Глиноземистый цемент как альтернатива портландцементу

Глиноземистый цемент как альтернатива портландцементу

Глиноземистый цемент представляет собой порошок темного оттенка (реже — серо-зеленого), обладающий вяжущим свойством с быстрым схватыванием. Изделия, выполненные из этого материала, являются водонепроницаемыми, огнестойкими и отлично сопротивляются агрессивным средам.

Для производства этого материала используют рецепт, который предусматривает соединение в определенных пропорциях: оксидов алюминия, кальция, кремния и железа. Основным веществом является оксид алюминия, содержащийся в смеси в объеме от 30 до 50%.

Помимо указанных ингредиентов, в состав цемента входят геленит и двухкальциевый силикат.

Глиноземистые составы обладают рядом исключительных свойств:

• способность использования растворов при отрицательных температурах;
• способность без ущерба выдерживать воздействие агрессивной среды;
• высокая скорость схватывания раствора и набора расчетной прочности;
• образование высокопрочного монолита;
• огнеупорность.

Гидроизоляционный цемент – состав и основные характеристики

Цемент для гидроизоляции состоит из следующих ингредиентов:

• просеянного кварцевого песка, применяемого в качестве наполнителя;
• качественного портландцемента, который является вяжущим веществом, затрудняет проникновение влаги, обеспечивает высокие прочностные характеристики;
• специальных добавок на полимерной основе, способствующих улучшенной адгезии смеси с поверхностью за счет глубокого проникновения и кристаллизации в бетонном монолите. Полимерные добавки обеспечивают эластичность, повышают гидрофобные характеристики смеси.

Гидроизоляционные составы отличаются эксплуатационными характеристиками:

• Повышенным коэффициентом сцепления цемента с бетонной, деревянной, кирпичной, металлической, силикатной поверхностью (по сравнению с битумной и полимерно-битумной защитой).
• Устойчивостью минеральной гидроизоляции к воздействию истирающих нагрузок и высокими прочностными свойствами.
• Односторонней проницаемостью цементно-полимерного слоя. Вода не может проникнуть внутрь строения или фундамента, при этом лишняя влага эффективно выводится за пределы помещения.
• Улучшенной паропроницаемостью, позволяющей использовать минеральную изоляцию для защиты строения с внутренней и внешней стороны. Это свойство актуально при реконструкции объектов.

Современная цементная гидроизоляция, — надежный и долговечный материал, не уступающий, а по некоторым параметрам превосходящий, битумные материалы

Применяемые для обмазки смеси с использованием полимерных добавок выгодно отличаются от рулонных защитных материалов с битумной, полимерно-битумной и мастично-полимерной основой.

Свойства, преимущества и недостатки

Глиноземистые цементы – это темный мелкодисперсный порошок, который в воздушной и водной среде в смеси с водой образует твердеющие в короткие сроки вяжущие материалы.

Составы на их основе обладают рядом уникальных качеств:

• высокой скоростью схватывания и быстрым набором расчетной прочности;
• возможностью работать с растворами при низких температурах;
• способностью образовывать высокопрочный монолит, обладающий огнеупорными свойствами;
• индифферентным отношением к агрессивным средам (кроме щелочных).

• по скорости схватывания и времени набора прочности на порядок превосходит лучшие показатели портландцемента;
• повышенная морозоустойчивость;
• отсутствие коррозии и нечувствительность к агрессивным средам;
• высокие значения огнеупорности изделий;
• отличная защита армирующей сетки бетонных изделий от внешних воздействий;
• высокоглиноземистый и расширяющийся виды ГЦ используют в работах высокой сложности, невыполняемых другими материалам.

• высокая стоимость ГЦ, связанная с особенностью производства;
• нельзя применять для заливки больших площадей – из-за выделения тепловой энергии при наборе прочности схватывание проходит неравномерно, что приводит к деструкции;
• из-за выделения тепла продукт нельзя применять при температурах свыше 30° С;
• разрушаются под действием щелочных сред.

Обратите внимание! Качество глиноземистого материала напрямую зависит от степени дисперсности – чем тоньше помол, тем лучше схватывание и выше характеристики прочности.

