Глиноземистый цемент: особенности и применение

Состав и свойства

Главным элементом цемента является алюминат. В ходе затвердевания он становится двухкальциевым гидроалюминатом.

Состав можно классифицировать на несколько видов, исходя из содержания извести:

• малоизвестковая смесь, где показатель содержания вещества составляет менее 40%;
• высокоизвестковый продукт, где наличие CaO составляет более 40%.

В качестве известкового компонента выступают известняки либо же обожженная известь. Высокоизвестковая продукция примечательна быстрым схватыванием. А низкоизвестковые составы отличаются более длительным процессом затвердевания.

Выделяют основные химические элементы, входящие в состав глиноземистого цемента:

• оксид железа, содержание которого варьируется в пределах 5-15%;
• оксид кремния – до 45%;

• оксид алюминия – от 20 до 50%;
• оксид кальция, процент содержания которого может быть от 30 до 40%.

Смесь имеет ряд специфических свойств, среди которых стоит отметить следующие:

• Продукция обладает высокими показателями вязкости и прочности. Такие качества присущи смеси за счет присутствия в веществе алюминатов кальция. Технология застывания такого состава ничем не отличается от аналогичного процесса, происходящего с ПЦ. Но отличительной особенностью затвердевания глиноземистого цемента является значительное выделение тепла – в первые 24 часа выходит порядка 70% тепла, что не всегда безопасно в ходе строительства. Обусловлено это тем, что увеличение температуры среды более чем на 20% сокращает устойчивость раствора в 2 раза.
• Глиноземистый состав образует плотный камень, отличающийся устойчивостью к агрессивным средам. Однако действие щелочи и извести для него губительно.
• Состав начинает застывать через полчаса после заливки, завершается данный процесс примерно через 12 часов.
• Глиноземистую смесь рекомендуют для применения при отрицательных температурах, объясняется это уровнем выделения тепла.

• Смеси присущи высокие показатели устойчивости к агрессивным газообразным веществам и жидкостям. Она сохраняет свои свойства и структуру при контакте с хлористыми, углекислыми и другими водами за счет водонепроницаемости состава.
• Кроме того, устойчивость сырья к воздействию высоких температур, включая открытый огонь, позволяет охарактеризовать цемент как огнеупорный материал. Его качества только улучшаются от включения таких ингредиентов, как магнезит и хромированная руда.
• Самой благоприятной для твердения состава температурой является 25С при максимальном уровне влажности.
• Применение в строительстве глиноземистого цемента увеличивает показатель сцепления раствора с арматурой из стали, что в свою очередь, укрепляет монолит всей конструкции, положительно влияя на долговечность сооружений.

Но, несмотря на внушительный перечень положительных свойств цемента, продукция имеет ряд недостатков:

• Чувствительность сырья к нагреву, превышающему 25С при застывании состава. Это может повлечь за собой деформацию конструкции. Поэтому его не рекомендуют эксплуатировать в жарких климатических условиях либо же советуют затворять холодной водой.
• Продукция имеет более высокую стоимость, в сравнении с ПЦ, за счет чего она менее востребована.
• Большая часть растворов щелочи сможет разрушить бетон и камень, в составе которых присутствует глиноземистый цемент.

С этим читают

Структура и виды

В зависимости от того, какой объем примесей в веществе, цемент данного типа делится на два основных вида: обычный состав и высокоглиноземистый. Определение марки цемента осуществляется по прошествии 72 часов. Состав обычно завозится в Москву и область, другие регионы в небольших объемах, продается в специальных мешках или контейнерах по 40-50 килограммов. В зависимости от объема железа в общем составе и показателя окисления компонентов, глиноземистый цемент может быть зеленым, желтым, коричневым, черным по цвету.

Маркируется продукция ГОСТом. Выделяют три основных вида глиноземистого цемента, которые отличаются по способности выдерживать нагрузки на сжатие: марок ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. По прошествии 72 часов после заливки смесь ГЦ-40 набирает прочность с 22.5 (МПа через сутки) до 40 МПа. Это самая ходовая марка, актуальная для разных строительных работ. Показатель прочности ГЦ-50 достигает 50 МПа, соответственно, цемент используется в сфера топлива и энергетики. Прочность ГЦ-60 доходит до 60 МПа, данную смесь эксплуатируют в оборонной сфере и металлургии.

