Производства глиноземистого цемента применяются

Глиноземистый цемент: производство, виды и характеристики

Цемент, как один из самых важных материалов для строительства, бывает нескольких разновидностей. Довольно часто используется глиноземистый, довольно дорогой цемент с рядом специфических характеристик. Он применяется для изготовления бетона, устойчивого к жаре и морозу, а также не пропускающего влагу, в ремонтных и аварийных работах.

Область применения

Прежде, чем более подробно рассматривать глиноземистый цемент, его свойства и области применения, необходимо понять, где и почему он актуален. Данный тип смеси больше востребован, все же, в промышленной сфере, так как в быту огнестойкость на уровне тысяч градусов не нужна, а приобретать столь дорогое сырье из-за его способности ускоренного твердения не актуально.

Применение глиноземистого цемента в промышленной сфере:

• Ремонт и реконструкция мостов
• Ускоренное строительство конструкций с высоким уровнем устойчивости – все работы занимают до 3 дней
• Случаи, когда важно обеспечить монолиту стойкость к сульфатам
• Фиксация и крепление анкерных болтов
• Создание тары для эксплуатации с агрессивными веществами
• Обустройство нефтяных скважин
• Цемент глиноземистый ГЦ40 может использоваться как ускоритесь для схватывания бетона, компонент для огнеупорной смеси
• Осуществление ремонта морских судов
• Строительство железобетонных конструкций, подверженных особо серьезным нагрузкам
• Сооружение морских и подземных конструкций
• Введение в состав клеевых растворов, предназначенных для эксплуатации в области строительной химии
• ГЦ 40 цемент является основным компонентом при приготовлении расширяющихся и водостойких растворов
• Производство гидроизоляционной штукатурки также может осуществляться с использованием глиноземистого цемента – материал применяют в отделке водопроводных линий, метрополитенов, в стыках трубопроводов и т.д.

Применение глиноземистого цемента в индивидуальном строительстве:

• Обустройство стяжки пола (в некоторых случаях, где есть особые требования к бетону)
• Подготовительный этап работ с подоконниками
• Строительство подвалов, цоколей зданий (редко)
• Ремонт/реконструкция систем вентиляции, дымоходов в частных домах.
• Часто при сооружении каминов и топок в домах, иных видов отопительных устройств используют именно цемент ГЦ 40, характеристики которого позволяют обеспечить нужные свойства конструкции

Высокоглиноземистый цемент

Для получения высокоглиноземистого цемента используют чистый глинозем различных марок. В качестве известкового компонента служит известняк или в некоторых ситуациях обожженная известь.

При расчете состава сырьевой шихты, необходимое содержание оксида кальция устанавливают в зависимости от того, сколько его должно быть в двойных соединениях силиката кальция и алюмината, а так же в тройных соединениях алюмосиликатах кальция с учетом твердых растворов.

В отличие от производства портландцемента, при производстве глиноземистого цемента трудно рассчитать минеральный состав расплава или клинкера. Это происходит, потому что минеральный состав клинкера зависит от способа производства (плавление или спекание), среды обжига (окислительная или восстановительная), характера охлаждения (условий кристаллизации), содержание оксида железа в сырьевой шихте, а так же от железосодержащих соединений, которые образуются после обжига шихты, и от состава полученных получившихся твердых растворов и др.

Глиноземистый цемент относится к группе вяжущих компонентов для приготовления строительных смесей. ГЦ может быть использован в качестве самостоятельного, базового или дополнительного компонента. Характеристики готовых продуктов определяются составом и способом приготовления природного вещества.

Состав

В качестве основы для производства композитного вяжущего используются алюминиевая руда (бокситы), известняк и породы с высоким содержанием алюминия. За счет последнего иное название ГЦ — алюминатный. При детальном рассмотрении химический состав глиноземистого цемента представлен оксидами металлов в таком содержании (в %):

• алюминий — 30-50:
• кальций — 35-45;
• железо и кремний — по 5-15.

В зависимости от доли CaO различают два типа ГЦ:

• мелоизвестковый — 35-40 %;
• высокоизвестковый — от 40 %.

Классификация также проводится по концентрации других примесей:

• обычный с содержанием глинозема до 66 %, кремниевой кислоты около 3 %;
• высокоглиноземистый с аналогичными компонентами до 76 и до 1 % соответственно.

