Глиноземистый цемент: особенности и применение

Глиноземистый цемент – совершенно особый вид, который своими свойствами сильно отличается от какого бы то ни было родственного материала. Прежде чем решиться на покупку этого дорогостоящего сырья, нужно учесть все особенности, а также ознакомиться со сферами применения товара.

Первое, что отличает глиноземистый цемент от всех прочих – способность к крайне быстрому застыванию на воздухе или в воде. Чтобы добиться такого эффекта, исходное сырье специальным образом обрабатывают, обжигают, измельчают. Так, исходным сырьем обязательно выступают грунты, обогащенные алюминием, а дополняют их глиноземом. Именно из-за особенного сырья и пошло второе название глиноземистого цемента – алюминатный.

Как говорилось выше, глиноземистый цемент имеет время застывания намного меньшее, чем другие виды. Схватывается данный тип уже через 45 минут после нанесения. Окончательное же затвердевание происходит по истечении 10 часов. В ряде случаев возникает необходимость ускорить и без того быстротечный процесс. Тогда в изначальный состав добавляют гипс, получая новую разновидность – гипсоглиноземистый вариант. Он характеризуется лишь более быстрым сроком схватывания и затвердения при полном сохранении высоких прочностных характеристик.

Все положительные свойства глиноземистого цемента можно объединить в большой список.

• Отличные прочностные характеристики. Даже находясь под водой, материал будет устойчив к химическим и механическим внешним воздействиям. Он не подвержен коррозии, ему не страшны экстремально низкие температуры. Все это открывает огромные возможности для его использования.
• Высокая скорость схватывания и затвердевания. Это особенно актуально, если требуется возвести какое-либо сооружение в максимально сжатые сроки (например, за трое суток).

• Невосприимчивость к агрессивным составляющим внешней среды. Речь идет о всевозможных химических соединениях, которые в течение длительного времени воздействуют на готовую цементную конструкцию, например: жесткая сульфитосодержащая вода при проведении шахтерских работ, токсичные газы, экстремальный нагрев.
• Превосходная адгезия со всевозможными материалами. Примером может служить, например, металлическая арматура, которой часто уплотняют блоки из глиноземного цемента.

• Устойчивость к открытому огню. Можно не опасаться, что цемент пересохнет и раскрошится. Он отлично выдерживает как воздействие высокими температурами, так и прямонаправленный огненный поток.
• Возможность использовать в качестве добавки к обычному цементу. Это актуально, когда нужно сделать сооружение морозостойким, при этом сэкономив. На основе глиноземистого сырья делают быстрорасширяющиеся и безусадочные цементные смеси, которые применяют в промышленном строительстве или при проведении срочных ремонтных работ.

Есть у глиноземистых вариантов и недостатки.

• Первый и главный заключается в высокой стоимости производства материала. Здесь важно не только оборудование, которое должно быть сверхпрочным и обладать повышенными мощностями, но и четкое соблюдение технологии, выдерживание температурных режимов при обжиге и прочие нюансы.

• Второй недостаток сопряжен с достоинством смеси. Из-за того, что глиноземистая разновидность при затвердевании вырабатывает тепло, она не подходит для заливки больших площадей: цемент может не застыть как следует и разрушиться, но в ста процентах случаев он сильно потеряет в прочностных характеристиках. Нельзя заливать такой цемент и в сильную жару, когда столбик термометра показывает температуру свыше 30 градусов. Это также чревато потерей прочности.

• Наконец, несмотря на высокую устойчивость глиноземистого варианта к кислотам, токсичным жидкостям и газам, он абсолютно не в состоянии вынести негативное воздействие щелочами, поэтому в щелочесодержащих средах использовать его нельзя.

Глиноземистый цемент подразделяют на две большие группы: расширяющиеся и смешанные. Особенность расширяющегося заключается в способности сырья увеличиваться в процессе отвердения. Глазом изменения заметны не будут, однако это положительным образом сказывается на получаемой плотности монолитного цементного блока. Расширение происходит в пределах 0,002-0,005% от исходного объема.

