Глиноземистый цемент производство

Глиноземистый цемент: производство, свойства, применение.

Глиноземистыйцемент представляет собой гидравлическое быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое измельчением глиноземистого клинкера. Клинкер получают из обожженной до плавления или спекания смеси, состоящей из бокситов и известняков.

Глиноземистый цемент в строительстве применяют в чистом виде или в качестве компонента для изготовления расширяющихся, жаростойких и других вяжущих.

Химический состав глиноземистого цемента характеризуется содержанием в нем главных оксидов, %: алюминия (глинозем Al₂O₃)– 30–50, кальция (СаО) – 35–45, кремния (кремнезем SiO₂) – 5–15, железа (Fe₂O₃) – 5–15; небольшого количества в виде примесей других оксидов: титана (TiO₂) – 1,5–2,5, магния (MgO) – 0,5–1,5, серного ангидрида (SO₃) – 0,1–1, щелочных металлов (Na₂O + K₂O) – до 1.

Минералогический состав глиноземистого цемента характеризуется содержанием в нем соединений однокальциевого алюмината СаО×Al₂O₃ (СА), однокальциевого двухалюмината СаО×2Al₂O₃ (СА₂), пятикальциевого трехалюмината 5СаО×3Al₂O₃ (С₅А₃), геленита 2СаО×Al₂O₃×SiO₂ (С₂АS), двухкальциевого силиката b-2СаО×SiO₂ (b-С₂S).

Основным минералом глиноземистого цемента, определяющим его свойства, является СА. Он образует твердые растворы с однокальциевым ферритом до 15 % и оксидом железа – до 10 %. При твердении дает камень высокой прочности. Минерал С₅А₃ быстро схватывается и твердеет, СА₂ медленно твердеет, но имеет высокую конечную прочность.

Сырьем для изготовления глиноземистого цемента являются известняки CaCO₃ и бокситы Al₂O₃×nH₂O. Могут применяться алюминиевые шлаки и обожженные высокоглиноземистые глины. Изготавливают глиноземистый цемент двумя способами: спеканием или плавлением сырьевой смеси.

По способу спекания во вращающихся или шахтных печах производится обжиг тонкоизмельченной сырьевой смеси боксита и известняка. При температуре около 1300 °С образуется глиноземистый клинкер.

По способу плавления в доменных печах одновременно получают чугун и глиноземистый шлак. Печь загружают железистым бокситом, известняком, металлическим ломом и коксом. Расплавленные чугун и шлак периодически выпускают. Температура шлака составляет 1600–1700 °С. Охлажденный шлак является клинкером глиноземистого цемента.

Истинная плотность глиноземистого цемента составляет 3,1–3,3 г/см 3 , насыпная плотность в рыхлонасыпанном состоянии – 1000–1300, в уплотненном – 1600–1800 кг/м 3 , водопотребность – 23–28 %. Начало схватывания должно наступать не ранее 45 мин, конец – не позже 12 ч. Ускорителями служат Ca(OH)₂, Na₂CO₃, CaSO₄, портландцемент, замедлителями – NaCl, CaCl₂, KCl, винная кислота и др.

Этот цемент при твердении быстро набирает прочность. Через 10—15 ч она составляет 15–20 МПа, через сутки – 80—90 % от марочной. Марки цемента, определяемые в возрасте 3 суток, – 400, 500 и 600. Через 10–20 лет он приобретает прочность, превышающую марочную на 50–60 %.

Глиноземистый цемент интенсивно твердеет при пониженных температурах. Так, при 0 °С через трое суток прочность его составляет 50 % от марочной. Это объясняется повышенной экзотермией в начальный период. Пропаривание и автоклавная обработка понижают его прочность.

Бетоны на глиноземистом цементе по сравнению с бетонами на портландцементе имеют повышенную водостойкость. Жаростойкость их очень высокая и составляет 1200—1600 °С. Объясняется это отсутствием в цементном камне гидроксида кальция. Они также имеют более высокую водонепроницаемость, морозостойкость в связи с тем, что пористость цементного камня на глиноземистом цементе в 1,5 раза меньше пористости портландцементного камня.

Глиноземистый цемент рекомендуют применять для изготовления жаростойких, морозостойких и водонепроницаемых бетонов, при выполнении аварийных и ремонтных работ. Ограничивает его применение высокая стоимость, превышающая стоимость портландцемента в 5–6 раз.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9825 — | 7641 — или читать все.

