Цемент гц 40

Цемент гц 40

Что такое глиноземистый цемент и где он применяется: виды, свойства, технические характеристики

Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующую гидравлическую смесь, основной отличительной особенностью которой является способность быстро твердеть в воде и на воздухе. Такой тип цемента удается получить в процессе измельчения обожженного сырья, которое обогащено глиноземом. В качестве первичного сырья в процессе производства используют бокситы, известняк или породы с высоким содержанием оксида алюминия (поэтому вещество часто называют еще алюминатным цементом).

Цемент ГЦ может использоваться для приготовления особого жаростойкого бетона. Цемент отличается чрезвычайно высоким уровнем огнестойкости – согласно утверждениям специалистов, монолиты из такого раствора можно эксплуатировать при температуре до +1700 С. Часто смесь применяют в тандеме с шамотом или магнезитом, что дает возможность делать огнестойкие растворы, способные застывать в воде.

Несмотря на специфические свойства, цемент глиноземный используется как в индивидуальном строительстве, так и в промышленном. Современные производители предлагают два основных типа смеси – созданной в процессе плавления или запекания.

Выбор конкретного метода производства зависит от специфики состава бокситов, объема содержания в элементах различных включений и т.д.

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

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.

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.

Состав и свойства

Чтобы лучше понять, что такие глиноземистый цемент, стоит рассмотреть его состав. Основной компонент смеси – низкоосновной однокальциевый алюминат (обозначается как СаО-А12О3), который в процессе твердения трансформируется в двухкальциевый гидроалюминат. Цемент данного типа бывает малоизвестковым (с СаО меньше 40%) и высокоизвестковым (СаО больше 40%).

Состав глиноземистого цемента (указаны химические элементы):

  • Оксид железа – от 5% до 15%
  • Оксид кремния – от 5% до 15%
  • Оксид кальция – от 35% до 45%
  • Оксид алюминия – от 30% до 50%

Также в смесь вводят алюминаты, двухкальциевый силикат (призван замедлить твердение), геленит в качестве балластной примеси.

Особые свойства глиноземистого цемента:

1) Из-за наличия в составе смеси алюминатов кальция цемент обладает прекрасными вяжущими свойствами, высокой прочностью после полного твердения. Но сам процесс затвердевания глиноземистого цемента, хоть и схож с аналогичным поведением портландцемента, проходит с выделением тепла: в течение первых суток выходит около 70% тепла, а это опасно. Если температура воздуха будет выше +30 градусов, бетон будет демонстрировать стойкость, в 2-3 раза меньшую нормативной.

2) Глиноземный цемент создает более плотный искусственный камень (если сравнивать с портландцементом), демонстрирует высокую прочность, великолепную стойкость к агрессивным средам. Но такой монолит быстро деформируется в щелочной среде, поэтому его запрещено самостоятельно смешивать с гипсом, портландцементом, известью.

3) Скорость твердения бетонных растворов данного типа высокая: смесь начинает твердеть через полчаса, завершается процесс уже в течение 12 часов. Схватывается глиноземистый цемент так же, как и портландцемент, но нормативную прочность выдает уже через 72 часа, (а не по прошествии 28 суток).

Свойства глиноземистого цемента:

  • Стойкость к газообразным средам, агрессивным жидкостям
  • Возможность проводить работы при минусе
  • Быстрый набор прочности
  • Высокая плотность создаваемого монолита
  • Высокий уровень термической устойчивости, что позволяет получать огнеупорные растворы

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.

Особые виды ГЦ:

  • 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.

Технические характеристики

  • Быстрое твердение – начинается через 30-45 минут, заканчивается по прошествии трех суток.
  • Выделение больших объемов тепла в процессе твердения, благодаря чему глиноземистый цемент можно использовать при температуре до -10С.
  • Повышенные характеристики стойкости как к низким, так и к высоким температурам.
  • Огнеупорность – до +1300-1700 С.
  • Высокий уровень плотности (мало пор в структуре).
  • Очень высокая прочность.
  • Стойкость к газообразным и жидким средам, коррозии, сернистым соединениям магния и кальция, хлоридам щелочных металлов.

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Высокоглиноземистый цемент, или просто ВГЦ

Высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) — это высокопрочное быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, состоящее в основном из моно- и диалюминатов кальция (CaO*Al ), получаемый путем тонкого измельчения сырьевых составляющих шихты, ее последующего обжига во вращающейся печи при температуре 1450 С и тонкого измельчения полученного клинкера на струйной мельнице.

