Цементы на основе алюмината кальция [1] - это цементы, состоящие преимущественно из гидравлических алюминатов кальция. Альтернативные названия - «глиноземистый цемент», «высокоглиноземистый цемент» и «Ciment fondu» на французском языке. Они используются в ряде небольших специализированных приложений.
История [ править ]
Метод изготовления цемента из известняка и бокситов с низким содержанием кремния был запатентован во Франции в 1908 году Бидом из компании Pavin de Lafarge . Первоначальная разработка была результатом поиска цемента, обладающего сульфатостойкостью. Цемент на французском языке был известен как «Ciment fondu». [ необходима цитата ] Впоследствии были обнаружены его другие особые свойства, которые привели к его будущему в нишевых приложениях.
К 2010-м годам продукт был найден на рынке США под названием FONDAG Cement (FOND Aluminous Aggregate), иногда называемый ALAG (ALuminous AGgregate). Цемент FONDAG представляет собой смесь, содержащую до 40 процентов глинозема, стабильную при высоких температурах и термоциклировании от –184–1 093 ° C (–300–2000 ° F) [2]
Состав [ править ]
Основным активным компонентом цементов на основе алюмината кальция является алюминат монокальция (CaAl 2 O 4 , CaO · Al 2 O 3 , или CA в обозначении химика цемента ). Обычно он содержит другие алюминаты кальция, а также ряд менее реакционноспособных фаз, происходящих из примесей в сырье. Встречается довольно широкий диапазон составов в зависимости от области применения и чистоты используемого источника алюминия. [3] Составляющие некоторых типичных составов включают:
| Оксид / Минерал | Общее назначение | Бафф | белый | Огнеупорный |
|---|---|---|---|---|
| SiO 2 | 4.0 | 5.0 | 2,7 | 0,4 |
| Al 2 O 3 | 39,4 | 53,0 | 62,4 | 79,6 |
| Fe 2 O 3 | 16,4 | 2.0 | 0,4 | 0 |
| CaO | 38,4 | 38,0 | 34,0 | 19,8 |
| MgO | 1.0 | 0,1 | 0,1 | 0 |
| Na 2 O | 0,1 | 0,1 | 0 | 0 |
| К 2 О | 0,2 | 0 | 0 | 0 |
| TiO 2 | 1.9 | 1,8 | 0,4 | 0,1 |
| Алюминат монокальция | 46 | 70 | 70 | 35 год |
| Гептаалюминат додекакальция | 10 | 5 | 0 | 0 |
| Диалюминат монокальция | 0 | 0 | 17 | 30 |
| Белите | 7 | 5 | 0 | 0 |
| Геленит | 4 | 14 | 11 | 1 |
| Феррит | 24 | 5 | 2 | 0 |
| Плеокроит | 1 | 1 | 1 | 0 |
| Wüstite | 7 | 0 | 0 | 0 |
| Корунд | 0 | 0 | 0 | 33 |
Все минеральные фазы представляют собой твердые растворы с несколько изменчивым составом.
Производство [ править ]
Цемента производится путем сплавления смеси материала кальция-подшипник (обычно из оксида кальция из известняка ) и алюминиевые несущего материал ( как правило , боксит для общих целей, или рафинированного глинозем для белых и огнеупорных цементов). Сжиженный смесь охлаждается до везикулярного , базальт -как клинкера , который размалывают в покое , чтобы произвести готовый продукт. Поскольку обычно происходит полное плавление, можно использовать сырье в кусковой форме. Типичная конструкция печи включает отражательную печь.снабжен валовым подогревателем, в котором горячие выхлопные газы проходят вверх, а кусковая сырьевая смесь движется вниз. Подогреватель рекуперирует большую часть тепла дымовых газов, обезвоживает и дегидроксилирует боксит и декарбонизирует известняк. Прокаленный материал падает в «холодный конец» ванны расплава. Расплав переливается через горячий конец печи в формы, в которых охлаждается и затвердевает. Система работает на угольной пыли или масле. Охлажденные клинкерные слитки измельчают и измельчают в шаровой мельнице . В случае высокоглиноземистых огнеупорных цементов, где смесь только спекается, можно использовать вращающуюся печь .
