Kalcio aliuminatas

Kalcio aliuminatas dažnai naudojamas betonuose, kur reikalingas greitas stiprumo didėjimas, taip pat siekiant užtikrinti atsparumą korozijai, dilimui ir karščiui.

Iš šios medžiagos gaminami specialieji rišikliai, skirti naudoti statybinėje chemijoje, ugniai atsparių medžiagų gamyboje ir statybos darbuose. Ji pasižymi puikiu atsparumu korozijai (ypač sulfatų poveikiui), dilimui ir aukštoms temperatūroms, be to, pasižymi greito kietėjimo savybėmis.

Panaudojimas

Kalcis yra neatskiriama daugelio pramoninių ir statybinių cheminių produktų sudedamoji dalis – nuo statybinių skiedinių ir cemento gamybos iki statybinės chemijos produktų bei ugniai atsparių medžiagų gamybos. Be to, kalcis pasižymi unikaliomis savybėmis, kai naudojamas kaip specialusis rišiklis tam tikrose srityse – atsparumas korozijai, dilimui ir karščiui, kartu su greitu kietėjimu, daugeliu atžvilgių daro kalcį išskirtine sudedamąja dalimi.

Specialiai nuotekų tvarkymo reikmėms sukurti kalcio aliuminato cementai yra pavyzdys, iliustruojantis, kokias aukštos kokybės medžiagas naudoja ši įmonė. Tokioms reikmėms paprastai reikalingas betonas, kuris atlaikytų rūgščių susidarymą (dėl bakterijų veiklos) ir būtų atsparus dilimui.

Kalcio aliuminato cementai gali būti gaminami taikant įvairius maišymo metodus. Viena iš kalcio aliuminato cemento mišinio gamybos receptūrų – tai portlandcemenčio, šlako, lengvųjų kalkinių medžiagų ir priedų sumaišymas, skirtas 24 valandų naudojimui; taip gaunamas ekonomiškas remonto būdas, užtikrinantis greitą stiprumo didėjimą.

Be to, specialieji cementai turi ir kitų privalumų, kai naudojami aukštos temperatūros aplinkose, kuriose įprastas cementas greitai susidėvėtų. Jų atsparumas tokioms aplinkoms priklauso nuo aliuminato kiekio; produktai, kurių sudėtyje yra ne mažiau kaip 40% aliuminio oksido (pavyzdžiui, „Isidac40“ arba „Recipro50“), pasirodė esą stabilūs esant temperatūrai iki 1450degC.

V tipo portlandcemente yra nedidelė kalcio aliuminato koncentracija, skirta padidinti jo atsparumą sulfato poveikiui, todėl jis ypač tinka naudoti kaip tilto važiuojamosios dalies dangos medžiaga, veikiama intensyvaus eismo ar didelių apkrovų.

Atkreipkite dėmesį, kad norint pasiekti optimalias eksploatacines savybes, specialieji cementai turi būti tinkamai išgydyti, taikant įvairius išgydymo metodus, pavyzdžiui, purškiamą vandenį, vandens rūką, stovinčią vandenį ar drėgną džiutą. Be to, betonas turi būti pilamas ir išlyginamas taip pat kaip ir portlandinio cemento betonas, o siekiant užtikrinti tolygų sutankinimą ir tinkamas eksploatacines savybes, jis turi būti mechaniniu būdu vibruojamas ne mažiau kaip 10 minučių.

Savybės

Kalcio aliuminato cemento savybės labai skiriasi priklausomai nuo aliuminio oksido kiekio. Produktai, kuriuose yra daugiau aliuminio oksido, dažnai pasižymi didesniu atsparumu korozijai nei produktai, kurių sudėtyje jo yra mažiau. Didelis aliuminio oksido kiekis taip pat pagerina tvirtumą aukštoje temperatūroje. Tačiau bet koks papildomas aliuminio oksido kiekis turi būti sumažintas iki absoliutaus minimumo, nes per didelis jo kiekis gali paveikti kalcio oksido (CaO) susidarymo greitį hidratacijos procesų metu.