Также в составе глиноземистого цемента присутствуют функциональные компоненты. Так, для балласта применяется геленит, а с целью увеличения рабочего времени раствора добавляется двухкальциевый силикат.

Производство

Методики изготовления алюминатного цемента сводятся к обжигу составляющих компонентов. Способов всего два: спекание или плавление. Первая технология подразумевает использование печей шахтного либо вращающегося типа, в которых температура поднимается до 1300 градусов по Цельсию. Сначала сырье охлаждают для кристаллизации геленита, затем происходит нагревание, а заготовку гранулируют и быстро остужают. Недостаток здесь в больших энергозатратах, но вяжущее вещество на выходе получается высокопрочным и качественным.

Плавление происходит постепенно в печах шахтного типа, которые также применяются для литья цветных металлов. Доменные практически не используются из-за низкой прочности получаемого материала на начальных этапах схватывания. В камеру сырье подается в измельченном виде с добавлением кокса. Получаемый продукт на выходе подвергается водяному охлаждению, далее заготовки попадают в специальную дробильную установку с многокамерными мельницами.

Вторая методика более распространенная за счет использования пылевидного топлива, что экономически более выгодно. Реже производители прибегают к электроплавке с целью очищения продукта от кремниевой кислоты.

Еще один подтип методики — дуговая плавка. Процесс выполняется в печах с переменным током. Здесь измельченное сырье обращают в гранулы или брикеты. При этом известняк предварительно кальцинируют, алюминиевую руду прокаливают. В результате получают ГЦ самого высокого качества на фоне алюминатных аналогов.

Технические характеристики

Одно из главных свойств глиноземистого цемента заключается в быстром схватывании и набора прочности. Процесс затвердевания происходит около 12 часов, а марочный показатель достигается в течение 3 дней. Для сравнения — портландцементу требуется 28 суток. Такая скорость образования цементного камня оправдана высоким содержанием активных кальциевых алюминатов.

Важно! Раствор на основе ГЦ рекомендуется замешивать маленькими порциями. Это объяснимо коротким рабочим временем композита — примерно 30-45 минут.

Также на фоне традиционного портландцемента алюминатный аналог превосходит в следующем:

1. Адгезия с металлом. Коэффициент сцепления ГЦ со стальной арматурой выше, благодаря чему монолит получается более целостным.
2. Жаростойкость. Если у ПЦ процесс дегидратации начинается при нагревании до 550 градусов по Цельсию, то у ГЦ свойства и форма сохраняются в условиях свыше 1500 градусов (по ГОСТу 969-91 для марок ВГЦ I — 1580, ВГЦ II — 1670 и ВГЦ III — 1750).
3. Плотность. Бетон из портландцемента имеет пористую структуру, из ГЦ пустоты в теле искусственного камня практически отсутствую, имеют меньшие размеры. В результате прочность и удельный вес также выше.

Минеральный композит на основе цемента проявляет устойчивость к механическим нагрузкам, агрессивным условиям эксплуатации относительно влаги, биологических и химических реагентов. Также бетон обладает инертностью к коррозии.

Важно! ГЦ неустойчив к щелочам, взаимодействие составов приводит к деформированию монолита. Из-за этого не рекомендуется самостоятельное добавление в раствор вяжущего с гипсом, известью и ПЦ.

Еще одно преимущество материала перед портландцементом — выделение тепла в процессе твердения раствора на глиноземистом цементе. В первые сутки показатель достигает 70 %. Это положительно сказывается на активности схватывания, позволяет выполнять заливку конструкций при температуре -10 градусов по Цельсию.

Важно! Работать с раствором на основе ГЦ не рекомендуется в жаркую погоду. При +30 градусов прочность сухого остатка будет ниже заявленной в 2-3 раза.

Стоит отметить особенность раствора из глиноземистого цемента. Из-за высокой вязкости вяжущего рабочую массу замешивать приходится дольше и трудозатратнее, нежели на основе ПЦ. Самостоятельно без опыта добиться однородности, своевременно выработать смесь сложно. Поэтому с целью получения качественного бетона лучше доверить работу профессионалам.

Ввиду характеристик материала сухие смеси в продажу поступают в контейнерах или мешках по 40-50 кг. Так как содержание железа может быть разным цветовое исполнение может быть желтым, зеленым, коричневым или черным.