Исходными сырьевыми составляющими шихты являются: карбонат кальция по ТУ 113-03-00203789-23-94 и гидроксид алюминия по ТУ 1711-045-00196368-95. ОАО «Волховский Алюминиевый Завод» выпускает ВГЦ по ГОСТ 969-91 двух марок ВГЦ-1 и ВГЦ-2.

Минералогический состав, содержание CaO Al — 35-45%, ВГЦ применяется ровно в безукоризненном облике, таково и в качестве компонента расширяющихся, напрягающих, быстротвердеющих, огнеупорных и других специальных вяжущих веществ в металлургической, огнеупорной, цементной и др. отраслях промышленности.

ВГЦ может быть использован в качестве носителя катализаторов при конверсии ненасыщенных углеводородов. В заключительные годы ВГЦ получил размашистое применение в черной и цветной металлургии в составе жаропрочных бетонов и сухих жаропрочных каш, используемых в печах сталелитейной и сталепрокатной промышленности, туннельных печах, коксовых печах, котлах, сталеразливочных ковшах. Применение эдаких бетонов и смесей позволяет благодаря длинным теплоизоляционным свойствам экономить топливно-энергетические ресурсы за счет снижения теплопотерь, а так же в виду тонкой химической стойкости позволяет исключить химическое взаимодействие футеровки с растопленным металлом.

Высокая механическая прочность этих материалов, изрядный срок службы удешевляют производство, а быстроходный комплект прочности в ранние сроки твердения сокращает пора ремонтов. Жаростойкие бетоны и сухие смеси в сравнении со штучным огнеупорным материалом обеспечивают ускорение темпов строительства, снижение физических и трудозатрат.
Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующий гидравлический вяжущий материал, который получают путем тонкого измельчения обожженной до спекания или сплавления богатой глиноземом сырьевой смеси. В качестве исходных материалов для получения глиноземного цемента используют известняк, известь или породы, с высоким содержанием глинозема (Al2O3). Химический состав такого цемента включает Al2O3 (минимум 35%), CaO (минимум 36%), SiO2 (2 — 4%) и Fe2О3 (10 — 14%). Внешние параметры глиноземистого цемента — это тонкий порошок серо-зеленого, коричневого или черного цвета.
По прочности на сжатие глиноземистые цементы подразделяются на две группы: цемент марки ГЦ-40 и марки ГЦ-50. Различаются они следующими параметрами: к концу первых суток прочность цемента марки ГЦ-40 составляет 22,5 МПа, а марки ГЦ-50 — 27,4 МПа. В возрасте 3-х суток прочность ГЦ-40 — 40 МПа, ГЦ-50 — 50 МПа.

Начало схватывания глиноземистых цементов происходит в возрасте не менее 45 минут, а конец схватывания — не позднее 10 часов. Глиноземистый цемент хорошо твердеют во влажной среде. При добавлении такого цемента в бетон, последний становится водонепроницаемым (его используют при контакте сооружений с пресной или сульфатной водой) и морозостойким, устойчивым к коррозии, что гарантирует полную сохранность арматуры.

Так же бетон с добавлением глиноземистого цемента может использоваться и для строительства в зимнее время (до -10C°) без дополнительного подогрева, т. к. при твердении такой бетон выделяет большое количество тепла за короткий промежуток времени. Благодаря тому, что глиноземистый цемент является быстротвердеющим, уже через 15 — 18 часов прочность его такова, что позволяет вводить сооружения в эксплуатацию.

Поэтому, несмотря на свою высокую стоимость этот цемент незаменим при срочных ремонтных и аварийных работах.
Глиноземистый цемент является одним из самых огнестойких цементов (его огнестойкость выше, чем у портландцемента). Он не теряет своих основных характеристик даже при эксплуатации в температурном режиме до 1700C°. В смеси с огнеупорными наполнителями, такими как магнезит, хромитовая руда, шамот, глиноземистый цемент используют для получения гидравлически твердеющих огнеупорных растворов и бетонов.

В основном глиноземистый цемент используют в промышленном строительстве, которое сопряжено с высокими температурами (например, в нагревательных устройствах, работающих в температурном режиме до 1300C°), агрессивными водными или газовыми средами (сульфатные воды, хлориды, серные соли, окись углерода, метан и т. д.). Он необходим для бетонных работ в зимнее время и для изготовления расширяющихся и безусадочных цементов.