Глиноземистый цемент: производство, виды и характеристики

Цемент, как один из самых важных материалов для строительства, бывает нескольких разновидностей. Довольно часто используется глиноземистый, довольно дорогой цемент с рядом специфических характеристик. Он применяется для изготовления бетона, устойчивого к жаре и морозу, а также не пропускающего влагу, в ремонтных и аварийных работах.

Специфика производства

Второе название глиноземистого цемента — алюминатный. Это быстродействующая гидравлическая смесь, которая быстро затвердевает как в воздушной, так и в водной среде. Производство алюминатного цемента происходит по строгой технологии, с использованием одного из зарекомендовавших себя методов: спекания или плавления. Выбор делают в зависимости от состава бокситов (количества в них оксидов железа и кремниевой кислоты), качества кокса и стоимости электроэнергии.

Плавление

Основное сырье вместе с коксом и известняком загружают в ватержакетные печи, работающие на пылевидном топливе. Масса проходит через летку, снижает градус в изложницах печи, потом ссыпается в дробилку, где тщательно измельчается при помощи многокамерных мельниц и охлаждается.

Для производства могут использоваться:

• печи переменного тока (метод дуговой плавки);
• электроплавка (в процессе выделяется ферросилиций, что очищает смесь от излишков кремниевой кислоты).

Спекание

В этом случае используются заводские печи обычного типа и относительно невысокие температуры. Полученная смесь — геленит, при медленном охлаждении кристаллизуется в стеклообразную форму. Но нельзя допускать образования в цементе стекла, поэтому используют системы сверхбыстрого охлаждения. Выходящую из доменной печи смесь обрабатывают паровоздушным потоком, гранулируют.

Разновидности и структура

В продаже есть 2 типа глиноземистого цемента:

• стандартная смесь;
• высокоглиноземистая смесь.

Состав может иметь разные оттенки зеленого, желтого, черного и коричневого (цвет зависит от процента окисления составных ингредиентов и объема железа в смеси).

Марку продукта можно определить на третьи сутки после изготовления. Порошок фасуют в мешки по 40-50 кг.

Технические характеристики

В состав глиноземистого цемента входят бокситы и чистые известняки. Преобладающими оксидами являются алюминий, кальций и кремний, есть небольшое количество железа, титана, магния и серного ангидрида.

Бокситы — горная порода, состоящая из гидратов и разнообразных примесей. Используется для создания алюминия и огнеупоров, добычи абсорбентов.

Период начала затвердения составляет 30 и более минут, а окончательно процесс прекращается через 12 часов. Этот цемент стойкий к агрессивной внешней среде, прочен, но при этом деформируется под воздействием щелочной среды. Благодаря высокому показателю тепловыделения, алюминатный цемент можно использовать в зимних условиях (до -10 градусов). Он не подвержен коррозии и отличается отличной адгезией с массой иных материалов (например, металлической арматурой, магнезитом, шамотом, хромированной рудой). Устойчив к открытому пламени (до 1700 градусов), не пересыхает и не крошится.

Для корректировки сроков схватывания используют замедлители (хлористый кальций, буру, борную кислоту), либо ускорители (гипс, портландцемент, известь).

Наиболее благоприятная температура для затвердения является +15-20 градусов.

Маркировка

В ГОСТ 969-91 указаны три вида глиноземного цемента:

1. Глиноземный цемент ГЦ-40. Характеризуется следующими прочностными характеристиками: с 22,5 МПа до 40 за первые трое суток. Используется, в основном, в строительной отрасли. Цена этой марки ниже остальных.
2. 2. Глиноземный цемент ГЦ-50. Данный вид отличается возрастанием показателей: с 27,5 до 50 МПА. За счет этого характеристики улучшаются. Часто используется в топливно-энергетической сфере.
3. 3. Глиноземный цемент ГЦ-60. За 72 часа показатель вырастает с 32,4 до 60 Мпа. Благодаря повышенной прочности, востребован в оборонном комплексе и металлургии.

Самые известные производители цемента в мире: Cimsa Icidac , Ciment Fondu, Secar.

Работа с бетоном чревата возникновением дерматита кожных покровов, заболеваний дыхательной системы, расстройствами слуховой и нервной систем. Поэтому важно соблюдать требования техники безопасности, такие как:

• работники должны пройти соответствующий инструктаж и получить разрешающее удостоверение;
• должны использоваться средства индивидуальной защиты — каски, очки, респираторы, спецодежда;
• все электрические провода должны быть подняты над землей, а изоляция проверена;
• в рабочий цикл запрещается вмешиваться до полной остановки механизма;
• электрические устройства можно переносить с места на место только выключенными.

