Глинозёмистый и высокоглинозёмистый цементы

Глинозёмистый и высокоглинозёмистый цементы (по зарубежной номенклатуре - алюминатные цементы) получают размолом соответственно глинозёмистого и высокоглинозёмистого клинкера, принципиально отличающихся по минералогическому составу от портландцементного клинкера. Если основу портландцементного клинкера составляют высокоосновные силикаты кальция, а содержание глинозёма (Аl2О3) в клинкере обычно не превышает 5-7%, то клинкер глинозёмистого (ГЦ) и высокоглинозёмистого (ВГЦ) цементов в качестве основных минералов содержит низкоосновные алюминаты кальция (СаО/Аl2О3 мольн. < 1,0), а содержание глинозёма в таких цементах находится в пределах от 35% для ГЦ до 60-80% для ВГЦ (ГОСТ 969).

Для глинозёмистого цемента основным минералом, определяющим комплекс его строительно-технических свойств, является моноалюминат кальция (СаО*Аl2О3), обеспечивающий как быстрое нарастание прочности цементного камня, так и высокую марочную прочность: от 40 МПа для ГЦ-40 до 60 МПа для ГЦ-60, причём марочная прочность устанавливается по результатам испытаний образцов в 3-х суточном возрасте.

Для ГЦ нормируется также суточная прочность в пределах от 22,5 МПа для ГЦ-40 до 32,5 МПа для ГЦ-60.

Для ВГЦ основными минералами, наряду с СаО*Аl2О3, являются алюминаты кальция с ещё более низкой основностью: СаО*2Аl2О3 и CaO*6Аl2О3, в результате чего скорость набора прочности и марочная прочность таких цементов снижается по сравнению с ГЦ. Однако, определяющим свойством для высокоглинозёмистых цементов является не прочность камня, а его огнеупорность, которая составляет от 1580°С для ВГЦ1, содержащего не менее 60% Al203, до 1750°С для ВГЦШ, содержащего не менее 80% Аl2О3.

Отличительная особенность гидратации и твердения глинозёмистых цементов, по сравнению с портландцементом, определяется более низкой щёлочностью системы, вследствие чего при гидратации глинозёмистых цементов не образуется гидроксид кальция Са(ОН)2, а фазовый состав затвердевшего цементного камня представлен гидроалюминатами кальция и гидроксидом алюминия (Al(OH)3).

Глинозёмистый цемент - нормально схватывающееся (начало схватывания не ранее 45 мин.), быстротвердеющее, высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. По скорости набора прочности и величине прочности в начальные сроки твердения ГЦ, как правило, превосходит быстротвердеющие портландцементы. Для глинозёмистого цемента характерен быстрый набор прочности после окончания схватывания, завершающийся обычно к 3-м суткам, падение ранней прочности, если твердение происходит при повышенных температурах (более 25°С), снижение прочности в длительные сроки (до 10 лет и более). Глинозёмистый цемент менее чувствителен, чем портландцемент, к влиянию низких температур (положительных) на скорость набора прочности. Цементный камень из ГЦ характеризуется высокой водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также высокой химической стойкостью, в частности, к сульфатной и углекислотной коррозии, однако не стоек к действию щелочей и свободных кислот. Применяют глинозёмистый цемент, чаще всего, при проведении аварийных и ремонтных работ, а также для производства конструкций и материалов в тех случаях, когда требуется быстрое обеспечение прочности.

Для высокоглинозёмистых цементов характерны сокращенные сроки начала схватывания (30 мин.), однако их твердение происходит медленнее, чем твердение ГЦ, а образующийся камень, как правило, характеризуется сравнительно невысокой прочностью (25-35 МПа в 3-х суточном возрасте, причём впоследствии прочность не возрастает).