Для аварийного и ремонтного строительства промышленных зданий и мостов, а так же для аварийной заделки пробоин в судах морского флота. Глиноземистый цемент используют и как компонент растворов и клеёв в строительной химии. Этот цемент подходит и для горнодобывающей промышленности, для постройки шахт, строительства подземных сооружений, для быстрого устройства фундаментов под машины и т. д.
Не исключен вариант применения глиноземистого цемента в срочных домашних ремонтных работах, т. к. этот цемент обладает коротким временем связывания и быстрое приращение механической выдержки. Здесь его используют для стройки каминов, облицовке печей, ремонта дымоходов и труб вентиляций. Так же он идет на подготовку полов, подоконников и притолок.
Глиноземистый цемент фасуют в мешки по 50 кг и в контейнерах (МКР-1 и ОС).

Глиноземистый цемент: производство, виды и характеристики

Главная » Стройматериалы »

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.

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.

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).

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.

Разновидности и структура

В продаже есть 2 типа глиноземистого цемента:

  • стандартная смесь;
  • высокоглиноземистая смесь.

Состав может иметь разные оттенки зеленого, желтого, черного и коричневого (цвет зависит от процента окисления составных ингредиентов и объема железа в смеси).

Марку продукта можно определить на третьи сутки после изготовления. Порошок фасуют в мешки по 40-50 кг.

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.

В промышленном строительстве использование глиноземистого цемента встречается в:

  • реконструкции мостовых сооружений любого уровня сложности и конфигурации, их ремонта;
  • быстрого возведения (за несколько суток) сооружений с максимальной устойчивостью;
  • строительстве, где необходимо такое качество, как сульфатостойкость;
  • закреплении анкерных болтов
  • создании емкостей, которые в будущем будут контактировать с агрессивными веществами;
  • обустройстве нефтяных скважин;
  • застывании бетона, как ускоритель процесса;
  • заделке крупных пробоин и деформаций в морских судах;
  • залатывании течи в породе, если присутствует перерасход жидкости;
  • для создания огнеупорного бетона, расширяющихся и водонепроницаемых составов;
  • некоторых областях строительной химии (добавляют в клеевые составы);
  • возведении морских и подземных конструкций, железобетонных сооружений;
  • изготовлении водонепроницаемой штукатурки (используется при ремонте душевых и бассейнов, подземных коридоров, швов между тоннелями метрополитена).

Помимо промышленной строительной сферы, глиноземистый цемент популярен и в частном строительстве, а именно — для возведения жилых домов, а также:

  • возведения каминов, топок и иных видов отопительных конструкций;
  • дымоходов и вентиляционных систем (ремонт и реконструкция);
  • обустройстве стяжки для пола, подоконников;
  • строительстве цокольных этажей и подвалов в домах.

При использовании глиноземистого цемента в личных целях, следует знать правила его приготовления:

  1. Смесь нужно как следует перемешать, что сделать вручную очень и очень сложно. Потому воспользуйтесь специальной бетономешалкой. Поскольку описываемый вид цемента гораздо более вязкий, чем остальные типы, то и перемешивание раствора занимает больше времени: не час-полтора, а 2-3 часа. Но не дольше! Иначе раствор «схватится» и его будет сложно наносить. Это же касается и бетономешалки: очищайте ее сразу после работы, иначе позднее вам придется затратить в разы больше усилий.
  2. Лучше всего использовать свежий цемент. Если его срок годности подходит к концу, или мешки со смесью пролежали не распакованными несколько месяцев, цемент нужно разрыхлить. Это можно сделать через специальное вибрационное сито, купленное в строительном магазине. Порошок высыпают в аппарат при помощи лопастного строительного шнека и обрабатывают.
  3. При работе с бетоном, в который добавлен глиноземистый состав, следите за температурой. Если она поднимется выше 10-15 градусов, бетон начнет быстро застывать и нанести его вы просто не успеете.

Глиноземистый (алюминатный) цемент можно приобрести в любом специализированном магазине, а его стоимость зависит от объема фасовки и производителя. Отечественный продукт стоит существенно дешевле иностранного, не уступая последнему в качестве.

Глиноземистый цемент — прекрасный современный материал. Он незаменим в оборонной отрасли, мосто — и шахтостроении, строительной химии. Однако использовать его нужно, зная некоторые технологические нюансы и правила безопасности.

Сырьем для глиноземистого цемента служат бокситы и известняки. Известняки были уже описаны на странице о производстве цемента, поэтому здесь мы ограничимся рассмотрением бокситов.

