Цемент глиноземистый: Глиноземистый цемент — области применения, состав и особенности цемента ГЦ

Глиноземистый цемент, производство и применение глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент (ГОСТ 969-77) – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, являющееся продуктом тонкого помола обожженной до сплавления или спекания сырьевой смеси, богатой глиноземом и окисью кальция. Глиноземистый цемент содержит преимущественно низкоосновные алюминаты кальция. Глиноземистый цемент быстротвердеющий, но не быстросхватывающийся.

Начало его схватывания должно наступать не ранее 45 минут, а конец – не позднее 12 часов. Вводя различные добавки в глиноземистый цемент, регулируют сроки его схватывания. При введении гидратов окиси кальция и натрия, карбоната натрия, двуугекислой соды, сульфатов натрия, кальция и железа, цемента схватывания глиноземистого цемента ускоряют, а при введении хлористых натрия, калия, бария, азотнокислого натрия, соляной кислоты, глицирина, сахара, уксуснокислого натрия, буры – схватывание замедляют. При твердении глиноземистого цемента в короткий промежуток времени выделяется большое количество тепла (за первые сутки 70-80% всего тепла), что приводит к значительному повышению температуры в первые сроки твердения. Это свойство цемента используют при низких температурах для зимних работ. Глиноземистый цемент выпускают марок 400, 500 и 600.

Прочность глиноземистого цемента характеризуется спадами и подъемами в различные периоды твердения. Чем быстрее идет процесс гидратации, тем чаще наблюдается падение прочности. Бетон на глиноземистом цементе более плотный и водонепроницаемый, а коррозийная стойкость выше, чем бетона на цементе. Бетоны и растворы на глиноземистом цементе достаточно морозостойки. Несмотря на хороший показатели свойств, глиноземистый цемент не получил такого широкого распространения, как цемент, так как сырья для его производства значительно меньше и стоимость намного выше.

Глиноземистый цемент применяют для получения быстротвердеющих строительных и жаростойких растворов и бетонов, используемых при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании, при строительстве сооружений, подвергающихся действию минерализированных вод и сернистых газов.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, являющееся продуктом тонкого помола обожженной до сплавления или спекания сырьевой смеси, состоящей из бокситов и извести (или известняка). Состав смеси таков, что в готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Химический состав глиноземистого цемента следующий: Аl2О3 — 30-50%; CaO — 35-45%; SiO2 — 5-15%; Fе2O3 – 5-15 %.

Минералогический его состав может существенно меняться в зависимости от химического состава сырьевой смеси и способа производства.

Наиболее важными соединениями являются алюминаты кальция: СаО*Аl2О3(СА), 5СаО*3Аl2О35AЗ) и СаО*2АI2О3(СА2).

В глиноземистом цементе всегда присутствует одно кальциевый алюминат. Он является основным его компонентом. Глиноземистые цементы делятся на высокоизвестковые, содержащие более 40% СаО, и малоизвестковые, в которых СаО менее 40%. В высокоизвестковых цементах наряду с однокальциевым алюминатом присутствует С

3, а в малоизвестковых – СA2.

Однокальциевый алюминат может образоваться в результате реакций в твердой фазе или путем кристаллизации из расплава. В зависимости от состава и условий образования СА форма его кристаллов бывает различной (призматическая, дендритная, скелетная). Однокальциевый алюминат часто образует твердые растворы с ферритом, хромитом и другими составляющими систему компонентами. Это соединение в чистом виде характеризуется нормальными сроками схватывания и высокой прочностью В ранние сроки твердения, не падающей и в дальнейшем. Пятикальциевый трехаалюминат встречается в виде двух модификаций: устойчивой А-формы и неустойчивой А-формы. Состав этого минерала выражается также формулой 12СаО*7АI

20З(СI2А7). В А-С5А3 могут растворяться различные окислы глиноземистого цемента. Ряд исследователей считают, что в действительности он является соединением 6СаО*4Аl2О3*FеО*SiO2, в котором FеО может замещаться MgO, а SiO2 — ТiO2. В глиноземистых цементах С5А3 встречается главным образом в устойчивой модификации. В чистом виде С5А3 быстро ,схватывается и дает в первые сроки твердения довольно высокую прочность, понижающуюся, однако, в дальнейшем.

Однокальциевый двухалюминат также встречается в виде двух модификаций: устойчивой и неустойчивой. Состав этого минерала выражали ранее формулой 3СаО*5Аl2О33А5). В глиноземистом цементе обнаружена устойчивая форма СА2. Она образует крупные игольчатые призматические кристаллы. Отдельно взятый СА2 гидратируется и схватывается медленнее других алюминатов кальция, но отличается сравнительно высокой прочностью через длительное время.

В глиноземистом цементе содержатся также 2СаO* SiO2 и геленит — 2СаО*SiO2*АI2О3. Двухкальциевый силикат обычно встречается в зернах круглой формы. Часто наблюдаются двойники. Отличаясь медленным твердением, двухкальциевый силикат понижает прочность глиноземистых цементов в первые сроки. Геленит кристаллизуется в виде таблиц, призм; чаще он дает в глиноземистых цементах крестообразные формы или тонкоструктурные прорастания с СА. Геленит — практически неактивный компонент глиноземистого цемента. В насыщенном известково-гипсовом растворе его активность несколько повышается. Вяжущие свойства геленита в стеклообразном и мелкокристаллическом состоянии выше, чем в крупнокристаллическом. На образование геленита затрачивается глинозем. Это уменьшает содержание наиболее активных компонентов — алюминатов кальция. Таким образом, следует стремиться к тому, чтобы в глиноземистых цементах содержалось возможно меньше SiO

2. Присутствие лишь небольшого его количества (до 4-5%) действует благоприятно, по-видимому, из-за способности СА растворять такое количество в своей кристаллической решетке.

Железосодержащие составляющие встречаются в глиноземистых цементах в виде твердых растворов в пределах составов С6А2F-С2F. Возможно также присутствие 2СаО*Fе2O3, СаО*Fе2О3, Fе3O4 и FеО.

Наличие MgO в глиноземистом цементе вызывает образование магнезиальной шпинели — MgO . АI2О3. Она может также присутствовать в виде периклаза (MgO), окерманита (2СаО* MgO*2SiO2) и четверного соединения 6CaO*4Аl2O3*MgO*SiO2. Связывая глинозем и малоактивные соединения, окись магния ухудшает свойства глиноземистого цемента.

В бокситах содержиться некоторое количество окиси титана, которая может образовывать первскит — CaO*TiO

2, также не гидратирующийся при воздействии воды. В глиноземистых цементах возможно присутствие и других компонентов, количество которых, однако, весьма незначительно.

См. далее по теме: Производство глиноземистого цемента; Твердение глиноземистого цемента, его свойства и применение. 

Глиноземистый цемент уникальней других цементов по своим свойствам

Цемент – это основа любого строительного процесса. Если возникает речь о больших объемах работ, то цемент способен удовлетворить любые запросы.

Существует большое количество различных видов цемента, каждый из которых обладает различными свойствами, но только один вид цемента обладает способностью увеличиваться в объеме в процессе твердения и выделять тепло в первые сутки твердения – это глиноземистый цемент.

Свое название этот цемент получил от технического названия оксида алюминия А1203 — глинозем.

Внешние параметры

глиноземистого цемента — это тонкий порошок серо-зеленого, коричневого или черного цвета.

Объемный вес цемента в рыхлом состоянии — 850 -1100 кг/м3.

Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента через сито с сеткой № 008 (размер ячеек в свету 0,08 мм) проходило не менее 90% от массы пробы.

Глиноземистый цемент должен изготовляться в соответствии с ГОСТ 969-91 по технологическому регламенту производителя. Содержание глинозема (Al2O3) в цементе должно быть не ниже 35 %.

В соответствии с ГОСТ 969—66 глиноземистый цемент в зависимости от прочности при сжатии делится на три марки: 40, 50 и 60. Марку цемента определяют в возрасте трех суток после изготовления образцов.

Однако стоимость глиноземистого цемента в несколько раз выше стоимости обычных видов цемента даже при изготовлении его более дешевым способом — плавкой в доменной печи. Это обстоятельство в сочетании с повышенными свойствами глиноземистого цемента обусловливает его применение для производства специальных работ.

Глиноземистый цемент транспортируют и хранят в бочках или бумажных мешках.

Получение глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент получается методом тонкого измельчения обожженной до спекания или сплавления богатой глиноземом сырьевой смеси.

Для сырья используется известняк, известь или породы, с высоким содержанием глинозема.

Для интенсификации процесса помола клинкера допускается введение технологических добавок до 2%, которые не ухудшают качество цемента и снижают его стоимость.

Существует несколько способов получения глиноземистого цемента.

Один из способов — такой же, как при изготовлении портландцемента: тонкоизмельченную смесь бокситов и известняка обжигают до спекания во вращающихся печах при 1200- 1300°, готовый клинкер пропускают через мельницу.

При другом способе смесь бокситов и известняка расплавляют при температуре 1400-1450° в электрических печах или вагранках.

Расплав охлаждают, после чего полученный материал подвергают дроблению и затем размалыванию в трубных мельницах.

Возможно изготовлять глиноземистый цемент плавкой в доменной печи бокситовой железной руды с известняком и металлическим ломом.

Цементом является получаемый в результате плавки шлак, после того как он пройдет дробление и размол.

Технические характеристики глиноземистого цемента марки ГЦ-40:

В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат СаО * А1203 (СА), определяющий основные свойства этого вяжущего.

Кроме того, в нем присутствуют: алюминаты — СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S, отличающийся, как известно, медленным твердением, и в качестве неизбежной балластной примеси алюмосиликат кальция — геленит — 2СаО * А1203 * 2Si02, не способный к твердению.

Химический состав, содержание оксидов, %:

Al2O3
45-60


CaO
18-22

Fe2O3
не более 4 
 SiO2
не более 3
 MgO
не более  9 
TiO2не более 9

 

Физико-механические показатели Значение для марки цемента
Предел прочности при сжатии, 40 50 60

МПа, не менее в возрасте: 1 суток
2 суток

22,5
50
40
32,4
27,4
60

Тонкость помола:
Остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613, % не более

 10  10  10

по ГОСТ 6613, % не более

Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало — не ранее чем через 30 мин., а конец — не позднее чем через 12 час. после начала затворения.

Сроки схватывания могут быть изменены введением замедлителей (борной кислоты, буры, хлористого кальция и др.) или ускорителей (известь, портландцемент, гипс и др.).

Прочность глиноземистого цементного камня нарастает с большой скоростью. Уже через сутки сопротивление сжатию и растяжению достигает более 50 % проектной прочности.
Для твердения глиноземистого цемента наиболее благоприятной является температура + 15-20 °С при нормальной влажности или твердения в воде.

При твердении, протекающем при температуре выше 30 °С, прочность цемента снижается в 3-4 раза.
Отрицательное влияние высокой температуры в раннем возрасте твердения сказывается резче, чем в более позднем.

При пониженных положительных температурах твердение происходит менее интенсивно, но все же значительно быстрей, чем портландцемента.

При охлаждении массы цемента (бетона) ниже -2 °С твердение его с водой практически прекращается.
Поэтому для твердения необходимо обеспечить оптимальные температурные условия.

Свойства глиноземистого цемента.

Глиноземистый цемент — одним из самых огнестойких цементов, он выдерживает температуру до 1700C°.

Преимуществами глиноземистого цемента являются затвердевания во влажной среде, при добавлении цемента в бетон, он стает водонепроницаемым, морозостойким.

К особым свойствам глиноземистого цемента относятся: быстрое нарастание прочности в раннем возрасте.

За 28 суток твердения глиноземистый цемент выделяет тепло в количестве 70 кал/г. Характерна высокая скорость тепловыделения, что позволяет использовать бетон при отрицательных температурах воздуха (до -10°С).

Кроме того, глиноземистый цемент имеет повышенную плотность, что делает бетон на его основе более устойчивым к вредным воздействиям агрессивных жидкостей и газов;

Также глиноземистый цемент по сравнению с портландцементом более огнестоек и термически устойчив; в смеси с шамотом, магнезитом и др. глиноземистый цемент используется для получения гидравлически твердеющих огнеупорных растворов и бетонов.

При возведении массивных сооружений, с применением глиноземистого цемента, внутри бетонного массива развиваются высокие температуры, достигающие 70 °С и выше.

При таких температурах твердение протекает ненормально и прочность бетона внутри конструкций получается значительно ниже, чем в наружных слоях.
Бетоны и растворы на глиноземистом расширяющемся цементе могут твердеть на воздухе и в воде и характеризуются:
• безусадочными при твердении в воде;
• усадочными менее в 1,5-2 раза, чем на глиноземистом цементе в условиях твердения на воздухе;
• достаточно стабильны и долговечны;
• могут подвергаться пропарке, но их не следует применять при температурах, превышающих 90-100° С;
• в суточном возрасте имеют 43%, а в трех суточном — 85% 28-суточной прочности;
• обладают высокой атмосферной устойчивостью, морозостойкостью, сульфатостойкостью;

Применение глиноземистого цемента.

Применение глиноземистого цемента ограничено его высокой стоимостью, но, даже не смотря на это, глиноземистые цементы находят широкое применение в различных областях.

Основными потребителями глиноземистого цемента являются предприятия топливно-энергетического комплекса, черной и цветной металлургии, строительных комплексов оборонного значения.
Рекомендуется глиноземистый цемент применять для изготовления сборных железобетонных конструкций специального назначения на заводах и строительных площадках.

Здесь данный цемент имеет то преимущество, что изделия могут выпускаться с завода уже через сутки после изготовления, а распалубка их может производиться через 12-16 часов.

Причем отпадает необходимость в тепловлажностной обработке, что обычно требуется при применении портландцемента.

Глиноземистый цемент применяется для изготовления железобетонных сооружений, подвергающихся воздействию морских, сульфатных и других минерализованных вод (не допускается применение данного цемента в кислой и щелочной средах).

