Metnn.ru

Строй портал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Получение глиноземистого цемента

Получение глиноземистого цемента

Глиноземистым цементом называется быстротвердеющее гид­равлическое вяжущее вещество, состоящее преимущественно из низ­коосновных алюминатов кальция и получаемое тонким измельчением обожженной до плавления или спекания сырьевой смеси извести (из­вестняка) и бокситов.

Глиноземистый цемент характеризуется значительным содержа­нием глинозема, откуда и название «глиноземистый». Кроме того, встре­чается еще ряд других названий: бокситовый, алюминатый, электро­цемент, плавленый цемент и др. Химический состав глиноземистых цементов колеблется в следующих пределах (% мае.): А1203 — 35-55; СаО — 35-45; Si0o — 5-10; Feo03 — 0-15. Входящие в состав глиноземи­стого цемента оксиды в отличие от портландцемента образуют глав­ным образом не силикаты, а алюминаты кальция.

В системе СаО — А1о03 (рис. 24) известны следующие минералы: трехкальциевый алюминат ЗСаО • А1203 (С3А); двенадцатикальциевый семиалюминат 12СаО • 7А1203 (С12А?); моноалюминат кальция СаО • А1203 (СА); диалюминат кальция СаО • 2А1203 (САД; гексаалю­минат кальция СаО • 6А1203 (СА6).

Для всех алюминатов кальция характерен одинаковый структур­ный мотив — устойчивые анионные комплексы из тетраэдров | A10 J» и октаэдров [А106]9

, в вершинах которых располагаются атомы кисло­рода, а в центре — атомы алюминия. Они отличаются высокой склонно­стью к объединению между собой с возникновением более сложных структур (кольца, цепочки и т. д.).

Трехкальциевый алюминат С3А образуется только при получении портландцементного клинкера. Структура С3А представляет собой во­семь шестичленных колец из [А10 ]5_, связанных атомами кальция. Соединение 12СаО • 7А1,03 встречается как в портландцементном, так и в глиноземистом клинкере.

Решетка СПА? значительно деформирована, и в ней имеются боль­шие пустоты, которые легко могут быть заполнены одновалентными ионами, что способствует ускорению гидратации и поглощению гид­роксильных ионов при высокой температуре.

Моноалюминат кальция СаО • А1,03 является основным минера­лом глиноземистого клинкера. Структура СА представлена тетраэдра­ми [А104]5_ и ионами кальция, расположенными в октаэдрических пус­тотах. Эта структура соответствует структуре тридимита, в которой все атомы кремния замещены атомами алюминия. Это обусловливает нео­бычное трехмерное размещение тетраэдров. Структура сильно иска­жена большими ионами кальция. Два из трех ионов кальция координи­рованы шестью ионами кислорода, а третий окружен девятью ионами кислорода. Соответственно расстояние Са — О для Са1 и Са11 изменяет­ся от 0,231 до 0,272 нм, адля Са1д- от 0,236 до 0,317 нм. Этим объясня­ется высокая гидратационная активность СА.

В решетке С А, атомы алюминия тетраэдрически скоординирова­ны кислородом. С А, выкристаллизовывается из расплавов в виде игл или пластинок. С А, гидратируется медленно. Активизировать его мож­но с помощью добавки С’а(ОН), или внедрением в его решетку различ­ных элементов, например Сг3+, Тг1. Бе3+ и т. д.

Гексаалюминат кальция СаО • 6А1,0, (САД не гидратируется при обычной температуре, поэтому его наличие в глиноземистом цементе снижает прочность цементного камня.