Область применения

В промышленном строительстве использование глиноземистого цемента встречается в:

• реконструкции мостовых сооружений любого уровня сложности и конфигурации, их ремонта;
• быстрого возведения (за несколько суток) сооружений с максимальной устойчивостью;
• строительстве, где необходимо такое качество, как сульфатостойкость;
• закреплении анкерных болтов
• создании емкостей, которые в будущем будут контактировать с агрессивными веществами;
• обустройстве нефтяных скважин;
• застывании бетона, как ускоритель процесса;
• заделке крупных пробоин и деформаций в морских судах;
• залатывании течи в породе, если присутствует перерасход жидкости;
• для создания огнеупорного бетона, расширяющихся и водонепроницаемых составов;
• некоторых областях строительной химии (добавляют в клеевые составы);
• возведении морских и подземных конструкций, железобетонных сооружений;
• изготовлении водонепроницаемой штукатурки (используется при ремонте душевых и бассейнов, подземных коридоров, швов между тоннелями метрополитена).

Помимо промышленной строительной сферы, глиноземистый цемент популярен и в частном строительстве, а именно — для возведения жилых домов, а также:

• возведения каминов, топок и иных видов отопительных конструкций;
• дымоходов и вентиляционных систем (ремонт и реконструкция);
• обустройстве стяжки для пола, подоконников;
• строительстве цокольных этажей и подвалов в домах.

При использовании глиноземистого цемента в личных целях, следует знать правила его приготовления:

1. Смесь нужно как следует перемешать, что сделать вручную очень и очень сложно. Потому воспользуйтесь специальной бетономешалкой. Поскольку описываемый вид цемента гораздо более вязкий, чем остальные типы, то и перемешивание раствора занимает больше времени: не час-полтора, а 2-3 часа. Но не дольше! Иначе раствор «схватится» и его будет сложно наносить. Это же касается и бетономешалки: очищайте ее сразу после работы, иначе позднее вам придется затратить в разы больше усилий.
2. Лучше всего использовать свежий цемент. Если его срок годности подходит к концу, или мешки со смесью пролежали не распакованными несколько месяцев, цемент нужно разрыхлить. Это можно сделать через специальное вибрационное сито, купленное в строительном магазине. Порошок высыпают в аппарат при помощи лопастного строительного шнека и обрабатывают.
3. При работе с бетоном, в который добавлен глиноземистый состав, следите за температурой. Если она поднимется выше 10-15 градусов, бетон начнет быстро застывать и нанести его вы просто не успеете.

Глиноземистый (алюминатный) цемент можно приобрести в любом специализированном магазине, а его стоимость зависит от объема фасовки и производителя. Отечественный продукт стоит существенно дешевле иностранного, не уступая последнему в качестве.

Заключение

Глиноземистый цемент — прекрасный современный материал. Он незаменим в оборонной отрасли, мосто — и шахтостроении, строительной химии. Однако использовать его нужно, зная некоторые технологические нюансы и правила безопасности.

Производство глиноземистого и расширяющихся цементов

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее в воде и на воздухе вяжущее вещество, получаемое путем обжига до спекания или плавления смеси материалов, обогащенных глиноземом и оксидом кальция, и последующего тонкого помола продукта обжига. Вяжущие свойства глиноземистого цемента обеспечиваются преимущественно низкоосновными алюминатами кальция., В отличие от портландцемента глиноземистый цемент не содержит ни гипса, ни активных минеральных добавок. Однако он может содержать до 2% специальных добавок, интенсифицирующих помол, при условии, что они не снижают его строительно-технические свойства.

Химический состав глиноземистого цемента колеблется в пределах: А1₂О_ъ — 35-50%, Si0₂ — 5-15%, Fe₂0₃ — 5-15%, СаО- 35- 45%. Минералогический состав глиноземистого цемента зависит от состава сырья и технологии производства. Важнейшим минералом этого вяжущего является моноалюминат кальция (СаО А1₂0₃), который обеспечивает при нормальных сроках схватывания быстрое твердение цемента. В глиноземистом цементе могут содержаться и другие алюминаты кальция — 5СаО ЗА1₂0₃, 12СаО 1А1₂0₃, СаО 2А1₂0₃, а также ферриты, алюмоферриты и силикаты кальция. Силикатная составляющая глиноземистого цемента представлена в основном двухкальциевым силикатом, однако в этом вяжущем он является инертным минералом, поскольку в ранние сроки твердения гидратация C₂S протекает с невысокой скоростью.

