Что такое глиноземистый цемент

В современных технологиях строительства, где требования к прочности, скорости затвердевания и устойчивости к внешней агрессивной среде постоянно растут, особенное место занимает глиноземистый цемент. Что же это за материал и в чем заключаются его уникальные характеристики?

Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое путем обжига бокситов, известняка и других пород, богатых оксидом алюминия, в различных типах печей, включая электрические и доменные печи. Его ключевые особенности включают быстрое схватывание и водонепроницаемость, что делает его пригодным для производства жаростойкого бетона.

Состав и свойства

Основа состава глиноземистого цемента представлена из сырья, в которое входят два основных компонента: бокситы (содержащие гидроксиды алюминия) и известняк. От уровня качества исходного сырья и точного соблюдения технологии производства напрямую зависят конечные характеристики глиноземистого цемента.

Свойства глиноземистого цемента включают в себя высокую скорость твердения, устойчивость к воздействию сульфатов и других агрессивных сред, а также повышенную жаростойкость. Плотность глиноземистого цемента составляет около 2.9–3.1 г/см3. Основная особенность глиноземистого цемента — это его способность к высокой скорости набора прочности в начальный период твердения, что выгодно отличает его от портландцемента. Благодаря уникальным характеристикам, применение глиноземистого цемента весьма разнообразно.

В зависимости от применяемой технологии производства и качества сырья, глиноземистый цемент делится на марки, которые характеризуют его прочность и скорость затвердевания. Важно отметить, что глиноземистый цемент отличается от популярного портландцемента своим минералогическим составом и, как следствие, набором уникальных свойств.

Виды глиноземистого цемента

Цемент классифицируется на основе двух основных параметров:

Глиноземистый цемент. Основное преимущество — огнеупорность, которая достигается благодаря добавлению таких наполнителей, как магнезит, шамот и руда.
Высокоглиноземистый цемент. Применяется для производства бетонных и железобетонных элементов, в ситуациях, когда в сжатые сроки (от одного до семи дней) нужно получить заданную прочность конструкции. Также используется при возведении объектов под водой и под землёй.

Этот материал применяется для фиксации анкерных болтов и металлических стержней арматуры, гидроизоляции тоннелей, устранения повреждений в водопроводных сетях, функционирующих под высоким давлением (до 10 атм).
Глиноземистый цемент широко используется в частной застройке. С его помощью обустраивают напольные стяжки, создают основания подвалов и цокольных этажей, устанавливают перегородки и перекрытия. Также он незаменим при кладке каминов и монтаже защитных экранов для отопительных печей.

Классификация

Цемент классифицируется на основе двух основных параметров:

Процентное содержание оксида алюминия. Различают высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) с содержанием оксида алюминия более 60% по массе и глиноземистый цемент (ГЦ) с содержанием 35–60%. Особый вид — обочистый высокоглиноземистый цемент (ОВГЦ) — характеризуется пониженным содержанием минеральных веществ.
Класс прочности (определяется спустя трое суток после смешивания). Для глиноземистого цемента этот показатель составляет 40–60, для ВГЦ — 25–35, а для ОВГЦ — 25.

Время схватывания готовой смеси варьируется в промежутке от 30 минут до 12 часов. Содержание добавок не должно превышать 2% от общей массы смеси. Кроме того, раствор должен соответствовать нормативам ГОСТ 30515–2013, устанавливающим технические условия для производства всех марок цемента.

Технологии производства

Существуют две основные технологии производства глиноземистого цемента на заводе:

Обжиг сырья. Предварительно охлажденное сырье подвергается спеканию во вращающихся или шахтных печах при температуре близкой к +1300°С. Затем гранулы снова охлаждаются. Этот метод позволяет получить высококачественный материал, но требует значительных энергозатрат.
Плавление сырьевых компонентов. Чаще всего используются шахтные печи, реже доменные. Глиноземистый цемент, произведенный в доменных печах, характеризуется меньшей скоростью схватывания. Подготовленный раствор подается в печь под давлением и при высокой температуре. Далее смесь остужается водой после чего отправляется в многокамерную мельницу. Некоторые производители применяют электроплавку для извлечения кремнекислоты. Использование пылевидного топлива позволяет достичь экономической выгоды. Альтернативным вариантом является плавление в печах с переменным током. Таким образом на выходе получается брикетированный или гранулированный материал, что способствует предварительному кальцинированию известковой массы и эффективному нагреву алюминиевой руды. Такой метод позволяет производить цемент высшего качества с повышенной рентабельностью.

Стандартизация производств

Технология производства глиноземистого цемента регулируется ГОСТ 969–2019. Этот нормативный документ определяет требования ко всем видам материала, включая вяжущие вещества, которые ускоряют процесс твердения растворов и повышают устойчивость бетона к высоким температурам.

Области применения

Глиноземистый цемент находит широкое применение в промышленности и при строительстве различных объектов. Это обусловлено его исключительными прочностными характеристиками, жаростойкостью и быстрым затвердеванием как на открытом воздухе, так и в воде. Он широко используется при строительных и ремонтных работах, в технических нормативах которых требуется достижение максимальной проектной прочности в короткие сроки (до 72 часов).

За счет своей водонепроницаемости материал используется для устранения повреждений гидротехнических сооружений, гидроизоляции нефтяных скважин и ремонта пробоин в судах. Из глиноземистого цемента возводят бетонные конструкции, устойчивые к воздействию сульфатов, резервуары и емкости для хранения агрессивных химических веществ, обустраивают подземные хранилища для опасных субстанций.

Глиноземистый цемент включается в состав товарных бетонов для ускорения твердения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости. Он также является компонентом огнеупорных бетонов, клеевых составов и других строительных материалов.

Преимущества глиноземистого цемента наиболее очевидны при необходимости быстрого ввода объекта в эксплуатацию или при работе в условиях, где требуется высокая устойчивость к химическим воздействиям.