Бокситы представляют собой смесь какого-либо гидрата окиси алюминия (бемита y-Аl2О3*Н2О; диаспора a-Аl2О3*Н2О или гидраргиллита y-Аl2O3 -3Н2О), являющегося главной составной частью, с глинистым веществом, кварцем, окислами железа и титана и т. д. Бокситы встречаются в ограниченном числе мест. Они служат также сырьем для производства глинозема, электрокорунда, огнеупоров.

По химическому составу бокситы неоднородны. Содержание в них отдельных окислов колеблется в довольно широких пределах; так, например, АI2О3 в них может быть 30-75%; SiO2 2-20%; Fе2O3 2-40%; TiO до 5% и связанной воды 10-25%. Для производства глиноземистого цемента необходимо, чтобы кремневый модуль или коэффициент качества (%Аl2О3/%SiO2) боксита был не меньше 2.

Известняк, используемый в производстве глиноземистого цемента, не должен содержать больше 1,5% SiO2 и 2% MgO.

Существуют два способа производства глиноземистого цемента. Первый из них основан на спекании сырьевой смеси, а второй — на ее плавлении. По первому способу тонкоизмельченная и тщательно перемешанная смесь боксита и известняка обжигается до спекания при температуре 1150-1250°С; полученный продукт обжига размалывается в тонкий порошок. Обжиг до спекания можно вести во вращающихся, шахтных, кольцевых, камерных, туннельных печах и на спекательной решетке. При обжиге не во вращающихся печах сырьевую шихту нужно брикетировать. Во вращающихся печах обжиг можно вести как по сухому, так и по мокрому способу производства. При обжиге шихты в печах, где возможна присадка золы, следует применять малозольное или беззольное топливо.

В процессе производства глиноземистого цемента методом спекания приходится сталкиваться с затруднениями, вызываемыми малым интервалом плавкости, т. е. малой разницей между температурами плавления и спекания. Чем больше этот интервал, тем удобнее вести обжиг сырьевой смеси до спекания, так как возможные местные перегревы в печи не вызывают расплавления или сваривания обжигаемого материала. Сырьевая смесь, содержащая повышенное количество окислов железа; имеет близкие температуры спекания и плавления (разница между ними не более 30-50 0С) и поэтому непригодна для получения глиноземистого цемента методом спекания. Следует отметить, что температура плавления цементного клинкера превышает температуру его спекания примерно на 300°С.

При обжиге глиноземистого цемента методом спекания требуются более чистые бокситы с небольшим содержанием кремнезема (до 8%) и окиси железа (до 10%). При получении глиноземистого цемента методом плавления можно, использовать сырье с большим количеством примесей и менее тонко размалывать сырьевую смесь. Указанные трудности препятствуют распространению метода спекания, несмотря на меньший расход топлива и более легкую размалываемость клинкера.

Глиноземистый цемент можно получать плавлением в вагранках, электрических, доменных печах, а также в конвертерах. Вагранки с водяным охлаждением применяют при небольшом объеме производства. Стенки ее сделаны из пустотелых металлических коробок, по которым циркулирует вода. На металлических стенках, с внутренней стороны, в процессе работы вагранки образуется обмазка, которая и служит огнеупорным футеровочным слоем. Сырьевую смесь подготавливают так же, как и при обжиге цемента в шахтных печах. Шихту в виде брикетов загружают через загрузочное отверстие вперемешку с коксом, откуда она поступает в цилиндрическую или коническую шахту. В нижнюю часть печи — горн — подается необходимый для горения воздух. Расплавленная при 1500-1600°C шихта собирается на дне горна и через определенные промежутки времени выпускается из печи сквозь выпускное отверстие. В процессе плавки кокс восстанавливает железо, содержащееся в шихте в окисной форме, до FeO и частично до металлического железа, причем высокоглиноземистый шлак вследствие меньшего удельного веса собирается над восстановленным железом, которое стекает в нижние слои расплава и может удаляться. Кремнезем в вагранке не восстанавливается, поэтому для такого производства требуются высокосортные бокситы с небольшим содержанием примесей. Потребляет эта печь довольно большое количество малозольного топлива — кокса (35-40% от веса цемента). Все это ограничило сферу распространения печей такого типа.

