Глиноземистый цемент

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Строительные материалы -- материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.

Наряду со «старыми» материалами, такими как древесина, камень и кирпич, с началом промышленной революции появились новые стройматериалы -- бетон,сталь, стекло и пластмасса. В настоящее время широко используют предварительно напряжённый железобетон и металлопластик.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Строительные материалы и изделия делятся на:

Природные (естественные) -- без изменения состава и внутреннего строения:

-неорганические (каменные материалы и изделия);

-органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).

Искусственные:

Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175--200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа);

-неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);

-органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);

-полимерные (термопластичные и термореактивные);

-комплексные:

-смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);

-компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);

-комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).

Обжиговые -- твердение из огненных расплавов:

-шлаковые (по химической основности шлака);

-керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);

-стекломассовых (по показателю щелочности шихты).

По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят -- конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории -- специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

Глиноземистый цемент

Глиноземистым цементом называется быстро твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, состоящее из моноалюмината кальция(СаО * AlO) и получаемое путем обжига-до сплавления или спекания материалов с большим содержанием глинозема (бокситов) вместе с известью или известняком и последующего тонкого помола продукта - обжига.

Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия AlO - глинозем. Глиноземистый цемент иногда называют «бокситным» - по имени сырья опорной породы (боксита), из которого его изготовляют, или «алюминатным» - по тем соединениям, которые образуются в процессе обжига и твердения.

Однако для его получения требуется иной клинкер (не портландцементный).

Этот цемент является быстротвердеющим вяжущим веществом, набирающим через сутки твердения прочность, которая составляет свыше 85 % марочной. Это исключительное свойство глиноземистого цемента делает его чрезвычайно ценным материалом для военного, а также транспортного строительства.

Глиноземистый цемент был изобретен в 1908 г. одновременно американцем Шпекманом и французом Бидом. До Первой мировой войны (1914 г.) этот вид цемента имел очень ограниченное применение во всех странах.

Интересно отметить, что известная французская фирма «Ляфарж», изготовляя глиноземистый цемент с 1908 г., держала производство в большом секрете, а объединение портландцементных заводов Германии, боясь конкуренции и не зная секретов производства, в 1913 г. на обширном собрании строителей всячески предостерегало их от пользования новым цементом. Для военных целей глиноземистый цемент с большим успехом впервые был применен французами в войне с Германией (1914-1918 гг.) для быстрого возведения всевозможных оборонительных бетонных сооружений на фронте и для восстановления разрушенных мостов т. д. Так, в боях при защите Вердена с помощью глиноземистого цемента французы в течение 16-24 часов восстановили разрушенные железобетонные крепостные сооружения, мосты, дороги и, таким образом, быстро ликвидировали последствия бомбардировок. В настоящее время глиноземистый цемент производится в Германии, Англии, Швеции, США, Швейцарии, Италии и других странах.

Химический состав глиноземистого цемента, получаемого разными методами, следующий: СаО - 35...45 %; AlO - 30...50; FeO - 0...15; Si02 - 5... 15 %.

В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает одно-кальциевый алюминат СаО * AlO (СА), определяющий основные свойства этого вяжущего. Кроме того, в нем присутствуют: СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S, отличающийся, как известно, медленным твердением; в качестве неизбежной балластной примеси - геленит 2СаО* AlO- 2Si02.

Твердение. Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения. При нормальной температуре (до +25 °С) основной минерал цемента СА взаимодействует с водой с образованием кристаллического гидроалюмината кальция и гидроксида алюминия в виде гелевидной массы

глиноземистый цемент строительный

2(СаО * AlO) + 11Н20 = 2СаО * AlO * 8Н20 + 2А1(ОН)3

Технология получения и применения ГЦ

В зависимости от метода обжига различают два способа производства глиноземистого цемента:

а) по методу спекания;

б) по методу плавления.