Производство глиноземистого цемента регламентируется ГОСТом 969 от 2019 года (обновленные 969-77 и 969-91). На основании документа алюминатное вяжущее по прочности на сжатие подразделяют на три типа:

1. Цемент глиноземистый ГЦ-40 в течение суток способен выдержать нагрузку в 22,5-40 МПа. Применяется материал в строительной сфере для реализации различных проектов. Считается лидером по потребительскому спросу.
2. Глиноземистый цемент ГЦ-50 набирает прочность в 27,4-50 МПа. Основная сфера применения — топливная и энергетическая отрасль.
3. Цемент глиноземистый ГЦ-60 (от 32,4 МПа) применяется оборонном и металлургическом секторе.

Также по показателям прочности на третьи сутки выделяют:

• ВГЦ-25 или ВГЦ III по ГОСТ 969-91 (высокоглинистый цемент с классом прочности В25);
• ВГЦ-35 или ВГЦ I;
• ОВГЦ-25 (особочистый ВГЦ).

Важно! Маркировке ВГЦ II соответствуют марки ВГЦ с прочностью 25 и 35 МПа.

На базе алюминатного цемента приготовляют три типа смесей:

• с гипсом и шлаком — расширяется в воде;
• с полугидратом гипса м гашеной известью — проявляет гидроизоляционные свойства;
• комбинированный применяется в изоляционных и ремонтных работах со шлюзами, тоннелями, трубопроводами и резервуарами для той или иной жидкости.

Подводя итоги применение ГЦ сводится к строительным и ремонтным работам с ответственными и гидротехническими конструкциями. Вяжущий компонент важен в условиях получения быстрого и высокопрочного результата (транспортные сети, мосты, оборонительные и стратегические объекты).

Востребован материал для выполнения реконструкций в послеаварийных ситуациях в случае с трубопроводом, плотинами, дамбами, портовыми сооружениями, морскими судами. Жаростойкий бетон особенно актуален в промышленном секторе и отопительных пунктах.

В частном секторе нередко приходится работать в условиях низких температур. Так, алюминатный компонент актуален для устройства подушки под фундамент, фиксации анкерных систем, герметизации скважин. Более масштабные проекты здесь редко реализуются из-за высокой стоимости материала на фоне портландцемента. Но в случае с высокими грунтовыми водами мастера рекомендуют выбирать более качественный вариант.

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.

Цены на огнеупорный цемент

В соответствии со специальным назначением и специальной технологией изготовления, стоимость огнеупорных цементов достаточно высокая. Кроме того, большие партии материала этого вида, как правило, изготавливаются по отдельному заказу. На данный момент времени стоимость огнеупорного цемента в розничной продаже составляет:

• Цемент ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60: 1 600 рублей за мешок весом 50 кг. Производитель ОАО Пашийский Металлургическо-Цементный Завод, Российская Федерация.
• Цемент ВГЦ 70-ВГЦ 75, ВГЦI-ВГЦIII: 1480-1550 рублей за мешок весом 20кг. Производитель ООО «НТЗГЦ» (НИЖНЕТАГИЛЬСКИЙ ЗАВОД ГЛИНОЗЕМИСТЫХ ЦЕМЕНТОВ) Российская Федерация.
• Цемент ВГКЦ-70-1: 1 580-1 680 рублей за мешок массой 20 кг. Производитель компания ООO «Консолит», Российская Федерация.

Как работать

Цементная продукция с высокой термостойкостью стоит дороже, чем обычная, требует внимательного отношения при работе.

Пренебрежение к правилам, погрешности в работе могут привести к опрометчивой потере средств, получению ненадежного материала, ухудшающие возможности эксплуатации конструкции в целом.

Материал хорошо закрепляется на очищенной поверхности, поэтому нужно не экономить время и силы для проведения подготовительной работы.

Перед нанесением массы рабочую площадь следует тщательно убрать, пыль смести или снять пылесосом, сажу счистить, ее местонахождение отшлифовать, жировые пятна убрать растворителями.

Цементный порошок разводят в точном соответствии с указаниями из инструкции. Наиболее часто для цементной смеси используется пропорция: 1 часть цемента:3 части песка. Однако по технологии в раствор могут добавляться другие материалы (щебень, шамот, известь). При изменении пропорций компонентов результат может не соответствовать ожиданиям и обещаниям. В зависимости от массы раствора его можно перемешивать обычным мастерком или бетономешалками.

При правильном выборе марки огнеупорного цемента, соответствующей режиму эксплуатации конструкции, материал будет прочным, надежным на протяжении десятилетий.