7

1.6.3 Глиноземистый цементент

(ГЦ)

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, состоящее преимущественно из моноалюмината кальция (СаО•Аl2О3). Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия Аl2О3 -

« глинозем».

Получение глиноземистого цемента

Глиноземистый цемент получают путем тонкого измельчения клинкера, образовавшегося в результате обжига (до плавления и реже — до спекания) сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняка или извести.

Бокситы — горная порода, содержащая до 80% глинозема.

Известняк не должен содержать вредных примесей — окиси магния и кремния (более 2-3%).

Допускается введение до 1% специальных добавок для облегчения процесса помола.

Обжиг сырьевой смеси до плавления осуществляют в электродуговых печах, вагранках при температуре выше 1500° С, а до спекания — во вращающихся печах или на агломерационных лентах при температуре 1250-1350 ° С.

Кроме того, производство глиноземистого цемента может совмещаться с выплавкой чугуна в доменных печах.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГЛИНОЗЕМИСТОГО ЦЕМЕНТА, %

SiO2	7-12
CaO	38-42
Al2O3	38-43
MgO	1-1,5
TiO2	0,3-0,8
FeO	0,5-1
S	1,3-1,6

Минеральный состав глиноземистого цемента

В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат (2030%), определяющий основные свойства вяжущего:

СаО • Аl2О3 (СА)

Кроме того, в нем присутствуют алюминаты СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S и в качестве неизбежной балластной примеси — геленит (2СаО • Аl2О3 • 2SiO2). В глиноземистом цементе присутствует небольшое количество MgO в виде шпинели (MgO • Аl2О3 ) или периклаза.

Нежелательным является присутствие щелочей и сернистых соединений.

Твердение глиноземистого цемента

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•Аl2О3) + 11Н2О = 2СаО•Аl2О3•8Н2О + 2Аl(ОН)3

+ Q (376 кДж/кг)

При взаимодействии ГЦ с водой не образуется Сa(OH)2, благодаря чему цементный камень на ГЦ лучше противостоят действию мягких вод.

Отсутствие C3AH6 повышает стойкость к сульфатной коррозии. Однако бетоны на ГЦ коррозируют в кислых агрессивных средах, концентрированных растворах сернокислого магния и в щелочных средах при концентрации щелочей более 1%.

С повышением температуры твердения ГЦ сверх 25-30 ° С прочность цементного камня понижается, вследствие перекристаллизации C2AH8 в C3AH6.

Поэтому пропаривание и автоклавную обработку изделий на глиноземистом цементе не производят.

При пониженных положительных температурах твердение происходит менее интенсивно, но значительно быстрей, чем портландцемента.

При охлаждении массы цемента (бетона) ниже -2 ° С твердение его с водой практически прекращается. Поэтому для твердения необходимо обеспечить оптимальные температурные условия.

Свойства глиноземистого цемента

(ГОСТ 969-91)

№		Значение для марки
п/п	Физико-механические		цемента
	показатели	ГЦ-40	ГЦ-50		ГЦ-60
1	Предел прочности при сжатии,
	МПа, не менее в возрасте:
	1 суток	22,5	27,4		32,4
	3 суток	40	50		60
2	Тонкость помола:
	Остаток на сите с сеткой
	№ 008 по ГОСТ 6613, % не	10	10		10
	более
3	Сроки схватывания:
	начало, мин., не ранее	45	45		45
	конец, час., не позднее	10	10		10

Особенности ГЦ в сравнении с портландцементом:

-быстрое нарастание прочности в раннем возрасте;

-при твердении бетона на глиноземистом цементе выделяется большое количество тепла, что позволяет использовать эти бетоны при отрицательных температурах до -10 0С без подогрева;

-глиноземистый цемент имеет повышенную плотность цементного камня (пористость меньше в ~1,5 раза), что определяет большую устойчивость бетона против всех видов агрессивных жидкостей и газов по сравнению с бетоном на портландцементе;

-глиноземистый цемент является более огнестойким

итермически устойчивым материалом (до 1200-1700 0С). В смеси с огнеупорными заполнителями: шамотом,

хромитовой рудой, магнезитом и др. глиноземистый цемент может быть использован для получения гидравли-чески твердеющих огнеупорных растворов и бетонов.

Применение глиноземистого цемента

1.Для изготовления бетонных и железобетонных сооружений, когда расчетная прочность бетона должна быть достигнута в течение 1-х, 2-х, или 7 суток.

2.Для строительства морских и подземных сооружений, где требуется повышенная сульфатостойкость.

3.Для тампонирования холодных нефтяных скважин, тампонирования трещин в породах при большом дебите воды.

4.Для заделки пробоин в судах морского транспорта.

5.Для быстрого устройства фундаментов под машины, заливки анкерных болтов, восстановления поврежденных зданий и мостов.

6.Для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах ЖБИ и строительных площадках, где глиноземистый цемент играет роль ускорителя твердения бетона.

7.Для изготовления емкостей и других сооружений, где глиноземистый цемент придает повышенную стойкость против органических кислот, соединений серы, серной кислоты, молочной кислоты, соляного раствора, крахмала.

8.Для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 0C.

ГЦ дороже портландцемента в 4-5 раз.

Основными потребителями глиноземистого цемента являются предприятия топливно-энергетического комплекса, черной и цветной металлургии, строительных комплексов оборонного значения.