Смешанные образцы делают в основном с целью понижения себестоимости и, соответственно, цены продукта, однако в ряде случаев добавки обеспечивают добавочные характеристики. Так, например, гипс гарантирует более высокую скорость застывания, при этом стоимость цемента увеличивается. Шлаки и прочие активные минеральные добавки, наоборот, увеличивают время схватывания, однако цена на такой смешанный цемент заметно ниже.

Технические характеристики глиноземистого цемента колеблются в зависимости от того, к какой марке он принадлежит. Согласно ГОСТ 969-91, разработанному еще в 70-х годах, по прочности такой цемент подразделяют на ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. Также пропорции тех или иных веществ в составе зависят от того, каких свойств нужно добиться и в какой области будет использоваться цемент. Не имеет смысла приводить здесь химические формулы веществ, входящих в состав цемента, но для сравнения стоит сказать, что в обыкновенном глиноземистом цементе содержится от 35% до 55% бокситов, в то время как в высокоглиноземистом огнеупорном – уже от 75% до 82%. Как видно, разница существенная.

Что касается технических свойств, то хоть глиноземистый цемент и представляет собой быстротвердеющий вариант, однако это не должно влиять на скорость его схватывания. Согласно правилам и нормам, она должна составлять как минимум 30 минут, причем полное схватывание происходит по истечении 12 часов после нанесения (максимально). Поскольку материал имеет особую кристаллическую структуру (все кристаллы в веществе крупные), то он мало подвержен деформационным изменениям, в связи с чем и можно с уверенностью говорить о его безусадочности и относительно небольшой массе.

Различаются варианты по характеристикам и в зависимости от способа их производства. Всего представлено только два метода: плавление и спекание.

Каждый из них имеет свою специфику.

• По-научному первый способ называется методом плавления сырьевой шихты. Он подразумевает несколько этапов, каждый из которых заслуживает пристального внимания. Для начала необходимо подготовить исходное сырье. После этого цементную сырьевую шихту плавят и постепенно охлаждают, внимательно следя за температурными показателями для обеспечения наилучших прочностных характеристик. В заключение полученный высокопрочный шлак дробят и измельчают, получая глиноземистый цемент.

• При методе спекания все происходит наоборот: сначала сырье дробят и измельчают, и только потом подвергают обжигу. Это чревато тем, что цемент, получаемый таким образом, не такой прочный, как при первом методе выработки, однако второй вариант менее трудоемкий.

Технические параметры глиноземистого цементного состава могут варьироваться в достаточно широких пределах (это касается и химических формул вещества), но это не должно существенно сказываться на его основных характеристиках, таких как быстрота затвердевания, прочность, влагостойкость, устойчивость к деформациям. Если при изготовлении не была соблюдена технология, и часть перечисленных характеристик утеряна, то материал считается бракованным и не подлежит дальнейшей эксплуатации.

Глиноземистый цемент имеет огромный ассортимент целей, для которых он может применяться. Чаще всего его выбирают для проведения аварийных работ либо взведения конструкций под землей или водой, но этим перечень не ограничивается.

• Если мостовая конструкция была повреждена, то ее с успехом можно восстановить при помощи глиноземистой разновидности благодаря водостойкости материала и его способности быстро схватываться и затвердевать без ущерба для прочности даже в воде.

• Бывает так, что конструкцию нужно возвести в сжатые сроки, и необходимо, чтобы она набрала прочность уже в первые двое суток после основания. Здесь опять же оптимальным вариантом является глиноземистый.

• Поскольку ГЦ устойчив ко всевозможным химическим веществам (за исключением щелочей), то он подойдет для постройки в условиях повышенного содержания сульфатов в окружающей среде (чаще всего в воде).

