Глиноземистый цемент, его разновидности, состав и применение

Строительные материалы одного назначения отличаются между собой распространённостью и особенностями применения. Одна часть из них используется массово, другая – имеет узкую специализацию. Глиноземистый цемент относится к специальным вяжущим материалам, имеющим ограниченную сферу применения и незаменимым в ряде случаев.

Производство глиноземистого цемента

Отличие материала от привычного портландцемента состоит в повышенном содержании глинозема (оксида алюминия) и практически полном отсутствии кремнезема (диоксида кремния). Технологический цикл производства цемента заключается в термической обработке исходных компонентов – высокоглиноземистых бокситов и известняка высокой чистоты. Бокситы содержат большое количество оксида алюминия, а чистый известняк представляет собой карбонат кальция.

[warning]При нагревании до высоких температур (до 1700 °С) происходит разложение карбоната до углекислого газа и оксида кальция. Последний вступает в реакцию с оксидом алюминия, образуя алюминат кальция.[/warning]

Принципиально существуют два пути производства:

• Способ, основанный на плавлении реакционной массы. Компоненты смешиваются в заданных пропорциях и плавятся. Образованный расплав выдерживается для достижения однородности, после чего охлаждается и дробится до мелкодисперсного состояния.
• Приготовление цементного клинкера – спекшегося при высокой температуре брикета. Перед спеканием компоненты измельчаются, затем перемешиваются и помещаются в печь. Нагревание происходит до температур немного ниже температуры плавления – это позволяет зернам клинкера спечься между собой без перехода в жидкое состояние.

На видео показан процесс помола полученного клинкера до цемента:

Свойства цемента – стандартные характеристики

Технологические и эксплуатационные параметры материала, а также его марки, установлены ГОСТ 969-91. Если содержание оксида алюминия находится в интервале от 35 до 65 %, то цемент относится к глиноземистому. Высокоглиноземистой является смесь, содержащая более 65 % оксида алюминия.

Глиноземистый цемент представлен тремя марками, отличающимися выдерживаемым давлением (в МПа), и обозначается как ГЦ 40, ГЦ 50 и ГЦ 60. Сроки схватывания характеризуются узким диапазоном: начало происходит не ранее 45 мин., завершение – не позднее 10 часов (в действительности обычно 5-6 часов).

[help]Полную прочность цементные растворы приобретают к окончанию третьих суток. Через 24 часа прочность материала достигает значения не менее половины от марочного. Огнеупорность обычных глиноземистых цементов не нормируется.[/help]

Предел прочность высокоглиноземистых цементов (обозначаются как ВГЦ) существенно ниже – 25 и 35 МПа. Их отличие заключается в уменьшенном до 30 мин. начале схватывания и высокой огнеупорности. Минимальная гарантированная огнеупорность составляет 1580 °С, а максимальная – 1670 °С.

Глиноземистые цементы обладают меньшей усадкой, чем портландцемент. Для производства саморасширяющихся смесей в состав вводят добавки негашеной извести или гипса.

Расширение раствора при добавлении извести достигается за счет её гашения водой, происходящего с увеличением объёма. В случае гипса (обводнённого сульфата кальция), происходит его реакция с алюминатом кальция, содержащимся в исходном составе цемента. Образующееся соединение (эттрингит) расширяет структуру раствора при затвердевании.

Основные показатели глиноземистого цемента

Цемент (клинкер 75%, гипс 13%, напрягающая 12%)	Показатели
Сроки схватывания	начало 3,05 — конец 4,20
Прочность при изгибе, МПа, в 28сут.	6,00
Прочность на сжатие, МПа, в 28сут.	41,26
Самонапряжение, МПа, в 28сут.	2,13
Линейное расширение, %	0,31
Водопоглощение, %	0,34
Удельная поверхность, м2/г	390

Применение глиноземистых цементов в бытовом строительстве

Промышленные, хозяйственные и оборонные направления не могут обойтись без использования глиноземистого цемента. В быту его необходимость существенно меньше – лишь в некоторых случаях могут понадобиться особые качества огнеупорности, высокой водонепроницаемости и малой усадки.