При производстве по методу спекания подготовленная сырьевая смесь спекается в шахтных или вращающихся печах при температуре 1200--1300°С .В результате обжига смеси получается цементный глиноземистый клинкер, который после охлаждения измельчается не меньше, чем высокосортный портландцемент. Но этот метод требует высокосортных бокситов, что является основной причиной малого распространения его в практике производства глиноземистого цемента.

Наибольшее применение получил метод плавления. При производстве глиноземистого цемента по методу плавления применяют специальные шахтные печи, так называемые (ватержакетные, имеющие особый кожух с водяным охлаждением. Эти печи применяются обычно в цветной металлургии (медь и никель). Высота шахты 5--7 м. Производительность печей колеблется от 15 до 50 т в суши (при расходе топлива (кокса) от 400 до 550 <кг на тонну цемента. Расплавленная масса выпускается из печи каждые 45 минут. Однако большой расход топлива в ватержакетных печах побудил пользоваться для расплавления породы электрическим печами. Суточная производительность электрических печей колеблется;. от 20 до 60 т.

Клинкер глиноземистого цемента, полученный в электропечи, после соответствующего охлаждения измельчается до степени не меньшей, чем высокосортные портландцементы. Глиноземистый цемент, изготовленный по методу спекания, представляет собой порошок шоколадного цвета и имеет меньшую прочность, чем плавленый цемент. Плавленый цемент имеет темно-серый цвет. В отличие от глиноземистого цемента, получаемого методом спекания или сплавления, цемент, получаемый в доменной печи, называют доменным глиноземистым цементом. Свойства глиноземистого цемента Характерным свойством глиноземистого цемента является чрезвычайно быстрое нарастание механической прочности его, особенно в начальные сроки твердения. В дальнейшем же это нарастание идет так же, как и у портландцемента. Интересно отметить, что нарастание прочности глиноземистого цемента исчисляется не только сутками, но и часами.

Глиноземистый цемент является быстро твердеющим, но не быстро схватывающимся. Это значит, что после схватывания, наступающего в нормальные сроки, дальнейшее взаимодействие между водой и цементом протекает очень интенсивно, и это обусловливает быстрое твердение. Интенсивность происходящих реакций отвердения сопровождается большим выделением тепла в первые сроки твердения. Это свойство является весьма полезным при зимних бетонных работах. При летнем бетонировании выделяющееся тепло вызывает существенное повышение температуры внутри массива, что влечет за собой образование вредных напряжений и, следовательно, разрушение бетона. Поэтому в летнее время нужно принимать специальные меры к охлаждению бетона. Удельный вес глиноземистого цемента -- 3,1. Объемный вес-- 1000--1300 кг/м3 в рыхлом и 1600--1800 кг/м3 в уплотненном состоянии. Тонкость помола: остаток на сите 900 отв./см2 не более 1%, на сите 4900 отв./см2 -- не более 15%. Практическая же тонкость помола нашего цемента выше и доходит до остатка не более 5--6% на сите 4900 отв./см2. Начало схватывания должно наступать не ранее 30 минут, а конец-- не позднее 12 часов от момента затворения( реально 4-6 ч). Глиноземистый цемент должен обладать равномерностью изменения объема при испытании в воде, а также при горячих пробах.

Хранение. Склад для хранения глиноземистого цемента должен быть крытый и сухой, на лагах на высоте не менее 30 см от земли и иметь проветриваемое подполье. Конструкция кровли и ее наклон должны обеспечить быстрое удаление воды с крыши. Свесы крыши должны быть достаточной длины для предохранения стен от косого дождя. Цемент, лежащий на складе, должен быть тщательно защищен от атмосферных влияний, сквозняков и усиленного обмена воздуха в помещении склада. Большое внимание следует уделить также тому, чтобы цемент не слеживался при хранении. В противном случае необходимо заботиться о хорошей распушке цемента перед подачей его в бетономешалку. В противоположность другим цементам, глиноземистые цементы в хорошей таре и в хороших условиях хранения могут сохраняться более продолжительное время. Это обстоятельство подтвердили наши исследования над глиноземистым цементом, пролежавшим бумажной таре более 1 года. Длительное же хранение глиноземистого цемента без тары нарушает его свойства. При применении глиноземистого цемента, лежавшего без тары более 6 месяцев, его нужно повторно проверить и испытать по ГОСТ.

Глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500 и 600, определенных в трехсуточном возрасте, но уже через одни сутки образцы набирают прочность при сжатии соответственно не менее 23, 28 и 33 МПа.

Цементы нельзя применять при работе конструкций при температурах выше 80 °С, так как постепенно разрушается важный кристаллический компонент цементного камня - эттрингит: он отдает кристаллизационную воду, что сопровождается падением прочности.

Свойства глиноземного цемента:

Вяжущие свойства материала и его высокая прочность после затвердения обусловлены наличием в составе алюминатов кальция. Процесс отвердения алюминатного цемента протекает аналогично портландцементу. А в отличии от ПЦ действие сопряжено обильным выделением тепла. В первые сутки отвердения высвобождается до 70% тепла, что представляет собой опасность. Если температура среды поднимется выше 30 °C, устойчивость цемента снизится в 2-3 раза.

В сравнении с портландцементом, глиноземный цемент формирует более плотный искусственный камень, он обладает высшей прочностью и высокой стойкостью к агрессивной среде. Но он легко деформируется под влиянием щелочной среды и его не стоит смешивать с известью, ПЦ и гипсом, чтобы исключить сокращение сроков затвердения.

Период начала затвердения глиноземного цемента составляет не менее 30 минут, а окончание процесса происходит через 12 часов. Срок схватывания аналогичен портландцементу, но марочная прочность глиноземного цемента проявляется уже по истечению 72 часов, в то время как ПЦ набирает прочность лишь через 28 суток.

Особенные свойства глиноземного цемента:

возможность использования глиноземного цемента в зимних условиях, благодаря высокому показателю тепловыделения;

сопротивление воздействию агрессивных жидкостей и газообразных сред;

скорое упрочнение массы после затвердения;

искусственный камень высокой плотности;

термическая устойчивость для получения огнеупорного цемента.

Область применения глиноземного цемента

Обновление поврежденных мостовых конструкций.

Глиноземистый цемент находит применение в скоростном строительстве, когда требуемая устойчивость конструкции должна быть сформирована в первые 72 часа.

Возведение сооружений, где необходим повышенный коэффициент сульфатостойкости.

Фиксация анкерных болтов.

Изоляция интервалов нефтяных скважин.

Устранение пробоин и деформаций в морских судах.

Изоляция разрывов в породе с обильным расходом воды.

Для ускорения отвердения бетона на стройплощадках.

Производство емкостей, которые при эксплуатации подвергаются влиянию агрессивной среды.

Изготовление огнеупорного бетона с температурными характеристиками до 1700 °C.

Водонепроницаемая штукатурка

Использование алюминатного цемента в изготовлении гидроизоляционной штукатурки:

В строительстве промышленных объектов гидроизоляционная штукатурка применяется для заделывания трещин водопроводных линиях, под рабочим давлением в 10 атм. А также для производства резервуаров, предназначенных для хранения жидкостного топлива.

В строении метрополитена использование штукатурки обеспечивает гидроизоляцию стен подземных коридоров, заделку швов между тоннелями, восстановления устаревших конструкций.

В сфере коммунального хозяйства штукатурка применяется для заделки стыков трубопроводов, для водонепроницаемых покрытий очистных станций, ремонта бассейнов и душевых сооружений.

Глиноземный цемент в домашнем строительстве

Цемент глиноземистый своими свойствами и характеристиками подходит не только для промышленного строительства, но и для домашних условий применения. Для грамотного его использования необходимо учитывать особенности химического состава материала и его свойства.

Размещено на Allbest.ru