Цемент глиноземистый – это материал, который требует правильной эксплуатации. Работать со смесью желательно поручать мастерам. Цемент обладает высокой вязкостью, труднее и дольше перемешивается (если сравнивать с обычным портландцементом, к примеру), но от правильности смешивания зависят однородность и показатель стойкости бетона.

Смесь обычно готовится небольшими порциями, так как замедлить процесс твердения не удастся, а быстро использовать большие объемы бетона практически невозможно. Когда же состав начинает схватываться сразу по приготовлению, работать с ним очень трудно, да и на качестве итоговой конструкции это может сказаться.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками.

Особые виды ГЦ:

• Расширяющийся цемент с гипсом и дробленым шлаком – схватывается быстро, расширяется в воде.
• Водонепроницаемая смесь с минимальной усадкой – в цемент добавляют полугидрат гипса и гашеную известь, что позволяет получать материал, актуальный для эксплуатации в гидроизоляционных работах.
• Расширяющийся водонепроницаемый цемент – быстро набирает прочность, используется для гидроизоляции судоходных шлюзов, туннелей, трубопроводов, бассейнов и т.д.

https://youtube.com/watch?v=iiiJ3BWPxnE

Особенности изготовления

Такое сырье, как цемент, представляет собой группу продукции, в состав которой входят гидравлические вещества на основе алюминатов и силикатов, образуемые при термообработке компонентов.

Особое место в линейке данных товаров отводится строительной смеси быстродействующего типа, главной характеристикой которой является способность материала застывать не только при контакте с воздухом, но и в воде. Эту продукцию называют глиноземистым цементом. Кроме того, встречаются и другие названия продукции, например, алюминатный цемент.

Производство сырья происходит по специальной технологии, в ходе которой базовые компоненты дополнительно обогащаются глиноземом. После этого состав проходит термическую обработку в доменных либо же электродуговых заводских печах, а затем дробится до необходимого размера частиц. Химическая формула и технические характеристики данной продукции позволяют использовать ее для приготовления жаростойкого бетона. Главной отличительной особенностью глиноземистого цемента от сырья других марок является огнестойкость, которая в разы превосходит аналогичные показатели продукции других фирм, например, портландцемента. Как утверждают специалисты, состав смеси позволяет эксплуатировать ее при температурных значениях, достигающих 1700С.

Глиноземистый цемент часто применяется в качестве одного из компонентов в различных составах, смешиваясь с магнезитом или шамотом, что позволяет изготавливать гидравлически застывающие огнестойкие растворы.

Производство цемента осуществляется на основе бокситов и известняка в совокупности с рядом других веществ, которые отвечают за те или иные характеристики состава. Современные производственные мощности пользуются двумя способами выпуска состава согласно ГОСТ – спекание и плавление. Выбор метода производства основывается на специфике состава бокситов и уровне содержания в элементах разных включений, например, оксида железа.

В ходе выбора последнего способа изготовления, к качеству бокситов предъявляются очень высокие требования. Процесс начинается с погружения состава в печи с водяным охлаждением. Горячий воздух, подача которого происходит через фурмы, обеспечивает процедуру плавления состава. По окончанию обработки сырье охлаждают и измельчают.

Гораздо реже прибегают к способу дуговой плавки, благодаря которому цементу становятся присущи самые высокие качественные характеристики.

После производства проводится дальнейшая подготовка состава, включающая в себя смешивание всех ингредиентов. Затем они гранулируются или брикетируются.

При использовании для выпуска глиноземистого цемента доменных печей в результате производства образуется высокоглиноземистый шлак, в составе которого нет железа, но имеется большое содержание кремнезема. Подобная продукция имеет недостаток, связанный с минимальными показателями прочности состава на первых порах его затвердевания. В отечественном производстве способ получения цементной смеси путем доменной плавки стал очень востребован.

Процесс спекания – способ изготовления глиноземистого цемента в заводских печах обычного типа с небольшим нагревом. В ходе постепенного остывания сырья генелит, входящий в его состав, кристаллизуется и приобретает стеклообразную структуру. Контроль уровня нагрева в ходе такого способа производства продукции является основополагающим, поскольку недостаточный уровень нагрева будет способствовать кристаллизации алюминатов кальция.

