Высокоалюминатный цемент что это

Алюминатный цемент

Алюминатный цемент ― вяжущее вещество, которое быстро твердеет, особенно в воде. Для его получения спекают глинозём с известняком. Из-за большой доли глинозёма (до 40%) в сырье получающийся в результате цемент называют ещё «глиноземистым. Обжигать можно как до спекания (1200°С), так и до расплава (1400°С). После охлаждения этого состава следует тонкий помол. Главное в получившимся цементе ― однокальциевый алюминат СаО • Аl ₂ Оз, именно он обеспечивает прочность и стойкость бетона.

Глинозёмом богаты бокситы, но они являются важным сырьём для получения алюминия. Поэтому чаще пользуются бокситовые железные руды. Они вместе с известняком и железным ломом засыпаются в доменную печь. Домна в результате выдаёт на-гора шлак и чугун. Этот шлак и является глинозёмистым клинкером. Такой путь его получения несколько удешевляет стоимость алюминатного цемента. Ведь при его обжиге и расплаве в электропечах или вагранках стоимость вырастает в разы, недаром алюминатный цемент стоит значительно выше обыкновенного.

Конечной формулой затвердевшего алюминатного цемента является 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О. Здесь нет ни трёхкальциевого алюмината, ни гидроокиси кальция, которые вступают в реакцию с сульфатами и другими агрессивными веществами, за счёт чего разрушаются бетоны. Поэтому этот цемент стоек в морских, сульфатных, углекислых водах. В нём много связанной воды, поэтому он придаёт бетонам плотность и водонепроницаемость. Твердение алюминатного цемента сопровождается большим выделением теплоты. Это улучшает его свойства в осенний и зимний период, но если температура выше 15°С, это опасно, особенно в массивных конструкциях: в первый день выходит до 70% тепла, конструкции будут деформироваться.

Свойства водоупорности, прочности, схватываемости и противостояния сульфатов очертило сферу применения этих цементов:

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Высокоалюминатный цемент

Сульфатостойкость высокоалюминатных цементов в значительной степени зависит от количества введенного в цемент гипса. [2]

Сравнение сульфатостойкости высокоалюминатных цементов с добавкой различных модификаций гипса показывает, что наибольшей стойкостью обладают цементы с добавкой ангидрита. [3]

В случае высокоалюминатного цемента Воскресенского завода наблюдается такая же закономерность. [4]

Таким образом, высокоалюминатные цементы с повышенным содержанием гипса ( 10 %) показывают несколько меньшую прочность по сравнению с цементами с 3 и 5 % гипса, но являются более сульфатостойкими. [5]

В условиях сульфатной агрессии высокоалюминатные цементы показали себя менее стойкими, чем низкоалюминатные. [6]

Для приготовления холодного бетона не следует применять высокоалюминатные цементы ( с содержанием С3А8 %), так как с повышением содержания в них СзА и при значительном количестве СаС12 возможно получение структурных дефектов за счет образования хлоралюминатов в уже затвердевшем бетоне. [8]

Но при этом упускается из вида, что белитовые и высокоалюминатные цементы все реже применяются в промышленно-гражданском и транспортном строительстве, а большинство отечественных ( к зарубежных) товарных цементов имеет преимущественно алитовую минералогическую характеристику. [9]

Это объясняется тем, что минералы-плавни являются слабогидравлической частью цементного клинкера. Поэтому высокоалюминатные цементы не могут быть рекомендованы для пропаривания и особенно при высокой температуре. [14]

Источник

Высокоалюминатный цемент что это

Он получается в результате обжига до сплавления или до спекания смеси сырья, богатого глиноземом, с известняком (или известью) и последующего тонкого помола. Название «алюминатный» соответствует высокому содержанию алюминатов кальция в составе цемента.

Состав и свойства

Этот цемент отличается стойкостью по отношению к действию минерализованных вод. Несмотря на способность быстро твердеть, сроки схватывания его нормальные.