Основное сырье для изготовления глиноземистого цемента — бокситы и известняки или известь. Пригодность бокситов для производства глиноземистого цемента оценивают по коэффициенту качества к = Al₂0₃/Si0₁. Бокситы считают пригодными, если к > 5—6. При способе спекания можно использовать только высококачественные и однородные по составу бокситы, в которых содержание SiO, не превышает 8%, a Fe₂0₃ — не более 10%. Технология производства аналогична схеме получения портландцемента. Обжиг ведут осторожно при температурах не выше 1250— 1350°С, так как уже при 1400°С появляется значительное количество расплава, что может нарушить нормальную работу печи.

Способ плавления при производстве глиноземистого цемента получил большее распространение, что обусловлено возможностью использования грубомолотой сырьевой смеси на основе сырья с высоким содержанием примесей (в том числе и плавней), так как они при обжиге частично удаляются. Плавление шихты происходит при сравнительно низких температурах (1380— 1600°С) и осуществляется в вагранках, доменных печах, электродуговых печах или конверторах. При плавке в электродуговых печах в печь загружают прокаленные известь и бокситы, а также железную руду, металлический лом и кокс. При плавке оксиды железа и кремния, присутствующие в сырье, восстанавливаются и взаимодействуют друг с другом с образованием ферросилиция. В силу того, что плотность расплава ферросилиция составляет 6,5 г/см 3 , а плотность расплава цемента — 3 г/см 3 , они естественным образом расслаиваются. Сливая раздельно верхний и нижний слои этих расплавов, получают два продукта — клинкер глиноземистого цемента и ферросилиций, широко используемый в металлургии. Плавка ведется при температурах 1800—2000°С. Охлажденный клинкер направляют на дробление и помол. Плавка в электрических печах позволяет получать глиноземистый цемент высокого качества, но требует повышенного расхода электрической энергии.

При плавлении в доменных печах («русский способ») одновременно получают глиноземистый клинкер и чугун. Сырьевую смесь, состоящую из железистого боксита, известняка, металлического лома и кокса, послойно загружают в печь. В результате доменного процесса из руды получают расплав чугуна, а в виде шлака — глиноземистый клинкер. Температура выпускаемого из домны расплава глиноземистого шлака составляет 1550— 1650°С, а чугуна — 1450—1500°С. Расплавленный шлак сливают в изложницы, где он медленно охлаждается и кристаллизуется. При доменной плавке кремнезем восстанавливается не в полной мере, поэтому в этой технологии необходимо использовать малокремнеземистые бокситы и строго контролировать химический состав обжигаемой шихты. Обжиг в доменной печи очень экономичен.

Плавленый клинкер отличается высокой твердостью, поэтому для его измельчения на первом этапе применяют двухстадийное дробление. Тонкий помол клинкера осуществляют в шаровых мельницах. При этом вводят до 2% углесодержащих добавок (угольная мелочь, сажа) для интенсификации помола. Расход электроэнергии на помол плавленых клинкеров примерно в два раза выше, чем клинкеров того же состава, обожженных до спекания. Помол ведут до остатка на сите № 008 не более 10%.

Глиноземистый цемент

Основной компонент бетона и цементного раствора – глиноземистый цемент относится к цементам специального назначения. «Специальность» назначения «вяжущего» этого вида обусловлена свойствами, которыми обладает данный материал: очень быстрый набор марочной прочности на воздухе и в воде и относительно высокая прочность на сжатие.

Глиноземистый цемент и его характеристики

Область использования данного материала обуславливает свойство бетона или раствора на основе глиноземистого цемента достигать 100% марочной прочности в течение 72 часов после затворения водой. При этом схватывание материала протекает в «обычном» временном режиме, аналогично периоду схватывания портландцемента общего применения.

Нормативный документ ГОСТ 969-91 «Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые» регламентирует следующие марки и технические характеристики специального «вяжущего»:

Технические характеристики

Марка глиноземистого цемента ГОСТ 969-91
цемент глиноземистый гц 40	цемент глиноземистый ГЦ 50	цемент глиноземистый ГЦ 60
Предел прочности на сжатие в зависимости от времени затворения водой, МПа
24 часа	22,5	27,5	32,5
72 часа	40	50	60
Период схватывания при температуре 20°C и нормальной влажности воздуха
Начало	45 минут
Окончание	10 часов
Огнеупорность, °C	Не регламентируется

В некоторых источниках можно встретить обозначение вяжущего, которое не соответствует Госту: Цемент глиноземистый марки 400, Цемент глиноземистый марки 500, Цемент глиноземистый марки 600. В этом случае предел прочности на сжатие бетона или раствора обозначается на МегаПаскалях, а в кгс/см2. Учитывая что 1 МПа=10 кгс/см2 это допустимо для неофициального пользования.

