Глиноземистый цемент

Глиноземистым цементом называют быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, полученное тонким измельчением клинкера, изготовленного расплавлением или спеканием сырьевой смеси, состоящей из известняков и бокситов и обеспечивающей в цементе преобладание низкоосновных алюминатов кальция.

Однокальциевый алюминат при взаимодействии с водой сначала гидратируется и превращается в десятиводный гидроалюмипаг кальция, который, будучи непрочным соединением, в дальнейшем превращается в восьмиводный двухкальциевый гидроалюминат.

Восьмиводный двухкальциевый гидроалюминат образует пластинчатые кристаллы гексагональной системы, а гидрат окиси алюминия - гелевндную массу.

Если твердение глиноземистого цемента протекает при температуре выше 30º С, то двухкальциевый гидроалюминат частично перекристаллизовывается в трехкальциевый шестиводный гидроалюминат, в результате возникающих при этом напряжении цементный камень теряет свою прочность. Поэтому изделия на глиноземистом цементе не пропариваются. При работе с глиноземистым цементом следует учитывать, что в процессе твердения выделяется значительное количество тепла, которое может привести к перегреву с указанными вредными последствиями. Ввод гипса значительно ослабляет вредное влияние повышенных температур. Образующийся трехкальциевый гидроалюминат реагирует с гипсом, давая при этом кристаллы гидросульфоалюмина-та кальция, которые в цементном камне являются связующим элементом. Реакция протекает по схеме

По ГОСТу марка цемента должна быть 400, 500 и 600 при трехдневном твердении; начало схватывания должно наступать не ра нее 30 мин, конец - не позже 12 ч с момента затворения водой; тонкость помола должна быть такой, чтобы остаток на сите №008 не превышал 10% от пробы. Плотность глиноземистого цемента равна 3-3,3 г/см³, объемная масса в рыхлом состоянии-1000- 1300 и в уплотненном-1600-1800 кг/м³, водопотребность для получения теста нормальной густоты дложна составлять 24-28%. Цементный камень и бетон на глиноземистом цементе обладают высокой водо-, жаро- и морозостойкостью, они устойчивы в агрессивных средах, однако растворы щелочей и соли аммония их разрушают.

Глиноземистый цемент применяют при возведении бетонных и железобетонных сооружений, требующих быстрого нарастания прочности при пониженных температурах. Он является хорошим материалом для изготовления конструкций, подвергающихся систематическому замерзанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию; конструкций, находящихся в морской воде и в водных растворах сульфатов, а также для жароупорных изделий.

Сырьем для изготовления глиноземистого цемента служат известняки и бокситы. Качественные показатели бокситов характеризуются "коэффициентом качества", выражающим отношение Al₂O₃ к Si0₂. Бокситы считают удовлетворительными, если содержание Si0₂ в них не превышает 4-8% и коэффициент качества не менее 5-6. В известняках содержание кремнезема и окиси магния не должно превышать 1,5-2%.

Глиноземистый цемент получают двумя способами - спеканием

расплавлением. Первый способ - спекание требует высококачественного сырья, поэтому его применяют не так часто. Сырьевые материалы сначала дробят грубым и средним дроблением, как и при получении портландцемента, затем размалывают мокрым или сухим способом для получения шлама или сырьевой муки. Та или другая сырьевая смесь обжигается во вращающихся печах, работающих на малозольном топливе.

Благодаря тому, что температурный интервал спекания сырьевых смесей у глиноземистого цемента заключается между 1250- 1350º С, а температура расплавления не превышает 1400º С, обжиг сырьевых смесей для получения спекшегося клинкера затруднен.

Производство глиноземистого цемента по второму способу - методом плавления сырьевых смесей - в производственной практике нашло более широкое распространение.

Шихта плавится в вагранках, доменных печах и электропечах в восстановительной среде. В результате этого окислы железа и двуокись кремния, присутствующие в сырьевых материалах в виде примесей, восстанавливаются и, реагируя между собой, образуют ферросилиций. Так как плотность ферросилиция 6,5 г/см³, а расплавленного цемента 3 г/см³, расплав ферросилиция, осаждаясь вниз, отделяется от расплава цемента. Это дает возможность использовать более распространенное сырье, а следовательно, снизить стоимость цемента.

При доменной плавке сырьевые материалы вместе с железной рудой и применяемым в качестве топлива коксом послойно загружают в печь через загрузочное приспособление. Тонкий помол сырьевых материалов не требуется. Мелочь брикетируется и в таком виде подается на загрузку. В результате доменного процесса получают из руды расплавленный чугун, а в виде шлака - расплав для получения глиноземистого цемента. Температура выпускаемого из домны расплава глиноземистого шлака составляет 1550-1650º С, в то время как чугуна - 1450-1500º С. Расплавленный глиноземистый шлак выпускается в изложницы, где и подвергается медленному охлаждению и кристаллизации.

При плавке в электропечах сырье подается в виде кусков размером 20-40 мм. При этом известняк предварительно обжигается для удаления СО₂, а боксит высушивается или тоже обжигается для удаления влаги. Необожженные материалы подавать в электропечь нельзя, так как это грозит взрывом.

В электропечи имеют место те же процессы, что и в домне. По окончании плавки расплав глиноземистого цемента выливается в чугунные изложницы, где охлаждается и кристаллизуется.

Полученный таким образом продукт сначала дробится в мощных дробильных мельницах. Продукт помола подвергают электромагнитной сепарации для улавливания и отделения металлического железа и ферросилиция. Во время помола допускается ввод таких добавок, которые не снижают качества цемента.

Глиноземистый цемент отгружают в специально приспособленном для цемента транспорте или в бумажных мешках.