Глиноземистый цемент (страница 1 из 3)
Общие сведения
Глиноземистый цемент – быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаты кальция.
Сырьемдля получения клинкера глиноземистого цемента служат чистые известняки (CaCO3) и породы, содержащие глинозем, например, бокситы (Al2O3·nH2O).
Производство. Клинкер глиноземистого цемента получают обжигом сырьевой смеси до спекания при температуре 1200-1300°С либо плавлением в электрических или доменных печах при температуре 1500…1600°С. Помол клинкера затруднен из-за его высокой твердости. Производство глиноземистого цемента более энергоемко, и с учетом дефицитности сырья (бокситы – ценное сырья для производства алюминия), стоимость его гораздо выше (до 5–6 раз), чем стоимость портландцемента. Выпуск глиноземистого цемента в РФ составляет порядка 0,2% объема выпуска портландского цемента.
Химический состав глиноземистых цементов, получаемых различными способами, приведен в таблице 6.15.
Таблица 6.15
Химический состав глиноземистого цемента
| Оксид | Содержание, % | Оксид | Содержание, % |
| Al2O3 | 30…50 | SiO2 | 5…10 |
| CaO | 35…45 | Fe2O3 | 5…15 |
Минеральный состав:
CaO·Al2O3 (СА) – однокальциевый алюминат – основной минерал глиноземистого цемента, определяющий его быстрое твердение и высокую прочность цементного камня;
другие низкоосновные алюминаты кальция, в частности, CaO·2Al2O3 (СА2), медленно твердеющий, но имеющий высокую конечную прочность (содержится в количестве 20…30%);
|
|
|
2CaO·SiO2 (β-С2S) – белит, характеризующийся медленным твердением;
2CaO·Al2O3·SiO2 – алюмосиликат кальция – геленит, практически не взаимодействующий с водой при нормальных температурах.
Твердение глиноземистого цемента – сложный процесс, представляющий собой результат взаимодействия, в первую очередь, однокальциевого алюмината СА с водой. Процесс твердения глиноземистого цемента и прочность образующегося цементного камня существенно зависят от температуры твердения.
Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если твердеет при температуре не выше 25°С.
При температуре 20…22°С гидратация однокальциевого алюмината происходит по реакции:
CaO·Al2O3 + 10H2O → CaO·Al2O3·10H2O.
При температуре 22…30°С в присутствии воды CAH10 постепенно переходит в двухкальциевый гидроалюминат C2AH8, выделяющийся в виде пластинчатых кристаллов гексагональной системы; одновременно образуется гидроксид алюминия в виде гелевидной массы:
2(CaO·Al2O3·10H2O) → 2CaO·Al2O3·8H2O + Al2O3·3H2O + 9H2O.
При температурах выше 30°С CAH10 и C2AH8 переходят в стабильный кубический трехкальциевый гидроалюминат C3AH6:
|
|
|
3(2CaO·Al2O3·8H2O) → 2(3CaO·Al2O3·6H2O) + Al2O3·3H2O + 9H2O;
3(CaO·Al2O3·10H2O) → 3CaO·Al2O3·6H2O + 2(Al2O3·3H2O) + 18H2O.
Переход гексагонального C2AH8 в кубический C3AH6 сопровождается появлением напряжений в цементной системе, что существенно снижает прочность цементного камня. При начальной гидратации 1 ч. по массе СА связывает 1,14 ч. воды с образованием CAH10, при этом объем твердой фазы в смеси СА с водой увеличивается в 3,7 раза, за счет чего образуется малопористый прочный камень. Переход CAH10 в C3AH6 сопровождается обратным выделением воды из твердой фазы, что уменьшает её объем на 52,6%, формируется цементный камень с высокой пористостью, прочность его снижается. Отрицательное воздействие на свойства цементного камня оказывает также неоднократная смена состава и структуры новообразований.
Твердение глиноземистого цемента сопровождается интенсивным тепловыделением, достигающим через сутки 70…80% полной экзотермии (500 кДж/кг). Тепловыделение портландцемента тех же марок через сутки в 3-4 раза меньше. Из-за интенсивного выделения теплоты возможен саморазогрев бетона на глиноземистом цементе. По этой причине глиноземистый цемент нельзя применять при бетонировании массивных конструкций, в условиях жаркого климата, а также нельзя подвергать его тепловлажностной обработке.
|
|
|
Глиноземистый цемент (страница 2 из 3)
Показатели качества и свойства
К нормируемым показателям качества глиноземистого цемента относят: марку по прочности, тонкость помола и сроки схватывания.
Тонкость помола оценивают по остатку на сите №008 (80 мкм), который должен быть не более 10% массы просеиваемой пробы.
Истинная плотность глиноземистого цемента 3100…3300 кг/м3, насыпная плотность 1000…1300 кг/м3.
Нормальная густота составляет 24…28%.
Глиноземистый цемент обладает нормальными сроками схватывания, не смотря на его быстрое твердение: начало – не ранее 45 мин, конец – не позднее 10 ч.
По пределу прочности при сжатии (МПа) в возрасте 3 суток глиноземистые цементы подразделяются на марки: ГЦ–40, ГЦ–50, ГЦ–60. Водоцементное отношение для изготовления образцов подбирают таким образом, чтобы расплыв стандартного конуса на встряхивающем столике был равен 105…110 мм. Формы с образцами хранят в течение (6±0,5) ч в ванне с гидравлическим затвором, затем помещают их в ванну с водой. Через (24±2) ч с момента затворения образцы расформовывают, часть подвергают испытаниям, определяя прочность в возрасте 1 сут, остальные помещают в ванну с водой. В возрасте 1 сут. глиноземистый цемент набирает 75…90% марочной прочности.
|
|
|
В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержатся Ca(OH)2 и 3CaO·Al2O3·6Н2О, вследствие чего бетон на глиноземистом цементе более стоек к коррозиивыщелачивания по сравнению с бетонами на портландцементе, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей.
Усадка глиноземистого цемента при твердении на воздухе в 3…5 раз ниже, чем у портландцемента, пористость ниже в 1,5 раза. Бетоны на глиноземистом цементе характеризуются высокой водостойкостью, морозостойкостью и жаростойкостью. Жаростойкость глиноземистого цемента тем выше, чем больше в нем глинозема и меньше кремнезема.
Пример условного обозначения глиноземистого цемента марки 50:
ГЦ 50 ГОСТ 969–91.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 446; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!