Основным минералом, содержащим глинозем (Аl₂O₃), являются глины, идущие для производства глиноземистого цемента и применение его для получения различных керамических изделий.

По химической природе окислы алюминия представляют амфотерные образования, реагирующие как с кислотами, так и со щелочами. Это сказывается и на стойкости алюмосиликатов.

Все же в керамических изделиях, особенно в плотных видах их отмечается хорошая и отличная стойкость к кислотам и удовлетворительная к щелочам. В едких щелочах, например, обыкновенный глиняный кирпич разрушается весьма быстро.

Вяжущим алюминатного типа является глиноземистый цемент; он получается путем обжига до сплавления богатого глиноземом сырья (бокситов) совместно с известняком. Путем последующего тонкого помола продукта обжига получают глиноземистый цемент.

По химическому составу полученный цемент содержит в %:

Глиноземистый цемент содержит по преимуществу низкоосновные алюминаты кальция и в основном однокальциевый алюминат СаО • Аl₂O₃(СА), а также С₅А3 и С₃А₅, присутствуют также C₂S, C₂SA и некоторые другие.

При твердении глиноземистого цемента происходит гидролиз СА:

Существенно отметить, что при повышенных температурах (более 30°С) вместо С₂АН₇ образуется С₃АН₆ со снижением прочности и последующей стойкости бетона.

Для улучшения свойств глиноземистого цемента иногда вводят в него 25—30% ангидрита, а цемент получает название гипсоглиноземи-стого или ангидритоглиноземистого.

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одной из составляющих расширяющихся цементов.

В соответствии с амфотерной природой глинозема и гидроокиси алюминия глиноземистый цемент несколько лучше противостоит действию слабых кислот, чем портландцемент, но значительно менее стоек в щелочах, особенно едких.

Отмечается также повышенная стойкость этого цемента в сульфатных водах.

Сырье и производство глиноземистого цемента

Сырьем для этого цемента служат: боксит горная порода, богатая глиноземом, и известняк. Бокситы встречаются сравнительно редко и являются очень ценным сырьем, используемым главным образом для производства алюминия. При производстве данного цемента можно частично использовать и более дешевое сырье некоторые отходы промышленности, богатые глиноземом.

Изготовлении глиноземистого цемента

При изготовлении глиноземистого цемента способом плавления требуется температура около 1400°, способом спекания 1200—1300°. Обжиг до плавления ведут в электрических печах или в вагранках, имеющих кожух, в который подается вода для охлаждения. Обжиг до спекания ведут во вращающихся печах. После обжига и охлаждения производится тонкий помол полученного клинкера.

Способ производства

Цемент получают таким способом путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с довкои известняка и металлического лома. При этом доменная печь одновременно дает чугун и шлак, представляющий собой глиземистый цементный клинкер. Стоимость глиноземистого цемента в несколько раз превышает стоимость обыкновенного цемента, что ограничивает его применение

Химический состав

По химическому составу глиноземистый (алюминатный) цемент отличается от портландцемента более высоким содержанием глинозема (около 40%) и меньшим содержанием окиси кальция (около 40%) и кремнезема (б—8%). В отличие от обыкновенного цемента, в клинкере которого содержатся главным образом силикаты, клинкер глиноземистого (алюминатного) цемента состоит преимущественно из алюминатов кальция.

Главная составная часть этого цемента однокальциевый алюминат СаО • Аl2Оз, второстепенное соединение двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2, инертная примесь геленит 2СаО • Si2O3 • А12Оз.
При соединении однокальциевого алюмината с водой происходит следующая реакция:
2(СаО • Аl2Оз) + nН2О=2СаО •.Аl2О3 • 7Н2О+Аl2О3 • тН20.