Образование минералов идет по схеме

Разложение СаС03 происходит в интервале 600-1000 °С, образо­вавшийся СаО реагирует с А1,0, с получением СрА_ и СА. Появление двенадцатикальциевого семиалюмината наряду с моноалюминатом кальция является следствием быстрой диссоциации СаС03 в интерва­ле 600-800 °С и образования в системе СаС03 — А1,0, значительного количества СаО. При повышении температуры до 1000 °С ускоряется взаимодействие глинозема с СаО, в результате чего резко повышается количество СА в продукте обжига (спеке) и уменьшается содержание С^А При температуре 1200 °С появляются микрорасплавы, способ­ствующие ускорению реакций взаимодействия компонентов.

Как показывают многочисленные исследования, реакции в твер­дом состоянии являются, как правило, многоступенчатыми, с образо­ванием промежуточных соединений. Последовательность возникнове­ния новых фаз определяется не их химическим потенциалом, а рабо­той их образования. В тех случаях, когда структуры наиболее выгодных в термодинамическом отношении новых соединений будут мало отли­чаться от структур исходных веществ, они одновременно окажутся и первичными, и наиболее устойчивыми. И наоборот, если новые струк-

туры наиболее выгодны в энергетическом отношении, но очень далеки от структур исходных компонентов, то возникают кинетические труд­ности прямого перехода исходных соединений в эти структуры. По­этому первыми в таких условиях будут появляться промежуточные, близкие по структуре к исходным, соединения, хотя энергетически они менее выгодны. Этим объясняется то обстоятельство, что продукт об­жига во всех смесях СаО с А1203 имеет поликомпонентный состав. Продукт обжига смеси СаО : А1203 = 12:7 содержит С3А, С12А7 и СА. Смесь, рассчитанная на получение моноалюмината кальция, содержит С А, С12А7 и небольшое количество С А Продукт обжига смеси СаО : А1203 = 1:2 содержит СА, СА2, А1203. Расчетный фазовый состав достигается при значительном увеличении длительности обжига или повышенной температуре обжига, особенно при плавлении. Важной стадией процесса синтеза алюминатов кальция является диффузия ионов, поэтому введение в сырьевую смесь веществ с малой энергией химических связей интенсифицирует процесс образования минералов.

Минеральный состав обычных глиноземистых цементов представ­лен преимущественно низкоосновными алюминатами кальция СА и СА2, которые и обусловливают его свойства как быстротвердеющего высокопрочного вяжущего вещества. При этом главная роль принад­лежит моноалюминату кальция; количество С12А7 и СА2 относительно невелико.

Моноалюминат кальция в смеси с водой гидратируется и, твер­дея, дает камень высокой прочности. Двенадцатикальциевый семиалю- минат в смеси с водой быстро схватывается и твердеет. Прочность его достигает вначале значительной величины, а с течением времени сни­жается. Диалюминат кальция, содержащийся в обычных цементах при­мерно в пределах 20-30 %, при твердении характеризуется высокой прочностью, но относительно медленно нарастающей.

Обычно в глиноземистых цементах содержится небольшое коли­чество Р-СД. характеризующегося медленным твердением, а также геленит 2СаО • А1203 • 8Ю2, практически не взаимодействующий с во­дой при обычных температурах. Эти компоненты ухудшают вяжущие свойства глиноземистого цемента, в особенности геленит, который, связывая глинозем в инертное вещество, уменьшает содержание ак­тивных алюминатов кальция в вяжущем. Каждый процент кремнезема дает 4,5 % балластного соединения геленита, поэтому содержание 8Ю2

Читайте так же:
Изготовление жерновов с использованием магнезиального цемента

в сырье должно ограничиваться минимальными пределами (до 4-5 %).

Оксиды железа в глиноземистых цементах представлены обычно в виде твердых растворов — от С6А,Р до С0К Оксид магния присутству­ет в виде магнезиальной шпинели А^О • А1,0,. периклаза А^О или окерманита 2СаО • А^О • 28ЮГ

Как уже отмечалось, для производства глиноземистого цемента используют чистые известняки и бокситы. Наряду с бокситами для производства глиноземистого цемента применяют иногда алюминие­вые шлаки и шамот из высокоглиноземистых глин, однако в этом слу­чае получается глиноземистый цемент пониженного качества.

