Glinian wapnia

Glinian wapnia jest często stosowany w betonach, w których pożądany jest szybki wzrost wytrzymałości, a także w celu zapewnienia odporności na korozję, ścieranie i ciepło.

Specjalistyczne spoiwa z tego materiału są produkowane do stosowania w chemii budowlanej, materiałach ogniotrwałych i pracach budowlanych. Wykazuje doskonałą odporność na korozję (zwłaszcza siarczanową), ścieranie i wysokie temperatury, oferując jednocześnie właściwości szybkiego wiązania.

Zastosowania

Wapń jest integralnym składnikiem wielu przemysłowych i budowlanych produktów chemicznych, od produkcji zapraw budowlanych i cementu po wytwarzanie produktów chemii budowlanej i materiałów ogniotrwałych. Wapń wykazuje również wyjątkowe właściwości, gdy jest stosowany jako specjalistyczne spoiwo w określonych zastosowaniach - odporność na korozję, ścieranie i ciepło w połączeniu z szybkim czasem wiązania sprawiają, że wapń jest wyjątkowym składnikiem na wiele sposobów.

Cementy na bazie glinianu wapnia, opracowane specjalnie z myślą o zastosowaniach związanych ze ściekami, są przykładem wysokowydajnych materiałów wykorzystywanych przez ten materiał. Takie zastosowania zazwyczaj wymagają betonu, który może wytrzymać wytwarzanie kwasu (z powodu aktywności bakterii) i odporność na ścieranie.

Cementy glinowo-wapniowe mogą być wytwarzane przy użyciu różnych technik mieszania. Jeden z przepisów na wytwarzanie mieszanki cementowej z glinianem wapnia polega na mieszaniu cementu portlandzkiego, żużla, lekkiego materiału wapiennego i domieszek do użytku przez 24 godziny, tworząc ekonomiczną metodę naprawy z możliwością szybkiego budowania wytrzymałości.

Dodatkowo, specjalistyczne cementy oferują inne korzyści, gdy są stosowane w środowiskach o wysokiej temperaturze, gdzie zwykły cement uległby szybkiej degradacji. Zawartość tlenku glinu określa ich zdolność do wytrzymywania takich środowisk; produkty zawierające co najmniej 40% tlenku glinu (na przykład Isidac40 lub Recipro50) okazały się stabilne w temperaturach do 1450 stopni Celsjusza.

Cement portlandzki typu V zawiera niskie stężenie glinianu wapnia, aby zwiększyć jego odporność na atak siarczanów, dzięki czemu jest szczególnie przydatny, gdy jest stosowany jako materiał do nakładania mostów w warunkach dużego natężenia ruchu lub obciążenia.

Należy pamiętać, że specjalistyczne cementy muszą być odpowiednio utwardzone, aby uzyskać optymalną wydajność, przy użyciu różnych technik utwardzania, takich jak natrysk wodny / mgła / stojąca woda / mokre płótno. Ponadto beton należy wylać i wyrównać podobnie jak beton z cementu portlandzkiego i wibrować mechanicznie przez co najmniej 10 minut, aby zapewnić równomierną konsolidację i zadowalającą wydajność.

Właściwości

Właściwości cementu glinowo-wapniowego różnią się znacznie w zależności od poziomu zawartości tlenku glinu. Produkty z większą zawartością tlenku glinu często wykazują większą odporność na korozję niż produkty zawierające go mniej. Wysoka zawartość poprawia również wytrzymałość w wysokich temperaturach. Jednak każdy dodatkowy dodatek tlenku glinu musi być ograniczony do absolutnego minimum, ponieważ jego nadmiar może wpływać na szybkość tworzenia się tlenku wapnia (CaO) podczas procesów hydratacji.

Glinian wapnia, znany pod nazwą calcium aluminate, ma strukturę alkaliczną, a zatem dobrze znosi działanie kwasów, dzięki czemu nadaje się do stosowania jako okładziny rur i powłoki w systemach kanalizacyjnych. Co więcej, jest on często wykorzystywany jako zaprawa naprawcza w obszarach narażonych na kwaśne środowisko, takich jak fermy kurczaków, fabryki skóry i inne obiekty przemysłowe.

Glinian wapnia występuje w różnych postaciach, od proszku i granulatu do postaci proszku. American Elements oferuje glinian wapnia w tych formatach jako część swoich standardowych gatunków do celów produkcyjnych, jeśli ma to zastosowanie: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade, a także USP/EPBP (Farmakopea Europejska/Farmakopea Brytyjska).

Produkcja glinianu wapnia wykorzystuje zazwyczaj dwa główne procesy: spiekanie i stapianie. W zastosowaniach związanych ze ściekami często wykorzystuje się cementy glinowo-wapniowe, które zostały wyprodukowane w tym drugim procesie; w którym surowce są proporcjonalnie podawane do pieca, a następnie stapiane ze sobą w celu utworzenia klinkieru, który później zostanie zmielony na różne poziomy gradacji kruszywa.

Klinkier jest następnie łączony z innymi surowcami w celu utworzenia produktów betonowych na bazie glinianu wapnia, z których najpopularniejsze są te zawierające co najmniej 40% glinu; produkty o niższych poziomach, takich jak 20%, mogą nie oferować tak skutecznej odporności na korozję i początkowego tempa wzrostu wytrzymałości.

Produkty te charakteryzują się wysoką zawartością tlenku glinu, co pozwala na szybkie zachodzenie procesów hydratacji glinianu wapnia, dzięki czemu materiał może być użyty szybko po wyprodukowaniu. Cecha ta może być szczególnie pomocna w zastosowaniach takich jak mieszanki zawiesinowe i prefabrykaty, w których wczesny przyrost wytrzymałości może mieć kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu.