На выходе из оборудования состав гранулируется. А качества цемента, полученного таким образом, позволят продукции выделяться максимальными значениями прочности сырья.

В некоторых случаях применяется метод электроплавки состава. Преимуществом этого метода является очистка состава от кремниевой кислоты.

При выборе наиболее подходящего способа производства цемента, помимо анализа химического состава боксита, стоит также учитывать качество кокса и стоимость электроэнергии. Совокупность вышеперечисленных факторов поможет выбрать рациональный метод изготовления сырья.

Цемент глиноземистый ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60 ГОСТ 969-91

Цемент глиноземистый ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60 ГОСТ 969-91 (ГОСТ 969-91)

Глиноземистый цемент — быстро твердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, предназначенное для изготовления строительных и жаростойких растворов и бетонов.

Выпускается по ГОСТ 969-91 трех марок: ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60. Отличается от других цементов высокой прочностью, достигаемой в раннем возрасте.

Начало схватывания – не ранее 45 минут
Конец схватывания – не позднее 10 часов
ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ В ВОЗРАСТЕ	1 СУТКИ	3 СУТОК
ГЦ-40	МПа	22,5	40,0
ГЦ-50	МПа	27,4	50,0
ГЦ-60	МПа	32,4	60,0

Сроки схватывания могут быть изменены введением замедлителей (борной кислоты, буры, хлористого кальция и др.) или ускорителей (известь, портландцемент, гипс и др.).

К особым свойствам относятся

• 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 градусов без подогрева;

• глиноземистый цемент имеет повышенную плотность цементного камня, что определяет большую устойчивость бетона против всех видов агрессивных жидкостей и газов по сравнению с бетоном на портландцементе;

• глиноземистый цемент по сравнению с портландцементом является более огнестойким и термически устойчивым материалом. В смеси с огнеупорными заполнителями: шамотом, хромитовой рудой, магнезитом и др. глиноземистый цемент может быть использован для получения гидравлически твердеющих огнеупорных растворов и бетонов.

Применение

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

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

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

• Для заделки пробоин в судах морского транспорта.

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

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

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

• Для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 гр. C.

Потребители

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

Цемент сертифицирован, отгружается в бумажных мешках (45 кг), контейнерах (МКР-1,ОС) во все регионы России, страны СНГ.

Особенности

Первое, что отличает глиноземистый цемент от всех прочих – способность к крайне быстрому застыванию на воздухе или в воде. Чтобы добиться такого эффекта, исходное сырье специальным образом обрабатывают, обжигают, измельчают. Так, исходным сырьем обязательно выступают грунты, обогащенные алюминием, а дополняют их глиноземом. Именно из-за особенного сырья и пошло второе название глиноземистого цемента – алюминатный.

Как говорилось выше, глиноземистый цемент имеет время застывания намного меньшее, чем другие виды. Схватывается данный тип уже через 45 минут после нанесения. Окончательное же затвердевание происходит по истечении 10 часов. В ряде случаев возникает необходимость ускорить и без того быстротечный процесс. Тогда в изначальный состав добавляют гипс, получая новую разновидность – гипсоглиноземистый вариант. Он характеризуется лишь более быстрым сроком схватывания и затвердения при полном сохранении высоких прочностных характеристик.

Все положительные свойства глиноземистого цемента можно объединить в большой список.

• Отличные прочностные характеристики. Даже находясь под водой, материал будет устойчив к химическим и механическим внешним воздействиям. Он не подвержен коррозии, ему не страшны экстремально низкие температуры. Все это открывает огромные возможности для его использования.
• Высокая скорость схватывания и затвердевания. Это особенно актуально, если требуется возвести какое-либо сооружение в максимально сжатые сроки (например, за трое суток).

• Невосприимчивость к агрессивным составляющим внешней среды. Речь идет о всевозможных химических соединениях, которые в течение длительного времени воздействуют на готовую цементную конструкцию, например: жесткая сульфитосодержащая вода при проведении шахтерских работ, токсичные газы, экстремальный нагрев.
• Превосходная адгезия со всевозможными материалами. Примером может служить, например, металлическая арматура, которой часто уплотняют блоки из глиноземного цемента.