Глиноземистый цемент применяется и для изготовления гидроизоляционных штукатурок:
1. В метростроении обеспечивает водонепроницаемость тоннелей метро, позволяет производить зачеканку швов между тюбингами, омоноличивание и усиление старых конструкций.
2. В промышленном и гражданском строительстве применяется при сооружении емкостей для хранения жидкого топлива и других аналогичных целей, для зачеканки швов водопроводных линий при рабочем давлении до 10 атм.
3. В коммунальном хозяйстве для гидроизоляционных покрытий очистных сооружений, при замоноличивании стыков различных трубопроводов, для ликвидации аварий, связанных с утечкой различных жидкостей, сооружения бассейнов, при ремонте душевых и других сооружений.

Глиноземистый цемент также применяется для тампонирования холодных нефтяных скважин, тампонирования трещин в породах при большом дебите воды; для заделки пробоин в судах морского транспорта; для быстрого устройства фундаментов под машины, заливки анкерных болтов, восстановления поврежденных зданий и мостов; для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах ЖБИ и строительных площадках; для изготовления емкостей и других сооружений; для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 °C.

Глиноземистый цемент по выгодным ценам Вы всегда можете приобрести в нашей Компании.
Так же мы рады предложить Вам большой выбор огнеупорных и строительных материалов.
На нашем сайте  Вы можете не только выбрать необходимую Вам продукцию, но и сделать заказ, который будет оперативно принят нашими сотрудниками.
Вас приятно удивят не только ассортимент и качество нашей продукции, но и цены.
Мы будем рады встрече с Вами и установлению длительного сотрудничества.

Глиноземистый цемент — Огнеупорные материалы

Цемент является одним из важнейших и необходимых в строительстве материалов. Его применяют для производства бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Цемент — это общее название группы гидравлических вяжущих веществ, главной составной частью которых являются силикаты и алюминаты кальция, образовавшиеся при высокотемпературной обработке сырьевых материалов, доведенных до частичного или полного плавления.

Одним из видов цемента является глиноземистый цемент. Глиноземистый цемент представляет собой быстро твердеющее в воде и на воздухе высокопрочное вяжущее вещество, предназначенное для изготовления строительных и жаростойких растворов и бетонов.

Глиноземистый цемент получают путем тонкого измельчения обожженной до спекания или сплавления богатой глиноземом сырьевой смеси. В настоящее время обжиг проводится чаще всего до плавления в доменных или электродуговых печах. При этом не требуется тонкого измельчения сырьевых компонентов и создаются условия для удаления железа и кремнезема.

Сырьем для глиноземистого цемента служат бокситы и чистые известняки. Бокситы — горная порода, состоящая из гидратов глинозема (А12О3 • nН2О) и примесей (в основном Fe2O3, SiO2, СаО и др.). Бокситы широко используются в различных отраслях промышленности: для получения алюминия, абразивов, огнеупоров, адсорбентов и т.п., а месторождений с высоким содержанием А12О3 очень немного.

Химический состав глиноземистого цемента, получаемого разными методами, находится в следующих пределах: СаО – 35 — 45 %; А12О3 – 30 — 50 %; Fe2O3 – 0 — 15 %; SiO2 – 5 — 15 %. В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат СаО • А12О3 (СА), определяющий основные свойства вяжущего вещества. Кроме того, в нем присутствуют алюминаты — СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S, отличающийся, как известно, медленным твердением, и в качестве неизбежной балластной примеси — геленит — 2СаО • А12О3 • 2SiO2.

При затворении водой глиноземистого цемента однокальциевый алюминат гидратируется. Образующееся при этом соединение служит главной составной частью затвердевшего материала. Начало схватывания  глиноземистого цемента не ранее 45 минут, конец схватывания не позднее 10 часов. Сроки схватывания могут быть изменены введением  замедлителей (борной кислоты, буры, хлористого кальция) или ускорителей  (известь, портландцемент, гипс и др.).

Внешние параметры глиноземистого цемента — это тонкий порошок серо-зеленого, коричневого или черного цвета. Глиноземистый цемент фасуют в мешки по 50 кг и в контейнеры.

Наиболее ценным свойством глиноземистого цемента является способность быстрого затвердения при затворении водой.

Его объемный вес в рыхлом состоянии 1000-1400 кг/м3; при этом от портландцемента он отличается тонкостью помола, у глиноземистого цемента этот показатель значительно выше — остаток на сите № 008 составляет не более 10%.

Глиноземистый цемент характеризуется пониженной способностью к деформации в связи с крупнокристаллической структурой формирующегося цементного камня. Кроме того, из-за наличия кубического гидратированного моноалюмината при формировании цементного камня происходит потеря массы.

Для глиноземистого цемента характерно выделение большого количества тепла до до 376 кДж/кг (90 к кал/кг) тепла, при этом энергичное выделение тепла полностью происходит в первые часы схватывания и твердения цементного теста. Это свойство глиноземистого цемента, с одной стороны, ограничивает использование его для бетонирования массивных конструкций, с другой — может оказать положительное влияние на производство бетонных работ при отрицательных температурах до -10 градусов без подогрева.

Глиноземистый цемент является одним из самых огнестойких цементов (его огнестойкость выше, чем у портландцемента). Он не теряет своих основных характеристик даже при эксплуатации в температурном режиме до 1700C°. В смеси с огнеупорными наполнителями, такими как магнезит, хромитовая руда, шамот глиноземистый цемент используют для получения гидравлически твердеющих огнеупорных растворов и бетонов. Кроме того, данный цемент имеет повышенную плотность цементного камня, что определяет большую устойчивость бетона против кислых и промышленных вод, морской воды, органических кислот, растительных масел.

По сравнению с портландцементом глинозёмистый цемент обеспечивает получение бетонов и растворов большей плотности и водонепроницаемости. Однако глиноземистый цемент быстро разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей. Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью или портландцементом.

Существуют два способа производства глиноземистого цемента: метод плавления сырьевой шихты и обжиг до спекания.

Способ производства глиноземистого цемента методом плавления включает в себя подготовку зернистой шихты из цементного сырья, плавление, охлаждение полученного шлака, дробление и тонкое измельчение.

Способ спекания характеризуется тем, что исходные компоненты цементного сырья просушивают, тонко измельчают и перемешивают до достижения полной гомогенизации, после чего порошкообразную или гранулированную цементную шихту направляют в печь и выполняют обжиг цементного клинкера в различных печах. Далее цементный клинкер охлаждают, подвергают помолу и получают глиноземистый цемент.

При твердении глиноземистого цемента основное соединение — однокальциевый алюминат, подвергается гидратации, в результате чего образуется двухкальциевый гидроалюминат. При взаимодействии глиноземистого цемента с водой не образуется гидрата окиси кальция, благодаря чему цементный камень, бетоны и растворы на глиноземистом цементе значительно лучше противостоят действию минерализованных вод; отсутствие трехкальциевого гидроалюмината повышает стойкость к сульфатной коррозии. Однако бетоны па глиноземистом цементе корродируют в кислых агрессивных средах, концентрированных растворах сернокислого магния и в щелочных средах при концентрации щелочей более 1%. С повышением температуры твердения глиноземистого цемента сверх 25—30° С прочность цементного камня понижается, вследствие перекристаллизации двухкальциевого гидроалюмината в трех-кальциевый. Поэтому пропаривание и автоклавную обработку изделий на глиноземистом цементе не производят.

При пониженных положительных температурах твердение происходит менее интенсивно, но все же значительно быстрей, чем портландцемента.

При охлаждении массы цемента (бетона) ниже -2 °С твердение его с водой практически прекращается, поэтому для твердения необходимо обеспечить оптимальные температурные условия.

Различают 2 вида глиноземистого цемента:

  • обычный глиноземистый цемент (содержит  73—75% глинозема, до 1% кремнекислоты и менее 0,5% оксида железа, состоит в основном из диалюмината кальция — СА2 и небольшого количества геленита и моноалюмината, температура плавления сырья 1450-1480С)
  • высокоглинозёмистый цемент (при наличии 60—65% глинозема содержит 2—3 % кремнекислоты, температура плавления сырья  — 1700-1750С)

Глиноземистый цемент выпускается по ГОСТ 969-91 трех марок: ГЦ-40, ГЦ-50, ГЦ-60. Марку цемента определяют в возрасте трех суток после изготовления образцов.

 

 

п/п

Физико-механические показатели

Значение для марки цемента

1

Предел прочности при сжатии, МПа, не менее в возрасте:

40

50

60

 

1 сут.

22,5

27,4

32,4

 

3 сут.

40

50

60

2

Тонкость помола:

 

Остаток на сите с сеткой № 008 по ГОСТ 6613, % не более

10

10

10

3

Сроки схватывания:

 

начало, мин., не ранее

45

45

45

 

конец, час., не позднее

10

10

10

Учитывая дефицитность сырья (бокситов) и значительную стоимость глиноземистого цемента, его выпускают в сравнительно небольших количествах (менее 1 % от общего выпуска цемента).

Применяют данный вид цемента для изготовления бетонных и железобетонных сооружений, когда расчетная прочность бетона должна быть достигнута в течение 1-х, 2-х, или 7 суток; для строительства морских и подземных сооружений, где требуется повышенная сульфатостойкость; для тампонирования холодных нефтяных скважин, тампонирования трещин в породах при большом дебите воды; для заделки пробоин в судах морского транспорта; для быстрого устройства фундаментов под машины, заливки анкерных болтов, восстановления поврежденных зданий и мостов; для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах ЖБИ и строительных площадках, где глиноземистый цемент играет роль ускорителя твердения бетона; для изготовления емкостей и других сооружений, где глиноземистый цемент придает повышенную стойкость против органических кислот, соединений серы, серной кислоты, молочной кислоты, соляного раствора, крахмала и для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 °C.

Кроме того, на основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый цемент используют также для получения расширяющихся цементов: водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ), гипсоглиноземистый расширяющийся цемент(ГГРЦ).

Ведущим дистрибьютором глиноземистого цемента, а так же других огнеупорных материалов является ООО «ОгнеупорЭнергоХолдинг» — тел. (495) 617-01-74.

В компании представлен широкий ассортимент огнеупорных материалов различных  видов и марок по приемлемым ценам, с которыми Вы можете ознакомиться на сайте OGNEYPOR.RU

Цемент глиноземистый ГЦ-35 40, ГЦ-35 50

Глиноземистый цемент — гидравлическое  вяжущее, предназначенное для изготовления строительных, жаростойких и огнеупорных растворов и бетонов.

  

Преимуществами алюминатных (глиноземистых) цементов (ГЦ) являются способность быстро затвердевать: трехдневная прочность цементного камня соответствует и даже в ряде случаев превышает 28-дневную прочность обычного портландцемента. Повышенная химическая устойчивость против воздействия различных агрессивных сред. Высокая огнеупорность.

Глиноземистый цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество; продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжигом (до плавления или спекания) сырьевой смеси, состоящей из бокситов и известняков. Обжиг и плавление сырьевой смеси производят в доменных, электрических, вращающихся печах или в вагранках.

По содержанию Al2O3 в готовом продукте различают обычный глиноземистый (до 55 %) и высокоглиноземистый цемент (до 70 %). температура плавления сырьевой шихты обычного глиноземистого 1450—1480 °C, высокоглиноземистого цемента — 1700—1750 °C.

Физико-химические показатели  ГОСТ-969-2019:

 

 Наименование показателя

Значение для цемента

вида и марки

ГЦ-35

40

50

Предел прочности при сжатии, МПа, не менее, в возрасте:

1 сут.

3 сут.

 

 

22,5

40,0

 

 

27,4

50,0

Тонкость помола:

остаток на сите с сеткой № 008

не более

удельная поверхность,

кв. м/кг, не менее

 

 

10

 

300

 

 

10

 

300

Сроки схватывания:

начало, минут, не ранее

конец, минут., не позднее 

 

45

600

 

45

600

Огнеупорность,

град. С, не менее

 

 

Содержание элементов, %,

Al2O3, не менее

CaO, не более

Fe2O3, не более

SiO2, не более

MgO, не более

SO3, не более

TiO2, не более

 

35,0

 

35.0

 

Гарантийный срок — 45 суток с даты отгрузки.

Упаковка: мешки полипропиленновые клапанные  40 кг, либо МКР.

Глиноземистый цемент ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60

Глиноземистый цемент ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60 по ГОСТ 969-91

Применение:

  • Для изготовления бетонных и железобетонных сооружений, когда расчетная прочность бетона должна быть достигнута в течение 1-х, 2-х, или 7 суток.
  • Для строительства морских и подземных сооружений, где требуется повышенная сульфатостойкость.
  • Для тампонирования холодных нефтяных скважин, тампонирования трещин в породах при большом дебите воды.
  • Для заделки пробоин в судах морского транспорта.
  • Для быстрого устройства фундаментов под машины, заливки анкерных болтов, восстановления поврежденных зданий и мостов.
  • Для изготовления сборных железобетонных изделий на заводах ЖБИ и строительных площадках, где глиноземистый цемент играет роль ускорителя твердения бетона.
  • Для изготовления емкостей и других сооружений, где глиноземистый цемент придает повышенную стойкость против органических кислот, соединений серы, серной кислоты, молочной кислоты, соляного раствора, крахмала.
  • Для изготовления огнеупорных бетонов и штучных изделий с огнеупорностью до 1700 °С.

Потребители:

Основными потребителями глиноземистого цемента являются предприятия топливно-энергетическогокомплекса, черной и цветной металлургии, строительных комплексов оборонного значения.Цемент сертифицирован, отгружается в бумажных мешках (45 кг), контейнерах (МКР-1,ОС) во все регионы России, страны СНГ.

Физико — химические показатели соответствуют ГОСТ 969-91.

