлением. Сырье долго нагревается, затем резко охлаждается. Это необходимо для сохранения структуры цемента и предотвращения его кристаллизации и превращения в стекло.
Где используется глиноземистый цемент
Применяют глиноземистый цемент преимущественно в промышленном строительстве, где необходима высокая скорость набора прочности бетоном, а также в частном и гражданском домостроении:
- Зимнее бетонирование удобно осуществлять с использованием цемента на глиноземе в виду экзотермической реакции и благоприятных условий окружающей среды (низкая температура компенсирует внутренний нагрев);
- Срочные ремонтные работы ответственных конструкций и элементов коммуникаций (дороги, путепроводы, эстакады)
- Жаростойкий огнеупорный цемент подходит для замеса кладочных растворов для монтажа печей, в том числе внутренних стенок шахт;
- Возведение конструкций, подвергающихся замораживанию/оттаиванию в условиях открытой воды;
- Монтаж «быстрых» фундаментов при срочном строительстве;
- Приготовление штукатурных растворов на глиноземистом цементе для безусадочной и саморасширяющейся облицовки фасадов, тоннелей и др.;
- Тампонаж протечек в железобетонных сооружениях от гидротехнических установок до нефтяных платформ и оборудования.
Применение глиноземистого цемента должно быть тщательно продумано – срок схватывания у материала короткий, работы необходимо осуществлять оперативно и непрерывно. Примечательно, что к возведению последующих ярусов дома можно приступать уже через 3 дня, что значительно ускоряет сроки строительства.
