Цемент глиноземистый: состав, характеристики, применение

Цемент глиноземистый: состав, характеристики, применение

Дата: 6 января 2019

Один из наиболее распространенных, востребованных при выполнении строительства материалов – цемент. Из множества известных видов цементных составов выделяется цемент глиноземистый, обладающий рядом положительных эксплуатационных характеристик.

Глиноземный цемент характеризуется способностью ускоренно твердеть на воздухе и под водой, обеспечивая после твердения повышенные прочностные характеристики. Быстродействующий состав применяется при производстве бетона и устойчивых к воздействию повышенных температур специальных растворов.

Глиноземистый цемент создают по проверенной методике, предусматривающей обогащение глиноземом исходных компонентов – бокситов, известняка, пород с повышенной концентрацией алюминиевых оксидов. После обжига в специальных печах фракции, осуществляется измельчение, после которого получается смесь для приготовления жаростойкого бетона.

Рассмотрим детально разновидности, структуру, специфику производства, характеристики глиноземистого состава, его эксплуатационные свойства, маркировку и применение.

Одним из самых необходимых и важнейших материалов в строительстве является цемент

Глиноземистый цемент. Виды и применение. Получение и особенности

Глиноземистый цемент (ГЦ) – вяжущий строительный материал, отличающийся высокой скоростью отвердевания, применяемый при изготовлении строительных смесей. Является продуктом помола обожженной массы с высоким содержанием глинозема и окиси кальция. Затвердевание материала происходит в воде и на воздухе. В отличие от обычного цемента, он набирает марочную прочность не за 28 суток, а за 3 дня.

Получения глиноземистого цемента

В качестве сырья для изготовления глиноземистого цемента используются боксит, известняк, а также порода с высокой концентрацией оксида алюминия. По этой причине материал также называют алюминиевым цементом. Это дорогостоящие компоненты, поэтому материал отличается высокой стоимостью.

Производство ГЦ осуществляется плавлением или спеканием сырья. Выбор в пользу той или иной технологии зависит от состава исходного материала. При производстве методом плавления используются бокситы с добавлением известняка и кокса. Масса расплавляется в результате обдува горячим воздухом. Затем она охлаждается и поддается дроблению в порошок. Готовый продукт расфасовывается в бумажные мешки.

Изготовление методом спекания сопровождается меньшими температурами. Для нагрева используются обычные печи. Масса разогревается, после чего медленно остывает, в результате чего кристаллизируется. Спеченная масса перерабатывается в гранулы прямо на выходе из печи.

Где используется глиноземистый цемент

Материал имеет очень высокую температурную устойчивость. Затвердевшие смеси с его содержанием способны выдерживать нагрев до +1700°С, но чаще всего до +1400°С. Благодаря этому материал используется при кладке совместно с шамотным кирпичом и магнезитом. Столь высокая огнестойкость делает ГЦ востребованным в промышленности. Также отличительным качеством глиноземистого цемента является очень высокая скорость отвердевания, и как следствие сжатые сроки ввода в эксплуатацию конструкций из него. Сооружения, построенные с его использованием, набирают прочность быстрее, чем из более распространенного портландцемента. У ГЦ этот период занимает 3 суток, а у портландцемента 28 суток.

Однако высокая стоимость глиноземистого цемента делает нерентабельным его использование в частном строительстве. Температурная же устойчивость материала для большинства строений является избыточной. Для промышленных объектов материал более чем незаменим.

Его применяют при строительстве и ремонте:

• Нефтяных скважин.
• Доменных печей.
• Морских подводных тоннелей и т.д.

Глиноземистый цемент может использоваться для приготовления быстрозатвердивающего бетона. Тот в свою очередь используется для выполнения аварийных работ. Материал уже через 3 дня с момента заливки набирает максимальную прочность и может эксплуатироваться в полной мере. Это исключает необходимость длительной паузы на выстойку отремонтированного объекта. Также из ГЦ делают жаростойкий бетон для эксплуатации в условиях +1200-1700°С.

