Calciumaluminaat

Calciumaluminaat wordt vaak gebruikt in beton waar een snelle sterkteontwikkeling gewenst is en ook voor corrosie, slijtage en hittebestendigheid.

Speciale bindmiddelen van dit materiaal worden gemaakt voor gebruik in de bouwchemie, vuurvaste en constructiewerken. Het heeft een uitstekende weerstand tegen corrosie (met name sulfaataanval), slijtage en hoge temperaturen en biedt snelle uithardingseigenschappen.

Gebruikt

Calcium is een integraal ingrediënt in veel industriële en chemische producten voor de bouw, van bouwmortel en cementproductie tot de productie van bouwchemische producten en vuurvaste materialen. Calcium heeft ook unieke eigenschappen wanneer het wordt gebruikt als een speciaal bindmiddel in specifieke toepassingen - weerstand tegen corrosie, schuren en hitte in combinatie met snelle uithardingstijden maken calcium in veel opzichten een uitzonderlijk ingrediënt.

Calciumaluminaatcement dat specifiek ontwikkeld is voor gebruik in afvalwatertoepassingen is een voorbeeld van hoogwaardige materialen die door dit materiaal gebruikt worden. Dergelijke toepassingen vereisen meestal beton dat bestand is tegen zuurvorming (als gevolg van bacteriële activiteit) en slijtvastheid.

Calciumaluminaatcement kan met verschillende mengtechnieken worden gemaakt. Eén recept voor het maken van calciumaluminaat cementmengsel bestaat uit het mengen van portlandcement, slakken, licht kalkhoudend materiaal en hulpstoffen voor 24 uur gebruik, waardoor een economische reparatiemethode ontstaat met snelle sterkteopbouwende eigenschappen.

Daarnaast biedt specialistisch cement nog andere voordelen wanneer het wordt toegepast in omgevingen met hoge temperaturen waar gewoon cement snel zou degraderen. Hun aluminaatgehalte bepaalt of ze bestand zijn tegen dergelijke omgevingen; producten met ten minste 40% aluminiumoxide (bijvoorbeeld Isidac40 of Recipro50) hebben bewezen stabiel te zijn tot temperaturen van 1450°C.

Portlandcement type V bevat een lage concentratie calciumaluminaat om de weerstand tegen sulfaataanval te verhogen, waardoor het bijzonder nuttig is als deklaagmateriaal voor brugdekken onderhevig aan zwaar verkeer of zware belasting.

Voor optimale prestaties moet specialistisch cement goed worden uitgehard met verschillende uithardingstechnieken, zoals waternevel/mist/statisch water/natte jute. Bovendien moet beton op dezelfde manier worden gestort en geëgaliseerd als portlandcementbeton en minstens 10 minuten mechanisch worden getrild om een gelijkmatige consolidatie en bevredigende prestaties te garanderen.

Eigenschappen

De eigenschappen van calciumaluminaatcement variëren sterk op basis van het aluminiumoxidegehalte. Producten met meer aluminiumoxide zijn vaak beter bestand tegen corrosie dan producten met minder aluminiumoxide. Een hoog gehalte verbetert ook de retentiesterkte bij hoge temperaturen. Extra toevoeging van aluminiumoxide moet echter tot een absoluut minimum worden beperkt, omdat een teveel invloed kan hebben op hoe snel calciumoxide (CaO) zich vormt tijdens hydratatieprocessen.

Calciumaluminaat, bekend onder de naam calciumaluminaat, heeft een alkalische structuur en is dus goed bestand tegen zuren, waardoor het geschikt is voor gebruik als pijpleidingen en coatings in afvalwatersystemen. Bovendien wordt het vaak gebruikt als reparatiemortel in gebieden die blootstaan aan zure omgevingen, zoals kippenboerderijen, leerfabrieken en andere industriële locaties.

Calciumaluminaat is er in verschillende vormen, van poeder en korrels tot poedervorm. American Elements heeft calciumaluminaat in deze vormen beschikbaar als onderdeel van zijn standaardkwaliteiten voor productiedoeleinden, indien van toepassing: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade en USP/EPBP (Europese Farmacopee/Britse Farmacopee).

Bij de productie van calciumaluminaat worden meestal twee processen gebruikt: sinteren en smelten. Afvalwatertoepassingen vertrouwen vaak op calciumaluminaatcement dat is vervaardigd via het laatste proces, waarbij grondstoffen proportioneel in een oven worden gevoerd voordat ze worden samengesmolten tot klinker die later wordt vermalen tot verschillende aggregaatgradaties.

Klinker wordt dan gecombineerd met andere grondstoffen om betonproducten op basis van calciumaluminaat te vormen. De populairste zijn die met ten minste 40% aluminiumoxide; producten met lagere gehaltes, zoals 20%, bieden mogelijk minder effectieve corrosieweerstand en initiële sterkteontwikkeling.

Deze producten hebben een hoog aluminiumoxidegehalte waardoor het hydratatieproces van calciumaluminaat snel kan plaatsvinden, zodat het materiaal snel na productie in gebruik kan worden genomen. Deze eigenschap kan met name nuttig zijn in toepassingen zoals mengsels met slurry en prefab vormen waar een vroege sterkteverbetering cruciaal kan zijn voor het succes van een project.

Toepassingen

Calciumaluminaatcement wordt vaak gebruikt als speciale bindmiddelen in toepassingen met vuurvaste materialen, bouwchemie en de bouw waarbij weerstand tegen corrosie, slijtage en hitte vereist is. Ze kunnen ook worden gemengd met betonsamenstellingen om snelle uithardingstijden en vroege sterkteontwikkeling te verkrijgen.

Cement wordt geproduceerd door een combinatie van kalksteen, bauxiet of kalk en aluminiumoxide, afhankelijk van hun zuiverheidsgraad, bij hoge temperatuur te laten reageren tot calciumaluminaatklinker die tot fijn poeder wordt vermalen voordat het met water wordt gemengd in een extreem snelle hydratatiereactie die leidt tot een sterke beginsterkte - de eindsterkte wordt binnen 24 uur na het mengen bereikt.

Cement biedt niet alleen een snelle beginsterkte, maar heeft ook een zeer lage thermische geleidbaarheid - ideaal voor omgevingen waar de temperatuur in de loop der tijd kan oplopen, zoals staalovens of andere processen met hoge temperaturen.

Cement kan ook worden gebruikt als bekledingsmateriaal of reparatiemateriaal in afvalwaterinfrastructuren, in het bijzonder tegen biogene sulfidecorrosie - een steeds vaker voorkomend probleem in rioolnetwerken. Nodulair gietijzeren buizen die worden gebruikt voor de afvoer van afvalwater en betonnen buizen die worden gebruikt voor rioolnetten kunnen worden bekleed met cement om de weerstand tegen slijtage, zuur en biogene sulfidecorrosie te verbeteren.

Deze bekledingen kunnen worden aangebracht op nieuwe of bestaande nodulair gietijzeren en betonnen pijpen, mangaten en andere onderdelen van de afvalwaterinfrastructuur voor een langdurige, duurzame bescherming tegen H2S-vorming als gevolg van aerobe bacteriën die sulfide in afvalwater afbreken. Ze beschermen ook tegen mogelijke reparaties aan pijpsecties waar H2S wordt gevormd.

Bisley distribueert Calucem calciumaluminaatcement (CAC), gemaakt door 's werelds op één na grootste producent van gesmolten calciumaluminaten en vuurvaste materialen, voor gebruik in diverse bouwproducten, waaronder zelfnivellerende dekvloeren, voegmortels met hoge sterkte, oplossingen voor buisbekleding, renovatiemortels en renovatiemortels. Ze kunnen alleen worden gebruikt of als onderdeel van binaire of ternaire systemen.

Productie

Voor de productie van calciumaluminaatcement moeten grondstoffen zoals gecalcineerd bauxiet en kalksteen onder hoge temperaturen in een roterende vlamoven worden gesmolten tot klinkers die later fijngemalen kunnen worden voordat ze in verschillende toepassingen worden gebruikt.

Twee opmerkelijke toepassingen die dit aantonen zijn bekledingen voor rioolbuizen, waar bacteriën zwavelzuur genereren, en hydraulische dammen waar slijtvastheid essentieel is. Beide toepassingen laten zien dat duurzaamheid niet kan worden veralgemeend op basis van sterkte, maar specifiek moet worden afgestemd op de gebruiksomstandigheden.

Dergelijke toepassingen vereisen cement dat zowel stabiel als reactief gecontroleerd is, waarbij hydratatie van verschillende fasen essentieel is. In dit onderzoek werden de CA-, CA2- en C12A7-hydraten gekarakteriseerd met SEM en röntgendiffractie met commercieel cement als referentie voordat splijttrekproeven werden uitgevoerd op pasta's die hiervan waren gemaakt.

Grootte en vorm van aluminaatdeeltjes spelen een essentiële rol bij het bepalen van hun reactiviteit met waterhoudende verbindingen, zoals geïllustreerd door SEM-microfoto's in Figuur 1. Variërende warmtebehandelingstemperaturen veroorzaken dramatische variaties in hun morfologie; afnemende deeltjesgrootte met een groter oppervlak verhoogt de hydratatiecapaciteit van water, terwijl afnemende deeltjesgrootte tegelijkertijd de reactiesnelheid met andere hydratatiestoffen zoals ijzer verlaagt.

Calciumaluminaatcement heeft superieure mechanische eigenschappen en is goed bestand tegen schuren en sulfaten, waardoor het een aantrekkelijke optie is wanneer specifieke eigenschappen zoals deze vereist zijn in toepassingen. In deze toepassingen wordt aluminaat gecombineerd met portlandcement in verschillende bouwchemische producten zoals tegellijmen, voegmiddelen en snelle vloerafwerkingen om bouwchemische oplossingen te vormen. Vuurvaste bouw gebruikt aluminaat in combinatie met andere vuurvaste materialen zoals vliegas, slakken en licht kalkhoudend materiaal om cementen te produceren die stabiel zijn bij hoge temperaturen met uitstekende reactiviteit, slijtvastheid en sulfaatbestendigheid. Bovendien zijn dergelijke cementen uitstekende endodontische reparatiematerialen omdat ze chemische en mechanische barrières vormen tegen microlekkage van bacteriën in endodontische kanalen.