• Устойчивость к открытому огню. Можно не опасаться, что цемент пересохнет и раскрошится. Он отлично выдерживает как воздействие высокими температурами, так и прямонаправленный огненный поток.
• Возможность использовать в качестве добавки к обычному цементу. Это актуально, когда нужно сделать сооружение морозостойким, при этом сэкономив. На основе глиноземистого сырья делают быстрорасширяющиеся и безусадочные цементные смеси, которые применяют в промышленном строительстве или при проведении срочных ремонтных работ.

Есть у глиноземистых вариантов и недостатки.

Первый и главный заключается в высокой стоимости производства материала

Здесь важно не только оборудование, которое должно быть сверхпрочным и обладать повышенными мощностями, но и четкое соблюдение технологии, выдерживание температурных режимов при обжиге и прочие нюансы

Глиноземистый цемент подразделяют на две большие группы: расширяющиеся и смешанные. Особенность расширяющегося заключается в способности сырья увеличиваться в процессе отвердения. Глазом изменения заметны не будут, однако это положительным образом сказывается на получаемой плотности монолитного цементного блока. Расширение происходит в пределах 0,002-0,005% от исходного объема.

Смешанные образцы делают в основном с целью понижения себестоимости и, соответственно, цены продукта, однако в ряде случаев добавки обеспечивают добавочные характеристики. Так, например, гипс гарантирует более высокую скорость застывания, при этом стоимость цемента увеличивается. Шлаки и прочие активные минеральные добавки, наоборот, увеличивают время схватывания, однако цена на такой смешанный цемент заметно ниже.

Расширяющийся цемент применение

Такой цемент действительно применяется исключительно для решения всего нескольких задач:

• заполнение трещин,
• склейка железобетона,
• наружная штукатурка стен из ракушечника.

По общему принципу все трещины делятся на микро и макро. Микротрещины возникают в следствии механических ударов, под весом, или еще раньше, в процессе транспортировки. Внешне их не видно, тем не менее, они становятся нишей для конденсата. В процессе эксплуатации влага расширяет микротрещины. Зимой она превращается в лед, летом тает. Через несколько лет такого режима появляются макротрещины, которые уже заметны невооруженному глазу.

Обладая великолепной адгезией, расширяющийся цемент впитывается в материал из которого построена конструкция и заполняет все поры изнутри. Именно этим обусловлено его использование в качестве наружной штукатурки (внутри помещения, как правило, стабильный температурный режим, поэтому конденсат не вредит). Тоже справедливо и по отношению к макротрещинам, за тем исключением, что расход материала будет больше.

В частном строительстве двухэтажных и более домов часто применяются железобетонные перекрытия. Обычно их помещают сверху на стены и, в лучшем случае, промазывают обычным цементом. Это идет в разрез со строительными нормативами, так как места прилегания железобетонных блоков должны быть монолитными.

Требование это связанно с тем, что в процессе эксплуатации, нагрузка должна распределятся равномерно с плиты на стену, иначе на стыках плита начнет крошится, а конденсат ускорит процесс разрушения. В частных домах последствия могут проявится только через 20-25 лет, но если проект задумывается как гостиница, то необходимость ремонта возникнет уже на 5-6 год. Процесс достаточно сложный, так как придется заново заливать часть плиты (строить леса, делать подпоры, опалубку для потолка и т.д.). Намного проще сразу же связать плиту и стены при помощи расширяющегося цемента (продлит срок эксплуатации до 80 лет).

Одним из самых популярных строительных материалов для возведения стен является ракушечник. Камень достаточно фактурный, поэтому штукатурка требует большого расхода материала. Чтобы его уменьшить практически вдвое, используют расширяющийся цемент. Он создает монолитное прочное покрытие и полностью заполняет все поры. Благодаря этому, поверхность становится очень прочной и без видимых повреждений переносит даже сильные механические удары. Использование расширяющегося цемента для пенобетона и шлакоблоков допускается, но не на столько актуально, так как ощутимой экономии не наблюдается.

Цемент расширяющийся технические характеристики и виды

Приступим к более детальному знакомству с этим материалом и рассмотрим какие его модификации предлагает современный рынок:

• водонепроницаемый расширяющийся цемент,
• гипсоглиноземистый расширяющийся цемент,
• расширяющийся портландцемент,
• напрягающий цемент,
• пластифицированный расширяющийся цемент.

