Технология применения глиноземистого цемента

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

Второй недостаток сопряжен с достоинством смеси. Из-за того, что глиноземистая разновидность при затвердевании вырабатывает тепло, она не подходит для заливки больших площадей: цемент может не застыть как следует и разрушиться, но в ста процентах случаев он сильно потеряет в прочностных характеристиках. Нельзя заливать такой цемент и в сильную жару, когда столбик термометра показывает температуру свыше 30 градусов. Это также чревато потерей прочности.

Наконец, несмотря на высокую устойчивость глиноземистого варианта к кислотам, токсичным жидкостям и газам, он абсолютно не в состоянии вынести негативное воздействие щелочами, поэтому в щелочесодержащих средах использовать его нельзя.

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.

Виды

Официальной классификации цементов не существует. В самых общих чертах можно выделить несколько групп составов, в основу критериев которых берутся разнообразные параметры.

Так, в зависимости от назначения состава выделяют общестроительный и специальные составы. Если за основу берется состав, то можно обозначить варианты с мин. добавками и чистый цемент.

Если классифицировать цемент в зависимости от скорости застывания, то наиболее распространены следующие варианты:

• быстросхватывающиеся смеси – те, скорость застывания которых менее 45 минут;
• нормально схватывающиеся – затвердевают в течение 45–120 минут;
• медленно затвердевающие – застывают более 2 часов.

Также выделяют напряженный, огнеупорный, саморасширяющийся цементы и многие другие.

Остановимся на наиболее популярных видах:

• Белый цемент – это материал, который производится из клинкера маложелезистого, который подвергается отбеливанию. Это материал с уникальными свойствами, он может использоваться не только для скрепления поверхностей, но и для изготовления скульптурных элементов и колонн, а также для облицовки фасада здания. Благодаря своему цвету использование белого цемента позволяет улучшить эстетическую составляющую поверхности. При добавлении определенных пигментов можно получить цветной цемент.
• Водонепроницаемый расширяющийся цемент – это вещество с высокой скоростью схватывания и затвердевания. Он производится в процессе одновременного помола цемента, гипса и гидроалюмината кальция. Такой цемент начинает схватываться уже спустя 4 минуты с момента затворения, окончательно высыхает уже через 10 минут.

• Водонепроницаемый безусадочный цемент – основной состав компонентов такого цемента тот же, однако, технология обработки и производства делает скорость затвердевания еще большей – для полного высыхания состава требуется не более 5 минут. Такой состав используют для формирования гидроизолирующей оболочки ЖБИ.
• Быстротвердеющий портландцемент – это цемент, который довольно тонко измельчен, благодаря чему он более интенсивен, нежели стандартный портландцемент. Особую прочность материал набирает в начальной стадии застывания – спустя 1–3 дня. Наиболее часто его используют при проведении ремонтных работ.
• Пластифицированный портландцемент – состав, в процессе производства которого в помол клинкера вводят 0,25%-ю бражку на сульфитно-спиртовой основе, благодаря чему существенно возрастает морозостойкость смеси и ее пластификация.

• Гидрофобный цемент – изготавливают путем совместного измельчения портландцементного клинкера и гипса, а также введением в состав аксилола либо другой гидрофобизирующей добавки. Водопоглощение такого цемента невысоко, потому он может на протяжении длительного времени храниться даже в условиях повышенной влажности и это никак не ухудшит его физико-технических особенностей. Такая смесь не образует комков, а бетон на ее основе не трескается со временем и не расслаивается.
• Глиноземистый цемент – вяжущее гидравлическое вещество, которое изготавливается из богатого глиноземом сырья, обычно это известняк либо бокситы. Материал застывает в условиях низких температур, поэтому его повсеместно используют для проведения ремонтных работ в зимнее время года.
• Магнезиальный цемент – получается из сырья, богатого оксидом магния. Он нашел применение при обустройстве магнезиальных полов.

• Портландцемент – получается путем помола портландцементного клинкера с гипсом и особыми добавками, технология обжига построена таким образом, что в получаемом продукте сохраняется высокое содержание силикатов кальция.
• Пуццолановый портландцемент – эти стройматериалы включают в свою структуру компоненты вулканического происхождения. Этот состав быстро твердеет как на открытом воздухе, так и в воде, при этом смеси на основе такого цемента не дают каких-либо высолов и отличаются высокой гигроскопичностью. Как правило, такой материал используется при оборудовании бассейнов.
• Кислотоупорный цемент использует в изготовлении кварцевый песок и кремнефтористого натрия, такой состав устойчив к большинству минеральных и органических кислот, он не меняет своих характеристик в воде. Однако при реакции со щелочами начинает разрушаться.