• Благодаря стойкости ко всевозможным коррозийным процессам, данная разновидность подойдет не только для закрепления арматуры, но и анкеров.
• Изолируя нефтяные скважины, используют глиноземистые (чаще высокоглиноземистые) цементы, так как они застывают даже при смешивании с нефтяными продуктами.

• Поскольку глиноземистый цемент имеет малую массу, он отлично подходит для заделки прорех, дыр, пробоин в морских судах, а благодаря высокой прочности сырья такая «заплатка» прослужит достаточно долго.
• Если нужно заложить фундамент в грунте с высоким содержанием грунтовых вод, то любая из марок ГЦ прекрасно подойдет.

• Глиноземистая разновидность используется не только для возведения зданий и сооружений и заделки чего-либо. Из него отливают емкости, в которых планируется транспортировать высокотоксичные вещества, или если они должны располагаться в агрессивных условиях внешней среды.
• Во время изготовления огнеупорного бетона, когда температура нагрева планируется на уровне 1600-1700 градусов, в состав добавляют глиноземистый цемент.

Если планируется использовать такой цемент в домашних условиях (например, для изготовления гидростойкой штукатурки или строительства), то необходимо следовать инструкции по работе с ним.

Водостойкая штукатурка с добавлением глиноземистого цемента применяется во многих сферах:

• для заделки трещин в водопроводных трубах;
• отделка стен в подземных помещениях;
• заделка соединений трубопроводов;
• ремонт бассейнов и душевых.

Поскольку каждый человек, проживающий в частном доме, может столкнуться с необходимостью использовать глиноземистый вариант, ниже приведена инструкция, как правильно с ним работать.

• Стоит иметь в виду, что оптимальным способом работы с данной разновидностью цемента является использование бетономешалки. Вручную перемешать смесь настолько хорошо и быстро не представляется возможным.

• Только что купленный свежий цемент можно сразу же использовать. Если же смесь немного полежала, или срок годности почти закончился, то необходимо будет цемент предварительно просеять. Для этого нужно использовать специальное вибрационное сито. Смесь размещается в нем при помощи строительного лопастного шнека и просеивается. Так происходит разрыхление цементной смеси и подготовка ее к дальнейшему использованию.

• Необходимо принимать во внимание более высокую степень вязкости глиноземистого цемента по сравнению с остальными типами. Поэтому перемешивание цементного раствора производится в течение более длительного времени. Если в обычных случаях оно занимает час или полтора, то в случаях с глиноземистыми разновидностями – 2-3 часа. Дольше перемешивать раствор не рекомендуется, так как он начнет схватываться, и могут возникнуть трудности с его нанесением.

• Имейте в виду, что бетономешалку необходимо сразу же очистить, так как в дальнейшем, когда данный сверхпрочных цемент застынет, процедура помывки потребует больших усилий и временных затрат, не говоря уже о том, что иногда отмыть бетономешалку вообще не представляется возможным.

• Если планируется работать с глиноземистыми вариантами в зимнее время, то стоит иметь в виду ряд нюансов. Поскольку материал в процессе затвердевания активно выделяет тепло, все мероприятия по разведению и нанесению смеси будут отличаться от аналогичных при работе с обыкновенными цементными растворами. В зависимости от того, сколько процентов воды в смеси, ее температура может достигать 100 градусов, в связи с чем работать нужно предельно осторожно, не забывая о технике безопасности.

• Если проводится работа с бетоном, который содержит глиноземистый цемент в составе, то нужно следить за тем, чтобы его температура оставалась на уровне 10-15 градусов и ни в коем случае не поднималась выше, иначе бетон начнет застывать еще до того, как вы успеете его нанести.

