Алюминат кальция

Алюминат кальция часто используется в бетонах, где требуется быстрый набор прочности, а также для повышения коррозионной, абразивной и термостойкости.

Специализированные вяжущие из этого материала производятся для использования в строительной химии, огнеупорных и строительных работах. Он обладает отличной устойчивостью к коррозии (особенно к сульфатной атаке), истиранию и высоким температурам, а также быстрым схватыванием.

Используется

Кальций является неотъемлемым компонентом многих промышленных и строительных химических продуктов, от производства строительных растворов и цемента до производства продуктов строительной химии и огнеупоров. Кальций также проявляет уникальные свойства при использовании в качестве специального вяжущего вещества в специфических областях применения - устойчивость к коррозии, истиранию и нагреванию в сочетании с быстрым временем схватывания делают кальций исключительным ингредиентом во многих отношениях.

Алюминат кальция, разработанный специально для применения в сточных водах, является примером высокоэффективных материалов, используемых в этом материале. Для таких применений обычно требуется бетон, способный противостоять образованию кислот (из-за деятельности бактерий) и устойчивый к истиранию.

Алюминатные кальциевые цементы могут быть изготовлены с использованием различных технологий смешивания. Один из рецептов приготовления цементной смеси на основе алюмината кальция состоит в смешивании портландцемента, шлака, легкого известкового материала и добавок в течение 24 часов, что позволяет получить экономичный метод ремонта с быстрым наращиванием прочности.

Кроме того, специализированные цементы имеют и другие преимущества при использовании в условиях высоких температур, где обычный цемент быстро разрушается. Содержание алюмината определяет их способность выдерживать такие условия; продукты, содержащие не менее 40% глинозема (например, Isidac40 или Recipro50), доказали свою устойчивость при температурах до 1450degC.

Портландцемент типа V содержит низкую концентрацию алюмината кальция для повышения устойчивости к воздействию сульфатов, что делает его особенно полезным при использовании в качестве материала для покрытия мостовых настилов, подвергающихся интенсивному движению или нагрузкам.

Обратите внимание, что для достижения оптимальных характеристик специализированные цементы должны быть надлежащим образом отверждены с использованием различных методов отверждения, таких как распыление воды/туман/отстоявшаяся вода/мокрый рогожа. Кроме того, бетон необходимо заливать и выравнивать аналогично портландцементному бетону и механически вибрировать в течение не менее 10 минут для обеспечения равномерного уплотнения и удовлетворительных эксплуатационных характеристик.

Свойства

Свойства цементов на основе алюмината кальция сильно зависят от содержания глинозема. Продукты с большим содержанием глинозема часто демонстрируют большую устойчивость к коррозии, чем продукты с меньшим содержанием. Высокое содержание глинозема также повышает прочность при высоких температурах. Однако любое дополнительное добавление глинозема должно быть сведено к абсолютному минимуму, поскольку его избыток может повлиять на скорость образования оксида кальция (CaO) в процессе гидратации.

Алюминат кальция, известный под названием алюминат кальция, имеет щелочную структуру и поэтому хорошо противостоит кислотности, что делает его пригодным для использования в качестве футеровки труб и покрытий в системах водоотведения. Кроме того, его часто используют в качестве ремонтного раствора в местах, подверженных воздействию кислотной среды, например на птицефермах, кожевенных фабриках и других промышленных объектах.

Алюминат кальция поставляется в различных формах, от порошка и гранул до порошкообразной формы. American Elements предлагает алюминат кальция в этих форматах в качестве части стандартных сортов для производственных целей, когда это применимо: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade, а также USP/EPBP (European Pharmacopoeia/British Pharmacopoeia).

При производстве алюмината кальция обычно используются два основных процесса: спекание и плавление. В сточных водах часто используются цементы на основе алюмината кальция, изготовленные по последнему способу; при этом сырье пропорционально подается в печь, а затем сплавляется вместе, образуя клинкер, который впоследствии измельчается до различных градаций заполнителя.

Затем клинкер соединяют с другими сырьевыми материалами для получения бетонных изделий на основе алюмината кальция. Наиболее популярны изделия с содержанием глинозема не менее 40 процентов; изделия с более низким содержанием, например 20 процентов, могут не обеспечивать столь высокую коррозионную стойкость и начальную прочность.

Эти продукты отличаются высоким содержанием глинозема, что позволяет быстро протекать процессам гидратации алюмината кальция, поэтому материал может быть быстро введен в эксплуатацию после изготовления. Эта особенность может быть особенно полезна в таких областях применения, как суспензионные смеси и сборные формы, где ранний набор прочности может иметь решающее значение для успеха проекта.

Приложения

Алюминатные цементы на основе кальция широко используются в качестве специальных вяжущих веществ в огнеупорах, строительной химии и строительстве, где требуется устойчивость к коррозии, истиранию и нагреву. Их также можно смешивать с бетонными составами для достижения быстрого времени схватывания и раннего набора прочности.

Цементы производятся путем реакции при высокой температуре комбинации известняка, бокситов или извести и глинозема, в зависимости от степени их чистоты, с образованием клинкера из алюмината кальция, который измельчается в мелкий порошок перед смешиванием с водой в ходе чрезвычайно быстрой реакции гидратации, которая приводит к сильной ранней прочности - окончательная прочность достигается в течение 24 часов после смешивания.

Помимо того, что цемент быстро набирает прочность, он обладает очень низкой теплопроводностью, что идеально подходит для условий, в которых температура может повышаться с течением времени, например, в сталеплавильных печах или других высокотемпературных процессах.

Цемент также может использоваться в качестве футеровочного или ремонтного материала в инфраструктуре сточных вод, в частности, для борьбы с биогенной сульфидной коррозией - все более распространенной проблемой для канализационных сетей. Трубы из ковкого чугуна, используемые для подачи сточных вод, и бетонные трубы, используемые для канализационных сетей, могут быть облицованы цементом для повышения устойчивости к истиранию, кислотной и биогенной сульфидной коррозии.

Эти накладки можно наносить на новые или существующие трубы из ковкого чугуна и бетона, колодцы и другие элементы инфраструктуры сточных вод для долгосрочной и надежной защиты от образования H2S в результате расщепления сульфида аэробными бактериями в сточных водах. Они также защищают от потенциального ремонта участков труб, где образуется H2S.

Компания Bisley поставляет алюминатные цементы Calucem (CAC), производимые вторым по величине в мире производителем плавленых алюминатов кальция и огнеупоров, для использования в различных строительных продуктах, включая самовыравнивающиеся стяжки, высокопрочные затирки, растворы для футеровки труб, восстановительные и реабилитационные растворы. Они могут использоваться как самостоятельно, так и в составе бинарных или тройных систем.

Производство

Производство цемента из алюмината кальция требует расплавления сырья, такого как кальцинированный боксит и известняк, при высоких температурах во вращающейся пламенной печи с целью получения клинкера, который впоследствии может быть измельчен до тонкости перед использованием в различных областях.

В качестве примера можно привести футеровку для канализационных труб, в которых бактерии вырабатывают серную кислоту, и гидравлические плотины, где устойчивость к абразивному износу имеет ключевое значение. Обе области применения демонстрируют, что долговечность не может быть обобщена на основе прочности, а должна быть специально адаптирована к условиям эксплуатации.

Для таких применений требуется стабильный и реакционно-контролируемый цемент, для которого гидратация различных фаз является ключевым фактором. В данном исследовании гидраты CA, CA2 и C12A7 были охарактеризованы с помощью СЭМ и рентгеновской дифракции с использованием коммерческого цемента в качестве эталона, после чего были проведены испытания на разрывное растяжение паст, изготовленных из них.

Размер и форма алюминатных частиц играют существенную роль в определении их реакционной способности с водосодержащими соединениями, как показано на микрофотографиях SEM на рис. 1. Варьирование температуры термообработки вызывает резкие изменения их морфологии; уменьшение размеров частиц с увеличением площади поверхности повышает способность к гидратации воды, в то время как одновременное уменьшение размеров частиц снижает скорость реакции с другими гидратирующими веществами, такими как железо.

Алюминатные цементы обладают превосходными механическими свойствами, а также хорошей стойкостью к истиранию и сульфатам, что делает их привлекательным вариантом, когда в работе требуются такие специфические характеристики. В таких случаях алюминат сочетается с портландцементом в различных продуктах строительной химии, таких как плиточные клеи, затирки и быстрые стяжки для пола, образуя растворы строительной химии. В огнеупорном строительстве алюминат используется в сочетании с другими огнеупорными материалами, такими как летучая зола, шлак и легкие известковые материалы, для получения цементов, стабильных при высоких температурах, обладающих отличной реакционной способностью, стойкостью к истиранию и сульфатостойкостью. Кроме того, такие цементы являются отличными материалами для эндодонтического ремонта, поскольку действуют как химический и механический барьер против микропросачивания бактерий в эндодонтические каналы.