Zastosowania

Cementy glinowo-wapniowe są powszechnie stosowane jako specjalistyczne spoiwa w zastosowaniach związanych z materiałami ogniotrwałymi, chemią budowlaną i budownictwem, które wymagają odporności na korozję, ścieranie i ciepło. Można je również mieszać z preparatami betonowymi, aby uzyskać szybki czas wiązania i wczesny rozwój wytrzymałości.

Cementy są wytwarzane poprzez reakcję w wysokiej temperaturze połączenia wapienia, boksytu lub wapna i tlenku glinu, w zależności od ich poziomu czystości, w celu utworzenia klinkieru glinianu wapnia, który jest mielony na drobny proszek przed zmieszaniem z wodą w niezwykle szybkiej reakcji hydratacji, która prowadzi do silnej wczesnej wytrzymałości - ostateczna wytrzymałość jest osiągana w ciągu 24 godzin po zmieszaniu.

Oprócz szybkiej wczesnej wytrzymałości, cement ma bardzo niską przewodność cieplną - idealny do środowisk, w których temperatury mogą rosnąć z czasem, takich jak piece do produkcji stali lub inne procesy wysokotemperaturowe.

Cement może być również wykorzystywany jako materiał wykładzinowy lub naprawczy w infrastrukturze kanalizacyjnej, w szczególności w celu ochrony przed korozją siarczkową - coraz bardziej powszechnym problemem w sieciach kanalizacyjnych. Rury z żeliwa sferoidalnego używane do dostarczania ścieków i rury betonowe używane w sieciach kanalizacyjnych mogą być wyłożone cementem w celu zwiększenia odporności na ścieranie, korozję kwasową i siarczkową.

Wykładziny te mogą być nakładane na nowe lub istniejące rury z żeliwa sferoidalnego i betonu, studzienki i inne elementy infrastruktury kanalizacyjnej w celu zapewnienia długoterminowej, trwałej ochrony przed tworzeniem się H2S w wyniku rozkładu siarczków w ściekach przez bakterie tlenowe. Chronią one również przed potencjalnymi naprawami odcinków rur, w których tworzy się H2S.

Bisley zajmuje się dystrybucją cementów glinowo-wapniowych Calucem (CAC), wytwarzanych przez drugiego co do wielkości na świecie producenta stopionych glinianów wapnia i materiałów ogniotrwałych, do stosowania w różnych produktach budowlanych, w tym w wylewkach samopoziomujących, zaprawach o wysokiej wytrzymałości, rozwiązaniach do wykładania rur, zaprawach rehabilitacyjnych i zaprawach rehabilitacyjnych. Mogą być stosowane samodzielnie lub jako część systemów dwu- lub trójskładnikowych.

Produkcja

Produkcja cementu glinowo-wapniowego wymaga topienia surowców, takich jak kalcynowany boksyt i wapień, w wysokich temperaturach w obrotowym piecu płomieniowym w celu utworzenia klinkieru, który może być później zmielony na drobno przed wykorzystaniem w różnych zastosowaniach.

Dwa godne uwagi zastosowania, które pokazują ten punkt, to wykładziny rur kanalizacyjnych, w których bakterie wytwarzają kwas siarkowy, oraz zapory hydrauliczne, w których kluczowa jest odporność na ścieranie. Oba zastosowania pokazują, że trwałość nie może być generalizowana na podstawie wytrzymałości, ale musi być dostosowana specjalnie do warunków użytkowania.

Takie zastosowania wymagają cementu, który jest zarówno stabilny, jak i kontrolowany reaktywnie, dla którego kluczowa jest hydratacja różnych faz. W tym badaniu hydraty CA, CA2 i C12A7 zostały scharakteryzowane za pomocą SEM i dyfrakcji rentgenowskiej przy użyciu komercyjnego cementu jako odniesienia przed przeprowadzeniem testów rozciągania na pastach z nich wykonanych.

Rozmiar i kształt cząstek glinianu odgrywają istotną rolę w określaniu ich reaktywności ze związkami zawierającymi wodę, co ilustrują mikrografy SEM na rysunku 1. Różne temperatury obróbki cieplnej powodują dramatyczne zmiany w ich morfologii; zmniejszenie rozmiarów cząstek przy zwiększonej powierzchni zwiększa zdolność hydratacji wody, podczas gdy jednoczesne zmniejszenie rozmiarów cząstek zmniejsza szybkość reakcji z innymi substancjami hydratacyjnymi, takimi jak żelazo.

Cementy glinowo-wapniowe oferują doskonałe właściwości mechaniczne, a także dobrą odporność na ścieranie i siarczany, co czyni je atrakcyjną opcją, gdy w zastosowaniach wymagane są specyficzne cechy, takie jak te. W tych zastosowaniach glinian jest łączony z cementem portlandzkim w różnych produktach chemii budowlanej, takich jak kleje do płytek, fugi i szybkie jastrychy podłogowe, tworząc rozwiązania chemii budowlanej. Konstrukcje ogniotrwałe wykorzystują glinian w połączeniu z innymi materiałami ogniotrwałymi, takimi jak popiół lotny, żużel i lekki materiał wapienny, do produkcji cementów, które są stabilne w wysokich temperaturach i charakteryzują się doskonałą reaktywnością, odpornością na ścieranie i odpornością na siarczany. Co więcej, takie cementy są doskonałymi materiałami naprawczymi w endodoncji, ponieważ działają jako bariery chemiczne i mechaniczne przeciwko mikroprzeciekowi bakterii do kanałów endodontycznych.