Химическая формула

Соединение 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О является главной составной частью затвердевшего глиноземистого цемента.
В этом цементе не содержится трехкальциевого алюмината и почти не выделяется свободной гидроокиси кальция, т. е. нет тех двух веществ, которые, реагируя с сульфатами и другими веществами, могут вызвать разрушение обыкновенного цемента. Этим и объясняется высокая стойкость затвердевшего глиноземистого цемента в сульфатных, морских, углекислых и других минерализованных водах. Однако сильные кислоты, концентрированные растворы сернокислого магния и щелочей действуют все же разрушающе и на этот цемент.

Применение глиноземистого цемента

Требование к качеству

Для глиноземистого цемента по ГОСТ установлены следующие требования:
тонкость помола: через сито № 0085 (с отверстиями 0,085 мм) должно пройти не менее 90%;
сроки схватывания: начало — не раньше 30 мин., конец — не позднее 12 час. после затворения водой, т. е. обычные;
цемент должен обладать равномерностью изменения объема.

Марки цемента

Глиноземистый цемент по результатам испытания в образцах из раствора жесткой консистенции делится на три марки: 300, 400 и 500. Эти марки в отличие от марок обыкновенного цемента определяются на основании трехдневных испытаний. Предел прочности при сжатии и растяжении в растворе состава 1:3 с нормальным вольским песком должен быть по стандарту не ниже величин. По новому методу при испытании в образцах из раствора пластичной консистенции этот цемент будет иметь марки 200—500. Предел прочности при сжатии и изгибе должен быть не ниже величин.

Прочность

Прочность цемента при сжатии через 28 дней должна быть не ниже, чем через 3 дня, но прочности при растяжении и изгибе может быть ниже на 10%.
Глиноземистый цемент по прочности на сжатие через 3 дня не уступает высокопрочному портландцементу, но выгодно отличается от него быстрым твердением, приобретая уже через день высокую прочность. После 3 дней твердения прочность нарастает медленно: к 7 дням — примерно на 20%, к 28 дням — на 30 — 40%

Твердение

Твердение глиноземистого цемента сопровождается большим выделением тепла (60—90 ккал/кг). Это явление полезно при зимних бетонных работах, но нежелательно, а иногда даже опасно, при бетонировании массивных конструкций, особенно в летнее время. Вообще для бетонирования массивных сооружений глиноземистый цемент не предназначен.

Лучше всего этот цемент твердеет во влажной среде при температуре 15°. При повышении температуры прочность глиноземистого цемента значительно понижается. При температуре выше 40° вместо соединения 2СаО • Аl2О3 • 7Н2О начинает образовываться соединение ЗСаО • Аl2О3 • 6Н2О, имеющее низкую прочность. Поэтому глиноземистый цемент (в отличие от обыкновенного цемента, шлакового и др.) нельзя искусственно нагревать (пропаривать и т. п.).
Цемент придает более высокую (чем обыкновенный цемент) плотность и водонепроницаемость растворам и бетонам, что объясняется химическим связыванием большого количества воды.

Применение

Глиноземистый цемент следует применять в специальных сооружениях, при спешных дорожных, строительных и монтажные работах, при работах в зимнее время, в морских (немассивных) сооружениях и вообще в бетонных сооружениях, находящихся в минерализованных водах:

Применяется при выполнении работ, связанных с промышленным строительством, а также в других отраслях. Материал характеризуется способностью выдерживать повышенные температуры, сохраняя прочностные свойства, устойчивость к воздействию агрессивных факторов.

Источник

Алюминатный цемент

Алюминатный цемент называется так потому, что в нем высокое содержание алюминатов кальция. Он бывает глиноземистым и высокоглиноземистым. Это вещество, которое образуется в результате тонкого измельчения определенной сырьевой смеси. Обжигают эту смесь до состояния плавления или спекания. Состоит она из бокситов и известняков. Смесь рассчитана на преобладание в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция. Быстро твердеет. Основной минерал – однокальциевый алюминат. Определить, какой цемент перед вами, можно по маркировке. Она содержит указание вида цемента, марку цемента, обозначения стандарта.

Глиноземистый цемент производят в разных странах, при этом методы и сырье используют тоже разные. Поэтому химический состав цемента, произведенного в одной стране, может существенно отличаться от цемента, произведенного в другой стране.

