6.3.3. 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.Al₂O_3.

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 Al₂O_{3 .} 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.

6.3.4. 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.Al₂O_3.3CaSO_4.31H₂O, 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.

Вопросы для самоконтроля к главе 6

1. Что собой представляют неорганические вяжущие вещества? Какие они бывают?

2. Что значит – «вяжущие автоклавного твердения»?

3. Какие существуют разновидности гипсовых вяжущих веществ?

4. Как получают строительный гипс? Как он твердеет и какими свойствами обладает?

5. Как получают воздушную известь?

6. В чем заключается процесс гашения извести?

7. Каким образом происходит твердение воздушной извести? Почему воздушная известь не делится на марки по прочности?

8. Чем обусловлены гидравлические свойства вяжущих веществ?

9. Что собой представляет портландцемент? Какое сырье используется для его производства?

10. Что такое клинкер? Какими способами осуществляется его производство?

11. Назовите и охарактеризуйте основные минералы портландцементного клинкера.

12. Каковы основные свойства портландцемента? Как определяется марка портландцемента?

13. Какие существуют специальные виды портландцемента?

14. Сравните по составу и свойствам глиноземистый цемент с портландцементом.

Таблица 6.6