В. Н. Чубуков дорожно-строительные материалы

Портландцемент для производства асбестоцементных изделий. Этот цемент получают из клинкера нормированного минералогического состава и гипса. Содержание минерала C₃A допускается не менее 3 и не более 9 %, свободных CaO не более 1 %, MgO – 5 %.
Прочность на изгиб в возрасте 2 сут должна быть не меньше 2,8 МПа, на сжатие – 16 МПа, прочность в возрасте 7 сут на изгиб не менее 4,2 МПа и на сжатие – 27 МПа.
Начало схватывания этого цемента должно наступать не ранее 90 мин и не позже 6 ч, тонкость помола составлять от 2300 до 3200 см²/г.
Применяют цемент для изготовления асбестоцементных изделий.
Цементы для строительных растворов. Их изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок, наполнителей и гипса.
Клинкера должно быть не менее 20 %. Активными минеральными добавками служат гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки, наполнителями – кварцевый песок, известняк или мрамор. Выпускают его марки 200. Применяют для изготовления строительных растворов и неармированных бетонов классов В12,5 и ниже. В связи с замедленным твердением его не рекомендуют применять при температуре воздуха ниже + 10 С.


3.3.4.3 Цементы на основе глиноземистого клинкера

К этой группе относят глиноземистый, гипсоглиноземистый и водонепроницаемый расширяющийся цементы.

Глиноземистый цемент 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 -2СаОSiO₂ (-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.
Твердение глиноземистого цемента происходит в результате взаимодействия минералов с водой и, в первую очередь, основного минерала СА, которое протекает по схеме

CaOAl₂O₃ + 10H₂О = CaOAl₂O₃10H₂O.

При температуре 22–30 С CaOAl₂O₃10H₂O переходит в 2CaOAl₂O₃8H₂O и еще образуется гидроксид алюминия Al(OH)₂.

Истинная плотность глиноземистого цемента составляет 3,1–3,3 г/см³, насыпная плотность в рыхлонасыпанном состоянии – 1000–1300, в уплотненном – 1600–1800 кг/м³, 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.