Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент (ГЦ) - это быстротвердеющее гидравлическое вяжущее. В качестве сырьевых материалов для его получения используют известняк (или негашеную известь) и природные минералы с высоким со­держанием глинозема, например низшие сорта бокситов (смесь различных оксидов и гидроксидов алюминия, содержащая 43 - 55% А1₂О₃).

Сырьевую смесь (прокалённые известняк и боксит) подвергают высо­котемпературному нагреву при 1400 - 1800°. Основная происходящая при этом реакция сводится к образованию однокальциевого алюмината:

СаО + А1₂О₃ = СаО • А1₂О₃

Минералогический состав ГЦ значительно проще, чем портландце­мента. Главным его минералом является однокальциевый алюминат СаО А1₂О₃ (сокращенно - СА), или метаалюминат кальция Са(А1О₂)₂. Именно этот минерал обеспечивает быстрое твердение цемента.

Твердение ГЦ происходит в две стадии. Сначала СА подвергается гид­ратации по реакции:

СаО • А1₂О₃ + 10Н₂О = СаО • А1₂О₃ ∙ 10Н₂О

с образованием однокальциевого гидроалюмината, который неустойчив, и уже при 20° довольно быстро распадается, образуя двухкальциевый гидро­алюминат и гидроксид алюминия:

2(СаО • А1₂О₃∙ 10Н₂О) = 2СаО • А1₂О₃ • 8Н₂О + 2А1(ОН)₃ + 9Н₂О

Освобождающаяся вода вступает в реакцию с еще не прореагировав­шими частицами цемента. Таким образом, затвердевший камень ГЦ состо­ит из двух главных компонентов: кристаллического двухкальциевого гид­роалюмината и аморфного гидроксида алюминия.

ГЦ достигает марочной прочности через 3 суток (портландцемент -через 28 суток). Высока и скорость тепловыделения - за первые сутки твердения выделяется до 80% суммарной теплоты твердения. Это дает воз­можность применять ГЦ при пониженных температурах, но не позволяет применять его в массивных бетонных конструкциях, в условиях жаркого климата и при пропаривании. Причина таких ограничений - изменение со­става цементного камня при температурах выше 25°. При таких температу­рах происходит превращение:

3(2СаО • А1₂О₃ • 8Н₂О) = 2(3СаО • А1₂О₃ • 6Н₂О) + 2А1(ОН)₃ + 9Н₂О

Такое превращение сопровождается значительным повышением объё­ма (на 25 - 35%), что приводит к возникновению в камне внутренних на­пряжений, появлению микротрещин и резкой потере прочности.

Пористость камня ГЦ ниже, а морозостойкость и коррозионная стой­кость - выше, чем у портландцемента. Однако даже слабые растворы ще­лочей разрушают его, вымывая амфотерный гидроксид алюминия:

NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄,

поэтому ГЦ нельзя смешивать с портландцементом или известью и приме­нять в щелочных средах.

Высокая стоимость глиноземистого цемента, превышающая стоимость портландцемента в 4 - 5 раз, ограничивает возможные области его приме­нения. Его используют при аварийных работах, скоростном строительстве, зимнем бетонировании.