Характеристики продукции
Наименование показателей
Начало схватыванияне ранее 45 минут
Конец схватыванияне позднее 10 часов
Прочность на сжатие, МПа, в возрасте1 сутки3 суток
ГЦ-4022,540,0
ГЦ-5027,450,0
ГЦ-6032,460,0
Химический состав, %
SiO27-12
CaO38-42
Al2O338-43
MgO1-15
TiO20,3-0,8
FeO0,5-1
S1,3-1,6

 

Сроки схватывания могут быть изменены введением замедлителей(борной кислоты, буры, хлористого кальция и других) или ускорителей(известь, портландцемент, гипс и других).

область применения, состав, цена за 1 кг

Покупая материалы для строительства, покупатели обращают внимание на цемент из глинозема. ГЦ незаменим при скоростном бетонировании, проведении аварийно-восстановительных работ, создании огнеупорных и железобетонных изделий.

Оглавление:

  1. Что такое ГЦ, технические параметры
  2. Сфера использования
  3. Разновидности составов
  4. Стоимость за 1 кг

Технология изготовления

Быстротвердеющий цемент – продукт промышленной переработки специальной сырьевой смеси, включающей известняки и бокситы. Второй из названных компонентов – это гидратированная форма глинозема, источника оксида алюминия. Чтобы приготовить обычный ГЦ (он содержит 35-55 % Al2O3), сырьевую шихту плавят в индукционных, доменных или барабанных печах при температуре 1450—1480°C. Для получения высокоглиноземистого ВГЦ (процент содержания Al2O3 более 70 единиц) температуру нагрева повышают до 1700-1750°C. Образовавшийся после плавления шихты клинкер медленно охлаждают, дробят, а затем тонко измельчают в шаровых мельницах. Порошок пропускают через электромагнитный сепаратор для удаления ненужных примесей – ферросилиция, железа.

Если в обычный портландцемент вводят различные активные присадки минерального происхождения, то для получения ГЦ их используют в ограниченном количестве. Технология допускает применение не более 2 % угольной мелочи и сажи, облегчающих процесс помола. Бывает, что в клинкер в качестве гидравлической добавки вводят до 30% кислого гранулированного доменного шлака – в итоге уменьшается цена готового продукта, снижается усадка бетонных конструкций, изготовленных из ГЦ.

Характеристики и свойства

Растворы отличаются высокой скоростью твердения: оно начинается уже через 45 минут после нанесения, а полностью смесь схватывается через 10 часов. Портландцемент достигает нормативных прочностных показателей за 28 суток, а глиноземистый аналог – не более чем за 3 суток (причем, даже во влажной среде).

1. Выделение большого количества тепла при твердении (экзотермическая реакция).

Благодаря этому качеству строительные смеси используют без подогрева даже при минусовых температурах (до -10°C). Интенсивное тепловыделение способствует нарушению межмолекулярных связей и потере прочности (особенно массивных бетонных изделий), делает материал непригодным для использования при жаре свыше +30°C. Чтобы ослабить экзотермию, вводят специальные присадки.

2. Повышенная стойкость к высоким и низким температурам, огнеупорность.

Добавляя в материал в нужных пропорциях шамот, магнезит, хромитовую руду, получают гидравлически твердеющий глиноземистый огнеупорный бетон или раствор. Жаростойкость даже при температурах в диапазоне 1200-1400°C объясняется отсутствием гидроксида кальция (он входит в обычный портландцемент). Это химическое соединение при нагреве уже до 500°C преобразуется в оксид кальция, при увлажнении растет в объеме и разрушает структуру.

3. Высокая плотность и прочность готовых конструкций.

Они обусловлены крупнокристаллической структурой глинозема, не склонной к деформации. Бетон получается стойким к коррозии, влиянию всевозможных агрессивных сред – как жидких, так и газообразных (эти особенности важны при изготовлении армированных изделий). Более устойчив к сернистым соединениям кальция и магния, хлоридам щелочных металлов.

В искусственном камне из ГЦ в полтора раза меньше пор, чем в аналоге из портландцемента, поэтому застывший глиноземистый бетон почти не пропускает влагу. Низкая пористость связана с тем, что вода активно вовлекается в гидратные соединения.

Обычный алюминатный цемент делят на три группы в соответствии с их прочностными показателями.

ОбозначениеПредел прочности на сжатие, МПа
Возраст
24 часа72 часа
ГЦ-4022,540
ГЦ-5027,450
ГЦ-6032,460

В рядовом строительстве принято использовать марку ГЦ-40: прочность и огнеупорные свойства вполне удовлетворяют техническим условиям многих операций, а стоимость ниже, чем у аналогов.

Особенности применения

Цемент незаменим в тех областях промышленного строительства, где необходимо выдерживать низкие и высокие температуры, разрушительное воздействие воды (особенно морской) и химических растворов, сильные нагрузки.

Применение смесей из ГЦ осуществляется по следующим основным направлениям:

  • Возведение конструкций из бетона или железобетона при условии, что технические характеристики строительных блоков и цементных составов должны возрасти до максимума уже в первые сутки. Например, это быстрое изготовление фундамента под станочное оборудование.
  • Ремонтно-аварийные работы – устранение пробоин в кораблях, портовых сооружениях, ликвидация повреждений мостов, заливка анкеров.
  • Производство промышленных резервуаров для органических и низкоконцентрированных неорганических кислот, других химических растворов.
  • Строительство метро; в местах, где конструкции подвергаются влиянию грунтовых вод.
  • Для каминов, ремонта дымоходов.
  • Футеровка печей.

Специальные разновидности глиноземистого цемента

Широко практикуют применение ГЦ для изготовления быстротвердеющих, различных вариантов расширяющихся составов. Им свойственно увеличение объема в процессе твердения и, соответственно, уравновешивание усадки конструкции, а также самоуплотнение. Для получения подобных материалов порошок из глинозема комбинируют с различными ингредиентами.

  • Расширяющийся цемент с гипсом. Также добавляют дробленые доменные шлаки. Скорость схватывания максимальна – 20-30 минут, а когда он оказывается в воде, начинается его расширение. Устойчивость к солевым растворам зависит от соотношения ингредиентов.
  • Водонепроницаемый с низкой усадкой. Смесь готовят на базе ГЦ (86 %) с добавлением гашеной извести и полугидрата гипса. Быстротвердеющий низкопористый материал рекомендуется использовать для гидроизоляции бетонных конструкций.
  • Водонепроницаемый расширяющийся. Перечень его компонентов тот же, что и у предыдущего – отличаются лишь пропорции. Через 5 часов после нанесения прочность достигает 7,5 МПа. Сфера применения – выполнение гидроизоляции бассейнов, трубопроводов, туннелей, судоходных шлюзов.

Жаростойкость огнеупорного раствора и назначение определяется минеральным составом: чем больше в нем глинозема и меньше других примесей, тем более высокие температуры выдерживает. Бетоны, замешанные на алюминатном цементе с шамотным заполнителем (крупным или мелким), сохраняют свои качества при температуре 1200—1300°. Если приготовлен с добавлением высокоогнеупорных хромитов, работает при температурном режиме 1400—1600°С.

Стоимость ГЦ в Москве и Московской области

Цена цемента из бокситов достаточно высока из-за больших затрат на производство. Переработка сырья энергоемкая, технологически сложная, она требует строгого соблюдения температурных режимов, использования высокопрочных дробилок и мельниц, печей с электронным управлением, дорогостоящих добавок. Средняя стоимость самой востребованной марки ГЦ-40 приведена в таблице.

ПоставщикЦена, руб/кг
РусКерамика39
Элкит Групп21
Север Сервиса24
Каскад-Трейд23,5

Глиноземистый цемент ГЦ

Цена:

Цемент ГЦ-40 — от 32000 руб/т (с НДС)
Цемент ГЦ-50 — от 32800 руб/т (с НДС)
Цемент ГЦ-60 — от 33600 руб/т (с НДС)

Упаковка: мешки по 50 кг

Отгрузка: от 50 кг

Описание

Глиноземистый цемент (ГЦ) – гидравлический вяжущий материал с высоким содержанием оксида алюминия Al2O3, обладающий способностью схватывания и набора прочности как в воздушной, так и в водной среде (без доступа кислорода). Изготавливают материал путем помола обожженной шихты, обогащенной глиноземом.

 В России глиноземистые цементы изготавливают в соответствии с ГОСТ 969-91, согласно которому его разделяют на три марки:

— Цемент ГЦ-40

— Цемент ГЦ-50

— Цемент ГЦ-60

 Цифра в аббревиатуре указывает на предел прочности при сжатии материала в МПа, на третьи сутки.  Прежде чем купить глиноземистый цемент следует внимательно изучить техническую или проектную документацию возводимого (ремонтируемого) объекта. От марки применяемого цемента будет зависеть как надежность конструкции, так и его конечная стоимость. Поскольку чем выше показатель по плотности сжатия, тем выше цена материала.

 Химический состав глиноземистого цемента содержит гораздо большее количество химических элементов, чем обычный портландцемент. В процентном соотношении они распределились следующим образом:

  • Оксид алюминия – 30-50%
  • Оксид кальция – 35-45%
  • Оксид кремния – 5-15%
  • Оксид железа – 5-15 %

 В силу особенностей химического состава материал выделяет большое количество тепла в процессе схватывания. После набора прочности, бетон на основе глиноземистого цемента обладает высокой прочностью. Высокое содержание оксида алюминия Al2O3 позволяет использовать материал в смесях с огнеупорностью до  1700 oC. Во избежание негативного влияния на качество цементного камня, материал не следует смешивать с другими видами цемента и добавками, содержащими известь.

 Глиноземистый цемент, в сравнении с другими видами цемента обладает рядом преимуществ, но в силу своей дороговизны широко использоваться не имеет возможности. Материал не требует добавления противоморозных добавок, поскольку выделяемое тепло подпитывает реакционную смесь на протяжении всего периода схватывания.

Применение

 В силу своих физических показателей, глиноземистый цемент широко распространен в сфере металлургии, энергетики и оборонных технологий. Материал незаменим в мостостроении, поскольку для его схватывания не требуется доступ воздуха. Ввиду чего цемент часто используют при ремонте и строительстве подводных частей опорных колонн.

 Особенности материала позволяют использовать его во всех случаях, когда требуется создание высокопрочных, водонепроницаемых, огнестойких конструкций, с обязательным условием быстрого набора марочной прочности.  Но в силу своей высокой стоимости глиноземистый цемент, преимущественно, используется в промышленности. 

Характеристики
 Наименование показателя   Значение для цемента марки   
ГЦ-40 ГЦ-50 ГЦ-60

1. Предел прочности при сжатии, МПа,  не менее, в возрасте

1 сут

22,5

27,4 32,4
3 сут 40,0 50,0 60,0

 2. Тонкость помола:

остаток на сите с сеткой №008 по ГОСТ 6613, % не более

10

10

10

 3. Сроки схватывания:
начало, мин, не ранее 45 45 45

конец, ч, не позднее 

10

10

10

глиноземный цемент | Компания AGC Ceramics

Цемент из глинозема

впервые был успешно коммерциализирован компанией AGC Ceramics в Японии и используется в качестве компонента различных продуктов, применяемых для изготовления огнеупоров, строительных материалов и строительных материалов.

Что такое глиноземистый цемент?

Asahi Alumina Cement — это глиноземистый цемент, изготовленный с использованием процесса высокотемпературного плавления, обеспечивающего стабильность качества.
Глиноземистый цемент — это неорганический материал, который при взаимодействии с водой образует плотную текстуру.Он известен своей огнеупорностью, быстрым твердением, стойкостью к химическому воздействию. Мы можем разрабатывать новые композитные материалы, используя их различные характеристики и комбинируя с другими неорганическими или органическими материалами.
Поэтому глиноземный цемент Asahi используется не только в огнеупорных бетонах, но и в различных областях. Asahi Alumina Cement полезен как для улучшения существующих материалов, так и для разработки новых.

Типы глиноземного цемента Asahi

Глинозем

Asahi изготавливается из боксита и известняка путем высокотемпературного плавления.Существует два типа глиноземного цемента Asahi: «Асахи глиноземный цемент № 1» и «Asahi Fondu». Основным элементом обоих типов является алюминат кальция.

Название продукта Элемент

AC-1
Асахи глиноземный цемент № 1 (AC-1) Al2O3 : 55%
Тонина блейн : 4600см2 / г
Минеральное : CA 、 C2AS 、 CT

AF-R
Asahi Fondu (AF-R) Al2O3> : 42%
Тонкость блейн : 3500см2 / г
Минеральное : CA 、 C4AF 、 C2AS 、 CT

  • Асахи глиноземного цемента No.1 (AC-1)
    Возраст материала и прочность на холодное раздавливание

  • Образец погружен на 2 года в 5%
    водный раствор сульфата натрия

Характеристики глиноземного цемента Asahi

Быстрое отверждение

По сравнению с высокопрочным или обычным портландцементом, глиноземный цемент Asahi быстро затвердевает. Достаточно укрепляется даже при низких температурах. При смешивании с портландцементом или другими добавками они вызывают быстрое схватывание в соответствии с их рецептурой.Поэтому они используются для срочного строительства автомобильных дорог с интенсивным движением, железных дорог, мостов и т. Д.

Огнеупорность

Asahi Alumina Cement часто используется в качестве связующего материала для огнеупорных бетонов, поскольку он образует керамические связки при высокой температуре и сохраняет свою прочность даже после охлаждения. Благодаря точному подбору заполнителей можно производить огнеупорные бетоны, выдерживающие максимальную температуру 1600 ° C.

Устойчивость к химическому воздействию

Цемент из глинозема — это неорганический материал, разработанный более века назад во Франции как цемент, обладающий прочностью в сульфате.Он противостоит сернокислотной коррозии лучше, чем портландцемент, и демонстрирует высокую стойкость к химической коррозии. Поэтому он полезен при строительстве трубопроводов грунтовых вод, водопроводных труб, обжимных труб, заводских стоков, прибрежных сооружений и заводских дымоходов.