Особенностью алюминатного цемента является то, что он быстро твердеет в воде и на воздухе. Кроме того, этот цемент очень стойкий к воздействию минерализованных вод.

За счет химического связывания воды, глиноземистый цемент придает особую плотность растворам и бетону.

Применяют алюминатный цемент часто в разных сферах, например, при строительстве метро, в дорожных работах, в морских сооружениях, во время монтажных работ.

Источник

ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ

Этот цемент называют по-разному (он известен так же как алюминатный цемент или как цемент из алюмината кальция). Этот цемент, первый патент на который был выдан в 1908 г., появился в результате интенсивных поисков сульфатостойкого заменителя портландцемента.

Благодаря высокой скорости нарастания прочности, химической стойкости от жаростойкости этот цемент нашел свою область применения, однако масштабы его использования все же ограничены; так, в Великобритании, но данным за 1975 г., производство глиноземистого цемента составило 120 тыс. т, т. е. около 20 % его мирового выпуска, не считая РФ.

Высокоалюминатный клинкер получают, обжигая сырьевые материалы (известняк или мел и бокситы) при высокой температуре. Полученный клинкер, в отличие от портландцементного, не требует последующего введения добавок, по скольку он содержит такие алюминатные фазы, для которых не характерны короткие сроки схватывания (подобно CSA в портлаидцементном клинкере). Высокоалюминантный клинкер, будучи более прочным, чем портлапдцементный, требует поэтому больших энергозатрат на помол.

Английским стандартом 1972 г., предусматривается помол высокоалюминатного клинкера до удельной поверхности 225 м2/кг, т. е. это меньше, чем удельная поверхность современных портландцементов.

Цвет глиноземистого цемента может быть от желто-коричневого до темно-серого в зависимости от содержания в нем железа и степени окисления компонентов, присутствующих в цементе. Железо в двухвалентном состоянии придает цементу темную окраску, тогда как трехвалентное — светлую. Глиноземистый цемент белого цвета выпускают в качестве жароупорного; он содержит очень мало железа.

Хотя сроки схватывания глиноземистого цемента и портландцемента сопоставимы, прочность бетонов на первом из них растет так интенсивно, что уже к одним суткам может достичь 90 % нормативной. Благодаря высокой ранней прочности бетонов на глиноземистом цементе их используют при производстве сбор железобетона (главным образом, предварительно напряженного) и проделанных ремонтных работ. В связи с высокой экзотермичностью процессов гидратации глиноземистого цемента, протекающих за весьма короткий период времени, на этом цементе можно вести бетонирование при низкой температуре окружающего воздуха без специального утепления. Однако из-за высокой стоимости такого цемента он для этих целей практически не применяется.

Прочность бетона на глиноземистом цементе зависит от температуры, причем ее увеличение приводит к ухудшению механических показателей бетона. Как мы знаем, по мере повышения температуры воды в течение 28 сут прочность бетона снижалась независимо от ВЦ.

Аналогичная тенденция прослеживалась и для бетонов в более раннем возрасте. Этот факт весьма важен, поскольку бетон на глиноземистом цементе часто используют в тонкостенных изделиях и очень существенно, чтобы при уходе за ними предусматривалось исключение подъема температуры. При этом следует иметь в виду, что прочность таких бетонов снижается и в том случае, если они первоначально выдерживались при температуре окружающей среды, а затем при более высокой температуре. Однако сказанное не относится к бетонам на глиноземисто-портландцементных смесях.

При температуре 80 СС процессы гидратации (приводящие к образованию C3AHfi и АН3) протекают весьма интенсивно; поскольку упаковка частиц СА очень плотна, возможно непосредственное формирование прочных структур между кристалликами С3АНе. При 20 СС, однако, подобные связи становятся менее предпочтительными, так как С3АН6 и АН3 переносятся и рекристаллизуются в порах первичной структуры гексагональных фаз.

Источник