Особую быстродействующую строительную смесь, отличительной чертой которой является затвердевание не только в воздушной среде, но и в водной, называют глиноземистым цементом. Получение этого материала осуществляется по специальной технологии, при которой исходное сырье обогащается глиноземом, обжигается в электродуговых или доменных печах, а затем измельчается. Именно из этой смеси готовят жаростойкий бетон.
Характеристики, свойства и виды
Производство глиноземистого цемента устроено таким образом, что из общего состава удаляются все компоненты, снижающие его качество, например, частицы кремнезема или железа. Затвердение приготовленной смеси начинается примерно через 45 минут, поэтому работать с таким раствором нужно очень быстро, не замешивая больших порций. Время полного схватывания составляет около 10 часов.
Глинозем от других видов цемента отличают следующие особенности:
- Прочность смеси появляется еще на ранних этапах схватывания и быстро нарастает.
- Применение раствора возможно и при отрицательных температурах (до -10°) без необходимости подогрева ― при его затвердении происходит достаточное выделение тепла.
- Глиноземистый (алюминатный) цемент обладает повышенной прочностью и плотностью готовых материалов, поэтому бетонный камень практически не боится воздействия агрессивных жидкостей и газов различного химического состава.
- Сырье выгодно отличается от иных видов портландцемента, поскольку имеет высокие характеристики термостойкости и огнеупорности. Если добавить в смесь хромированную руду, шамот, магнезит, то раствор может быть использован для получения специального огнеупорного бетона гидравлического твердения.
Алюминатный цемент классифицируется по показателю прочности на сжатие и, исходя из этого свойства, его разделяют на марки: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, где возрастание цифры характеризует увеличение стойкости готового бетона. В обычном строительстве чаще используется цемент с более низким показателем ― ГЦ-40, так как его цена скромнее остальных марок, а прочности и огнеупорных качеств достаточно для выполнения многих работ.
Особенности применения
Основной отраслью использования бетонов этой категории является промышленное строительство, потому как именно на таких объектах часто требуются материалы, способные выдерживать высокие температуры (до 1300°С), воздействие агрессивных сред, обладающие высокой прочностью.
Но, кроме этого, глиноземистый огнеупорный бетон используют для:
- Возведения железобетонных и особо прочных бетонных сооружений, когда основные показатели строительных блоков и соединяющих растворов должны достигнуть максимума уже в 1-2 сутки.
- Создания пробок (тампонирования) в породах или конструкциях с целью остановки водного потока; в холодных нефтяных скважинах, для заделки трещин в водных сооружениях.
- Строительства подземных конструкций, а также водных портов, где от материалов требуются характеристики повышенной устойчивости к воздействию сульфатами и влагой.
- Ремонта различных видов морского транспорта, например.
- Возведения сооружений из железобетонных блоков и их производства (в этом случае глиноземистый цемент применяют в качестве вещества, ускоряющего процессы твердения).
- Установки быстрого фундамента под строительные сооружения и производственные машины.
- Устранения повреждений мостов, заливки анкерных болтов.
- Возведения сооружений и изготовления различных промышленных емкостей, требующих стойкости к воздействию соединениями серы, различными органическими кислотами, и растворами солей.
Производство
Сырьем для изготовления этого вида цемента служат чистые известняки и бокситы, к которым примешиваются прочие элементы, если готовым изделиям нужно придать определенные свойства. Сегодня его производят двумя методами – спеканием и плавлением шихты. Выбор технологии зависит от того, какой состав имеют используемые бокситы, от содержания в них кремниевой кислоты и оксидов железа, а также от качества кокса.
Метод плавления
Производство этим способом требует высокого качества бокситов, поскольку они являются основным сырьем, к которому добавляют кокс и известняк. Смесь загружается в ватержакетные печи (с водяным охлаждением). Плавление происходит за счет подачи через фурмы нагретого в рекуператорах воздуха. Далее масса пропускается через летку, охлаждается в изложницах печи и поступает в дробилку, где происходит ее измельчение. Печи работают на пылевидном топливе, а дробилки оснащаются многокамерными мельницами.
Иногда для производства специального цемента используют способ электроплавки. Его отличие в том, что в процессе изготовления выплавляется ферросилиций, а это позволяет очистить смесь от кремниевой кислоты.
Редко может применяться метод дуговой плавки, для которого требуются специальные печи переменного тока, но глиноземистый цемент, произведенный этим способом, отличается наиболее высоким качеством.
Подготовка сырья заключается в измельчении и смешивании всех составляющих с последующим их брикетированием или гранулированием. При этом известняк предварительно кальцинируют, а бокситы прокаливают, используя коксосодержащую шихту.
Температура в электродуговых печах достигает максимально высокого уровня, за счет чего кремнезем, содержащийся в шихте, проходит восстановление до кремния, который вступает в реакцию с железом и в результате образует ферросилиций.
Доменная печь также может использоваться для производства этого вида, а точнее, ― высокоглиноземистого шлака с большим содержанием кремнезема и отсутствием железа, с последующим его измельчением. Но такой материал имеет низкие характеристики прочности в начальных стадиях процесса твердения.
Метод спекания
В этом случае производство осуществляется в обычных заводских печах при относительно невысоких температурах. При медленном охлаждении полученной смеси геленит кристаллизуется в стеклообразную форму. Но, если температура в процессе спекания была ниже требуемой, произойдет кристаллизация алюминатов кальция. Важно не допустить образования стекла в будущем цементе, поэтому для расплава организуют системы сверхбыстрого охлаждения с целью предотвращения выпадения кристаллов геленита. На выходе из доменной печи смесь подвергается грануляции паровоздушным потоком.
Цемент, полученный этим способом, отличается более высоким качеством и показателем прочности, в сравнении с тем, охлаждение которого проходило медленно.
Стоимость материала
Купить цемент этой категории не составляет труда, он есть в большинстве специализированных магазинов в свободной продаже. Цена зависит от производителя и объема фасовки. Как правило, цементная высокопрочная смесь российского производства стоит гораздо дешевле импортной.
Для сравнения, тонна ГЦ-40 российских изготовителей обойдется покупателю примерно в 20 800 рублей. Это же количество цемента, произведенного в Турции, будет стоить 21 500 рублей, в Польше ― 26 600 рублей.
В строительных магазинах можно купить специальный высокопрочный цемент в мешках весом в 20 кг, стоимость которых находится в пределах 500 рублей.