Специфика производства

Цемент глиноземистый изготавливают путем обжига бокситов, известняков, используя следующие методы:

высокотемпературного спекания предварительно подготовленных сырьевых компонентов. Процесс осуществляется при температуре 1,3 тысячи градусов Цельсия с применением специальных печей шахтного или вращающегося типа. Технология отличается энергоемкостью и не получила широкого распространения. Полученный глиноземистый цемент характеризуется высоким качеством, показателями прочности;

Используются в качестве сырья чистые известняки и бокситы

постепенного плавления в печах шахтной конструкции, используемых при цветном литье, оснащенных устройством водяного охлаждения. Процесс предусматривает измельчение полученного клинкера после его охлаждения. Производство осуществляется из бокситов повышенного качества с добавлением известняка и кокса.

Состав производится из пород с высоким содержанием оксида алюминия, что послужило причиной дополнительного названия смеси, именуемой алюминатной.

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).

Это интересно: Как правильно сделать виброподвесы для гипсокартона?

Сфера использования

Цемент глиноземистый применяется при выполнении работ, связанных с промышленным строительством, а также в других отраслях. Материал характеризуется способностью выдерживать повышенные до 1300 градусов Цельсия температуры, сохраняя прочностные свойства, устойчивость к воздействию агрессивных факторов.

Цемент глиноземистый является вяжущим прочным веществом, используемым для жаростойких и строительных растворов, отличающийся быстрым затвердеванием на воздухе и в воде

Состав применяется для выполнения следующих задач:

• строительства транспортных магистралей, мостов при ограничении времени выполнения строительных работ, когда прочностные характеристики бетона должны быть достигнуты через 2-3 суток;
• аварийно-восстановительных работ, связанных с устранением последствий аварий, восстановлением строительных объектов, сооружений;
• возведения оборонительных конструкций, транспортных сооружений стратегического характера;
• выполнения мероприятий, связанных с возведением и ремонтом гидротехнических объектов (плотин, дамб, набережных, портов), регулярно подвергающихся воздействию агрессивной водной среды;
• осуществления зимой работ, связанных с возведением бетонных, железобетонных конструкций, что обусловлено повышенным выделением тепла, ускоренным твердением при отрицательной температуре;
• ускоренного строительства площадок для оборудования, фундаментов;
• оперативного выполнения монтажных и ремонтных мероприятий;
• ускоренной фиксации элементов анкерных креплений;
• герметизации скважин, полостей, связанных с повышенным давлением жидкой среды;
• изготовления жаростойкого бетона, температурные характеристики которого позволяют обеспечивать эксплуатацию при температуре до 1, 7 тысяч градусов Цельсия.;
• заделки пробоин в морских судах.

Технические характеристики

В состав глиноземистого цемента входят бокситы и чистые известняки. Преобладающими оксидами являются алюминий, кальций и кремний, есть небольшое количество железа, титана, магния и серного ангидрида.

Период начала затвердения составляет 30 и более минут, а окончательно процесс прекращается через 12 часов. Этот цемент стойкий к агрессивной внешней среде, прочен, но при этом деформируется под воздействием щелочной среды. Благодаря высокому показателю тепловыделения, алюминатный цемент можно использовать в зимних условиях (до -10 градусов). Он не подвержен коррозии и отличается отличной адгезией с массой иных материалов (например, металлической арматурой, магнезитом, шамотом, хромированной рудой). Устойчив к открытому пламени (до 1700 градусов), не пересыхает и не крошится.

Наиболее благоприятная температура для затвердения является +15-20 градусов.

В ГОСТ 969-91 указаны три вида глиноземного цемента:

1. Глиноземный цемент ГЦ-40. Характеризуется следующими прочностными характеристиками: с 22,5 МПа до 40 за первые трое суток. Используется, в основном, в строительной отрасли. Цена этой марки ниже остальных.
2. 2. Глиноземный цемент ГЦ-50. Данный вид отличается возрастанием показателей: с 27,5 до 50 МПА. За счет этого характеристики улучшаются. Часто используется в топливно-энергетической сфере.
3. 3. Глиноземный цемент ГЦ-60. За 72 часа показатель вырастает с 32,4 до 60 Мпа. Благодаря повышенной прочности, востребован в оборонном комплексе и металлургии.

Работа с бетоном чревата возникновением дерматита кожных покровов, заболеваний дыхательной системы, расстройствами слуховой и нервной систем

Поэтому важно соблюдать требования техники безопасности, такие как:

• работники должны пройти соответствующий инструктаж и получить разрешающее удостоверение;
• должны использоваться средства индивидуальной защиты — каски, очки, респираторы, спецодежда;
• все электрические провода должны быть подняты над землей, а изоляция проверена;
• в рабочий цикл запрещается вмешиваться до полной остановки механизма;
• электрические устройства можно переносить с места на место только выключенными.

Разновидности и структура

Глиноземистый цемент в зависимости от концентрации примесей имеет следующие разновидности:

• обычный состав, с концентрацией глинозема, не превышающей 66%, и долей кремниевой кислоты, составляющей порядка 3%;
• высокоглиноземистый материал, содержащий порядка 76% глинозема, уменьшенную до 1% концентрацию кремниевой кислоты.

Основными составляющими, определяющими структуру смеси на глиноземистой основе, являются оксиды следующих химических элементов:

• Алюминия, концентрация которого составляет от 30 до 50%.
• Кальция, удельный вес которого соответствует значениям от 35% до 45%.
• Железа и кремния, содержащихся в равных процентных соотношениях, изменяющихся от 5 до 15%.

https://youtube.com/watch?v=T_buOQlB-nA

Глиноземистый быстротвердеющий цемент

В настоящее время цемент заслуженно считается одним из важнейших строительных материалов. Он широко используется на протяжении более 160 лет. Также существует такая разновидность как глиноземистый. Такой тип представляет собой высокопрочное вещество, которое довольно быстро твердеет как на воздухе, так и в воде. Его получают при помощи обжига до состояния спекания или плавления смеси, которая богата глинозёмом и окисью кальция.

Состав и характеристики

Сырьём для данного строительного материала служат чистые известняки и бокситы. Последние являются горной породой, которая состоит из гидратов глинозёма и примесей. Такой компонент, как бокситы, широко применяется в различных промышленных отраслях: для изготовления алюминия, огнеупоров, абразивов, адсорбентов.

Химический состав в процентном соотношении: СаО (оксид кальция) – 35-45 %; А12О3 – 30-50 %; SiO2 – 5-15 %; Fe2O3 – 0-15 %. В минеральном же составе преобладает такая составляющая, как однокальциевый алюминат, он и определяет многие основные свойства. Присутствуют в нём и алюминаты, такие как СA2, C12A7.

К основным свойствам относят:

• Высокая прочность;
• Способность к быстрому затвердеванию;
• Стойкость к агрессивной среде;
• Безупречное сцепление с арматурой;
• Огнеупорность.

Изготавливается по ГОСТ 969-91 всего трёх марок, среди которых: ГЦ-400, ГЦ-500, ГЦ-600. Определяется марка, как правило, в возрасте трёх суток с момента изготовления. В рамках рассматриваемого образца существуют две основные группы: смешанные и расширяющиеся.

Смешанные получают за счёт объединения активных минеральных добавок, шлаков с неорганическими вяжущими веществами. Основные образцы данной группы:

Пуццолановый портландцемент. Как правило, его изготавливают с помощью активной минеральной добавки. Такой образец имеет длительные сроки твердения и схватывания, пониженную морозостойкость и низкую экзометрию. Выпускается под марками 300 и 400. Шлакопортландцемент. Обычно его изготавливают с помощью помола клинкера, добавки гипса, гранулированного шлака. Выпускается трёх марок: ГЦ-300, 400, 500. Обладает отличным сцеплением, как с арматурой, так и в железобетоне

Важно и то, что этот вариант имеет наиболее низкую стоимость. Глиноземистый расширяющийся цемент является ещё одной разновидностью

Главная особенность такого вида состоит в том, что при твердении создаётся некое увеличение в объёме исходного сырья. Это связано с тем, что при взаимодействии исходных компонентов образовывается гидросульфоалюминаты кальция

Глиноземистый расширяющийся цемент является ещё одной разновидностью. Главная особенность такого вида состоит в том, что при твердении создаётся некое увеличение в объёме исходного сырья. Это связано с тем, что при взаимодействии исходных компонентов образовывается гидросульфоалюминаты кальция.