Существуют два способа производства глиноземистого цемента: обжиг до спекания и обжиг до плавления. В первом случае тщательно измельченные и размолотые сырые материалы обжигаются так же, как и портландцементный клинкер, до спекания во вращающейся или шах­тной печи. Этот способ применяется редко, так как температура спека­ния глиноземистой сырьевой смеси близка к температуре плавления (1250-1350 °С — спекание и 1400-1450 °С — плавление). Кроме того, получить качественный глиноземистый цемент по этому способу мож­но только из высококачественных бокситов с небольшим содержанием кремнезема и оксида железа.

Во втором случае грубоизмельченную смесь известняка или из­вести и боксита плавят в специальных электрических или доменных печах. Процесс плавления ведется в восстановительной среде, вслед­ствие чего происходит восстановление оксида железа до металличес­кого железа, которое, соединяясь с кремнием, восстанавливающимся из кремнезема, образует ферросилиций. Последний, обладая большим удельным весом, находится в нижнем слое расплавленной массы, а вер­хний слой состоит из жидкого сплава, представляющего собой очи­щенный от примеси кремнезема глиноземистый цемент. Отделение образующегося металлического железа производится электромагнита­ми после тонкого помола охлажденного продукта. Плавка в электри­ческих и доменных печах позволяет использовать бокситы с повышен­ным содержанием примесей. Это обусловило преимущественное при­менение таких способов производства глиноземистого цемента.

На качество цемента, получаемого плавлением в тех или иных печах, сильно влияет режим охлаждения расплавов. При быстром ох­лаждении структура материала становится стекловидной, причем при помоле получается цемент пониженного качества. Медленное охлаж­дение расплава приводит к хорошей кристаллизации алюминатов каль­ция, которые в таком виде обладают повышенными вяжущими свой­ствами.

Состав, свойства и применение глиноземистого цемента

Особую быстродействующую строительную смесь, отличительной чертой которой является затвердевание не только в воздушной среде, но и в водной, называют глиноземистым цементом. Получение этого материала осуществляется по специальной технологии, при которой исходное сырье обогащается глиноземом, обжигается в электродуговых или доменных печах, а затем измельчается. Именно из этой смеси готовят жаростойкий бетон.

Характеристики, свойства и виды

Производство глиноземистого цемента устроено таким образом, что из общего состава удаляются все компоненты, снижающие его качество, например, частицы кремнезема или железа. Затвердение приготовленной смеси начинается примерно через 45 минут, поэтому работать с таким раствором нужно очень быстро, не замешивая больших порций. Время полного схватывания составляет около 10 часов.

Глинозем от других видов цемента отличают следующие особенности:

  • Прочность смеси появляется еще на ранних этапах схватывания и быстро нарастает.
  • Применение раствора возможно и при отрицательных температурах (до -10°) без необходимости подогрева ― при его затвердении происходит достаточное выделение тепла.
  • Глиноземистый (алюминатный) цемент обладает повышенной прочностью и плотностью готовых материалов, поэтому бетонный камень практически не боится воздействия агрессивных жидкостей и газов различного химического состава.
  • Сырье выгодно отличается от иных видов портландцемента, поскольку имеет высокие характеристики термостойкости и огнеупорности. Если добавить в смесь хромированную руду, шамот, магнезит, то раствор может быть использован для получения специального огнеупорного бетона гидравлического твердения.

Алюминатный цемент классифицируется по показателю прочности на сжатие и, исходя из этого свойства, его разделяют на марки: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, где возрастание цифры характеризует увеличение стойкости готового бетона. В обычном строительстве чаще используется цемент с более низким показателем ― ГЦ-40, так как его цена скромнее остальных марок, а прочности и огнеупорных качеств достаточно для выполнения многих работ.