Характеристики глиноземистого цемента

Реакция на воду

  • При взаимодействии с водой образует плотную консистенцию.
  • При смешивании с водой начинает затвердевать через несколько часов.
  • При застывании сильно лихорадит за короткое время.
  • При контакте с водой ионы кальция и алюминия выделяются в воду.

Превосходные характеристики по сравнению с портландцементом

  • Обладает низким pH.
  • Быстро затвердевает.
  • Обладает высокой текучестью.
  • Может сочетаться с большим количеством воды.
  • Обладает высокой огнеупорностью.
  • Обладает высокой стойкостью в серной кислоте.
  • Устойчив к высолам.

Другое

  • Достаточно укрепляется даже в холодных местах.
  • При смешивании с портландцементом вызывает быстрое схватывание.
  • Это меньше реагента, чем гидравлическая известь или глинозем.
  • Время, необходимое для настройки, зависит от температуры.
  • Это полезно как для улучшения существующих материалов, так и для разработки новых материалов путем комбинирования с другими.

Техническая информация

Цемент Проба
Блейн
Время схватывания Нарезание
поток
24 часа полимеризации в
20 ° С
(см2 / г) Начальная (в: м) Финал (в: м) (мм) Гибка
прочность
(МПа)
Дробление
прочность
(МПа)
Асахи глиноземный цемент No.1 4600 ≦ 5:00 ≦ 6:00 255 8 65
Asahi Fondu (AF-R) 3500 ≦ 5:00 ≦ 6:00 165 6 40
Данные (в этом каталоге) представляют собой типичные значения и не должны рассматриваться как гарантированные характеристики.Эти типичные значения могут быть изменены без предварительного уведомления.

Цемент с высоким содержанием глинозема — Designing Buildings Wiki

Цемент с высоким содержанием глинозема (HAC), иногда известный как цемент из алюмината кальция (CAC) или глиноземистый цемент, состоит из алюминатов кальция, в отличие от портландцемента, который состоит из силикатов кальция. Он изготавливается из известняка или мела и боксита (особая глина с очень высоким содержанием глинозема).

HAC был впервые разработан Lafarge, производителем цемента, и стал доступен в Великобритании в 1925 году.Он использовался, в частности, для морских применений, где считалось устойчивым к химическому воздействию. Он стал популярным в 1950-х, 60-х и 70-х годах, поскольку быстро развивал прочность и поэтому был относительно быстрым в производстве. Он широко использовался в конструкционном бетоне, таком как сборные балки.

Тем не менее, HAC был склонен к кристаллической перестройке (или « преобразованию »), что могло привести к снижению прочности, а также уязвимости к химическому воздействию при длительном воздействии воды (возможно, в результате плохой детализации или плохого производства. ).Это привело к пяти серьезным разрушениям конструкции балок крыши (где присутствие воды более вероятно) в течение 1970-х годов.

В 1975 году депутат парламента от Саттон и Чим Нил Макфарлейн сказал: «Эти слова — или аббревиатура« HAC »- быстро и неуклонно становятся сочетанием страдания, опасений, беспокойства и страха для тысяч людей в Соединенном Королевстве. ”

HAC больше не используется в конструкционном бетоне в Великобритании, хотя он все еще преобладает в зданиях, построенных в 50-х и 60-х годах, и продолжает использоваться для неструктурных целей под названием алюминат-цемент кальция (CAC).

В 1975 году Консультативный комитет по строительным нормам (BRAC) Министерства окружающей среды (DOE) опубликовал руководство по процедурам проверки конструкции для высокоглиноземистого цемента. Это руководство, широко известное как правила BRAC, остается лучшим из имеющихся советов и продолжает использоваться для оценки структурных характеристик зданий, содержащих сборные бетонные балки HAC.

Следует отметить, что многие здания, которые содержат компоненты HAC, полностью свободны от проблем, а возникшие проблемы связаны с производственными дефектами.Однако, если есть подозрение на присутствие HAC, следует провести испытания, и если оно подтвердится, компоненты HAC должны быть оценены на прочность и долговечность. Скорее всего, для этого потребуется совет специалиста.

Цемент с высоким содержанием глинозема — Производство, характеристики и применение

🕑 Время считывания: 1 минута

Цемент с высоким содержанием глинозема производится путем измельчения клинкеров из оксида алюминия и известкового материала, такого как известь, путем плавления или спекания. Этот цемент также известен как кальциево-алюминиевый цемент.В этой статье мы обсудим историю, состав, производство, характеристики, использование, преимущества и недостатки.

История высокоглиноземистого цемента Цемент с высоким содержанием глинозема был впервые разработан в Великобритании в 1925 году производителем цемента Lafarge. Поскольку было обнаружено, что он устойчив к химическим атакам, он в основном использовался для морского строительства. Его популярность возросла, когда были обнаружены такие свойства этого цемента, как быстрое увеличение прочности и простота изготовления, которые широко использовались для бетонирования сборных железобетонных изделий.

Рис. 1. Цемент с высоким содержанием глинозема.

Состав высокоглиноземистого цемента

Таблица 1: Процентное содержание компонентов в составе.

Составляющие Содержание в процентах
Кремнезем 3-8%
Глинозем 37-41%
лайм 36-40%
Оксид железа 9-10%
Титан 1.5-2%
Магний 1%
Нерастворимые остатки 1%

Производство высокоглиноземистого цемента Процесс производства высокоглиноземистого цемента отличается от обычного портландцемента. В качестве сырья используются бокситы и известь. Сырье смешивают в необходимой пропорции и измельчают на мелкие фрагменты размером 100 мм. Эти куски загружаются в печь и нагреваются до температуры плавления 1600 ° C.Расплавленный материал падает на стальную пластину и отправляется охлаждаться во вращающейся печи. Затем эти клинкеры тонко измельчаются в трубных мельницах до крупности не менее 2250 см 2 / грамм.

Характеристики высокоглиноземистого цемента Характеристики этого цемента:
  1. Очень устойчив к химическому воздействию.
  2. Низкий уровень pH.
  3. Высокая стойкость к химической коррозии, благодаря чему используется для строительства водопроводных и канализационных труб, заводских водостоков, прибрежных сооружений и заводских дымоходов.
  4. Показатель преломления этого цемента высокий.
  5. Обладает высокой стойкостью в серной кислоте.
  6. Этот цемент быстро затвердевает.
  7. При добавлении в огнеупорные бетоны он действует как связующий материал, поскольку при высоких температурах образует керамическую связку.

Применение высокоглиноземистого цемента
  1. Благодаря свойству быстрого твердения и прочности широко используется в морском строительстве и канализационной инфраструктуре.
  2. Цемент с высоким содержанием глинозема также используется в огнеупорных бетонах, где он требует большей прочности при очень высоких температурах.

Рис. 2: Использование высокоглиноземистого цемента в морском сборном строительстве.

Преимущества высокоглиноземистого цемента Преимущества высокоглиноземистого цемента следующие:
  1. Из-за большего времени схватывания время на смешивание и укладку больше.
  2. Стойкость к химическому воздействию хорошая.
  3. Выдерживает высокие температуры.
  4. Мороз слабый, так как во время схватывания выделяется больше тепла.
  5. Цемент с высоким содержанием глинозема очень реактивен и имеет очень высокую прочность на сжатие.
  6. Высокая огнестойкость.

Недостатки высокоглиноземистого цемента Недостатки высокоглиноземистого цемента следующие:
  1. Поскольку для производства этого цемента требуется больше тепла, стоимость производства этого цемента высока.
  2. По тонкости не менее 2250 см 2 / грамм, что очень хорошо.Будьте осторожны, чтобы он не попал в человеческий глаз или рот.
  3. Поскольку тепловыделение при схватывании велико, его нельзя использовать в массовых бетонных работах.

Бетон на основе алюмината кальция | Журнал Concrete Construction

Цементы на основе алюмината кальция (CA)

похожи на более известные портландцементы в том, что они оба требуют воды для гидратации, они оба образуют бетон, схватывающийся примерно за одно и то же время, и оба требуют одинаковых смесей и методов укладки.Однако между двумя цементами есть важные различия. Во-первых, портландцементы производятся путем взаимодействия известняка и глины с образованием силикатов кальция, в то время как цементы из алюмината кальция (также называемые высокоглиноземистыми цементами) производятся путем взаимодействия материала, содержащего известь, с глиноземистым материалом с образованием алюминатов кальция.

Во-вторых, алюминатно-кальциевые цементы, смешанные с подходящими заполнителями, обычно используются для специальных применений, где можно использовать преимущества их уникальных свойств.Цементы на основе алюмината кальция редко используются для монолитных строительных работ, за исключением аварийных ремонтов и строительства фундаментов. Некоторые из целей, для которых могут быть указаны цементные бетоны CA, включают: работы в холодную погоду; устойчивость к высоким температурам; устойчивость к слабым кислотам и щелочам; устойчивость к сульфатам, морской воде и чистой воде; и быстрое затвердевание. Важно различать быстрое схватывание и быстрое затвердевание. Бетоны из алюминатно-кальциевого цемента не имеют быстрого схватывания.Однако они быстро затвердевают; то есть они разовьют такую ​​же прочность за 24 часа, как бетон на портландцементе за 28 дней.

Бетоны из алюминатно-кальциевого цемента следует выдерживать в течение не менее 24 часов, используя распыление воды или туман, лужу, влажную мешковину или отверждающую мембрану. Работая с цементно-алюминатным бетоном впервые, следует помнить, что с ним следует обращаться так же, как и с портланд-бетоном. Однако для получения удовлетворительных результатов следует подчеркнуть два момента.Во-первых, держите водоцементное соотношение ниже 0,4 и используйте механическую вибрацию для укладки бетона. Во-вторых, эти бетоны нагреваются намного быстрее, чем бетон из портландцемента, и хорошее отверждение в течение 24 часов после укладки является обязательным для удовлетворительного увеличения прочности.

Перенос хлоридов в цементном растворе с высоким содержанием глинозема, подвергнутый воздействию солевого раствора

В данном исследовании был изучен перенос хлоридов в различных типах растворов с высоким содержанием глинозема (HAC).Использовались три типа цемента HAC с содержанием оксидов алюминия в клинкере от 52,0 до 81,1%. Для повышения прочности время схватывания свежего раствора измеряли сразу после смешивания, а прочность раствора на сжатие измеряли во влажной камере при 25 ± 2 ° C, а затем измеряли через 1–91 день. Одновременно, чтобы оценить скорость переноса хлоридов с точки зрения коэффициента диффузии, профиль хлоридов был выполнен с помощью теста воздействия в этом исследовании, которое было подтверждено дальнейшими экспериментами, включая изучение структуры пор, связывания хлоридов и химического состава (X- лучевой дифрактометрии) анализ.В результате было обнаружено, что увеличение содержания Al 2 O 3 в клинкере HAC привело к увеличению коэффициента диффузии и концентрации поверхностного хлорида из-за повышенного связывания хлорида. Однако типы HAC не влияли на распределение пор в цементной матрице, за исключением макропор.

1. Введение

Цемент с высоким содержанием глинозема (HAC), в основном состоящий из оксида алюминия (Al 2 O 3 ) от примерно 50 до 85% в цементном клинкере, часто может использоваться для специальных целей из-за как высокая устойчивость к агрессивным химическим ионам (т.например, канализационный бетон) и быстрое нарастание прочности в течение 24 часов [1–4]. Однако его использование в бетонных конструкциях сильно ограничено из-за потери прочности в процессе преобразования; метастабильные гидраты (CaOAl 2 O 3 10H 2 O, CAH 10 ; 2CaOAl 2 O 3 8H 2 O, C 2 AH 8 преобразованные в стабильные). (3CaOAl 2 O 3 6H 2 O, C 3 AH 6 ) следующим образом [5–8]: Однако из-за высвобождения молекул воды при конверсии дальнейшая гидратация безводных фаз в цементной матрице неуклонно прогрессирует [1, 2, 9], тем самым компенсируя снижение прочности и, следовательно, требуемых характеристик элементов конструкции.Таким образом, HAC может использоваться для структурных бетонных конструкций при условии, что быстрая гидратация останавливается на месте любыми средствами, а также снижается экономическая цена.

Также интуитивно подтверждается, что высокая доля оксида алюминия в HAC, которая на самом деле связана с образованием гидратации CA-типа, например, C 3 A, для удаления свободных хлоридов из раствора пор бетона, может предпочтительнее для повышения стойкости стали в бетоне к коррозии, вызванной хлоридом [10].Стальная заделка в бетоне обычно защищается пассивным слоем (например, γ -Fe 2 O 3 ), образованным в сильно щелочной среде, в которой значение pH составляет от 12,0 до 13,5 [11 ], хотя ионы хлора на глубине стали в бетоне впоследствии депассивируют стальную поверхность с последующим распространением коррозии на всю поверхность стали [12, 13]. В то же время коррозию стали можно более или менее уменьшить за счет удаления свободных хлорид-ионов из порового раствора.В большинстве предыдущих исследований [14, 15] повышенная связывающая способность пасты HAC позволяла лучше адсорбировать и связывать хлорид-ионы в пористом растворе, чтобы снизить риск коррозии, вызванной хлоридом. Фактически, коррозионная стойкость HAC с точки зрения критической концентрации хлоридов для начала коррозии была увеличена до 2,4%, в то время как бетон OPC варьировался от 0,2% до 1,0% для порогового значения хлорида [10].

Когда дело доходит до срока службы конструкций без коррозии, скорость переноса хлоридов в бетоне HAC на сегодняшний день не вызывает беспокойства.Поскольку на перенос хлоридов влияет распределение пор и одновременно реакционная способность цементной матрицы с ионами хлоридов, прогнозирование срока службы без коррозии должно сопровождаться скоростью переноса хлоридов. В частности, бетон HAC создает увеличенные поры в процессе преобразования из гексагональной в кубическую фазы, что может ускорить проникновение хлоридов и свести на нет преимущество в повышении сопротивления коррозии, вызванной хлоридом. Более того, связывающая способность бетона HAC может влиять на накопление ионов хлора на поверхности бетона при погружении в солевой раствор, что впоследствии увеличивает коэффициент диффузии ионов хлора.