Отличительные качества

Глиноземистый цемент является уникальным связующим материалом, который одновременно сочетает в себе важные для строительства технические параметры:

• Быстрое затвердевание.
• Выделение большого количества тепла при застывании.
• Широкий диапазон температурной устойчивости.
• Огнеупорность.
• Повышенная плотность.
• Стойкость к химическому воздействию.

Процесс затвердевания начинается через 30 минут с момента его заливки и продолжается до 3-х суток. Это делает данный материал одним из самых эффективных при необходимости срочного ремонта ответственных объектов, таких как мосты, автодороги.

Важным качеством ГЦ выступает его затвердевание с сопровождением выделения большого количества тепла. Как следствие материал можно укладывать в условиях понижения температуры до -10°С. Он сам себя подогревает, компенсируя холод в окружающей среде. При этом наличие мороза никак не влияет на конечную крепость застывшего бетона.

Затвердевший цемент может эксплуатироваться как в холоде, так и при сильном нагреве, вплоть до +1700°С. Он может переносить контакт с открытым пламенем. Материал отличается плотностью. В нем мало пор, что снижает уровень впитывания влаги. После отвердения он имеет малый показатель коррозии. Для него практически неопасны хлориды щелочных металлов, сернистые соединения кальция и магния.

Материал стоек ко всем видам коррозии за исключением обычной щелочной. Но в большинстве случаев конструкции из него не подвержены разрушению, что поддерживается высокой плотностью. Однако «вечность» материала проявляется только при соблюдении некоторых условий при его застывании. Так узкоспециализированные бетоны, содержащие дополнительные добавки для расширения смеси при высыхании, сильно нуждаются в увлажнении. Если этого не делать, то марочная прочность так и не набирается. Как следствие конструкция получается слабее.

Маркировка материала

Для определения технических характеристик ГЦ используется маркировка, как и на прочих подобных материалах. К примеру, ГЦ-40 обозначает, что он имеет крепость в 40 МПа. То есть, такой материал приравнивается к обычному цементу М-400. Данная марка является самой распространенной. Также бывает ГЦ-50 и ГЦ-60.

Кроме данной маркировки, также существует вторая для обозначения высокоглиноземистого цемента. Она обозначается ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III. Данный материал содержит в составе большое количество алюминия. Чем его больше, тем крепче застывшая масса. Количество алюминия указывается на упаковке.

Виды

Глиноземистый цемент бывает двух основных разновидностей:

1. Обычный.
2. Высокоглиноземистый.

Обычный может иметь различный цвет. Чаще он зеленый, черный, желтый или коричневый. Уровень его прочности зависит от концентрации железа в составе. Высокоглиноземистый существенно крепче. Это узкоспециализированный состав для более серьезных задач. Он быстрее набирает прочность, что делает его очень востребованным для приготовления ремонтного бетона. Продается в мешках массой 40-50 кг.

Нередко цемент продается в виде смеси с добавлением других компонентов, корректирующих его рабочие качества.

В зависимости от примесей ГЦ бывает:

• Расширяющий.
• Водонепроницаемый.
• Расширяющий водонепроницаемый.

Для изготовления расширяющей смеси в состав включается гипс и шлак. Как следствие он увеличивает свой объем после застывания, плотно прилегая и исключая зазоры.

Водонепроницаемый состав содержит полугидрат гипса и гашеную известь. Это делает его устойчивым к воде, к тому же минимизирует усадку. Материал данного типа в первую очередь предназначен для гидроизоляции. Им ремонтируют бетонные трубы систем канализации, кожухи водопроводных труб, отделяя их от осадков.

Расширяющий водонепроницаемый глиноземистый цемент это универсальная смесь. В первую очередь она применяется для гидроизоляции скважин, шлюзов, бассейнов. Материал является востребованным как в промышленности, так и в частном строительстве.