Особенности применения

Основной отраслью использования бетонов этой категории является промышленное строительство, потому как именно на таких объектах часто требуются материалы, способные выдерживать высокие температуры (до 1300°С), воздействие агрессивных сред, обладающие высокой прочностью.

Но, кроме этого, глиноземистый огнеупорный бетон используют для:

  • Возведения железобетонных и особо прочных бетонных сооружений, когда основные показатели строительных блоков и соединяющих растворов должны достигнуть максимума уже в 1-2 сутки.
  • Создания пробок (тампонирования) в породах или конструкциях с целью остановки водного потока; в холодных нефтяных скважинах, для заделки трещин в водных сооружениях.
  • Строительства подземных конструкций, а также водных портов, где от материалов требуются характеристики повышенной устойчивости к воздействию сульфатами и влагой.
  • Ремонта различных видов морского транспорта, например.
  • Возведения сооружений из железобетонных блоков и их производства (в этом случае глиноземистый цемент применяют в качестве вещества, ускоряющего процессы твердения).
  • Установки быстрого фундамента под строительные сооружения и производственные машины.
  • Устранения повреждений мостов, заливки анкерных болтов.
  • Возведения сооружений и изготовления различных промышленных емкостей, требующих стойкости к воздействию соединениями серы, различными органическими кислотами, и растворами солей.

Сырьем для изготовления этого вида цемента служат чистые известняки и бокситы, к которым примешиваются прочие элементы, если готовым изделиям нужно придать определенные свойства. Сегодня его производят двумя методами — спеканием и плавлением шихты. Выбор технологии зависит от того, какой состав имеют используемые бокситы, от содержания в них кремниевой кислоты и оксидов железа, а также от качества кокса.

Читайте так же:
Как замешать цементный раствор дрелью

Производство этим способом требует высокого качества бокситов, поскольку они являются основным сырьем, к которому добавляют кокс и известняк. Смесь загружается в ватержакетные печи (с водяным охлаждением). Плавление происходит за счет подачи через фурмы нагретого в рекуператорах воздуха. Далее масса пропускается через летку, охлаждается в изложницах печи и поступает в дробилку, где происходит ее измельчение. Печи работают на пылевидном топливе, а дробилки оснащаются многокамерными мельницами.

Иногда для производства специального цемента используют способ электроплавки. Его отличие в том, что в процессе изготовления выплавляется ферросилиций, а это позволяет очистить смесь от кремниевой кислоты.

Редко может применяться метод дуговой плавки, для которого требуются специальные печи переменного тока, но глиноземистый цемент, произведенный этим способом, отличается наиболее высоким качеством.

Подготовка сырья заключается в измельчении и смешивании всех составляющих с последующим их брикетированием или гранулированием. При этом известняк предварительно кальцинируют, а бокситы прокаливают, используя коксосодержащую шихту.

Температура в электродуговых печах достигает максимально высокого уровня, за счет чего кремнезем, содержащийся в шихте, проходит восстановление до кремния, который вступает в реакцию с железом и в результате образует ферросилиций.

Доменная печь также может использоваться для производства этого вида, а точнее, ― высокоглиноземистого шлака с большим содержанием кремнезема и отсутствием железа, с последующим его измельчением. Но такой материал имеет низкие характеристики прочности в начальных стадиях процесса твердения.

В этом случае производство осуществляется в обычных заводских печах при относительно невысоких температурах. При медленном охлаждении полученной смеси геленит кристаллизуется в стеклообразную форму. Но, если температура в процессе спекания была ниже требуемой, произойдет кристаллизация алюминатов кальция. Важно не допустить образования стекла в будущем цементе, поэтому для расплава организуют системы сверхбыстрого охлаждения с целью предотвращения выпадения кристаллов геленита. На выходе из доменной печи смесь подвергается грануляции паровоздушным потоком.

Цемент, полученный этим способом, отличается более высоким качеством и показателем прочности, в сравнении с тем, охлаждение которого проходило медленно.