Чтобы убедиться в характеристиках переноса хлоридов в бетоне HAC, в данном исследовании была исследована скорость переноса хлоридов с точки зрения коэффициента диффузии. Уточнение структуры пор было исследовано путем проникновения ртути в образец для количественной оценки влияния конверсии на распределение пор. Одновременно определялась способность пасты HAC связывать хлориды, чтобы оценить ее влияние как на коррозионную стойкость, так и на перенос хлоридов. Были использованы три различных типа HAC, содержащих 52.0, 67,3 и 81,1% оксидов алюминия в клинкере ВАС.

2. Опытные работы
2.1. Прочность на сжатие и сопротивление проникновению

Оксидный состав HAC, использованный в настоящем исследовании, был определен с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF), а физические свойства HAC приведены в таблице 1. Для повышения прочности на сжатие были изготовлены образцы строительного раствора. в цилиндрической форме (Ø 100 200 мм). Пропорция смеси цемент: вода: песок (марка M) составляла 1.00: 0,40: 2,45. Удельный вес песка составил 2,65. Эта пропорция смеси для строительного раствора была впоследствии использована для определения профиля хлоридов и порозиметрии проникновения ртути. Образцы раствора были извлечены из формы через 12 часов после заливки, а затем отверждены во влажной камере при 25 ± 2 ° C, чтобы уменьшить влияние на превращение гексагональной фазы в кубическую в продуктах гидратации. Прочность на сжатие образцов строительного раствора измеряли в разном возрасте, чтобы отслеживать влияние процесса преобразования в строительном растворе HAC на развитие прочности.

2

Состав оксидов (%) Потери при воспламенении (%) Тонкость помола (см 2 / г) Плотность
CaO60 Al 903 O 3 SiO 2 Fe 2 O 3 SO 3 MgO K 2 O Na 2 O MnO
HAC I 38.83 52,03 5,02 0,86 0,09 0,42 0,68 0,17 0,03 0,50 5150 3,03
HAC II 32,01 67,25 0 0,08 0,01 0,21 0,01 0,28 0,02 0,61 4,800 2,92
HAC III 18.35 81,09 0,06 0,06 0,01 0,08 0,01 0,32 0,01 1,21 8,540 3,19

Раствор был разливали в кубическую форму (100 100 400 мм) для определения сопротивления прокалыванию со временем и затем измеряли с помощью набора стандартных игл (16, 32, 65, 161, 312 и 645 мм диаметром 2 ) при заданный временной интервал.После интерполяции кривой сопротивления проникновению во времени было определено время схватывания, предполагая, что начальная и конечная наборы определяются как время, за которое сопротивление проникновению достигает 3,43 и 27,46 МПа, соответственно.

2.2. Хлоридный профиль

Образцы раствора, изготовленные в цилиндрической форме (Ø 100 200 мм), выдерживались в идентичной влажной камере в течение 91 дня для максимальной степени гидратации, а затем образцы разрезались на толщину 50 мм, при этом все поверхности были покрыты эпоксидной смолой, за исключением одной поверхности, чтобы вызвать одностороннее проникновение хлоридов.Затем диски из раствора (Ø 100 50 мм) были погружены в 1,0 М раствор NaCl на 100 дней с последующим измельчением образцов через каждые 5 мм с шагом глубины до 20 мм от поверхности образца для измерения концентрации хлорида в каждом образце. Полученный образец перемешивали в течение 5 минут в 50 мл дистиллированной воды при 50 ° C для извлечения водорастворимого хлорида, а затем для достижения химического эквивалента в растворе проводили еще 30 минут отстаивания. После фильтрации образца концентрацию хлорид-иона в образце измеряли методом титрования с использованием ионоселективного электрода (ISE) для хлорида.Идентичная процедура была принята для определения концентрации растворимого в кислоте хлорида с использованием 2,0 азотной кислоты (HNO 3 ) в качестве растворителя вместо дистиллированной воды.

После того, как общая и свободная концентрации хлоридов были получены на всех глубинах, поверхностный хлорид () и кажущийся коэффициент диффузии () были определены путем подгонки к решению функции ошибок второго закона Фика для нестационарного состояния, задаваемого формулой: где — концентрация хлорида при глубина после времени (% / м 3 ), — концентрация хлоридов на поверхности (% / м 3 ), — глубина (мм), — кажущийся коэффициент диффузии (м 2 / с) и — время воздействия ( с).

Когда концентрация свободного хлорида была определена как заданная, способность связывания хлоридов была представлена ​​изотермой Ленгмюра. В данном исследовании водорастворимые хлориды были взяты как свободные, а растворимые в кислотах — как общие хлориды. Концентрацию связанных хлорид-ионов определяли вычитанием концентрации свободного хлорида из общей.

2.3. Хлориды в матрице

Метод дифракции рентгеновских лучей был использован для идентификации связанных хлоридов в пасте HAC.Чтобы реагировать с хлоридами из внешней среды, тонкослойную пасту HAC (Ø 100 5 мм) при 0,4 свободного W / C погружали в 1,0 М раствор NaCl на 100 дней. Затем образцы были погружены в изопропанол на 7 дней для предотвращения дальнейшей гидратации, после чего оставались в эксикаторе в течение 1 дня для удаления / испарения остаточного растворителя на водной основе. После удаления воды образец пасты измельчали ​​и просеивали через сито 300 µ мкм для получения образца пыли, который анализировали с помощью модели D / MAX-2500 (Rigaku) ​​и Jade 9.5 программное обеспечение. Диапазон сканирования составлял от 5 до 45 ° при скорости сканирования 4 ° / мин.

2.4. Исследование структуры пор

Для изучения распределения пор при заданном диаметре пор образцы раствора HAC были изготовлены в цилиндрической форме (Ø 10 10 мм) и отверждены в течение 91 дня во влажной камере при 25 ± 2 ° C. Перед исследованием структуры пор остаточная вода в образце была удалена тем же методом, что и при испытании на дифракцию рентгеновских лучей. В данном исследовании использовался порозиметр модели Autopore IV 9500 (Micromeritics Instrument), подходящий для низкого и высокого давления.На первом этапе применялось низкое давление ртути (Hg) до 0,51 фунта на квадратный дюйм с использованием газообразного азота для измерения макропористости, а затем максимальное давление постепенно повышалось до 33 000 фунтов на квадратный дюйм для микропористости. Объем пор в зависимости от диаметра пор, рассчитанный по уравнению Уошберна при заданном давлении, был нанесен на график кумулятивного объема пор и возрастающей кривой. Следовательно, где — диаметр поры (м), — поверхностное натяжение (Н), — угол смачивания (°) и — давление (МПа).

3. Результаты и обсуждение
3.1. Прочность на сжатие и сопротивление проникновению

Сопротивление проникновению свежего строительного раствора HAC с течением времени показано на рисунке 1. Начальная и конечная схватывания были определены с помощью наиболее подходящей кривой сопротивления проникновению во времени (). Было видно, что время схватывания сильно зависит от типа HAC; увеличение содержания Al 2 O 3 в клинкере привело к увеличению времени начальной и конечной схватывания. Например, время для начального и конечного наборов HAC I наложило быстрое затвердевание, составляя 185 и 230 минут для начального и конечного набора, соответственно, в то время как HAC III показало 291 минуту и ​​409 минут, соответственно.HAC обычно делится на три группы: с низким содержанием глинозема (50–60% в Al 2 O 3 ), со средним содержанием глинозема (65–75% в Al 2 O 3 ) и с высоким содержанием глинозема (> 80% в Al 2 O 3 ). Безводные фазы состоят из CA, основного гидравлического компонента в HAC, α -Al 2 O 3 , C 12 A 7 и CA 2 , которые являются значительными в зависимости от сырья. Гирадо и Гали [16] показали, что увеличение соотношения CaO / Al 2 O 3 (далее C / A) привело как к увеличению содержания CA 2 , так и к уменьшению содержания CA, измеряемого с помощью Анализ Ритвельда.Поскольку процесс гидратации в HAC регулируется количеством Ca 2+ и ионов в растворе, количества и растворимость в каждом клинкере могут влиять на развитие прочности. Клаус и др. [17] исследовали гидратацию смеси CA и CA 2 (соотношение W / C: 0,45; температура отверждения: 23 ± 0,2 ° C) с точки зрения их растворения. Они обнаружили, что растворение СА постепенно проявляется на начальной стадии (примерно до 6 часов), за ним следует растворение СА 2 .Более того, поведение СА при растворении было постоянным в присутствии различного содержания СА 2 . Кроме того, сообщалось, что CA в клинкере HAC реакционноспособен больше, чем CA 2 при температуре окружающей среды (20–30 ° C) [18]. Следовательно, поскольку СА приводит к быстрому схватыванию и затвердеванию на ранней стадии процесса гидратации, можно контролировать характер схватывания для HAC, изменяя соотношение C / A в клинкере на этапе производства.


Прочность на сжатие строительного раствора с различными типами HAC была измерена через 1–91 день, как показано на Рисунке 2.Как и ожидалось, прочность строительного раствора HAC быстро увеличивалась со временем в раннем возрасте, независимо от типа, до 7 дней, а затем снижалась через 14 дней, за исключением HAC I. В частности, прочность строительного раствора HAC I показала значительную высокая прочность в раннем возрасте, превышающая 66,3 МПа через 7 дней, а затем постепенно снижалась до 47,7 МПа через 56 дней, в то время как миномет HAC III столкнулся с внезапным падением с 65,1 МПа через 7 дней до 51,4 МПа через 14 дней. Высокая прочность на сжатие на начальном этапе объясняется неотъемлемой характеристикой HAC, которая может быть связана с быстрым повышением температуры (примерно до 90 ° C при адиабатической температуре) во время гидратации в течение 10–12 часов [1].Уменьшение прочности на сжатие может отражать процесс преобразования гексагональной (CAH 10 и C 2 AH 8 ) в кубическую (C 3 AH 6 ) фаз во время гидратации пасты HAC, сопровождающей уплотненная матрица, что в свою очередь увеличивает пористость цементной матрицы [6, 7]. Примечательно, что незначительное увеличение прочности на сжатие наблюдалось после 14 дней отверждения для всех типов. Очевидно, что дальнейшая гидратация безводных фаз, таких как CA, CA 2 и C 12 A 7 , может сохранять определенную прочность, несмотря на риск процесса превращения, который, по сути, связан с к образованию пористости и, в свою очередь, может снизить прочность бетона [6, 7].По существу, прочность на сжатие всех строительных растворов достигла высокого уровня их предельной прочности на сжатие, превышающей примерно 50 МПа через 91 день, которая не могла увеличиваться или уменьшаться. Таким образом, можно сказать, что использование HAC для конструкционного бетона не приведет к отрицательному эффекту, предположительно из-за нестабильного развития прочности на сжатие.


3.2. Транспортировка хлоридов

После воздействия раствора NaCl 1,0 в течение 100 дней на каждую глубину измеряли концентрацию хлоридов с шагом 5.0 мм для кислотных и водорастворимых хлоридов, соответствующих общему и свободному хлоридам, соответственно. Затем профиль хлоридов был использован для определения кажущегося коэффициента диффузии хлоридов и содержания хлоридов на поверхности для нестационарного состояния путем подгонки к решению функции ошибок второго закона Фика, как показано на рисунке 3. Очевидно, что увеличение C Отношение / A (то есть более низкое содержание Al 2 O 3 в оксидах в клинкере HAC) привело к уменьшению поступления хлоридов на каждой глубине.В частности, общая концентрация хлоридов на поверхности сильно зависела от соотношения C / A в цементе. Например, HAC I при более высоком соотношении C / A произвел 0,84% поверхностного хлорида от веса цемента, в то время как HAC III увеличился до 2,08%. Это может быть приписано химическому равновесию хлорид-ионов на границе раздела между поверхностью образца и раствором. Более высокое содержание Al 2 O 3 в цементном клинкере усилит образование гидратов хлоралюмината, что часто является результатом реакции между цементным тестом и свободными хлоридами для удаления / иммобилизации их из порового раствора [10, 19].Более высокая связывающая способность хлоридов, возникающая в результате повышенного содержания C 3 A, может вызвать повышенную концентрацию связанного хлорида на поверхности бетона при данной концентрации свободных хлоридов из-за химического баланса между поверхностью бетона и солевой средой [20]. Таким образом, более низкое отношение C / A в HAC может усилить накопление хлоридов на поверхности бетона, что приведет к увеличению градиента концентрации для ускорения скорости переноса хлоридов.

Очевидно, что на коэффициент диффузии хлоридов сильно влияет соотношение C / A в HAC.Фактически, увеличение C / A привело к уменьшению коэффициента диффузии. Например, HAC I дал самый низкий коэффициент диффузии 1,61 10 −11 м 2 / с, в то время как HAC II и HAC III показали 1,85 10 −11 м 2 / с и 2,17 10 −11 м 2 / с соответственно. Однако коэффициент диффузии, рассчитанный для переноса свободного хлорида, не оказал существенного влияния на разные соотношения C / A; коэффициент диффузии свободных хлоридов в ВАС находился в небольшом диапазоне от 1.31 10 −11 до 1,43 10 −11 м 2 / с, независимо от типа HAC. На скорость переноса хлоридов влияет структура пор (т. Е. Распределение капиллярных пор в цементной матрице) и химическая реакционная способность между цементным тестом и ионами хлора, такая как связывание хлоридов. Паста HAC всегда подвергается процессу преобразования из гексагональных фаз (CAH 10 и C 2 AH 8 ) в кубические фазы (C 3 AH 6 ), в зависимости от режима отверждения, температуры и отношение C / A, которое впоследствии может определять структуру пор.Одновременно реакционная способность между цементным тестом и ионами хлора в HAC будет намного выше, чем в OPC, из-за повышенного образования реактивных продуктов гидратации, таких как CA, CA 2 и C 12 A 7 . Таким образом, эти влияющие факторы должны быть количественно определены для определения переноса хлоридов в бетоне HAC. Например, необходимо сопровождать исследование способности связывать хлориды и структуры пор.