Kalcio aliuminatas, žinomas kaip kalcio aliuminatas, turi šarminę struktūrą, todėl gerai atsparus rūgštims, todėl tinka naudoti kaip vamzdžių vidaus dangą ir dangas nuotekų sistemose. Be to, jis dažnai naudojamas kaip remonto skiedinys vietose, kuriose vyrauja rūgštinė aplinka, pavyzdžiui, vištienos fermose, odos fabrikuose ir kitose pramoninėse vietovėse.

Kalcio aliuminatas gali būti įvairių formų – nuo miltelių ir granulių iki miltelių pavidalo. „American Elements“ siūlo kalcio aliuminatą šiomis formomis kaip dalį savo standartinių rūšių, skirtų gamybos tikslams, kai tai taikytina: „Mil Spec/ACS Reagent“ ir „Technical Grade“, „Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade“, taip pat „USP/EPBP“ (Europos farmakopėja/Britų farmakopėja).

Kalcio aliuminato gamyboje paprastai taikomi du pagrindiniai gamybos procesai: sukepinimas ir lydymas. Nuotekų tvarkymo srityje dažniausiai naudojami kalcio aliuminato cementai, pagaminti taikant pastarąjį procesą; jo metu žaliavos proporcingai paduodamos į krosnį, o vėliau sulydomos, kad susidarytų klinkerius, kurie vėliau sumalami į įvairių frakcijų užpildus.

Vėliau klinkeris sumaišomas su kitomis žaliavomis, kad būtų pagaminti kalcio aliuminato pagrindu pagaminti betono gaminiai; populiariausi yra tie, kurių aliuminio oksido kiekis sudaro ne mažiau kaip 40 procentų; gaminiai, kurių aliuminio oksido kiekis yra mažesnis, pavyzdžiui, 20 procentų, gali neužtikrinti tokio pat veiksmingo atsparumo korozijai ir pradinio stiprumo didėjimo greičio.

Šiuose produktuose yra didelis aliuminio oksido kiekis, dėl kurio kalcio aliuminato hidratacijos procesai vyksta greitai, todėl medžiagą galima pradėti naudoti iškart po jos pagaminimo. Ši savybė gali būti ypač naudinga tokiose srityse kaip skystųjų mišinių ir surenkamųjų elementų gamyba, kur ankstyvas stiprumo padidėjimas gali būti lemiamas projekto sėkmės veiksnys.

Paraiškos

Kalcio aliuminato cementai dažniausiai naudojami kaip specialiosios rišamosios medžiagos ugniai atsparių medžiagų, statybinės chemijos ir statybos srityse, kur reikalingas atsparumas korozijai, dilimui ir karščiui. Juos taip pat galima maišyti su betono mišiniais, siekiant užtikrinti greitą kietėjimą ir ankstyvą stiprumo pasiekimą.

Cementas gaminamas aukštoje temperatūroje reaguojant kalkakmenio, boksito arba kalkių ir aliuminio oksido mišinį, priklausomai nuo jų grynumo lygio, taip susidaro kalcio aliuminato klinkerius, kuris sumalamas į smulkius miltelius prieš sumaišant su vandeniu, o po to vyksta itin greita hidratacijos reakcija, dėl kurios cementas įgyja didelį pradinį stiprumą – galutinis stiprumas pasiekiamas per 24 valandas po sumaišymo.

Cementas ne tik užtikrina greitą pradinį stiprumą, bet ir pasižymi labai mažu šilumos laidumu – tai ideali savybė aplinkoms, kuriose temperatūra laikui bėgant gali pakilti, pavyzdžiui, plieno gamybos krosnyse ar kitose aukštos temperatūros procesų aplinkose.

Cementas taip pat gali būti naudojamas kaip nuotekų infrastruktūros vidaus dangos arba remonto medžiaga, ypač siekiant apsaugoti nuo biogeninės sulfidinės korozijos – vis dažniau pasitaikančios problemos nuotekų tinkluose. Nuotekų tiekimui naudojami elastingieji ketaus vamzdžiai ir nuotekų tinkluose naudojami betono vamzdžiai gali būti padengti cemento danga, siekiant pagerinti atsparumą dilimui, rūgštims ir biogeninei sulfidinei korozijai.

