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.

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.

2. 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).

Плюсы продукта:

• 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.

Минусы продукта:

• 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.

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.