Также, в некоторых источниках сообщается, что глиноземистый цемент – это огнеупорный материал и бетон на его основе может выдерживать температуру окружающей среды от 1580 до 1750 °C. Это не совсем так.

Действительно, характеристики глиноземистого цемента по жаростойкости выше, чем у портландцемента общего применения, однако указанные выше температурные пределы жаростойкости, в соответствии с требованиями ГОСТ 969-90, справедливы для высокого глиноземистых цементов марок: ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III.

Особенности глиноземного цемента

• Схватывание и набор прочности бетонных сооружений на основе вяжущего этого типа должно идти при температуре 20-0°C и высокой влажности воздуха. Это требование объясняется высокой экзотермической реакцией материала (при гидратации, глиноземистый цемент выделяет в 2 раза больше тепла, чем обычный цемент). При температуре окружающей среды 25 °C и выше наблюдается снижение нарастания набора прочности, а при дальнейшем увеличении температуры возможно существенное падение прочности и даже разрушение конструкции.
• Большое количество тепла выделяемого материалом при схватывании и наборе прочности, обуславливают возможность ведения бетонных работ при температурах воздуха до минус 10°C без дополнительного подогрева.
• Повышенная плотность цементного камня по сравнению с цементным камнем на основе портландцемента.
• Высокая цена, выше на 3-4 порядка, чем цена обычного портландцемента.

Сфера применения

• Возведение сооружений, к которым предъявляются жесткие требования по минимальному периоду набора прочности.
• Возведение гидротехнических и подземных объектов работающих в условиях повышенной «сульфатной» активности окружающей среды.
• Тампонирование нефтяных и газовых скважин. Тампонирование растрескиваний в горных породах.
• Заделка пробоин в кораблях гражданских судах.
• Оперативное обустройство фундаментов для установки производственного оборудования: прессов, станков, кран-балок и т.п.
• Ремонт зданий и мостовых переходов.
• Производство сборных ЖБИ в качестве ускорителя набора прочности бетона.
• Строительство емкостей работающих в условиях контакта с органическими кислотами, серой, соляными растворами и крахмала.
• Срочные ремонтные работы: плотин, дорог, фундаментов и других бетонных сооружений.

Высокая цена глиноземистого цемента существенно ограничивает применение данного материала в частном строительстве. Применение данного материала для строительства частного здания оправдано, если возведение дома ведется на земельном участке с неблагоприятными геодезическими условиями (высоким стоянием грунтовых вод).

Производство глиноземистого цемента

Специальные свойства, которыми обладает этот вид строительного материала, обусловлен специальным составом и специальной технологией изготовления. В состав клинкера для производства глиноземистого цемента входят: однокальциевый алюминаут СаО-Аl2О3, двух кальциевый силикат C2S, геленит – 2СаО, и другие компоненты.

Для изменения времени схватывания в клинкер глиноземистого цемента вводят: борную кислоту, буру, кальций хлористый для замедления времени схватывания или известь, портландцемент и гипс для ускорения времени схватывания.

Цементная промышленность использует два способа производства вяжущего этого вида: технология правления шихты и обжиг компонентов глиноземистого цемента до спекания в гранулы.

• Технология плавления состоит из основных этапов: подготовка шихты, плавление шихты в специальных печах, охлаждение полученной субстанции, крупное дробление и тонкое измельчение в грохотах до гостовского показателя – остаток цемента на сите с сеткой № 008 не более 10%.
• Технология спекания характеризуется этапами: просушивание компонентов шихты, тонкое измельчение в грохотах, гомогенизация в гранулы, обжиг в специальных печах, охлаждение и помол в цементных мельницах. Также действует требование – «остаток цемента на сите с сеткой № 008 не более 10%».

В Российской Федерации заводы глиноземистых цементов, как правило, работают по технологии плавки компонентов. Технология спекания компонентов применяется ограничено.

Производители глиноземистого цемента

Высокая стоимость и специальность применения глиноземистого цемента обуславливает ограниченность его производства. В частности, на изготовлении связующего этого вида специализируются следующие предприятия Российской Федерации: и компаний Мира:

• ОАО Пашийский Металлургический Цементный Завод. Выпускает все марки глиноземного цемента: ГЦ 400, ГЦ500 и ГЦ600.
• Компания «Caltra» (Голландия).
• ООО «ЕМА-цемент».
• Компания «Sekar» (Франция).
• Компания «Kerneos» (Франция).

Учитывая, что стоимость глиноземистого цемента отечественного производства или цемента импортного производства составляет от 39 000 до 39 875 рублей за тонну, следует тщательно просчитать необходимость необходимости его применения для возведения фундамента и конструкций частного дома.