Основные области применения глиноземистого цемента в домашнем строительстве следующие:

1. создание водонепроницаемого покрытия. Подобные цементные смеси полезны для приготовления наружной штукатурки, а также строительства бань, душевых кабинок и каналов водоотведения;
2. использование в качестве компонента густых замазок и клеев. Быстрая схватываемость обеспечивает отсутствие потёков и возможность применения в любое время года, за исключением очень сильных морозов;
3. возведение фундаментов в северных регионах страны. Хотя строительство рекомендуется проводить при плюсовых температурах, иногда требуется работать зимой на открытом пространстве. Какие-либо ограничения по применению глиноземистого цемента до температуры -10 °С отсутствуют (см. ниже);
4. облицовка печей, а также применение в качестве связующего материала кладки из огнеупорных кирпичей. Для обработки ответственных стыков, к которым предъявляется требование высокой газонепроницаемости, нужно применять только специально подобранный производителем состав.

Купить для работы  нужную марку глиноземистого цемента можно в любом строительном магазине.

Примеры использования глиноземистого цемента в строительных работах

Особенности эксплуатации

Твердение алюмината кальция при связывании с водой, представляет экзотермическую реакцию, происходящую с выделением тепла.

С этим свойством связаны достоинства и недостатки материала:

• повышение температуры цементного раствора выше 30 °С чревато уменьшением прочности конструкции в 2-3 раза. Используя готовые цементные смеси, следует придерживаться рекомендаций производителя по максимально допустимой температуре в помещении или на воздухе;
• выделение тепла происходит постепенно, что подпитывает реакционную смесь на протяжении всего периода схватывания. Именно это позволяет проводить бетонные работы, в том числе ремонты, при отрицательных температурах. Вода в растворе подогревается и не кристаллизуется, обеспечивая нормальное протекание реакции затвердевания.

Порядок работы, подготовка и приготовление раствора

Если неправильно приготовить смесь, её в итоге придется переделывать. Это чувствительно ударит по кошельку, учитывая высокую стоимость материала.

Порядок работы с глиноземистым цементом заключается в следующем:

1. разрыхление цементной смеси, в случае слежавшегося материала. Свежий цемент, не имеющий твердых комочков и крупных конгломератов, добавляется в бетономешалку из мешка сразу;
2. добавление указанных производителем пропорций компонентов. Если не будет соблюдено оптимальное соотношение, существует риск утраты прочностных свойств материала;
3. тщательное перемешивание раствора, необходимое ввиду его высокой вязкости;
4. выдерживание температурного режима – исходная температура цементного теста должна быть не выше 15 °С (или другой температуры, указанной производителем). Работы не рекомендуется проводить в жаркую погоду – следует дождаться умеренных условий;
5. очистка инструмента сразу по окончании работ. Из-за высокой скорости схватывания глиноземистого цемента отмыть бетономешалку через несколько часов будет очень затруднительно.

Как приготовить цементно-песчаный штукатурный раствор, расскажет видео:

Оценка материала – достоинства и недостатки

Стоимость – «3». Цена глиноземистых смесей выше, чем самого распространенного портландцемента, в 4-5 раз (20-25 руб./кг). Справедливости ради отметим, что некоторые специальные вяжущие составы стоят еще дороже.

Практичность – «4». Быстрое схватывание может создавать сложности для бытового применения.

Внешний вид – «5». Визуально все разновидности цементов похожи друг на друга.

Простота изготовления – «4». При производстве применяются только очищенные материалы, что усложняет технологический цикл.

Трудоёмкость при использовании – «5». Если соблюдать рекомендации по приготовлению раствора и не мешкать при заливке, трудозатраты не увеличатся.

Экологичность – «3». Мелкодисперсный оксид алюминия на производстве обладает высоким раздражающим эффектом.

Глиноземистый цемент сложно заменить каким-либо другим материалом даже в домашнем строительстве. Водостойкие внешние покрытия стен с его использованием отличаются стойкостью даже по истечении длительного времени. Чтобы не разочароваться в свойствах цемента, следует выдерживать рекомендуемые пропорции компонентов и не применять слежавшиеся смеси.