Водонепроницаемый цемент используется в качестве гидроизоляционного материала. Среди всех разновидностей он имеет наименьшее расширение, поэтому идеально подходит в качестве наружной штукатурки. Состоит из:

• глиноземистого цемента,
• гипса,
• высокоосновного алюмината кальция.

Это обеспечивает очень высокую скорость схватывания, первая фаза начинается уже через 4 минуты после нанесения раствора, окончательное схватывание происходит через 10 минут. Тип расширения линейный, что подразумевает постепенное увеличение объема раствора на одинаковую величину за определенный период времени (по ГОСТ не более 1 процента за 24 часа). Это свойство особенно актуально для штукатурки, так как выровненный слой останется гладки и после окончательного затвердевания цемента, которое происходит через 18-26 часов, в зависимости от температуры (чем жарче, тем быстрее).

Гипсоглиноземистый цемент, также является гидроизолятором. По своим свойствам он похож на предыдущий вид, но основной элемент смеси – высокоглиноземистый клинкер. Это позволяет получить более прочное покрытие. Но, процесс полного затвердевания занимает от 70 до 85 часов. Стоит такой цемент дороже водонепроницаемого, поэтому в быту использовать не актуально.

Расширяющийся портландцемент или РПЦ получают путем помола клинкерного портландцемента и гипса. Добавление доменного шлака обеспечивает сверхпрочность материала, которую выгодно использовать для создания монолитных железобетонных конструкций. Расширяется материал только во влажной среде, при этом прямой полив не допускается. В идеале нужно создать парилку, но на практике ограничиваются единоразовым пропариванием. Полностью становится такой цемент через 65-80 часов (в условиях парилки 30-35)

При работе важно учесть, что тип расширения не линейный, поэтому, как финишный материал использовать нельзя

Напрягающий цемент или НЦ был создан специально для ремонта и восстановления железобетонных конструкций. В его состав входят:

• портландцемент – 70-75%,
• глиноземистый цемент – 15-20%,
• гипс – 10 %.

Такой состав делает работу с материалом максимально удобной. В качестве катализатора используется обычная вода. После нанесения раствора его поливают и спустя 30-35 минут делают финишный слой. Спустя 4 часа цемент окончательно схватывается и впитывает влагу, после чего начинает расширятся и связывать железобетон. Окончательно затвердевает через 70 часов. Такой цемент увеличивает прочность железобетонных конструкций в два раза. Поэтому в промышленности его используют для отделки водонапорных труб и хранилищ воды. В быту применение материала неоправданно, так как нагрузки, на которые он рассчитан, в обычных условиях невозможны.

Новейшим видом расширяющихся вяжущих материалов является пластифицированный цемент. Он состоит из обычного портландцемента в состав которого вводятся пластифицирующие элементы, обычно концентраты сульфитно-спиртовой бражки. Этот материал, в отличии от остальных аналогов, обладает не только повышенной прочностью, но и пластичностью, что позволяет использовать его для создания рабочих поверхностей (дорог, отмосток, заливок под пол и т.д.). Как правило, в чистом виде его не применяют, а смешивают с бетоном или обычным цементом. Тип расширения линейный.

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.

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Однозначно квартира! Комфорт, уют и тепло, вокруг люди и инфраструктура 639 ( 7.05 % )

Только частный дом! Вокруг тишина, покой, много места и мало людей! 4139 ( 45.68 % )

Зачем выбирать что-то одно? В городе квартира, а за городом — частный дом. 3909 ( 43.15 % )

Я — свободный Гражданин Планеты Земля! Мне не нужна рукотворная клетка! 373 ( 4.12 % )

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

• Стойкость к воздействию агрессивных жидкостей и газов, отличающихся химическим составом. Глиноземный цемент отличается высокой плотностью, достигаемой после твердения, однако восприимчив к щелочным смесям, сокращающим продолжительность твердения. Не рекомендуется контакт с гипсом, известью, портландцементом.
• Устойчивость к воздействию повышенных температур, открытому огню, характеризующая глиноземистый цемент, как огнеупорный и термостойкий материал. Введение магнезита и хромированной руды позволяет использовать раствор для изготовления огнеупорного состава.
• Повышенный коэффициент сцепления со стальной арматурой, способствующий целостности монолита, повышению его эксплуатационных характеристик.
• Процесс набора твердости осуществляется с выделением тепла, резкое высвобождение которого позволяет успешно выполнять работы при отрицательных температурах.

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