Šios dangos gali būti naudojamos naujuose arba esamuose elastingųjų ketaus ir betono vamzdžiuose, šuliniuose ir kituose nuotekų infrastruktūros elementuose, siekiant užtikrinti ilgalaikę ir patikimą apsaugą nuo H₂S susidarymo, kurį sukelia aerobinės bakterijos, skaidančios sulfidus nuotekose. Jos taip pat apsaugo nuo galimų vamzdžių atkarpų, kuriose susidaro H₂S, remonto darbų.

„Bisley“ platina „Calucem“ kalcio aliuminato cementus (CAC), kuriuos gamina šis antras pagal dydį pasaulyje lydytų kalcio aliuminatų ir ugniai atsparių medžiagų gamintojas; šie produktai skirti naudoti įvairiuose statybos gaminiuose, įskaitant savaime išsilyginančias grindų dangas, didelio stiprumo skiedinius, vamzdžių išklotų sprendimus, atnaujinimo skiedinius ir atnaujinimo skiedinius. Jie gali būti naudojami atskirai arba kaip dviejų ar trijų komponentų sistemų dalis.

Gamyba

Kalcio aliuminato cemento gamybai reikia aukštoje temperatūroje rotacinėje liepsnos krosnyje lydyti žaliavas, pavyzdžiui, kalcinuotą boksitą ir kalkakmenį, kad susidarytų klinkerius, kuriuos vėliau galima sumalti iki reikiamo smulkumo ir panaudoti įvairioms reikmėms.

Dvi reikšmingos taikymo sritys, iliustruojančios šį teiginį, yra nuotekų vamzdžių vidaus dangos, kur bakterijos gamina sieros rūgštį, ir hidrotechniniai užtvankos, kuriose atsparumas dilimui yra itin svarbus. Abiejose srityse matyti, kad ilgaamžiškumo negalima vertinti vien tik pagal stiprumą – jis turi būti pritaikytas konkrečioms naudojimo sąlygoms.

Tokios taikymo sritys reikalauja cemento, kuris būtų ir stabilus, ir kurio reakcija būtų kontroliuojama, todėl įvairių fazių hidratacija yra itin svarbi. Šiame tyrime CA, CA2 ir C12A7 hidratai buvo ištirti naudojant SEM ir rentgeno difrakciją, kaip etaloną pasitelkiant komercinį cementą, prieš atliekant tempimo bandymus su iš jų pagamintomis pastomis.

Aluminato dalelių dydis ir forma atlieka esminį vaidmenį nustatant jų reaktyvumą su vandens turinčiais junginiais, kaip matyti iš 1 paveiksle pateiktų SEM mikrografijų. Skirtingos terminio apdorojimo temperatūros lemia žymius jų morfologijos pokyčius; mažėjant dalelių dydžiui ir didėjant paviršiaus plotui, padidėja hidratacijos su vandeniu geba, o tuo pačiu metu mažėjant dalelių dydžiui, sumažėja reakcijos greitis su kitomis hidratacijos medžiagomis, pavyzdžiui, geležimi.

Kalcio aliuminato cementai pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, taip pat geru atsparumu dilimui ir sulfato poveikiui, todėl jie tampa patrauklia alternatyva tais atvejais, kai taikymo srityse reikalingos būtent tokios savybės. Šiose srityse aliuminatas derinamas su portlandiniu cementu įvairiuose statybinės chemijos produktuose, pavyzdžiui, plytelių klijuose, tarpų užpilduose ir greitai kietėjančiose grindų lygintuvose, taip sukuriant statybinės chemijos sprendimus. Ugniai atsparių medžiagų gamyboje aliuminatas naudojamas kartu su kitomis ugniai atspariomis medžiagomis, pvz., lakštinėmis pelenais, šlaku ir lengvosiomis kalkinėmis medžiagomis, siekiant pagaminti cementus, kurie yra stabilūs aukštoje temperatūroje ir pasižymi puikiomis reaktyvumo, atsparumo dilimui bei sulfatams savybėmis. Be to, tokie cementai puikiai tinka kaip endodontinės restauracijos medžiagos, nes veikia kaip cheminės ir mechaninės barjeros, užkertančios kelią bakterijų mikrosandariui į endodontinius kanalus.