Реакция с водой [ править ]
Реакции гидратации цементов на основе алюмината кальция очень сложны. Фазами, повышающими прочность, являются алюминат монокальция, гептаалюминат додека-кальция и белит . Aluminoferrite кальция, однозамещенный dialuminate, геленит и pleochroite мало способствуют прочности.
Реактивные алюминаты сначала реагируют с водой с образованием смеси:
CaO · Al 2 O 3 · 10 H 2 O,
2 CaO · Al 2 O 3 · 8 H 2 O,
3 CaO · Al 2 O 3 · 6 H 2 O. и гель Al (OH) 3 ,
количество каждого из которых зависит от температуры отверждения. Первые два гидрата впоследствии разлагаются до смеси 3 CaO · Al 2 O 3 · 6 H 2 O, Al (OH) 3.гель и вода, этот процесс называют «конверсией». Из-за потери воды конверсия вызывает увеличение пористости, что может сопровождаться снижением прочности. Это не должно быть проблемой для конструкционного бетона при условии, что используется достаточно высокое содержание цемента и достаточно низкое соотношение вода / цемент. [4]
Приложения [ править ]
Из-за своей относительно высокой стоимости цементы на основе алюмината кальция используются в ряде ограниченных областей применения, где достигнутые характеристики оправдывают затраты:
- в строительных бетонах, где требуется быстрое развитие прочности даже при низких температурах.
- в качестве защитного покрытия от микробной коррозии, например, в канализационной инфраструктуре.
- в огнеупорных бетонах, где требуется прочность при высоких температурах.
- в качестве компонента смешанных цементных смесей, требующих различных свойств, таких как сверхбыстрое развитие прочности и контролируемое расширение.
- в канализационных сетях за высокую стойкость к биогенной сульфидной коррозии .
Приложения для канализационных сетей [ править ]
Устойчивость к биогенной коррозии алюминатных цементов сегодня используется в трех основных областях:
- Трубы из ковкого чугуна для сточных вод имеют внутреннюю облицовку из алюминатно-кальциевого цементного раствора,
- Бетонные трубы для канализации могут изготавливаться либо из цементно-кальциево-алюминатного цементного бетона полной массы, либо с внутренней облицовкой из алюминатно-кальциевого цементного раствора
- Восстановление доступной для человека инфраструктуры канализации с использованием 100% раствора алюмината кальция с использованием одного из следующих методов установки: мокрое распыление под низким давлением, влажное распыление с вращающейся головкой или сухое распыление под высоким давлением (гунит).
Проблемы [ править ]
Неправильное [ необходимо пояснение ] использование цемента на основе алюмината кальция привело к проблемам при строительстве, особенно в третьей четверти 20 века, когда использовался этот тип цемента из-за его более быстрых свойств. Через несколько лет некоторые [ количественно ] здания и сооружения рухнули из-за разрушения цемента, и многие пришлось снести или укрепить. Тепло и влажность ускоряют процесс разложения, называемый «конверсией». [ необходима цитата ]
8 февраля 1974 года в Великобритании обрушилась крыша бассейна. [5] В Мадриде, Испания, пострадал большой жилой квартал, получивший название Корея (потому что он был построен для размещения американцев во время Корейской войны ), построенный в 1951–1954 годах, и его пришлось снести в 2006 году. Также в Мадриде футбольный клуб Vicente Calderón Пострадал стадион, и его пришлось частично перестроить и укрепить. [6]
Ссылки [ править ]
- ^ Хьюлетт PC (Ed.) (1998) Химия Леи из цемента и бетона: 4 - е издание , Арнольд, ISBN 0-340-56589-6 , глава 13.
- ^ "FONDAG" . Вода Интернет . 2019 . Проверено 29 августа 2019 .
ALAG (глиноземистый агрегат) представляет собой синтетический агрегат алюмината кальция, полученный сплавлением боксита и известняка в частично перекристаллизованный агрегат, содержащий примерно 40% глинозема.
По сути, это клинкер Fondu, измельченный и рассортированный по сортам, которые обычно требуются разработчикам рецептур бетона и литейных форм.
- ^ Taylor HFW (1990) Цемент Химия , Academic Press, ISBN 0-12-683900-X , стр. 317.
- ^ Тейлор там же стр. 330.
- ^ https://www.architectsjournal.co.uk/archive/trial-and-error-2
- ^ http://www.elmundo.es/papel/2007/02/07/madrid/2082060.html [ мертвая ссылка ]
