Глиноземистый цемент
Портландцемент является самым главным силикатным цементом, а глиноземистый цемент – самый главный алюминатный цемент. Свое название он получил от технического названия оксида алюминия Al2O3 - «глинозем». Это быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, состоящее преимущественно из моноалюмината кальция CaO·Al2O3.
Производство глиноземистого цемента началось во Франции в 1912 году под названием «цемент Фондю», и в Европе он до сих пор носит это название.
Сырьем для получения клинкера глиноземистого цемента служат чистые известняки и бокситы – горная порода, состоящая в основном из Al2O3·nH2O. Производство глиноземистого цемента более энергоемко, чем портландцемента, а учитывая еще и дефицитность сырья (бокситы), стоимость его гораздо выше, чем портландцемента.
В России разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь выдает чугун и шлак, представляющий собой клинкер глиноземистого цемента.
Однокальциевый алюминат CaO·Al2O3 определяет быстрое твердение и другие основные свойства глиноземистого цемента. В сравнительно небольших количествах в клинкере также содержатся другие алюминаты кальция, алюмосиликат кальция-геленит и белит.
Свойства: очень быстрое твердение; марки его в возрасте 3 суток – 400, 500, 600. Портландцемент приобретает такую прочность только через 28 суток нормального твердения. Однако глиноземистый цемент имеет высокую прочность только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах не более 250С. Поэтому его нельзя применять при бетонировании массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке.
При столь быстром твердении глиноземистый цемент имеет нормальные сроки схватывания (начало схватывания не ранее 30 мин., конец – не позднее 12 часов от момента затворения). По сравнению с портландцементом он более стоек к коррозии выщелачивания (ввиду отсутствия в продуктах гидратации Ca(OH)2) и к сульфатной коррозии. Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей. Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе ниже, чем у портландцемента, в 3-5 раз, пористость также ниже.
С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистого цемента его целесообразно использовать при аварийных и срочных работах, при зимнем бетонировании, для получения расширяющихся цементов, а также для получения жаростойких бетонов и растворов.
Расширяющиеся цементы
Расширяющиеся цементы относятся к числу смешанных, иногда многокомпонентных цементов. Известно много видов расширяющихся, водонепроницаемых и напрягающих цементов. Основа расширения чаще всего – образование гидросульфоалюмината кальция 3CaO·Al2O3·3CaSO4·3H2O, соединения связывающего химически большое количество воды и за счет этого увеличивающего объем всей твердеющей массы. Расширяющиеся цементы состоят из глиноземистого цемента или портландцемента и компонентов, обеспечивающих образование гидросульфоалюмината кальция в количестве, достаточном для получения требуемого эффекта расширения.
Разновидности: водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) – быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее, получаемое тщательным смешиванием глиноземистого цемента (70%), гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция.
Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент получают совместным измельчением высокоглиноземистого клинкера (70%) и природного гипса (30%). Этот цемент обладает свойством расширения при твердении воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.
Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают совместным помолом портландцементного клинкера (60-65%), высокоглиноземистого доменного шлака или глиноземистого клинкера, гипса и активной минеральной добавки.
Напрягающий цемент состоит из портландцемента (65-75%), глиноземистого цемента (13-20%) и гипса. При затворении водой он сначала твердеет и набирает прочность, затем расширяется как твердое тело и напрягает железобетон. Самонапряженный железобетон применяется в напорных трубах, в монолитных и сборных резервуарах для воды, в спортивных и подземных сооружениях.
Перспективная область применения бетонов и растворов на расширяющихся и безусадочных цементах – бесшовные тонкослойные стяжки или лицевые покрытия полов большой площади, получаемых из сухих смесей.
К разновидностям портландцемента относятся также безусадочный (ПЦ-400-БУС СТБ 942-93). Цемент используют для гидроизоляционных работ, изготовления водонепроницаемых бетонов и растворов.
Тампонажные портландцементы применяют для цементирования холодных (до 22°С) и горячих (до 75°С) нефтяных и газовых скважин.
Шлакопортландцемент
Шлакопортландцемент — вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения тех же, но раздельно измельченных компонентов.
Шлакопортландцемент твердеет несколько медленнее, чем портландцемент, в особенности при пониженных положительных температурах. Это объясняется значительным содержанием шлака. Однако при тончайшем помоле, в особенности двухступенчатом, и содержании шлака около 30–35% скорость твердения шлакопортландцемента такая же.
Шлакопортландцемент отличается от портландцемента, приготовленного из такого же клинкера и имеющего ту же тонкость помола, несколько меньшей прочностью.
Согласно ГОСТ 970–61 в зависимости от прочности на сжатие выпускают шлакопортландцемент четырех марок: 300, 400, 500 и 600.
Шлакопортландцемент характеризуется пониженным или умеренным тепловыделением при твердении, а также меньшими объемными деформациями в растворе и бетоне — усадкой (на воздухе) и набуханием в воде. Шлакопортландцемент предназначен в основном для бетонных и железобетонных наземных, а также подземных и подводных конструкций, подвергающихся воздействию пресных, а также минерализованных вод с учетом норм агрессивности воды — среды.