§ 7. Глиноземистый цемент

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем тонкого измельчения клинкера, содержащего преимущественно низкоосновные алюминаны кальция. Однокальциевый алюминат СаО-АОз определяет быстрое твердение и другие свойства глиноземистого цемента. В сравнительно небольших количествах в нем также содержатся другие алюминаты кальция, например СаО-2А1гОз. Влияние на качество цемента оказывает алюмосиликат кальция — геленит 2CaO-Al2CvSi02. Силикаты кальция представлены небольшим количеством белита.

Для получения клинкера глиноземистого цемента в качестве главных компонентов сырьевой смеси берут известняк СаСОз и породы, содержащие глинозем, например бокситы. Сырьевую смесь подвергают спеканию (при температуре около 1300°С) или плавлению (при 1400°С), при этом в результате химических реакций, проходящих между составными частями сырьевой смеси, получают глиноземистый клинкер. Этот клинкер размалывается труднее, чем клинкер портландцемента: на операцию помола затрачивается больше электроэнергии, мелющих тел и т. д. Кроме того, сами бокситы представляют ценное сырье, используемое для производства алюминия. Эти и другие обстоятельства повышают стоимость глиноземистого цемента, ограничивают его выпуск. Сырьевая база для выпуска глиноземистого цемента может быть расширена путем использования некоторых отходов промышленности, содержащих в своем составе глинозем. В СССР разработан способ производства глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи бокситовой железной руды с добавкой известняка и железного лома. При этом доменная печь одновременно выдает чугун и шлак, представляющий клинкер глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент обладает высокой прочностью только в том случае, если он твердеет при умеренных температурах, не свыше 25°С. Поэтому глиноземистый цемент нельзя применять для бетонирования массивных конструкций из-за разогрева бетона, а также подвергать тепловлажностной обработке.

При обычных температурах (до 25°С) в процессе твердения глиноземистого цемента образуется высокопрочное вещество — двухкальциевый гидроалюминат

2 (СаО • А1203) + 1 !Н20 = 2СаО • А1203 • 8Н20 + 2А1(ОН)3

Двухкальциевый гидроалюминат выделяется в виде пластинчатых гексагональных кристаллов, а гидроокись алюминия представляет гелевидную массу.

Если же температура бетона превысит 25 — 30°С, то наблюдается переход двухкальциевого гидроалюмината в кубический трехкальциевый гидроалюминат, который сопровождается возникновением внутренних напряжений в цементном камне и понижением прочности бетона почти в два раза.

Замечательным свойством глиноземистого цемента является его необычно быстрое твердение. Марки глиноземистого цемента, определяемые по результатам испытания образцов 3-суточного возраста М400, М500 и М600. Как известно, портландцемент приобретает такую прочность только через 28 сут нормального твердения.

Показатели прочности глиноземистого цемента

Марка глиноземистого цемента	Предел прочности при сжатии, кгс/см1 (МПа), не менее
	1 сут	3 сут
400 500 600	230(23) 280(28) 330(33)	400(40) 500(50) 600(60)

Из табл. 23 видно, что уже через 1 сут глиноземистый цемент приобретает высокую прочность.

При столь быстром твердении глиноземистый цемент обладает нормальными сроками схватывания, почти такими же, как и портландцемент. Начало схватывания глиноземистого цемента должно наступать не ранее 30 мин (у портландцемента не ранее 45 мин), а конец — не позднее 12 ч от начала затворения.

Тепловыделение глиноземистого цемента при твердении примерно в 1,5 раза больше, чем у портландцемента.

В продуктах гидратации глиноземистого цемента не содержится гидрата окиси кальция и трехкальциевого шестиводного гидроалюмината (если температура твердения не превышает 25°С), поэтому бетон на глиноземистом цементе более стоек по сравнению с портландцементом против выщелачивания Са(ОН)г, а также в растворах сульфата кальция и магния (в частности, в морской воде). Однако затвердевший глиноземистый цемент разрушается в растворах кислот и щелочей, поэтому глиноземистый цемент нельзя смешивать с портландцементом и известью.

С учетом специфических свойств и высокой стоимости глиноземистый цемент предназначается для получения быстротвердеющих, а также жаростойких бетонов и растворов. Кроме того, глиноземистый цемент используется для получения расширяющихся цементов.