Двуалуминисти и разширяващи се цименти - Свързващи вещества
Алуминиевият цимент е хидравлично свързващо вещество, получено чрез фино смилане на клинкер, в който преобладават калциевите алуминати.
Минералният състав на алуминиевия цимент е представен от калциеви алуминати, главно единичен калциев алуминат Ca0-A1203 (съкратено CA), който има решаващо влияние върху свойствата на цимента. Калциевите алуминати дават на цимента способността бързо да придобива висока якост за 12–24 часа.
След смесване с вода тестото от алуминиев цимент остава пластично за доста дълго време. Началото на втвърдяването на цимента трябва да настъпи не по-рано от 30 минути, а краят - не по-късно от 12 часа от момента на смесване.
Една от отличителните черти на алуминиевия цимент е много бързото втвърдяване, което практически завършва за три дни. По това време се определя марката му. Алуминиевият цимент се произвежда в класове 400, 500 и 600. След един ден на втвърдяване якостта на пробите от алуминиев цимент достига 55 ... 60% от марката. Следователно алуминиевият цимент е бързо втвърдяващ.
По време на процеса на втвърдяване алуминиевият цимент отделя голямо количество топлина за кратък период от време. Това явление е полезно по време на зимни бетонови работи, но е нежелателно при бетониране на масивни конструкции.
При по-висока температура той прекристализира в трикалциев хидроалуминат, който се утаява под формата на кубични кристали. Преходът на хидроалумината от една форма в друга е придружен от промяна в обема и следователно причинява големи вътрешни напрежения в циментовия камък, водещи до образуване на микропукнатини. В резултат на това повишаването на температурата на околната среда, особено в първите часове на втвърдяване, не увеличава, а намалява (почти 2 пъти) якостта на бетона върху алуминиевцимент. Ето защо такъв бетон не може да бъде подложен на пара.
В процеса на втвърдяване алуминиевият цимент свързва 30 ... 45% вода (отчитайки масата на цимента), т.е. приблизително 2 пъти повече от пирландския цимент. Следователно, плътността на циментовия камък на алуминиевия цимент е по-висока. Продуктите на хидратация на алуминиевия цимент не съдържат калциев хидроксид Ca(OH)2. Поради това бетонът върху алуминиев цимент е по-добре устойчив на корозия в сладки и сулфатни води, както и в слаби разтвори на много минерални и органични киселини.
Въпреки това, алуминиевият цимент се разрушава дори от слаби алкални разтвори, така че не се препоръчва смесването му с вар или портланд цимент.
Способността на алуминиевия цимент да се втвърдява бързо се използва при аварийни и възстановителни работи. Алуминиевият цимент се използва за бетонни и стоманобетонни конструкции, работещи в агресивна среда, понякога по време на зимно бетониране. Смесен с шамот (изпечена огнеупорна глина), хромова руда, магнезит, се използва за направата на топлоустойчиви бетони и разтвори. В допълнение, алуминиевият цимент е част от разширяващите се и несвиващите се цименти.
Нови научни изследвания показват, че здравината на алуминиево-циментовия бетон може да намалее драстично за няколко десетилетия, което води до структурна повреда. Това налага използването на алуминиев цимент с голямо внимание.
Разширяващите се цименти, когато се втвърдят на въздух, показват по-скоро набъбване, отколкото свиване. Увеличението на обема може да достигне 0,5 ... 1%.
Конвенционалните цименти претърпяват свиване по време на процеса на втвърдяване. Това води до образуване на пукнатини от свиване, особено недопустими във фугите на сглобяеми бетонни елементи. Следователно в конструкции под налягане,например в резервоари за съхранение на вода и други течности, тръби за облицовка на тунели, затворете шевовете с разширяващ се или несвиващ се цимент. Ефектът на разширяване на тези цименти се дължи на образуването на калциев хидросулфоалуминат (етрингит), който кристализира и увеличава обема си. Има няколко разновидности на разширяващи се цименти. Те винаги съдържат алуминати и калциеви сулфати в различни форми.
Гипсовият двуалуминиев експандиращ цимент се състои от високоалуминиев клинкер или шлака и естествен гипс. Това е бързо втвърдяващо се хидравлично свързващо вещество. Началото на втвърдяването на цимента трябва да бъде не по-рано от 10 минути, а краят - не по-късно от 4 часа от момента на смесване. Когато се втвърди във вода, гипсовият двуалуминиев цимент се разширява до 0,7% след три дни. Не се свива във въздуха. Якостта на натиск на разтвора върху гипсово-алуминиевия цимент е не по-малка от 28 MPa, степента на водоустойчивост не е по-ниска от W1. Използва се за монолитни фуги на сглобяеми конструкции, изграждане на контейнери за съхранение на петролни продукти и полагане на хидроизолационни мазилки.
Водоустойчивият разширяващ се цимент (WRC) е състав от алуминиев цимент, гипс и тетракалциев калциев хидроалуминат. VRC се настройва бързо - в рамките на 4 ... 10 минути. Използва се за уплътняване на шевове в тръби, хидроизолация на муфи в тръби, уплътняване на анкерни болтове, сос под основите на машини.
Водоустойчивият несвиваем цимент (WBC) се състои от същите компоненти като WRC, но съдържа по-малко гипс и повече калциев хидроалуминат. VBC бързо се хваща и втвърдява, достигайки 60 ... 80% от марковата якост до три дни. Циментовият камък има висока водоустойчивост, издържа на водно налягане от 0,7 MPa.
Разширяване на портланд цимент(RPC) се получава чрез съвместно смилане на портландциментов клинкер, алуминиста шлака, гипс и гранулирана шлака от доменни пещи. Времето за втвърдяване на ROC е същото като това на портландцимента, но се втвърдява много по-бързо, особено когато е на пара. Класове ROC за якост 400, 500 и 600, водоустойчивост - до 1,2 MPa. Прилагайте ROC в същите случаи като другите експандиращи цименти. Използването му в производството на сглобяеми стоманобетонни изделия е особено полезно, тъй като намалява времето за топлинна обработка до 4 ... 6 часа и следователно намалява консумацията на електроенергия, гориво и технологична пара.
Напрегнат цимент (NC) включва портланд цимент (65...75%), алуминиев цимент (13...20%) и гипс (6...10%). Напрегнатият цимент бързо се втвърдява, придобивайки приблизително 30% от якостта на марката след 1 ден. Границата на якост на натиск на NC след 28 дни нормално втвърдяване трябва да бъде най-малко 50 MPa.
Отличителна черта на този цимент е високата му енергия на разширение, която създава собствено напрежение в циментовия камък до 3–4 MPa. Поради това при разширението на НК в армировката възниква предварително напрежение, което не зависи от нейното разположение в стоманобетонната конструкция.
Напрегнатият цимент се подразделя според развитата енергия на самонапрежение на класове NTs-2, NTs-4 и NTs-6. Енергията на собственото напрежение обикновено се изразява в MPa.
Стоманобетонните конструкции, направени с NC, се характеризират с повишена устойчивост на пукнатини. Поради това NC често се използват при изграждането на подводни и подземни напорни конструкции, при изграждането на резервоари за съхранение на течности и газове.