3.3. Связывание хлоридов

Для визуализации изотермы связывания соотношение между свободными и связанными хлоридами для различных типов HAC было изображено на рисунке 4 с использованием изотермы Ленгмюра.Концентрация свободного и связанного хлорида определялась в процессе профилирования хлоридов на разных глубинах и при разных общих концентрациях хлоридов. Как и ожидалось, увеличение концентрации свободного хлорида привело к увеличению количества связанных хлоридов, независимо от типа HAC. Очевидно, что соотношение C / A значительно влияло на способность связывания хлоридов при данной общей концентрации хлоридов. Фактически, HAC III был признан самой высокой связывающей способностью хлоридов, предположительно за счет увеличения количества клинкеров на основе алюминия, которые впоследствии будут образовывать гидраты CA-типа, задерживая хлориды в соли Фриделя.Из-за незначительной разницы в pH раствора пор, pH, по-видимому, меньше влияет на способность связывать хлориды [15], и, кроме того, меньше влияет на процесс преобразования в матрице HAC. По существу, связывание хлоридов в кристаллизованной форме может зависеть только от концентрации Al 2 O 3 в клинкере, хотя другие продукты гидратации могут вносить вклад в реакцию с хлоридами в ограниченной степени.


Пасту HAC, погруженную в раствор NaCl, проанализировали методом дифракции рентгеновских лучей, как показано на рисунке 5.Видно, что пики продуктов гидратации были в основном идентичны между пастами HAC, вызывая аналогичное образование гидратации, за исключением нереакционноспособного α -Al 2 O 3 в HAC III. Примечательно, что метастабильные кристаллы (CAH 10 и C 2 AH 8 ) не были идентифицированы для всех типов HAC на кривых дифракции рентгеновских лучей, что означает, что гексагональные фазы, образующиеся в цементной матрице, полностью преобразовались. до кубических фаз при отверждении, состоящем из 91 дня влажного отверждения и 100 дней воздействия солевого раствора при 25 ± 2 ° C.Высокая интенсивность обычно наблюдалась при 11,0–11,2 ° 2 θ в пастах HAC, что указывает на то, что соль Фриделя образовалась вполне в зависимости от соотношения C / A. Фактически, увеличение C / A привело к уменьшению соли Фриделя. Это может подтвердить, что высокое содержание Al 2 O 3 может быть полезным для образования соли Фриделя из-за повышенных возможностей образования реагирующих с хлоридом продуктов гидратации СА.

3.4. Структура пор

Распределение пор в строительном растворе HAC было определено порозиметрией с проникновением ртути, как показано на Рисунке 6, вместе с дополнительными порами разных размеров.Суммарный объем пор вне зависимости от типа ВАС находился в диапазоне 0,076–0,088 мл / г. На распределение капиллярных пор не сильно влияли типы HAC, которые обеспечивали бы пути для переноса ионов в виде взаимосвязанной сети. Однако распределение макропор зависело от типов HAC; увеличение C / A привело к увеличению объема макропор, которые не связаны между собой с капиллярной порой и, таким образом, могут блокировать ионный транспорт [21]. Как видно на Рисунке 3, HAC III обеспечивает самую высокую скорость переноса хлоридов с точки зрения кажущегося коэффициента диффузии хлоридов.Это может быть связано с меньшим объемом макропор, улучшением связи между порами и, следовательно, переносом хлоридов. Более того, уменьшение объема макропор может увеличить развитие прочности бетона при данной степени гидратации; Фактически, HAC III получил самую высокую прочность, как показано на Рисунке 2, после 14–28 дней отверждения. Несмотря на дальнейшее образование пор в процессе преобразования из гексагональной в кубическую фазы, модифицированная структура пор после преобразования не была идентифицирована в этом исследовании, потому что распределение пор до процесса преобразования, предположительно в очень раннем возрасте, не было получено. .

4. Заключение

В этом исследовании ионный перенос в различных типах строительного раствора HAC был исследован с помощью профиля хлоридов, который был подтвержден дальнейшими экспериментами, включая изучение структуры пор, способности связывания хлоридов и химический микроскопический анализ ( Рентгеноструктурный анализ). ВАС классифицировали по содержанию Al 2 O 3 в цементном клинкере в диапазоне от 52,0 до 81,1%. Одновременно были измерены развитие прочности на сжатие и время схватывания, чтобы гарантировать их применимость на месте.Подробные экспериментальные результаты и выводы, сделанные на основе исследования, представлены следующим образом: (1) Увеличение содержания Al 2 O 3 в клинкере HAC привело к увеличению времени схватывания и, кроме того, к увеличению разницы между исходными и финальные наборы также были увеличены за счет увеличения формации CA 2 . Растворы HAC быстро набирали прочность на сжатие в раннем возрасте, составляя 66,3 МПа за 7 дней, которая была снижена через 14 дней отверждения, предположительно из-за процесса преобразования из гексагональной в кубическую фазы, а затем снова незначительно увеличилась или / и приблизилась к определенный уровень до 91 дня, начиная с 49.От 36 до 53,92 МПа. (2) Кажущийся коэффициент диффузии и поверхностная концентрация хлоридов в растворах HAC, погруженных в солевой раствор, были получены путем профилирования концентрации хлоридов на каждой глубине. Увеличение содержания Al 2 O 3 в клинкере HAC привело к увеличению поверхностного хлорида и коэффициента диффузии из-за повышенной способности связывания хлоридов и измененной структуры пор. Поверхностный хлорид составлял от 0,84 до 2,08%, в то время как коэффициент диффузии хлоридов в растворе HAC находился в диапазоне 1.61–2,17 м 2 /s.(3)Связывающая способность хлоридов, определенная изотермой Ленгмюра, была увеличена за счет Al 2 O 3 в клинкере HAC, который будет образовывать продукты гидратации CA-типа, вступающие в реакцию с ионы хлорида в соль Фриделя. Однако типы HAC не влияли на распределение пор в цементной матрице, за исключением макропор.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано исследовательским фондом Университета Ханьян (HY-2012-N).

Развитие прочности цементных растворов на основе алюмината кальция, смешанных с GGBS

В настоящем исследовании было исследовано развитие прочности различных смесей алюминатно-кальциевых цементных смесей (CAC) с гранулированным измельченным доменным шлаком (GGBS). Уровни замещения GGBS составили 0, 20, 40 и 60% по массе связующего, из которых САС, использованный в этом исследовании, естественно, содержал клинкер C 2 AS в качестве вторичной фазы. Чтобы активировать гидравлический характер фазы, в дополнение к минеральной добавке, все образцы выдерживали при 35 ± 2 ° C в течение первых 24 часов, а затем хранили в камере с влажностью 95% при 25 ± 2 ° C.Сопротивление проникновению свежего раствора измеряли сразу после заливки, а прочность раствора на сжатие контролировали в течение 365 дней. Одновременно для оценки кинетики гидратации в раннем возрасте с точки зрения тепловыделения калориметрический анализ проводился в изотермических условиях (35 ° C) в течение 24 часов. Поведение гидратации в долгосрочной перспективе было охарактеризовано дифракцией рентгеновских лучей, которая была подтверждена микроскопическими наблюдениями с использованием сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионной спектроскопией.Кроме того, исследование поровой структуры сопровождалось количественной оценкой пористости. В результате было обнаружено, что увеличение содержания GGBS в смеси привело к увеличению времени схватывания, а также к общему выделению тепла в течение 24 часов на нормированных калориметрических кривых. Кроме того, рост прочности раствора показал непрерывное увеличение значения до 365 дней, составляя 43,8–57,5 МПа для смесей, из-за образования стратлингита, который был обнаружен в пастах, отвержденных в течение 365 дней, с помощью химического и микроскопического анализа.Однако замена GGBS не повлияла на распределение пор по размерам в цементной матрице, за исключением общего объема проникновения.

1. Введение

Цемент на основе алюмината кальция (CAC), в основном состоящий из алюмината монокальция (CA), использовался в строительной промышленности с конца 19-го и начала 20-го веков после патента в 1908 году Дж. Бидом [1–3 ]. Хотя изначально он был разработан для повышения устойчивости к агрессивным ионам (сульфатам и хлоридам) в качестве альтернативы портландцементу, быстрое развитие прочности в раннем возрасте (в течение 24 часов) привело к его применению на военных объектах во время Первой мировой войны, в результате чего в производстве различных типов САУ [1–3].В настоящее время использование CAC в определенных областях широко распространено, в том числе в качестве огнестойкого материала в огнеупорных материалах [4–6], высокой стойкости к химическому разложению в промышленных полах и сточных водах [7–9]. , быстрое схватывание и затвердевание цементного раствора в футеровке туннелей [1] и стойкость к истиранию в водосбросе гидроплотины [7]. Кроме того, способность быстро набирать прочность даже при более низких температурах ниже 0 ° C делает возможным бетонирование в холодную погоду [10].В последнее время растет интерес к использованию САС с расширяющими добавками в качестве ремонтного материала [11, 12].

Несмотря на высокие характеристики, конструктивное использование CAC в строительстве столкнулось с серьезной проблемой — потерей прочности из-за процесса преобразования; продукты метастабильной гидратации (CAH 10 и C 2 AH 8 ) термодинамически преобразуются в стабильные (C 3 AH 6 и AH 3 ) в зависимости от режимов отверждения и возраста следующим образом [ 1,10,13–16]:

Кубические фазы C 3 AH 6 и AH 3 имеют более высокую плотность при гидратации САС; следовательно, пространство, заполненное гексагональными фазами низкой плотности CAH 10 и C 2 AH 8 , которые обеспечивают высокую начальную прочность, будет уменьшено после процесса преобразования, что приведет к внезапному снижению прочности [ 1, 13].Во многих предыдущих исследованиях [17–20] сообщалось, что долговременные свойства бетона CAC показали пониженную прочность по сравнению с прочностью в раннем возрасте. Была предпринята попытка принять некоторые меры предосторожности для предотвращения / исключения превращения метастабильных гидратов с использованием химических и минеральных примесей, чтобы преодолеть это беспокойство по поводу нестабильности свойств с течением времени. Falzone et al. [21] недавно исследовали эффект обхода конверсии нитрата кальция, добавленного в пасту CAC, на основе механизма термодинамической селективности, но большинство исследований было сосредоточено на замещении кремнистых материалов в системе связующего на основе CAC [22–31] ].

Мидгли и Рао [22] подняли вопрос о влиянии стратлингита на механические свойства высокоглиноземистого цемента (HAC) и предположили, что возможное образование гидрата C 2 ASH 8 компенсирует пониженную прочность на сжатие после преобразования при нормальных условиях. температура (20 ° С). Было подтверждено Маджумдаром и соавторами [23, 24], что образование гидрата C 2 ASH 8 улучшило развитие прочности для двух типов коммерческих САС (Ciment Fondu и Secar 71), замененных на GGBS в 50% -ной массе. связующего, при 20 и 40 ° С.Кроме того, авторы исследовали свойства CAC с различными пуццолановыми материалами, такими как природный пуццолан и метакаолин, и пришли к выводу, что замена кремнеземистых материалов в CAC улучшает развитие прочности и устойчивость к сульфатам в зависимости от типов связующего и их коэффициента замещения, что может повлиять на различный уровень кремнезема в растворе [25]. О способности силикат-ионов генерировать стратлингит в бинарной системе на основе CAC, состоящей из летучей золы или микрокремнезема, также сообщалось в предыдущих исследованиях [26–30].Кроме того, Gosselin et al. [28] провели наблюдение за развитием микроструктуры CAC, содержащего клинкер C 2 AS в качестве вторичной фазы, и продемонстрировали, что более высокие температуры отверждения (выше 38 ° C) в течение первых 24 часов вызывают образование C 2 ASH 8 гидратов даже в раннем возрасте, что, в свою очередь, привело к уплотнению матрицы.

Однако большинство исследований [22–25] сосредоточено на превращении метастабильных гидратов в C 2 ASH 8 в присутствии реактивных силикатов с использованием Ciment Fondu, состоящего из клинкера CA в качестве основной гидравлической фазы. .В противном случае было выявлено только поведение гидратации при использовании цементного теста, изготовленного из САС, содержащего клинкер C 2 AS, который мог непосредственно производить стрэтлингит [26–30]. Таким образом, в этом исследовании для оценки влияния замены GGBS на механические свойства строительного раствора смесей CAC-GGBS, развитие прочности было исследовано по времени схватывания и прочности на сжатие. Прочность строительных смесей CAC-GGBS, отвержденных при заданном режиме, контролировалась в течение 365 дней. Одновременно с этим были выполнены изотермическая калориметрия и рентгеноструктурный анализ для определения поведения гидратации, в частности, для образования стратлингита и его влияния на смягчение реакции превращения в раннем и долгосрочном возрасте, морфология фазы которой была изменена. исследуют с помощью сканирующей электронной микроскопии.Кроме того, распределение пор было исследовано по объему ртути, введенной в образец, чтобы подтвердить модификацию структуры пор, возникающую в результате замены GGBS в CAC. Использовали CAC, содержащий 52,0% Al 2 O 3 в цементе, из которых естественно встречалась фаза C 2 AS.

2. Экспериментальные работы

Для оценки влияния образования гидрата алюминатов кальция, содержащих силикаты (например, стратлингита, C 2 ASH 8 ), в процессе гидратации на основные свойства строительного раствора CAC, три уровня: Замены в GGBS (20, 40 и 60% от веса цемента) были использованы в этом исследовании.Оксидный состав связующих веществ, определенный с помощью рентгеновской флуоресценции (XRF), и пропорции смеси для образцов приведены в таблицах 1 и 2, соответственно, а также кривые XRD материалов показаны на рисунке 1. Все образцы для экспериментов были изготавливались без каких-либо добавок, чтобы избежать влияния химического воздействия на матрицу САС, и поддерживались на уровне 0,4 от общего W / C. Основываясь на том факте, что CAC может достичь 80 процентов предельной прочности в течение 24 часов из-за быстрой гидратации [1–3] и ускорить образование гидрата C 2 ASH 8 в системе смесей пуццолана при температуре выше 30 ° C от температуры отверждения [32], образцы отверждали в камере влажности (относительная влажность 95%) при 35 ± 2 ° C в течение 24 часов и после этого хранили в камере при 25 ± 2 ° C для имитации умеренной ситуации в течение 364 дня.Поскольку повышенные температуры во время испарения свободной воды из пор в матрице (т. Е. Метод остановки гидратации) могут способствовать превращению гексагональных фаз в кубические, образцы были погружены в изопропанол на 7 дней в низкотемпературной камере (ниже 0 ° C), который затем помещали в вакуум-эксикатор для удаления остаточного растворителя и / или воды из образца перед измерением.


Оксиды (%) CAC GGBS

CaO 38.83 47,18
Al 2 O 3 52,03 13,13
SiO 2 5,02 29,70
Fe 2 O 9003 9036 0,86 0,64
SO 3 0,09 2,30
MgO 0,42 4,55
K 2 O 0.68 0,53
Na 2 O 0,17 0,22
MnO 0,03 0,29
Потери при возгорании 0,53 1,29
Тонкость (см 2 / г) 5,150 5,420
Плотность (г / см 3 ) 3,03 2,93

4016

Сокращение Соотношение масс Эксперименты
CAC GGBS Вода Песок

Паста CAC 100 1.00 0,00 0,4 Калориметрия
XRD
SEM / EDS
CAC 80 0,80 0,20
CAC 60 0,60 0,40
CAC 0,40 0,60

Раствор CAC 100 1,00 0,00 0,4 2,45 Время схватывания
Прочность на сжатие
MIP
CAC 8080 0,20
CAC 60 0,60 0,40
CAC 40 0,40 0,60

2.1. Измерение тепловыделения

Изотермическая калориметрия — полезный метод изучения кинетики процесса гидратации, при котором тепловой поток непосредственно измеряется и отслеживается в течение заданного времени в контролируемых условиях. Приблизительно 10 г предварительно смешанного сухого порошка в заданных пропорциях (таблица 2) помещали в стеклянную ампулу для смешивания и помещали в калориметр.Затем из шприцевой системы впрыскивали дистиллированную воду, эквивалентную 0,4 общего отношения воды к связующему, и непрерывно перемешивали в течение всего испытания. Скорость выделения тепла в изотермических условиях (35 ° C) измеряли и записывали в течение 24 часов с использованием трехканального воздушного калориметра и термостата TAM (TA Instruments). Общее тепловыделение образца рассчитывали путем интегрирования кривой скорости для заданного времени. После получения калориметрических результатов его нормализовали по массе содержания САС, чтобы определить влияние САС исключительно на скорость тепловыделения и его совокупное значение при заданном W / B.

2.2. Испытание на прочность

Свежий строительный раствор с пропорцией 1,00: 0,40: 2,45 для цемента: воды: песка был смешан и затем помещен в призменную форму (100 × 100 × 400 мм) для определения сопротивления проникновению с течением времени, которое впоследствии были измерены с помощью серии стандартных игл (Ø4,52, 6,4, 9,1, 14,3, 20,2 и 28,6 мм) через различные промежутки времени [33]. Испытание проводилось в комнатной камере при температуре 35 ± 2 ° C и относительной влажности 95%. После получения зависимости между сопротивлением проникновению и времени, которое было подогнано подходящей функцией (обычно экспоненциальной), время схватывания было определено, предполагая, что начальная и конечная наборы были определены как время, необходимое для достижения точки 3.4 и 27,5 МПа против сопротивления пробиванию соответственно.

Для наблюдения за развитием прочности на сжатие образцы раствора были изготовлены в кубической форме (50 × 50 × 50 мм) с равной пропорцией смеси для испытания на сопротивление проникновению. После заливки образцы раствора предварительно затвердели в камере с относительной влажностью 95% при 35 ± 2 ° C в течение 24 часов, а затем извлекли из формы. В свою очередь, образцы хранили в камере при 25 ± 2 ° С в течение 364 суток. Прочность на сжатие образцов раствора измеряли в разном возрасте (1, 7, 28, 98, 180 и 365 дней).Повторение каждой смеси для прочности на сжатие строительного раствора было шесть, и их среднее значение было взято при построении графика изменения для данного возраста.

2.3. Идентификация продуктов гидратации

Чтобы наблюдать образование продуктов гидратации с течением времени, образцы пасты были изготовлены в тонкой форме (10 × 50 × 50 мм), которая имела бы меньший потенциал для преобразования метастабильных гидратов (CAH 10 и C. 2 AH 8 ) на стабильные (C 3 AH 6 и AH 3 ) в результате самонагрева при ранней гидратации.Все пасты держали на уровне 0,4 W / B. После отверждения в течение 1, 98 и 365 дней с помощью процедуры, идентичной процедуре образца строительного раствора на прочность на сжатие, образцы адаптировали метод остановки гидратации, а затем раздробили / измельчили для получения образца пыли, который, в свою очередь, был просеян с помощью фильтра 75 мкм. Сито м. Затем образец порошка хранился в вакуумном эксикаторе, чтобы избежать реакции карбонизации перед измерением. XRD-тест проводился на дифрактометре D / MAX-2500 (Rigaku Corp.) с использованием излучения Cu K α 1 с длиной волны 1,54 Å. Диапазон сканирования составлял от 5 до 45 ° 2 θ при скорости сканирования 4 ° мин. Присутствие продуктов гидратации на кривой XRD было подтверждено с помощью программного обеспечения Jade 9.5 с базой данных PDF-2 Международного центра дифракционных данных (ICDD).

2.4. Исследование структуры пор

Чтобы проверить влияние замены GGBS на структуру пор матрицы в системе смесей в заданном возрасте, была проведена порозиметрия проникновения ртути (MIP) с использованием идентичных образцов раствора на прочность на сжатие.После 365 дней отверждения строительные растворы измельчали ​​до куска размером примерно 1 см 3 с последующим удалением остаточной воды с помощью растворителя на спиртовой основе при низкой температуре. Затем образцы хранились в вакуумном эксикаторе для полного удаления / испарения свободной воды перед испытанием. В этом исследовании использовалось оборудование Autopore IV 9500 (Micromeritics Instrument Corp.) с двумя устройствами, к которым применялось низкое давление ртути до 0,2 МПа с использованием газообразного азота для измерения большой пористости, а затем давление постепенно повышалось до 227. .5 МПа для маленького. Угол смачивания и поверхностное натяжение ртути были приняты равными 130 ° и 485 × 10 -3 Н / м соответственно. Диаметр пор, который был рассчитан по уравнению Уошберна при заданном давлении (уравнение (3)), был нанесен на кумулятивную и логарифмическую кривую проникновения, соответственно: где — диаметр поры (м), — поверхностное натяжение ртути. (Н / м) — угол контакта ртути с образцом (°), — приложенное давление (МПа).

2.5. Наблюдение морфологии под микроскопом

Анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) широко используется для изучения морфологии фаз, и одновременно элементный анализ фаз может быть возможен с использованием метода энергодисперсионной спектроскопии (EDS). Паста смесей CAC-GGBS, идентичная рентгенографическому тесту, была измельчена в кусок 1-2 см 2 , который затем был погружен в изопропанольный растворитель на 7 дней в охлаждающей камере при температуре ниже 0 ° C.Эта процедура позволила удалить свободную воду из образца, сохранив продукты гидратации неизменными во время обработки, останавливающей гидратацию. После хранения в вакуумном эксикаторе для испарения остаточной воды / растворителя на поверхности в течение 2 дней образец помещали / фиксировали на металлической пластине и покрывали платиной. Микроскопические наблюдения проводились с помощью FE-SEM с использованием S-4800 (Hitachi) с инструментальными параметрами, которые включали ускоряющее напряжение 15 кВ, рабочее расстояние 11–13 мм и увеличение × 10 000 в сочетании с анализатором EDS. для химического анализа.Измерения на каждом образце проводились 30 раз, и каждый спектр собирался до тех пор, пока время экспозиции не достигло 1000 отсчетов по интенсивности.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Развитие теплоты гидратации

Тепловой поток и его совокупные кривые для смесей CAC и GGBS при 35 ° C изотермических условий в течение 24 часов, из которых цемент был частично заменен GGBS (0, 20, 40 и 60 %), показаны на рисунке 2. Очевидно, что замена GGBS имела решающее значение для всех смесей CAC-GGBS в кинетике гидратации; увеличение содержания ГГБС в системе связующего привело к снижению общего количества тепла, выделяемого за 24 часа.Например, CAC 100 получил наибольшее значение 334,1 Дж / г в совокупном тепловыделении за 24 часа, в то время как CAC 80, 60 и 40 показали 283,6, 252,9 и 179,1 Дж / г, соответственно. Однако первый пик скорости выделения тепла, во время которого концентрация Ca 2+ и ионов будет достигнута на максимальном уровне в растворе [10], показал незначительную разницу между смесями CAC-GGBS. Фактически, на раннюю гидратацию CAC может повлиять нехватка доступной воды, пространства и реагента.Gosselin et al. [28] исследовали гидратационное поведение CAC при изотермических температурах 20, 38 и 70 ° C с помощью калориметрии и рентгеноструктурного анализа и обнаружили, что первичная реакционная фаза (т.е. CA) все еще существует после достижения основного пика на калориметрической кривой, кроме случая 70 ° C. Более того, из экспериментальных работ Идекера [34] было обнаружено, что химическая усадка CAC (обозначенная как GCX) показывала тенденцию к конвергенции в изотермических условиях (20 и 38 ° C), до которых изменение воды в пластиковом флаконе приблизился к максимальному уровню, соответствующему массовому выпадению гидратов.Эти результаты означают, что избыток воды в матрице будет доступен после начального процесса гидратации. Основываясь на этих наблюдениях, можно предположить, что гидратация CAC в начальные периоды определяется доступным пространством в матрице, и, кроме того, предположить, что замена GGBS на CAC позволяет дальнейшую гидратацию в данном возрасте. Эта гипотеза была подтверждена предыдущими исследованиями [29, 32] о том, что система смесей САС, замененная связующим с более низкой плотностью, проявляла более экзотермическую реакцию по сравнению с одной САС.Это явление гарантировало, что калориметрическая кривая в настоящей работе была нормализована к содержанию САС, как показано на рисунке 3. Преобразованные кривые для теплового потока показали зависимость замены GGBS от начальной реакции смеси CAC-GGBS, из которой увеличение содержание GGBS в системе привело к увеличению скорости тепловыделения в течение 2 часов. Кроме того, кривая накопленного тепла была увеличена с увеличением замещения GGBS в смеси, из которых CAC 40 дал наивысшее значение 447.8 Дж / г для общего тепла, выделяемого за 24 часа.

3.2. Фазовый состав

Продукты гидратации пасты смесей CAC-GGBS при заданном режиме отверждения были исследованы методом дифракции рентгеновских лучей с указанием возраста отверждения, как показано на рисунке 4. Идентификация фаз проводилась на основе кристаллографических данных. данные ICDD. На кривые XRD пасты CAC влияло присутствие GGBS в смеси. Гексагональная фаза C 2 AH 8 преимущественно образовывалась за 1 день, независимо от типа смеси, но C 3 AH 6 и AH 3 были обнаружены только в случае CAC 100.При длительной гидратации было ясно показано, что превращение C 2 AH 8 в кубические фазы (т.е. C 3 AH 6 и AH 3 ) ограничивается замещением GGBS в САС. Через 28 дней отверждения CAC 100 показал значительное увеличение пиковой интенсивности для гидратов C 3 AH 6 и AH 3 , что привело к исчезновению C 2 AH 8 , что означает метастабильную гидраты полностью преобразованы.Напротив, бинарная система CAC и GGBS показала исчезнувший гидрат C 2 AH 8 , но одновременно образование гидрата C 2 ASH 8 , в зависимости от содержания GGBS в CAC. Фактически, САС с более высоким содержанием SiO 2 (4-5%) естественно обладает количеством фазы C 2 AS, которая имеет низкие гидравлические свойства при нормальных температурах (ниже 20 ° C) [29]. Однако Госселин [32] заметил, что гидратация C 2 AS в комплексе C 2 AH 8 и C 3 AH 6 (т.е.е., образцы, отвержденные при 38 и 70 ° C) привели к осаждению гидрата C 2 ASH 8 даже в раннем возрасте. Более того, в присутствии пуццолановых материалов (GGBS, PFA и SF) в смеси CAC образование гидрата C 2 ASH 8 может быть ускорено за счет выделения реактивного кремнезема в раствор, который, в свою очередь, реагирует с гидратами алюминатов кальция в соответствии со следующими уравнениями [27]:

Эту реакцию можно контролировать с помощью количества силикат-ионов в растворе (т.е.е. поведение кремнеземистых материалов при растворении). Поскольку повышенное содержание GGBS более вероятно для образования силикат-ионов в процессе гидратации, образование гидрата C 2 ASH 8 будет способствовать при данных условиях. Однако повышенное содержание GGBS будет сопровождать снижение содержания гидравлических фаз в системе связующего, и одновременно большие количества непрореагировавшего GGBS в матрице могут препятствовать дальнейшей гидратации в долгосрочной гидратации, блокируя контакт частиц CAC. с водой, что приводит к низкой прочности CAC.Это явление будет обсуждаться в следующем разделе.