Купить цемент этой категории не составляет труда, он есть в большинстве специализированных магазинов в свободной продаже. Цена зависит от производителя и объема фасовки. Как правило, цементная высокопрочная смесь российского производства стоит гораздо дешевле импортной.

Для сравнения, тонна ГЦ-40 российских изготовителей обойдется покупателю примерно в 20 800 рублей. Это же количество цемента, произведенного в Турции, будет стоить 21 500 рублей, в Польше ― 26 600 рублей.

В строительных магазинах можно купить специальный высокопрочный цемент в мешках весом в 20 кг, стоимость которых находится в пределах 500 рублей.

Глиноземистый цемент — особенности и применение

Основной компонент бетона и цементного раствора – глиноземистый цемент относится к цементам специального назначения. «Специальность» назначения «вяжущего» этого вида обусловлена свойствами, которыми обладает данный материал: очень быстрый набор марочной прочности на воздухе и в воде и относительно высокая прочность на сжатие.

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.

  • 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.

Особенности изготовления

Глиноземистый цемент, свойства которого достаточно специфичны, изготавливается из чистых бокситов или известняков, с добавлением других элементов для придания нужных характеристик смеси. Основных способов производства цемента два – плавление и спекание. Выбор метода зависит от: состава бокситов, качества кокса, показателя объемного содержания в них оксидов железа, и в дополнение кремниевой кислоты.

Читайте так же:
Быстросохнущий цемент для пола

Плавление

Для метода плавления используют бокситы высокого качества, к ним домешивают известняк и кокс. Эту смесь отправляют в ватержакетные печи с водяным типом охлаждения и плавят благодаря подаче через фурмы воздуха, до нужной температуры предварительно нагретого в рекуператорах. Потом массу пропускают через летку, в изложницах печи охлаждают и отправляют в дробилку для измельчения. В дробилках стоят многокамерные мельницы. Печи работают за счет пылевидного топлива.

В некоторых случаях используется электроплавка, в процессе которой выплавляется ферросилиций, за счет чего смесь очищается от кремниевой кислоты. Иногда применяют способ дуговой плавки с использованием специальных печей переменного тока с целью производства глиноземистого цемента особенно высокого качества. Сначала готовят сырье: измельчают, смешивают компоненты, делают из них гранулы или брикеты. Известняк заранее кальцинируют, а вот бокситы подвергают прокаливанию, шихту используют коксосодержащую.

В современных электродуговых печах уровень температуры может доходить до очень высоких показателей, именно из-за этого кремнезем в шихте восстанавливается до кремния, а он, в свою очередь, входит в реакцию с железом – так получается ферросилиций.

В производстве глиноземистого цемента могут использоваться и доменные печи, но материал получается не очень прочным на первых этапах твердения.

Спекание

Данный метод производства предполагает использование сравнительно невысоких температур в обычных печах. Сначала смесь медленно охлаждают, чтобы кристаллизовался геленит и приобрел стеклообразную форму. Тут важно, чтобы в процессе спекания температура не оказалась ниже оптимальной, так как это приводит к кристаллизации алюминатов кальция. В итоговом составе стекла появиться не должно, для чего создают системы очень быстрого охлаждения (чтобы не создались кристаллы геленита).

На этапе выхода из печи смесь превращают в гранулы паровоздушные потоки. Полученный данным методом глиноземистый цемент демонстрирует прекрасные показатели прочности в сравнении с веществом, которое охлаждалось более медленно.

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.

Бокситы — горная порода, состоящая из гидратов и разнообразных примесей. Используется для создания алюминия и огнеупоров, добычи абсорбентов.

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.

Для корректировки сроков схватывания используют замедлители (хлористый кальций, буру, борную кислоту), либо ускорители (гипс, портландцемент, известь).

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.

Самые известные производители цемента в мире: Cimsa Icidac , Ciment Fondu, Secar.

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.

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).

Читайте так же:
Как навести цементную смесь

Глиноземистый цемент применение

  • Ремонт поврежденных гидротехнических сооружений и промышленных зданий, оперативная заделка пробоин в судах, гидроизоляция интервалов нефтяных и газовых скважин, оперативная изоляция порывов сопровождающихся обильным расходом воды. Другие ремонтные работы, когда необходимо чтобы проектная прочность конструкции достигла своей максимальной величины в течение первых 3-х суток;
  • Строительство бетонных конструкций, которым по условиям эксплуатации необходима повышенная сульфатостойкость;
  • Фиксация анкерных болтов и защита арматурного пояса;
  • Как ускоритель твердения в бетон общего применения;
  • Строительство резервуаров для хранения агрессивных сред и строительство подземных сооружений работающих в агрессивных условиях;
  • Как добавка для обеспечения повышенной водо- и морозостойкости, а также как добавка для обеспечения бетонных работ в условиях низких температур (до минус 10 градусов Цельсия) без дополнительного прогрева бетона;
  • Как компонент в производстве клея в строительной химии;
  • Производство огнеупорного бетона способного выдерживать температурные нагрузки до 1 700 градусов Цельсия.
  • Производство водонепроницаемой штукатурки для: локализации повреждений водопроводов работающих под давлением до 10 кгс/см2, гидроизоляция подземных сооружений, герметизации стыков трубопроводов воды, канализации и других стоков, ремонт гидротехнических сооружений.

Применение глиноземного цемента в частном строительстве и быту

  • Строительство каминов и топок (тепловых щитков) отопительных печей;
  • Ремонт дымоходов и вентсистем;
  • Подготовка стяжки пола;
  • Строительство подвалов и цокольных этажей;
  • Подготовка притолок и подоконников.

Популярные бренды: Secar (Франция), Ciment Fondu (Франция), Górka Cement (Польша), Cimsa Isidac (Турция) и ГГЦР (Россия).

Технология получения

Производство глиноземного цемента осуществляется двумя способами:

  • Методом плавления. В этом случае получение требуемого материала происходит в результате плавления в специальных барабанах шихты. Процесс происходит при определенных значениях температуры, так как этот показатель является самым важным в технологии. Обожженное сырье измельчают до получения мелкого порошка и упаковывают в пластиковые мешки.
  • Методом спекания. Особенность данной технологии заключается в изначальном измельчении сырья до порошкообразного состояния и последующего обжига в печи. Этот способ более быстрый, но качество цемента будет несколько ниже, чем при первом варианте изготовления.

Качество цемента зависит от тонкости помола, которую может обеспечить производитель. Более мелкие частицы лучше схватываются при приготовлении раствора и обладают более высокими прочностными характеристиками.

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.

Схватывание и твердение портландцемента

При смешивании портландцемента с водой образуется пла­стичное, легко формуемое тесто (гель), постепенно загустеваю­щее (схватывающееся) и переходящее в камневидное состояние.

Процесс твердения цемента в соответствии с теорией тверде­ния вяжущих, разработанной академиком А. А. Байковым, ус­ловно разделяется на три периода: подготовительный, коллоидации и кристаллизации.

В подготовительном периоде частицы цемента смачиваются водой и растворяются с поверхности; со временем образуется насыщенный раствор. В этот период, длившийся 1…3 ч, цемент­ное тесто пластично и легко поддается формованию. Основные минералы клинкера в растворе с водой гидратируются по следующим уравнениям:

ЗСаО • SiO2 + 5Н2О = 2СаО • SiO2 • 4Н2О + Са(ОН)2;

2СаО • SiO2 + 4Н2О = 2СаО • SiO2 • 4Н2О;

ЗСаО • Аl2О3 + 6Н2О= 3СаО • Аl2О3 • 6Н2О;

4СаО • Аl2О3 • Fе2О3 + nН2О = 4СаО • Аl2О3 • Fе2О3 • nН2О.

В период коллоидации концентрация гидратных новообразо­ваний в растворе возрастает. Образующиеся соединения (ново­образования) отличаются меньшей растворимостью, чем мине­ралы клинкера. Поэтому раствор, насыщенный по отношению к исходным соединениям, является пересыщенным по отношению к новообразованиям. Гидратные новообразования в виде мель­чайших коллоидных частичек — субмикрокристаллов — выделя­ются из раствора, образуя цементный гель.

Возникновение большого количества геля приводит к загустеванию цементного теста, которое утрачивает пластичность, Момент загустевания (схватывания) цементного теста наступа­ет через 3…5 ч после затворения цемента водой. Прочность за­густевшего теста в этот период еще невелика.

Период кристаллизации характеризуется дальнейшей гидра­тацией цемента. Гель постепенно преобразуется в кристалличе­ские сростки. Формируется конденсационно-кристаллизационная структура цементного камня с химическими связями между частицами. Цементный гель теряет значительное количество воды, и наступает конец схватывания. Число и площадь поверх­ности контактов в кристаллах новообразований увеличиваются, что приводит к заметному росту прочности цементного камня. Структура теряет способность тиксотропно разжижаться и вос­станавливаться после снятия механического воздействия.

Температура оказывает очень большое влияние на твердение портландцемента. При температурах от 0 до 8СС происходит значительное (в 2—3 раза) по сравнению с твердением при обычных температурах замедление этих процессов, а ниже 0°С они почти полностью прекращаются. Повышение же температуры твердеющих растворов и бетонов сопровождается большим ускорением роста прочности. Оно становится достаточно заметным уже при температуре бетонных смесей 30 — 40 °С при их твердении в теплые периоды года. В больших же массивах эти температуры могут держаться и в холодное время.

Сроки схватывания цементного теста нормальной густоты определяют на приборе Вика по глубине проникания иглы. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 45 мин, конец схватывания — не позднее 10 ч от начала затворения. Эти показатели определяют при температуре 20 ±2 °С. Схватывание портландцемента обычно наступает через 1…2 ч, а заканчивает­ся — через 4…6 ч. На сроки схватывания портландцемента влия­ют его минералогический состав, тонкость помола, температура теста, содержание воды и другие факторы.

Читайте так же:
Как выровнять цементный раствор

36. Примеры других гидравлических вяжущих (цементов) и области их применения.

Глиноземистый цемент. Высокопрочное вяжущее вещество быстротвердеющее на воздухе и в воде, которое получают путем обжига, до состояния плавления или спекания смеси материалов, богатые окисью кальция и глиноземом. Клинкер в отличие от портландцемента содержит преимущественно низко-основные алюминаты кальция.

· короткие сроки твердения;

· стойкость к агрессивным веществам;

· отличное сцепление с арматурой;

Столь высокие показатели оправдывают применение глиноземистого цемента, даже, несмотря на то, что он в 3-4 раза по цене превосходит обычные цементы.

· при возведении военно-транспортных и оборонительных сооружений;

· при восстановлении разрушенных военно-транспортных сооружений,

· автомагистралей, мостов, искусственных сооружений (когда времени в обрез);

· при возведении сооружений, которые периодически подвергаются действию приливов и отливов — это могут быть набережные, порты, плотины и т.д.;

· для зимних бетонных и железобетонных работ, а также для работ при низких температурах;

· для быстрого возведения фундамента под машину, для проведения срочных ремонтно-монтажных работ;

· при возведении бетонных и железобетонных сооружений, которые находятся в минерализованных водах;

· и в прочих срочных случаях в строительной практике (ликвидация аварии конструкций, ремонт после пожаров и т. д.).

Изменение свойств минеральных вяжущих с помощью различных добавок.

Коррозия металлических конструкций. Виды. Протекаемые процессы.

Коррозия – это разрушение металлических, керамических, деревянных и других материалов в результате химического или физико-химического взаимодействия.

Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.

основные виды коррозии. Условно их можно поделить на следующие группы:

· Химическая коррозия – процесс взаимодействия с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислителя проходят в одном акте. Металл и окислитель не разделены пространственно.

· Электрохимическая коррозия – процесс взаимодействия металла с раствором электролита. Ионизация атомов и восстановление окислителя проходят в разных актах, однако скорость во многом зависит от электродного потенциала.

· Газовая коррозия – химическое ржавление металла при минимальном содержании влаги (не более 0,1 процента) и/или высоких температурах в газовой среде. Чаще всего данный вид встречается в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Методы защита металлических конструкций от коррозии.

Легирование

Этим способом является получение сплавов, которое называется легирование. В настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др.

Защитные пленки

Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Лаки и краски обладают низкой газо- и паропроницаемостью, водоотталкивающими свойствами, поэтому они препятствуют доступу к поверхности металла воды, кислорода и содержащихся в атмосфере агрессивных компонентов.

Опыт показывает, что срок службы лакокрасочных покрытий в этих условиях невелик. Намного практичнее оказалось применять толстослойные покрытия из каменноугольной смолы (битума).

В некоторых случаях пигменты красок выполняют также роль ингибиторов коррозии (об ингибиторах будет сказано далее). К числу таких пигментов относятся хроматы стронция, свинца и цинка (SrCrO4, PbCrO4, ZnCrO4).

Грунтовки и фосфатирование

Часто под лакокрасочный слой наносят грунтовки. Пигменты, входящие в ее состав, также должны обладать ингибиторными свойствами. Проходя через слой грунтовки, вода растворяет некоторое количество пигмента и становится менее коррозионноактивной. Среди пигментов, рекомендуемых для грунтов, наиболее эффективным признан свинцовый сурик Pb3O4-.

Для фосфатирования поверхности стальных изделий разработано несколько различных препаратов. Большинство из них состоят из смеси фосфатов марганца и железа.. Процесс фосфатирования длится 40-60 минут. Для его ускорения в раствор вводят 50-70 г/л нитрата цинка. В этом случае время сокращается в 10-12 раз.

Электрохимическая защита

В производственных условиях используют также электрохимический способ — обработку изделий переменным током в растворе фосфата цинка при плотности тока 4 А/дм2 и напряжении 20 В и при температуре 60-700 С. Преимущественно их используют как основу под окраску, обеспечивающую хорошее сцепление краски с металлом. Кроме того, фосфатный слой уменьшает коррозионные разрушения при образовании царапин или других дефектов.

Силикатные покрытия

Для защиты металлов от коррозии используют стекловидные и фарфоровые эмали, коэффициент теплового расширения которых должен быть близок к таковому для покрываемых металлов. Их компонентами являются SiO2 (основная масса), B2O3, Na2O, PbO. Кроме того, вводят вспомогательные материалы: окислители органических примесей, оксиды, способствующие сцеплению эмали с эмалируемой поверхностью, глушители, красители. Эмалирующий материал получают сплавлением исходных компонентов, измельчением в порошок и добавлением 6-10% глины. Эмалевые покрытия в основном наносят на сталь, а также на чугун, медь, латунь и алюминий.

Цементные покрытия

Для защиты чугунных и стальных водяных труб от коррозии используют цементные покрытия. Недостаток портландцементных покрытий тот же, что и эмалевых, — высокая чувствительность к механическим ударам.

Покрытие металлами

Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами корродируют с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами:

-горячее покрытие — кратковременное погружение в ванну с расплавленным металлом;

-гальваническое покрытие — электроосаждение из водных растворов электролитов;

-диффузионное покрытие — обработка порошками при повышенной температуре в специальном барабане;

-с помощью газофазной реакции, например:

3CrCl2 + 2Fe 1000 ` C 2FeCl3 + 3Cr (в расплаве с железом).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector