Глиноземистый цемент. 
Химия в строительстве

В строительстве кроме высокоосновных цементов примененяют и низкоосновные, к которым относят глиноземистые цементы.

Низкооснбвные гидравлические вяжущие, главной основной частью которых является монокальциевый алюминат, называются глиноземистыми цементами.

Глиноземистые цементы состоят из монокальциевого алюмината СаО • А1₂О_э (главный минерал), пятикальциевого метаалюмината 5СаО • А1₂0₃ и ЗСаО • 5А1₂0₃ — трехкальциевого пентаалюмината. Эти цементы могут содержать двухкальциевый алюмосиликат 2СаО * А1₂0₃ * Si0₂, белит и четырехкальциевый алюмоферрит (см. 7.7). Сырьем для получения глиноземистого цемента является смесь известняка и бокситов (частично гидратированного оксида алюминия А1₂0₃ * хН₂0) в примерном отношении 1: 1,25 (известняк: боксит).

Сырье подвергают обжигу при температуре выше 1500 °C (иногда при 1400 °С). Полученное после обжига вещество дробят и далее размалывают на шаровых мельницах. Химизм получения глиноземистого клинкера упрощенно выражают схемой:

Процессы затворения, схватывания и твердения бетонов на основе глиноземистых цементов аналогичны охарактеризованным в 7.8, но они проще по химизму (стадия затворения). Упрощенно химизм затворения выражают схемой.

Реально эти процессы более сложны и многообразны, но эта схема достаточно полно характеризует затворение бетона на основе глиноземистых цементов. Камневидное тело, возникшее в результате затворения, схватывания и твердения бетонов на основе глиноземистых цементов, состоит в основном из восьмиводного двухкальциевого метаалюмината. Как следует из приведенной схемы затворения, процесс состоит из гидролиза монокальциевого алюмината, сопровождающегося образованием малодиссоциирующего гидроксида алюминия и двукальциевого метаалюмината, который гидратируется с образованием восьмиводного двукальциевого метаалюмината. Эта реакция экзотермическая; она сопровождается выделением большого количества теплоты, поэтому глиноземистый цемент применяют в строительных работах при низких температурах. Глиноземистые цементы характеризуются некоторыми особенностями по сравнению с портландцементами.

• 1. При изготовлении бетонов на основе глиноземистых цементов используют большее водоцементное отношение, так как у них большая водопотребность для процессов гидролиза и гидратации.
• 2. В цементном камне, полученном на основе глиноземистых цементов, отсутствует свободная гашеная известь. Это, с одной стороны, повышает стойкость таких бетонов к углекислотной коррозии, но, с другой стороны, не позволяет создать высокую щелочность поровой жидкости бетона, за счет чего понижается способность стальной арматуры к пассивации и металлическая часть железобетона приобретает высокую склонность к коррозии.
• 3. При затворении, схватывании и твердении глиноземистых бетонов выделяется значительное количество теплоты, что позволяет применять их для производства строительных работ в районах с холодным климатом.
• 4. Твердые глиноземистые бетоны не содержат шестиводного трехкальциевого алюмината, что делает их высокоустойчивыми к сульфатной коррозии, поэтому их применение — эффективное средство борьбы против этого вида коррозии бетонов.

Но глиноземистые бетоны дороже бетонов на основе портландцементов, поэтому их применение не всегда экономически оправдано. Более широкому применению таких бетонов мешает их высокая коррозионная агрессивность по отношению к стальной арматуре. Цементы, в том числе и глиноземистые, широко применяют в строительстве, так как большинство строительных конструкций изготавливают из бетонов, реже из кирпича, дерева или других материалов. Запасы сырья, применяемого для производства цементов, ограничены и при их добыче возникают различные экологические проблемы. Это требует экономного расходования цементов и разработки мер по оптимизации технологии их производства, способствующей минимизации его потерь и непопадания в природную окружающую среду. Кроме того, реализуется утилизация отходов производства в свете использования их как сырья для производства новых видов вяжущих, успешно заменяющих традиционные виды цементов.

Задания для самостоятельной работы

• 1. Поясните, в чем состоит отличие глиноземистых цементов от портландцементов.
• 2. Охарактеризуйте процессы, протекающие при затворении, схватывании и твердении глиноземистых цементов.
• 3. Рассчитайте объем газа, выделяющегося при получении 3,16 т глиноземистого цемента при 100%-м выходе. Ответ: 224 м³.
• 4. Обоснуйте области применения глиноземистого цемента.