Стоит отметить, что присутствие в составе ГЦ добавок, меняющих его свойства, вносят существенные коррективы. Так приготовленный из них бетон набирает прочность не за 3 суток, а за значительно больший период.

Особенности работы с материалом

Используя глиноземистый цемент при строительстве или выполнении ремонтных работ важно учитывать его особенности. В противном случае материал недополучит прочность, и как следствие готовый объект не будет соответствовать марке прочности. Важно учитывать, что при затвердевании цемент выделяет большое количество тепла. Наиболее интенсивно оно рассеивается в первые сутки. За это время выделяется 70% тепла. Данное свойство позволяет пользоваться материал при морозе -10°С. Однако если окружающая температура и так выше +30°С, то работать материалом не стоит. В таких условиях бетон из ГЦ получает стойкость в 2-3 раза меньшую, от рассчитываемой.

Материал отличается очень высокой плотностью, но при этом низкой устойчивостью к щелочной среде. Это делает сложным его смешивание с гипсом, известью, обычным портландцементом. Если в составе цемента и присутствуют данные компоненты, то у вымеренной пропорции. В домашних условиях их добавление для изменения свойств ГЦ не рекомендуется. При приготовлении бетона нужно использовать только воду и наполнители, такие как песок и щебень.

При работе с материалом необходимо учитывать, что он набирает полную твердость уже через 12 часов. Полный набор марочной прочности происходит через 72 часа. Твердость и прочность это разные показатели, которые не следует путать.

Таким образом, глиноземистый цемент практически не имеет недостатков, за исключением нескольких пунктов:

• Высокая стоимость.
• Низкая устойчивость к щелочной среде.
• Потеря прочности при работе в жару.

Что касается высокой стоимости, то она в 5-6 раз выше, чем у обычного цемента. Это делает бетон из него недоступным для частного строительства. Материал слишком ценный для его расходования при строительстве фундаментов или железобетонных изделий, даже несмотря на скорость застывания и набора прочности.

Глиноземистый цемент имеет ограничение на эксплуатацию в условиях щелочной среды. Это исключает возможность его использования на многих предприятиях химической и текстильной промышленности. Конструкции из него в таком случае постепенно разрушаются от присутствующих там химикатов. Самая большая проблема в невозможности его применения в жару. Если температура будет больше +30°С, то бетон из глиноземистого цемента после застывания будет как минимум в 2 раза менее прочным. Летом он используется с большим количеством ограничений.

Отличия от портландцемента

Основное назначение портландцемента и глиноземистого цемента совпадает – эти материалы предназначены для скрепления отдельных элементов конструкций, заделки отверстий и образования монолитного основания, но из-за разницы в составе, существуют заметные отличия:

• При наборе прочности глиноземистого цемента происходит реакция, которая стимулирует выделение тепла. Этот процесс может длиться почти сутки;
• Плотность монолита из глиноземистого материала гораздо выше, чем у стандартного цемента;
• Цемент глиноземистый ГЦ 40 (самая низкая марка) обладает более высокими водонепроницаемыми свойствами, чем портландцемент М400;
• В отличие от стандартного материала, монолит, образованный из рассматриваемого вида цемента, хуже сопротивляется воздействию щелочи;
• Главное отличие – время набора прочности. Глиноземистые составы твердеют в течение полусуток, а окончание процесса происходит через трое суток. Для обретения расчетной прочности стандартного материала необходимо 28 дней.

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.

Цемент глиноземистый следует готовить в небольших объемах, учитывая быстрое время схватывания. Продолжительность процесса твердения состава не превышает половины суток.

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

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

Сфера применения

• Возведение сооружений, к которым предъявляются жесткие требования по минимальному периоду набора прочности.
• Возведение гидротехнических и подземных объектов работающих в условиях повышенной «сульфатной» активности окружающей среды.
• Тампонирование нефтяных и газовых скважин. Тампонирование растрескиваний в горных породах.
• Заделка пробоин в кораблях гражданских судах.
• Оперативное обустройство фундаментов для установки производственного оборудования: прессов, станков, кран-балок и т.п.
• Ремонт зданий и мостовых переходов.
• Производство сборных ЖБИ в качестве ускорителя набора прочности бетона.
• Строительство емкостей работающих в условиях контакта с органическими кислотами, серой, соляными растворами и крахмала.
• Срочные ремонтные работы: плотин, дорог, фундаментов и других бетонных сооружений.

Высокая цена глиноземистого цемента существенно ограничивает применение данного материала в частном строительстве. Применение данного материала для строительства частного здания оправдано, если возведение дома ведется на земельном участке с неблагоприятными геодезическими условиями (высоким стоянием грунтовых вод).

Порядок работы, подготовка и приготовление раствора

Если неправильно приготовить смесь, её в итоге придется переделывать. Это чувствительно ударит по кошельку, учитывая высокую стоимость материала.

Порядок работы с глиноземистым цементом заключается в следующем:

1. разрыхление цементной смеси, в случае слежавшегося материала. Свежий цемент, не имеющий твердых комочков и крупных конгломератов, добавляется в бетономешалку из мешка сразу;
2. добавление указанных производителем пропорций компонентов. Если не будет соблюдено оптимальное соотношение, существует риск утраты прочностных свойств материала;
3. тщательное перемешивание раствора, необходимое ввиду его высокой вязкости;
4. выдерживание температурного режима – исходная температура цементного теста должна быть не выше 15 °С (или другой температуры, указанной производителем). Работы не рекомендуется проводить в жаркую погоду – следует дождаться умеренных условий;
5. очистка инструмента сразу по окончании работ. Из-за высокой скорости схватывания глиноземистого цемента отмыть бетономешалку через несколько часов будет очень затруднительно.

Как приготовить цементно-песчаный штукатурный раствор, расскажет видео:

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Характеристики и свойства

Глиноземистый цемент начинает твердеть уже через 12 часов после добавления в него воды. При этом первые признаки данного процесса появляются уже через полчаса. Если этот срок необходимо увеличить, то в смесь добавляют специальные пластификаторы – например, гидрат окиси натрия или кальция, сульфаты кальция, железа или натрия. Также с этой целью используют хлористый либо азотистый натрий, борную кислоту, сахар или глицерин.

Глиноземистый цемент обладает малой усадкой. Дело в том, что по сравнению с портландцементом его пористость в 1.5 раза ниже. Данный материал обладает высокой водонепроницаемостью, поэтому его можно использовать в сложных условиях. Он обладает устойчивостью к коррозии и влиянию агрессивных химических компонентов. Он обладает следующими свойствами:

• Из-за наличия алюминатов кальция глиноземистый цемент обладает высокой прочностью и вязкостью. При этом процесс затвердевания сопровождается мощным выделением тепла.
• Глиноземистый цемент формирует плотный камень с высокой прочностью и стойкостью. В щелочной среде он легко деформируется.
• Окончательно затвердевает через 12 часов, а марочная прочность проявляется через 3 суток.
• Использовать глиноземистый цемент можно при температуре воздуха до -10 градусов.

Производители глиноземистого цемента

Высокая стоимость и специальность применения глиноземистого цемента обуславливает ограниченность его производства. В частности, на изготовлении связующего этого вида специализируются следующие предприятия Российской Федерации: и компаний Мира:

• ОАО Пашийский Металлургический Цементный Завод. Выпускает все марки глиноземного цемента: ГЦ 400, ГЦ500 и ГЦ600.
• Компания «Caltra» (Голландия).
• ООО «ЕМА-цемент».
• Компания «Sekar» (Франция).
• Компания «Kerneos» (Франция).

Учитывая, что стоимость глиноземистого цемента отечественного производства или цемента импортного производства составляет от 39 000 до 39 875 рублей за тонну, следует тщательно просчитать необходимость необходимости его применения для возведения фундамента и конструкций частного дома.