Как было сказано выше, согласно ГОСТу выделяют три марки этой разновидности: ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60, каждая из которых отличается от другой рядом характеристик. Все они имеют одинаковое время схватывания и затвердевания, однако их прочность сильно разнится. Еще в раннем возрасте смеси набирают прочность: ГЦ-40 – 2,5 МПа через сутки и 40 МПа через трое суток; ГЦ-50 – 27,4 МПа через сутки и 50 МПа через трое суток; ГЦ-60 – 32,4 МПа через сутки (что практически идентично прочности цемента марки ГЦ-40 по истечении трех суток) и 60 МПа на третьи сутки.

Каждая из марок прекрасно взаимодействует с иными веществами: замедлителями схватывания или ускорителями.

• К замедлителям относятся бура, хлористый кальций, борная кислота, лимонная кислота, глюконат натрия и другие.
• Ускорители – это триэтаноламин, карбонат лития, портландцемент, гипс, известь и прочие.

Помимо обыкновенного глиноземистого цемента, по содержанию оксида алюминия выделяют высокоглиноземистые варианты первой, второй и третьей категорий. Их маркировка, соответственно, ВГЦ I, ВГЦ II и ВГЦ III. В зависимости от того, какая прочность ожидается на третьи сутки после использования, маркировка дополняется цифрами.

Встречаются следующие варианты:

• ВГЦ I-35;
• ВГЦ II-25;
• ВГЦ II-35;
• ВГЦ III-25.

Чем выше процент содержания оксида алюминия в составе, тем прочнее получается готовый цемент. Для высокоглиноземистого раствора первой категории содержание оксида алюминия в составе должно быть не менее 60%, для второй категории – как минимум 70%, для третьей – не меньше 80%. Период схватывания у данных образцов также немного отличается. Минимальный порог равен 30 минутам, в то время как полное застывание должно произойти менее чем за 12 часов для ВГЦ I-35 и за 15 часов для ВГЦ второй и третьей категорий.

Обыкновенный глиноземистый цемент огнестойкими качествами не обладает, а ВГЦ всех категорий должен выдерживать высокие температуры. Нормы огнестойкости начинаются с 1580 градусов и доходят до 1750 градусов для ВГЦ III-25.

В заключение необходимо дать советы по поводу того, как отличить подлинный цемент от фальшивого. Глиноземистый и тем более высокоглиноземистый огнеупорный вариант являются достаточно дорогими, так что столкнуться с подделкой на этом рынке можно довольно часто. По статистике около 40% цемента на российском рынке является поддельным.

Существует ряд рекомендаций, которые помогут сразу же рассмотреть подвох.

• Самое очевидное правило состоит в покупке цемента у проверенных годами, надежных поставщиков. К фирмам, хорошо зарекомендовавшим себя, относятся Gorkal, Secar, Ciment Fondu, Cimsa Icidac и некоторые другие.

• Чтобы развеять окончательные сомнения, нужно попросить продавца показать санэпидемзаключение. В нем указано, что материал абсолютно безопасен для здоровья людей. Некоторые недобросовестные производители добавляют в цементные смеси радиоактивные вещества. Хоть и присутствуя в небольшом количестве, они способны нанести ощутимый вред здоровью. Норма содержания природных радионуклидов – до 370 Бк/кг.

• Если после проверки такого заключения остались сомнения, советуем вам сверить адрес органа, выдавшего санэпидемзаключение. На упаковке и на самом заключении этот адрес должен быть одним и тем же.
• Проверьте массу мешка по ГОСТу. Она должна равняться 49-51 кг и ни в коем случае за эти рамки не выходить.

• Выбрав состав, купить сначала один мешок на пробу. Дома замесите цемент, и если вы оцените его как качественный, не найдете в нем посторонних добавок в виде щебня или песка, то это значит, что он качественный.
• Наконец, обратите внимание на срок годности. Он крайне мал – всего 60 суток со дня расфасовки. Обязательно учитывайте этот критерий при выборе, иначе вы рискуете купить материал, эксплуатационные качества которого будут в разы хуже ожидаемых.

Подробнее смотрите далее.