Виды цементов и их применение

От содержания минеральных составляющих во многом зависят характеристики цемента и его разновидности. Основными из них являются:

• портланцемент (пластифицированный, быстротвердеющий, пуццолановый) – имеет широкую область применения практически во всех строительных сферах;
• глиноземистый – незаменим при срочных аварийных работах, в зимний период времени и при возможном воздействии минерализованных вод. Он быстро схватывается, но в условиях жаркого климата не применяется;
• магнезиальный – используют при устройстве магнезиальных полов;
• белый – относится к портландцементам, но имеет свои уникальные характеристики, которые позволяют изготавливать из него скульптурные композиции и архитектурные фасадные элементы. При добавлении в состав цветного пигмента белый цемент используют в качестве декоративных покрытий;
• кислотоупорный – предназначается для изготовления бетонов и растворов с кислотоустойчивыми свойствами, но при воздействии воды и едких щелочей он теряет свою прочность;
• гидрофобный – находит применение при производстве ячеистых бетонов, обладает высокой морозостойкостью и малым водопоглощением;
• водонепроницаемый – основополагающий материал, используемый при устройстве гидроизоляции конструкций, испытывающих повышенную влажность, в том числе для заделки раструбов и трещин в железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию влаги;
• шлаковый – применяют в подземных и подводных строениях, при изготовлении автоклавных материалов.

Сфера использования различных видов цемента зависит от его марки, которая выражается в цифрах, обозначающих прочность на сжатие в кг/см2. Наиболее распространенными являются марки 400 и 500, без которых при возведении любого строительного сооружения обойтись просто невозможно. Более прочный цемент – М600 – используется для военных объектов. С его помощью строят бункеры и, даже, ракетные шахты.

Разновидности

Схема тампонирования скважины расширяющимся цементом.

1. Гипсоглиноземистый. Этот материал изготавливают на основе совместного смешивания природного двухводного гипса и высокоглиноземистого шлака или клинкера. Расширяющиеся материалы используются для приготовления водонепроницаемых, безусадочных бетонов и растворов, которые подходят для гидроизоляции шахт, штукатурок и зачеканки швов. Получаемые гипсоглиноземистые относятся к цементам 500 и 400 марки и обладают морозостойкостью до 200 циклов.
2. РПЦ – расширяющийся портландцемент. Для получения такого вещества требуется клинкер (58-63%), гипс (7-10%), глиноземистый клинкер или шлак (5-7%) и гранулированный доменный шлак либо иная минеральная активная добавка (23-25%). Расширяющий портландцемент отличается более медленной скоростью затвердевания по сравнению с гипсоглиноземистым. Если необходимо достичь более высокой скорости, используется кратковременное пропаривание. Хорошо предотвращает проникновение воды и характеризуется высокой плотностью. Общая длительность увеличения достигает 30 суток. В зависимости от необходимых условий, может обладать небольшой степенью увеличения в объеме, 0,3%, либо сильной расширяемостью (1,5-2,5%).
3. Водонепроницаемый. Для его изготовления требуется полуводный гипс, в который добавляется высокоосновный алюминат кальция (4СаО-Аl2О3) и цемент глиноземистый. Получаются таким образом марки 600, 500, 400. Материал начинает схватываться не раньше 4 минут и не позже 10 минут. Этот процесс может быть замедлен с помощью ингибитора (буры, уксусной кислоты, СДБ). Водонепроницаемый материал подходит для восстановления железобетонных или бетонных конструкций, гидроизоляции стволов шахт и туннелей при необходимости сделать швы водонепроницаемыми.
4. Антикоррозионный. Он готовится на базе стандартного портландцемента, в который добавляют сернокислый глинозем и азотистый кальций. Эти элементы способны противодействовать коррозии металлической арматуры и закладных деталей.
5. Напрягающие. Его главная особенность заключается в том, что такие расширяющиеся цементы в первую очередь твердеют и становятся прочным, а лишь после этого расширяются и создают напряжения для железобетона. Для получения такого расширяющегося цемента требуется 65-75% портландцемента, 6-10% гипса и 13-20% глиноземистого. Схватываться этот материал начинает не раньше 30 минут и не позднее 4 часов вслед за затвердеванием. Через одни сутки прочность напрягающего расширяемого состава достигает 15 МПа, а через месяц составляет 50 МПа. Такой стройматериал хорошо подходит для создания напорных труб, создания емкостей под горючие материалы, спортивных конструкций и резервуаров для воды.

Общие правила применения — быстротвердеющий цемент

Использовать быстросохнущие растворы невероятно просто. Нужно только замешать из них раствор, добавив гранулированный песок с водой. Состав требуется израсходовать за час, поэтому его необходимо замешивать небольшими порциями.

Смесь наносят на предварительно подготовленную поверхность без пыли, жирных пятен, каждый слой необходимо выравнивать. Мероприятие рекомендуют выполнять при температурном диапазоне 10–25° тепла. Нельзя допускать воздействие на стяжку солнца и сквозняков минимум 3 суток.

Твердение бетона наступает сразу после схватывания смеси. Чтобы гарантировать требуемую марку материала, необходимо выждать четыре недели. Сохнет цемент по-разному — все зависит от компонентов. Если присутствуют активные добавки, они при контакте с водой ускоряют химическую реакцию, благодаря чему бетон твердеет гораздо быстрее.

Тонкости производства

Высокая цена – основной недостаток цемента с гидрофобными свойствами. Крепкий материал состоит из бетона, в который добавляют пластифицирующие присадки. Разберем основные способы производства.

Промышленные процессы

Для приготовления водостойкого цементного раствора используют строительный материал марок М500 или М400. Отдают предпочтение сырью с очень тонким помолом. Добавки выбирают, исходя из характеристик, которые нужно получить.

При работе с цементом обязательно учитывают погодные условия. Измельчение материала и смешивание ингредиентов проводят в закрытом помещении или на улице при сухой погоде. При влажности компоненты собираются комками, что приводит у потери связующих и гидрофобных качеств.

Готовый строительный материал фасуют в бумажные мешки. Сырье с измененными характеристиками можно узнать по этикетке. У водостойкого цемента в инструкции присутствует специальная маркировка. Буква «М» с цифрами обозначает марку бетона. Литера «Д» предупреждает о наличии включений, процентное содержание которых следует за ней.

Гидрофобные добавки

Характеристики водонепроницаемого цемента зависят от присадок. Пластифицирующие добавки улучшают подвижность готовой массы. При увеличении пластичности снижается содержание лишней влаги, в результате чего уменьшается количество пор. В состав раствора вводят от 0,1 до 3% дополнительных ингредиентов.

Кольматирующие присадки уплотняют структуру, заполняя собой полости воздушных пузырьков. Во время химической реакции между цементом, жидкостью и добавкой возникают твердые вещества, которые закупоривают внутренние поры. Полученная поверхность по строению подобна камню.

Полимеры в составе сырья формируют влагоотталкивающую пленку. Плотное покрытие возникает в мельчайших частицах цемента. Средства защищают поверхность от проникновения воды и растрескивания с последующим разрушением.

Чтобы увеличить гидрофобность уже застывшего раствора, в состав добавляют соли металлов (железо хлорное, кальция нитрат). Водонепроницаемые свойства усиливают силиконы и соли щелочные. В роли универсальной пластифицирующей добавки профессионалы используют виды на основе поликарбоксилатов.

Присадки в цементе увеличивают срок эксплуатации твердой поверхности, снижают количество пор и усиливают структуру. Среди популярных готовых добавок выделяют:

• «Пенетрон». Сухой вид сочетается со всеми включениями. Кроме водонепроницаемости повышает устойчивость к морозам, морской воде и щелочам.
• «Дегидрол». Жидкий гидрофобный препарат добавляют сразу в раствор.
• «Кристалл». Порошок вводят в массу по мере приготовления.
• «Пластол». Присадки ускоряют твердение и увеличивают гидрофобность.
• «Жидкое стекло». Вязкая добавка улучшает пластичность и водоотталкивающие свойства раствора. Из-за быстрой полимеризации готовят небольшими порциями.

Уплотнить структуру во влагостойком цементе помогут средства, которые после химической реакции основание закристаллизуют. Хорошо себя зарекомендовали препараты с микрокремнеземом. Сырье расширяется, заполняя свободные полости.

Как сделать самостоятельно

При создании водонепроницаемого (гидрофобного) цемента важно учитывать правильные пропорции. На 125 кг бетона берут 30 кг песка и 55 – щебня. На весь объем понадобится ведро чистой жидкости. Сухие ингредиенты соединяют, потом медленно вливают воду. При работе с бетономешалкой процедура займет не более 5 минут.

Гидрофобные добавки вводят на последнем этапе приготовления. «Дегидрола» достаточно 200 мл. Жидкую присадку можно сделать из квасцов (1,25 кг) и щелока (0,25 мл). Ингредиенты смешивают, растворяют в воде. На 10 кг цемента берут 1,25 л вещества.

Хорошо себя зарекомендовали добавки на жирной основе. На 1 кг сухого строительного материала понадобятся 250 г парафина и 600 г масла льняного. Компоненты соединяют с чистой влагой до однородной консистенции.