1. ВРЦ – это водонепроницаемый расширяющийся цемент. Он быстротвердеющий, поскольку в его состав входит полуводный гипс и высокоосновной гидроалюминат кальция. Выпускается он как глиноземистый цемент марки 500. Он отличается тем, что может использоваться только при положительных температурах, так как он имеет пониженную морозостойкость.

2. Безусадочный цемент — ВБЦ — который состоит в точности из тех же элементов, при этом применяются несколько другие пропорции.

Производство и применение

Существует два способа производства, которые зависят от метода обжига. Это метод спекания и метод плавления. Согласно первому методу производится спекания подготовленного сырья. Оно происходит во вращающихся или шахтных печах при температуре не ниже 1300 °C. Этот метод довольно-таки дорогостоящий, а, следовательно, и непопулярный.

Дешевле и удобнее обходится второй метод. При плавлении используются шахтные печи, имеющие кожух с водяным охлаждением. Клинкер измельчается сразу после охлаждения.

Целесообразно применение глиноземистого цемента:

• в процессе возведения оборонительных и военно-транспортных сооружений;
• восстановление некогда разрушенных военно-транспортных построек;
• при сооружении мостов, автомагистралей, искусственных сооружений (особенно при недостатке времени);
• при возведении таких сооружений, которые могут периодически подвергаться действиям приливов – в данном случае это могут быть порты, плотины или набережные;
• для работ, производящихся при низких температурах;
• для срочных ремонтных работ, для оперативного возведения фундамента;
• в срочных случаях, которые могут возникнуть в строительной практике (ремонт после пожаров, немедленная ликвидация аварий).

Рынок строительных материалов предлагает широкий ассортимент. В Москве и области представлены следующие цены.

Специфика производства

Второе название глиноземистого цемента — алюминатный. Это быстродействующая гидравлическая смесь, которая быстро затвердевает как в воздушной, так и в водной среде. Производство алюминатного цемента происходит по строгой технологии, с использованием одного из зарекомендовавших себя методов: спекания или плавления. Выбор делают в зависимости от состава бокситов (количества в них оксидов железа и кремниевой кислоты), качества кокса и стоимости электроэнергии.

Плавление

Основное сырье вместе с коксом и известняком загружают в ватержакетные печи, работающие на пылевидном топливе. Масса проходит через летку, снижает градус в изложницах печи, потом ссыпается в дробилку, где тщательно измельчается при помощи многокамерных мельниц и охлаждается.

Для производства могут использоваться:

• печи переменного тока (метод дуговой плавки);
• электроплавка (в процессе выделяется ферросилиций, что очищает смесь от излишков кремниевой кислоты).

Спекание

В этом случае используются заводские печи обычного типа и относительно невысокие температуры. Полученная смесь — геленит, при медленном охлаждении кристаллизуется в стеклообразную форму. Но нельзя допускать образования в цементе стекла, поэтому используют системы сверхбыстрого охлаждения. Выходящую из доменной печи смесь обрабатывают паровоздушным потоком, гранулируют.

Расширяющийся глиноземистый цемент

Это отдельная разновидность материала, которая при твердении не дает усадки, а наоборот, расширяется. Это свойство цемента успешно используют в строительстве, когда необходимо создать герметичную конструкцию без швов. Средний размер увеличения объема – 1%.

Разновидности расширяющегося глинозёмного компонента:

• ВРЦ (водонепроницаемый расширяющийся цемент быстрого твердения) производят из 70…76% глиноземного клинкера, 20…22% полуводного гипса и 10…11% гидроалюмината кальция. Может применяться только при повышенных температурах ввиду низкой устойчивости к замораживанию и оттаиванию. Скорость твердения глиноземистого цемента данного типа составляет 3 суток, по истечении 6 часов прочность на сжатие составляет 7,5 МПа, марочный показатель М500 получается к 28 суткам.
• ВБЦ – разновидность ВРЦ. Это безусадочный цемент с аналогичными характеристиками, только при твердении материал не меняет объем. Состоит из тех же компонентов в других пропорциях.
• ГГРЦ – гипсоглиноземистый портландцемент повышенных марок (М500, М600) твердеет только в воде, при этом расширяется. Содержание высокоглиноземистого клинкера – около 70%, а двуводного природного гипса – около 30%. Вырабатывать бетонный раствор необходимо в течение 10 минут, полное схватывание происходит уже через 4 часа.
• РПЦ – цемент глиноземистый расширяющийся на основе алитового клинкера (трехкальциевый силикат), который обеспечивает расширение кристаллической структуры цементного теста и твердеющего раствора без образования внутреннего напряжения в конструкции.