В электрических печах используется теплота, развиваемая током, проходящим через расплавленную шихту. Шихта обычно состоит из боксита, извести, металлических добавок (железная стружка, скрап) и кокса. Кокс является восстановителем кремнезема и окислов железа, а металлические добавки вводятся для связывания образующегося кремния в ферросилиций. В этих печах можно плавить шихту в сильно восстановительных условиях. Это необходимо при использовании сырья с высоким содержанием кремнезема. Восстановление кремнезема начинается при температуре 1150-1200°С и идет достаточно интенсивно при температуре 1800-2000 0С при избытке углерода. Часть кремния (до 15%) при этом улетучивается, а остальное его количество растворяется в расплаве так же восстановленного железа и образует малокремнистый ферросилиций. Удельный вес его достигает 6,5, а удельный вес высокоглиноземистого шлака около 3,0.

При таком способе производства бокситы должны содержать не более 15-18% SiO2; 15-17% окислов железа, отношение АI2О3 к SiO2 должно быть не менее 3. В электрические печи сырье подают в виде кусков размером 20-40 мм, причем известняк обычно предварительно обжигают до удаления СО2, боксит же сушат, а иногда и обжигают для обезвоживания. При загрузке в электрическую печь влажного боксита и необожженного известняка, они, попадая сразу в зону с высокой температурой, вызывают бурление расплава, выбросы и взрывы, а выделяющаяся из известняка углекислота, кроме того, реагирует с углеродом электрода, ускоряя его обгорание.

В нижней части печи скопляется ферросилиций, а в верхней — глиноземистый цемент, очищенный от кремнезема, что улучшает качество цемента. Оба материала при температуре 1550-1650°С периодически выпускают через летки в изложницы. Электроплавка дает возможность получать из низкосортных бокситов высококачественный глиноземистый цемент.

В электрических печах можно получать глиноземистый цемент и в окислительных условиях. При этом в шихту не вводят восстановитель и она должна содержать небольшое количество кремнезема.

При доменной плавке шихта состоит из железистого боксита, известняка, металлического лома и кокса. В доменной печи шихта подсушивается и декарбонизируется. Окислы железа восстанавливаются газами, содержащими СО, а также твердым углеродом. В горне печи образуется в верхней части высокоглиноземистый шлак, а в нижней чугун. Оба материала периодически выпускаются из домны, причем температура шлака составляет 1600-1700°C, а чугуна 1450-1550°С. Охлаждают высокоглиноземистый шлак в изложницах или же разливают его на площадках слоем 100-150 мм. Домна является агрегатом, производящим три ценных продукта: чугун, глиноземистый цемент и доменный газ. Содержание окислов железа при этом не ограничивается, так как они восстанавливаются и переходят в чугун. Кремнезем восстанавливается лишь в небольшой степени, и поэтому коэффициент качества (А12О3/SiО2) должен быть не менее 7.

Глиноземистый цемент можно получать и путем плавления в конвертере.

Расплавленная масса охлаждается медленно. Это повышает качество глиноземистого цемента, так как образующиеся при медленном охлаждении кристаллические алюминаты кальция обладают более высокими гидравлическими свойствами.

Дробление и помол получаемых при плавлении в домнах и других печах глиноземистых шлаков осуществляются в мощных дробилках и мельницах и связаны с большим, чем при производстве цемента, расходом энергии (80-110 квт-ч на 1 т цемента) вследствие высокой твердости шлаков (7,0-7,5 по шкале Мооса). Охлажденный шлак подвергается двухступенчатому дроблению на щековой и конусной дробилке, а затем измельчается в трубных мельницах. Глиноземистый цемент измельчается до прохождения сквозь сито № 008 не менее 90% подвергаемой просеиванию пробы (ГОСТ 969-41). В состав глиноземистого цемента при помоле можно вводить до 2% специальных добавок.

Бетоны и растворы на основе портландцемента общего назначения имеют вредную особенность уменьшаться в объеме. При этом строительный материал может давать усадку до 3% объема и до 4 мм на 1 метре поверхности.

Если при возведении конструкций общего назначения подобное поведение бетона допустимо, то при возведении сооружений специального назначения, даже небольшая усадка недопустимо. Более того, в некоторых случаях требуется увеличение объема материала. Способностью при наборе прочности увеличиваться в объеме обладает цемент гипсоглиноземистый, и соответственно бетоны и растворы на его основе.

Характеристики

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент представляет собой разновидность глиноземистого цемента. В состав вяжущего этого типа входит тонкоизмельченный гипсовый камень (30%)и глиноземистый доменный шлак (70%).