3.3. Развитие прочности

Кривые сопротивления проникновению свежих смесей CAC-GGBS с течением времени представлены на рисунке 5, из которых начальное и конечное время схватывания были получены из наиболее подходящей кривой в виде экспоненциальной функции (). Было показано, что время схватывания зависит от коэффициента замены GGBS; Увеличение содержания GGBS в системе связующего привело к увеличению времени для начального и конечного схватывания соответственно, за исключением случая CAC 80.Например, CAC 100 показал быструю настройку, из которых время для достижения начальной и конечной сетов составило 185 и 230 минут, соответственно, в то время как CAC 40 показало 133 минуты и 204 минуты, соответственно. Примечательно, что CAC 40 получил наивысшее значение времени схватывания (188 и 240 минут для начального и конечного наборов соответственно). Поскольку процесс гидратации в CAC регулируется концентрацией Ca 2+ и ионов в растворе, количество гидравлической фазы и ее растворимость могут влиять на схватывание и твердение матрицы в раннем возрасте [32, 34].Более того, замена цемента дополнительными вяжущими материалами, такими как GGBS и PFA, будет стимулировать гидравлическую реакцию в системе смесей, создавая больше места и воды для гидратации [32]. С помощью изотермического калориметрического анализа в этом исследовании было подтверждено, что кривая общего тепла, выделяемого в течение 24 часов, которая была нормализована по содержанию CAC, показала наиболее высокое значение по сравнению со случаем CAC 100. Фактически, поскольку GGBS имеет более низкой плотности, чем CAC, увеличение содержания GGBS в системе CAC-GGBS приводит к увеличению среднего объема при данной массе, тем самым обеспечивая больше доступного пространства для гидратации.Кроме того, относительное содержание воды для частиц САС (то есть отношение W / C) увеличивается с увеличением содержания GGBS в бинарной системе. Следовательно, химически активные зерна (то есть клинкер СА) в цементе более вероятно вступят в реакцию с водой с образованием продуктов гидратации САС на ранней стадии гидратации. Однако было незначительное влияние замены GGBS на время схватывания для случая CAC 80.


Прочность на сжатие строительных растворов CAC с различными коэффициентами замены GGBS была измерена через 1–365 дней, как показано на Рисунке 6 .Было замечено, что прочность строительных смесей CAC, частично замененных GGBS, в раннем возрасте показала более низкую прочность, но постоянно увеличивалась при заданном режиме отверждения для всех возрастов, не показывая снижения прочности. Например, прочность на сжатие смесей CAC-GGBS за 1 день составляла 31,6, 23,3 и 18,6 для CAC 80, 60 и 40 соответственно. В частности, CAC 60 показал замечательную высокую конечную прочность, превышающую 57,5 ​​МПа за 365 дней, из которых это значение превосходит прочность для образца, изготовленного с CAC 100%, в то время как CAC 80 и 40 приходятся на 49.4 и 43,8 МПа соответственно. Фактически, образцы CAC обычно вызывают внезапную потерю прочности в период гидратации в зависимости от условий окружающей среды, предположительно из-за процесса преобразования, в котором гексагональные фазы CAH 10 и C 2 AH 8 образовались при нормальных условиях. температурам будет наложено преобразование в кубические (C 3 AH 6 и AH 3 ) [17–20]. Этот феномен был отмечен в этом исследовании, когда сила CAC 100 быстро увеличивалась до 7 дней, а затем претерпевала незначительное снижение с 40.От 8 МПа через 7 дней до 38,9 МПа через 28 дней, которое, в свою очередь, увеличивалось со временем (45,8 МПа через 365 дней), предположительно из-за дальнейшей реакции оставшихся зерен с водой, высвободившейся в результате реакции превращения. CAC, используемый в этом исследовании, содержит алюминаты кальция, содержащие силикаты (геленит; C 2 AS) в качестве вторичной фазы, которая может реагировать с водой с образованием стратлингита (C 2 ASH 8 ) в долгосрочной перспективе. Сообщалось, что повышение температуры отверждения в течение первых 24 часов привело к увеличению степени гидратации C 2 AS и количества гидрата C 2 AH 8 при температуре выше 38 ° C [28].Более того, в предыдущих исследованиях [30–32] было заявлено, что добавление кремнийсодержащего связующего к САС приводит к устойчивому увеличению прочности с течением времени, что предположительно связано с образованием C 2 ASH 8 . В частности, первоначально образованный гидрат C 2 AH 8 будет способствовать реакции с силикатами, высвобождаемыми из связующего [29]. Тем не менее, CAC 40 обладал предельным значением CA и C 2 AS для гидратации, тем самым демонстрируя постоянно увеличивающуюся прочность, но более низкие значения для всех возрастов.Это может означать, что заменяющий контент GGBS в системе CAC-GGBS должен быть определен с учетом требований на месте.


3.4. Модификация распределения пор

Распределение пор строительного раствора в бинарной системе связующего CAC и GGBS через 365 дней было определено MIP для исследования влияния замены GGBS на структуру пор в матрице CAC, как показано на Рисунке 7. Кривые MIP были построены по инкрементному вторжению и их совокупному объему с различными размерами.На общий объем пор влияло содержание GGBS в САС; увеличение коэффициента замещения GGBS привело к уменьшению общего внедренного содержания ртути в образец, за исключением CAC 40, значение которого составляло 0,145, 0,140 и 0,131 мл / г для CAC 100, 80, и 70 соответственно. Как видно на рисунке 4, CAC 100 показал полное преобразование фазы C 2 AH 8 в фазу C 3 AH 6 и AH 3 с течением времени. Это может быть связано с более высокой плотностью кубических фаз, увеличивающим расстояние между гидратами и, следовательно, пористой матрицей в строительном растворе.Более того, повышенная пористость матрицы может снизить развитие прочности во время периодов гидратации. Фактически, CAC 100 показал внезапное снижение прочности через 28 дней, как видно на Фигуре 6, которое, в свою очередь, увеличилось до 365 дней отверждения, предположительно из-за дальнейшей реакции с избытком воды из реакции превращения. Напротив, в присутствии GGBS в смеси реакция превращения (уравнение (2)) предотвращалась превращением фазы C 2 AH 8 в C 2 ASH 8 в течение продолжительности гидратации, из которых стабильный гидрат аналогичен нестабильному гидрату по плотности (1.937 и 1.950 для C 2 ASH 8 и C 2 AH 8 соответственно) [35, 36]. Такое изменение состава в матрице приведет к уплотненной структуре пор и, таким образом, к снижению пористости в целом. Несмотря на модификацию матрицы в смеси CAC-GGBS, более высокий коэффициент замены GGBS привел к увеличению общего объема проникновения (0,149 мл / г), предположительно из-за дефицита гидравлических фаз, как уже упоминалось. Однако не было особой зависимости между объемом вторжений в данной области, который находился в диапазоне ниже 0.05 и 0,05–10 и более 10 мкм м для мелких капилляров, больших капилляров и пустот соответственно.

3.5. Вариация стехиометрического состава

Поверхности фрагмента цементного теста смесей CAC-GGBS, отвержденных через 365 дней, были исследованы с помощью SEM-анализа, как показано на рисунке 8. Присутствие стратлингита, очевидно, было обнаружено во всех образцах, из которых гидраты. имел морфологию гексагональных пластин, иногда тонких пластинчатых пластинок, и, кроме того, казалось, что фаза более приспособлена к матрице при пастах, замененных GGBS.Для сравнения атомных соотношений (Ca / Al и Si / Al) в фазе C 2 ASH в пасте бинарных смесей одновременно выполнялся анализ EDS, измеряя 30 точек для каждого образца. Было четко показано, что увеличение содержания GGBS в смеси привело к увеличению отношения Si / Al и уменьшению отношения Ca / Al, из которых идеальным соотношением в фазе C 2 ASH 8 является 0,5 и 1,0 для Si / Al и Ca / Al соответственно. Это может быть связано с повышенным содержанием GGBS, из-за которого большие количества силикат-ионов будут выделяться в поровый раствор во время длительной гидратации.Как уже упоминалось в разделе 3.3, на образование стратлингита влияет количество растворенного кремнезема из кремнеземистых материалов. Кроме того, стехиометрическая структура зависит от химического состава окружающей среды, поступающего от зерен в растворе [10, 37]. Поскольку более высокое содержание пуццолановых материалов в смеси приводит к увеличению количества силикатов в растворе, вероятность образования богатого кремнеземом стратлингита возрастает. Таким образом, CAC 40 дает самое высокое отношение Si / Al в фазе C 2 ASH 8 , в то время как более низкое отношение Si / Al (0.42 ± 0,10) наблюдалась только у пасты, приготовленной с использованием САС. Однако не было дальнейших экспериментов, подтверждающих различия атомных соотношений между смесью CAC-GGBS.

4. Выводы

В этом исследовании влияние добавочного материала, содержащего диоксид кремния, на основные свойства CAC было исследовано путем увеличения прочности, которая была подтверждена дальнейшими экспериментальными исследованиями, включая поведение гидратации в начальной и долгосрочной перспективе с использованием изотермической калориметрии. и рентгеноструктурный анализ и исследование структуры пор с помощью порометрии с проникновением ртути.Наблюдение под микроскопом морфологии стрэтлингита было выполнено с помощью сканирующей электронной микроскопии вместе с энергодисперсионной спектроскопией. GGBS был заменен в качестве связующего на 0, 20, 40 и 60% по массе. Детали, полученные из настоящего исследования, представлены следующим образом: (1) Увеличение содержания GGBS в смеси, поддерживаемое на уровне 0,4 W / B, привело к увеличению скорости выделения тепла в течение 0–2 часов, кроме того к общему количеству тепла, выделенному за 24 часа, в изотермической калориметрии, нормированном на содержание САС.Можно предположить, что это доступное пространство в матрице в раннем возрасте, возникающее из-за более низкой плотности бинарной системы с увеличением содержания GGBS. Содержание GGBS из-за большого количества воды и пространства для гидратации в раннем возрасте, за исключением случая CAC 80. Все смешанные растворы CAC-GGBS демонстрировали постепенное увеличение прочности со временем в диапазоне от 43,8 до 57,5 ​​МПа в течение 365 дней. , в то время как образец, изготовленный с использованием САС, быстро набирал прочность в раннем возрасте (40.8 МПа за 7 дней), которое впоследствии столкнулось с внезапным снижением из-за конверсии, а затем снова повысилось до 45,8 МПа через 365 дней. (3) Непрерывное увеличение прочности смесей CAC-GGBS подтверждено кривыми XRD, показывающими уменьшение пиковой интенсивности для фазы C 2 AH 8 и одновременное увеличение пиковой интенсивности для стратлингита со временем. Это может означать, что присутствие GGBS предотвращает реакцию превращения в стабильные гидраты из метастабильных. Однако C 2 AH 8 в CAC 100 был полностью преобразован в C 3 AH 6 и AH 3 после 28 дней отверждения при заданном режиме отверждения.(4) Модификация поровой структуры с точки зрения общей пористости четко показала, что увеличение коэффициента замещения GGBS привело к уменьшению общего объема проникновения ртути через 365 дней, за исключением случая CAC 40, который может быть отнесен к маргинальной частице САС в долгосрочной гидратации. (5) Образование стратлингита в пасте, отвержденной через 365 дней, было подтверждено микроскопическим наблюдением с использованием SEM на всех смесях CAC-GGBS. Стехиометрический состав фазы находился в диапазоне 0.42–0,56 и 1,01–1,22 для атомных соотношений Si / Al и Ca / Al, независимо от содержания GGBS в смесях.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, включены в статью.

Конфликты интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование было поддержано грантом (18CTAP-C132998-02) Программы исследований по развитию технологий, финансируемой Министерством земли, инфраструктуры и транспорта правительства Кореи.

ЦЕМЕНТ ДЛЯ БЫСТРОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОГОЛИНЕЗДОРОВОГО ЦЕМЕНТА

Building Research Establishment (BRE) разработало смешанный цемент на основе высокоглиноземистого цемента (HAC) с измельченным гранулированным доменным шлаком. Этому цементу была присвоена торговая марка «BRECEM», и свойства бетона, изготовленного из нового цемента, изучаются в BRE в сотрудничестве с промышленностью. В этой статье химическая и термическая стабильность строительных растворов и бетонов BRECEM и HAC сравнивается как необходимое предварительное условие для определения инженерных свойств в будущем.Исследования прочности бетона находятся на начальной стадии, и поэтому возможности использования этого цемента все еще находятся в стадии разработки. Добавление шлака изменяет протекание реакций гидратации в HAC. Химическое соединение, гидрат геленита (стратлингит), которое не встречается в простых количествах HAC в значительных количествах, легко образуется и со временем становится основным гидратным компонентом и, как считается, обеспечивает более стабильную фазовую структуру. В BRE были проведены исследования по определению химических и физических свойств BRECEM в строительных растворах и бетоне в широком диапазоне температур и условий хранения.Растворы BRECEM демонстрируют отличную сульфатостойкость. Образцы прочности бетона HAC и BRECEM показали очень хорошие результаты после годичного хранения в агрессивных сульфатных, морских и мягких водах. Более длительные испытания будут проводиться через два, пять и 10 лет. Бетоны BRECEM продемонстрировали большую устойчивость к конструкциям смеси с высоким водоцементным соотношением при формировании стабильных сборок с пониженным повышением температуры и повышенной долговечностью, а также имеет экономию затрат по сравнению с бетоном HAC.Был предложен ряд потенциальных практических применений.

  • Корпоративных авторов:

    Томас Телфорд Лимитед

    Лондон, Объединенное Королевство
  • Авторов:
  • Конференция:
  • Дата публикации: 1994-2

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00663275
  • Тип записи: Публикация
  • Агентство-источник: Лаборатория транспортных исследований
  • Файлы: ITRD
  • Дата создания: 24 августа 1994 г.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *