Глиноземистый цемент

Сырьем для производства глиноземистого цемента (ГЦ) служат бокситы, состоящие в основном из глинозема А1₂O₃*nН₂0, и известняки; используют также промышленные отходы с большим содержанием глинозема А1203 вместо бокситов, которые в основном применяют для получения алюминия. Изготовляют глиноземистый цемент методом плавления (при температуре 1400-1500 ºС) в электрических дуговых печах, в вагранках или методом спекания (при максимальной температуре обжига 1200-1300 ºС) во вращающихся печах.

В нашей стране впервые применен еще один способ производства глиноземистого цемента в доменной печи путем плавки железной и бокситовой руды с добавками известняка или извести и железного лома (стружки) при температуре 1550- 1600 ºС. При этом способе совместно получают чугун и шлак; последний по составу представляет собой клинкер глиноземистого цемента. Продукт обжига - сплав или клинкер - после охлаждения измельчается в тонкий порошок. Через сито № 008 должно проходить больше 90 % от массы стандартной навески цемента. Глиноземистый цемент, в отличие от других цементов, состоит в основном из алюминатов кальция (nСаО * mА1₂0₃), причем больше всего в нем содержится однокальциевого алюмината СаО o А1₂0₃, который быстро твердеет с выделением большого количества теплоты и быстро набирает большую прочность. Поэтому эти же свойства присущи глиноземистому цементу, который является нормально схватывающимся (начало схватывания - не ранее 30 мин, окончание - не позднее 12 ч), быстротвердеющим гидравлическим вяжущим веществом. При твердении он выделяет много теплоты (в 1,5 раза больше, чем у портландцемента) и уже через сутки набирает 85 % своей марочной прочности. Причем марку глиноземистого цемента определяют испытанием стандартных образцов в возрасте 3 сут. Выпускается глиноземистый цемент марок 400, 500, 600. Химический состав глиноземистого цемента: А1₂0₃ (35 - 55 %);

СаО (45%), Si0₂ (5-10%), Fe₂0₃ (5-15 %), включая закись железа.

В цементном камне не содержатся опасные с точки зрения его коррозии химические соединения Са(ОН₂) и ЗСаО*А1₂0₃*6Н₂0, если твердение происходит при температуре менее 25 ºС, поэтому бетоны на глиноземистом цементе являются стойкими против вымывания из него Са(ОН)₂ в сульфатных средах, в морской воде. Однако он не стоек в растворах кислот и щелочей. Поскольку его твердение сопровождается большим тепловыделением (250 - 370 кДж/кг), это свойство используется при зимнем бетонировании, но при бетонировании массивных конструкций, особенно летом, могут возникнуть большие температурные деформации и, следовательно, трещинообразование. Изделия, отформованные с применением глиноземистого цемента нельзя проваривать, так как при этом его прочность уменьшается в 2 - 3 раза за счет образования в цементном камне малопрочного кубического трехкальциевого гидроалюмината ЗСаО x А1₂0₃*6Н₂0 (С₃АН₆).

Глиноземистый цемент применяют при изготовлении быстротвердеющих и жаростойких бетонов и растворов, при аварийно-ремонтных работах, для тампонирования нефтяных скважин, при строительстве военных сооружений. Однако его стоимость в 2 - 4 раза выше, чем портландцемента, так как для его производства применяется дорогое и редкое сырье (бокситы), больше энергозатрат при помоле клинкера.

Высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) - продукт тонкого измельчения обожженной до спекания (при температуре 1500 ºС) сырьевой смеси, состоящей из чистых А1203 и СаС03. В зависимости от содержания А1₂0₃ высокоглиноземистые цементы подразделяют: на ВГЦ I, ВГЦ II, ВГЦ III, с содержанием А1203 соответственно не менее 60, 70, 80%, а марки в возрасте 3 сут - на М²50 и М³50. Тонкость помола характеризуется остатком не более 10% на сите № 008. Начало схватывания высокоглиноземистых цементов - не ранее 30 мин, окончание - не позднее 15 ч. Эти цементы применяют для изготовления жаростойких бетонов и растворов.

Разновидностью глиноземистого цемента является ангидрито-глиноземистый цемент, который получают совместным помолом клинкера глиноземистого цемента с природным или полученным при обжиге ангидритом CaS0₄. Такой цемент быстро твердеет при температуре 15 - 20 ºС и выше, приобретает высокую прочность, следовательно, его целесообразно применять в тех случаях, где отвердение ИСК происходит при повышенных температурах, а также при срочных строительных работах.

В последние годы проводятся работы по получению модифицированного глиноземистого цемента, сырьем для которого служат бокситы, загрязненные примесями (в частности, Si0₂), со специальными добавками. Причем полученный модифицированный глиноземистый цемент имеет высокое качество (из работ С. И. Иващенко).