Технические характеристики данного материала регламентированы нормативным документом – цемент гипсоглиноземистый расширяющийся ГОСТ 11052 74, и представлены в следующей таблице:

Характеристика в соответствии с ГОСТ 11052-74 Допустимые значения в соответствии с ГОСТ 11052-74
Прочность на сжатие через 72 часа после затворения 275 кгс/см2
Начало схватывания после затворения Не ранее 15 минут и не позднее 4 часов
Изменение объема при наборе прочности в воде в течение 28 суток Равномерное
Линейное расширение через 72 часа после затворения Не менее 0,1% не более 0,7%.
Фильтрация воды при избыточном давлении 10 кгс/см2 через 24 после затворения 0
Гарантийный срок с момента отгрузки потребителю 60 суток

Область применения данного материала определяется его уникальными техническими характеристиками. Гипсоглиноземистый цемент используется для изготовления безусадочных водонепроницаемых расширяющихся бетонов, растворов и гидроизоляционных обмазок.

  • Метростроение: заделка швов между бетонными конструкциями, гидроизоляция, ремонт и усиление старых конструкций.
  • Гражданское и промышленное строительство: гидроизоляция фундаментов, возведение бетонных емкостей, заделка швов и раструбов канализационных и водопроводных коллекторов эксплуатирующихся под избыточном давлении до 10 кгс/см2.
  • В муниципальном хозяйстве: гидроизоляция очистных сооружений, заделка швов, ликвидация аварийных ситуаций, ремонтные работы конструкций и помещений, работающих в условиях повышенной влажности.

Строительные характеристики и особенности

  • Бетон на гипсоглиноземистом расширяющемся цементе набирает прочность в условиях сильного увлажнения в течение 3-7 суток после затворения. Это обязательное условие применения связующего этого вида.
  • Изделия из гипсоглиноземистого цемента допускают пропарку при температуре не более 100 градусов Цельсия.
  • Прочность бетона при аналогичных соотношениях компонентов, соответствует материалу, приготовленному на основе портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400) или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500).
  • Адгезия бетона на гипсоглиноземистом цементе в бетонам на основе других типов связующего – отличное.
  • Стойкость к сульфидно-сульфатной воде отличная.
  • Огнестойкость выше, чем у портландцемента.
  • Гипсоглиноземистый цемент является преимущественным при омоноличивании массивных ЖБИ и замоноличивании анкерных шпилек и болтов.

Инструкция по приготовлению растворов

Пример приготовления тяжелого расширяющегося бетона для строительства монолитной поземной конструкции столичного метрополитена. Расход компонентов на 1 м3 раствора:

  • Цемент гипсоглиноземистый: 525 кг.
  • Песок карьерный:645 кг.
  • Щебень гранитный: 1055 кг.
  • Вода: 200 л.

Соответственно пропорции компонентов для расчета меньшего количества материала:1 часть цемента, 1,23 части песка, 2 части щебня, 0,4 части затворителя. Практические рекомендации:

  • Для замешивания бетона на гипсоглиноземистом цементе не допускается применение сточную и маркую воду, а также воду, с различными примесями (сахара, масло и пр.).
  • Учитывая способность такого бетона твердеть в течение короткого промежутка времени, следует каждые 2 часа очищать инструмент и технологического оборудование от остатков материала.
  • Чтобы получить долговечную конструкцию или сооружение придерживаются определенных правил ухода. Через 5-6 часов после заливки открытую поверхность бетона поливают водой. Через 48 часов производят разопалубку и поливают водой все сооружение. Все поверхности покрывают влажными матами, ветошью, рогожами, которые по мере высыхания поливают водой в течение 5-6 суток.

Производители гипсоглиноземистого цемента

В Российской Федерации на производстве расширяющегося цемента соответствующего ГОСТ 11052-74 специализируется предприятие ОАО Пашийский металлургическо-цементный завод, расположенный по адресу: Россия, Пермский край, Горнозаводский район, п. Пашия, ул. Свободы, строение №43.

Цена на цемент гипсоглиноземистый (средняя) на розничном рынке составляет 1400-1500 рублей за 1 мешок. Отгружается с завода в бумажных мешках массой 50 кг и контейнерах МКР-1,ОС.

В связи с небольшим гарантийным сроком годности гипсоглиноземистого цемента, высокой стоимостью и ограниченной областью применения, крупные партии материала принимаются к производству по индивидуальному заказу.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *