Hlinitan vápenatý

Hlinitan vápenatý sa často používa v betónoch, kde sa vyžaduje rýchly rozvoj pevnosti, a tiež na účely odolnosti proti korózii, oderu a teplu.

Špeciálne spojivá z tohto materiálu sa vyrábajú na použitie v stavebnej chémii, pri žiaruvzdorných a stavebných prácach. Vykazuje vynikajúcu odolnosť voči korózii (najmä voči pôsobeniu síranov), oteru a vysokým teplotám a zároveň ponúka rýchlo tuhnúce vlastnosti.

Používa

Vápnik je neoddeliteľnou súčasťou mnohých priemyselných a stavebných chemických výrobkov, od výroby stavebnej malty a cementu až po výrobu produktov stavebnej chémie a žiaruvzdorných materiálov. Vápnik tiež vykazuje jedinečné vlastnosti, keď sa používa ako špeciálne spojivo v špecifických aplikáciách - odolnosť voči korózii, oderu a teplu v kombinácii s rýchlym časom tuhnutia robí z vápnika výnimočnú zložku v mnohých ohľadoch.

Hlinitokalciové cementy vyvinuté špeciálne na použitie v odpadových vodách sú príkladom vysokoúčinných materiálov používaných v tomto materiáli. Takéto aplikácie si zvyčajne vyžadujú betón, ktorý odoláva tvorbe kyselín (v dôsledku bakteriálnej aktivity) a odolnosti voči oderu.

Hlinitokalciové cementy sa môžu vyrábať rôznymi technikami miešania. Jeden z receptov na výrobu vápenato-hlinitanovej cementovej zmesi pozostáva zo zmiešania portlandského cementu, trosky, ľahkého vápenatého materiálu a prímesí na 24-hodinové použitie, čím sa získava ekonomický spôsob opravy s rýchlymi pevnostnými schopnosťami.

Okrem toho špecializované cementy ponúkajú ďalšie výhody pri použití v prostredí s vysokou teplotou, kde by sa bežný cement rýchlo znehodnotil. Ich obsah hlinitanov určuje ich schopnosť odolávať takýmto prostrediam; výrobky obsahujúce najmenej 40% hliníka (napríklad Isidac40 alebo Recipro50) sa ukázali ako stabilné až do teplôt 1450 stupňov Celzia.

Portlandský cement typu V obsahuje nízku koncentráciu hlinitanu vápenatého, ktorý zvyšuje jeho odolnosť voči pôsobeniu síranov, vďaka čomu je obzvlášť užitočný pri použití ako materiál na prekrytie mostov vystavených ťažkej premávke alebo zaťaženiu.

Všimnite si, že špecializované cementy musia byť správne vytvrdené, aby mali optimálny výkon, a to pomocou rôznych techník vytvrdzovania, ako je striekanie vodou/mlha/stála voda/vlhká krytina. Okrem toho sa betón musí vyliať a vyrovnať podobne ako portlandský cementový betón a mechanicky vibrovať najmenej 10 minút, aby sa zabezpečila rovnomerná konsolidácia a uspokojivé vlastnosti.

Vlastnosti

Vlastnosti hlinitanovo-vápenatého cementu sa výrazne líšia v závislosti od obsahu oxidu hlinitého. Výrobky s vyšším obsahom oxidu hlinitého často vykazujú vyššiu odolnosť voči korózii ako výrobky s nižším obsahom. Vysoký obsah tiež zlepšuje retenčnú pevnosť pri vysokých teplotách. Každý dodatočný prídavok oxidu hlinitého sa však musí obmedziť na absolútne minimum, pretože jeho nadmerné množstvo môže ovplyvniť, ako rýchlo sa počas hydratačných procesov tvorí oxid vápenatý (CaO).

Hlinitan vápenatý, známy pod svojím názvom kalcium aluminát, má alkalickú štruktúru, a preto dobre odoláva kyslosti, vďaka čomu je vhodný na použitie ako obloženie potrubia a nátery v odpadových systémoch. Okrem toho sa často využíva ako opravná malta v oblastiach vystavených kyslému prostrediu, ako sú kuracie farmy, továrne na spracovanie kože a iné priemyselné objekty.

Hlinitan vápenatý sa dodáva v rôznych formách, od prášku a granúl až po práškovú formu. Spoločnosť American Elements má v prípade potreby k dispozícii hlinitan vápenatý v týchto formátoch ako súčasť svojich štandardných tried na výrobné účely: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade, ako aj USP/EPBP (Európsky liekopis/Britský liekopis).

Pri výrobe hlinitanu vápenatého sa zvyčajne používajú dva hlavné procesy: spekanie a tavenie. Pri aplikáciách v odpadových vodách sa často používajú cementy z hlinitanu vápenatého, ktoré boli vyrobené druhým z uvedených procesov; pri ňom sa suroviny proporcionálne dávkujú do pece a potom sa tavia, aby sa vytvoril slinok, ktorý sa neskôr rozomelie na rôzne stupne kameniva.

Slinok sa potom kombinuje s ďalšími surovinami na vytvorenie betónových výrobkov na báze hlinitanu vápenatého, pričom najobľúbenejšie sú výrobky s obsahom najmenej 40 % oxidu hlinitého; výrobky s nižším obsahom, napríklad 20 %, nemusia poskytovať takú účinnú odolnosť proti korózii a počiatočnú pevnosť.

Tieto výrobky sa vyznačujú vysokým obsahom oxidu hlinitého, ktorý umožňuje rýchly priebeh hydratačných procesov hlinitanu vápenatého, takže materiál sa môže začať používať rýchlo po výrobe. Táto vlastnosť môže byť obzvlášť užitočná pri aplikáciách, ako sú kašovité zmesi a prefabrikáty, kde skoré zvýšenie pevnosti môže byť rozhodujúce pre úspech projektu.

Aplikácie

Hlinitokalciové cementy sa bežne používajú ako špeciálne spojivá v aplikáciách týkajúcich sa žiaruvzdorných materiálov, stavebnej chémie a stavebníctva, ktoré vyžadujú odolnosť proti korózii, oderu a teplu. Môžu sa tiež miešať s receptúrami betónu na dosiahnutie rýchleho času tuhnutia a skorého vývoja pevnosti.

Cementy sa vyrábajú reakciou kombinácie vápenca, bauxitu alebo vápna a oxidu hlinitého pri vysokej teplote v závislosti od stupňa ich čistoty za vzniku hlinitokalciového slinku, ktorý sa pred zmiešaním s vodou rozomelie na jemný prášok v extrémne rýchlej hydratačnej reakcii, ktorá vedie k vysokej počiatočnej pevnosti - konečná pevnosť sa dosiahne do 24 hodín po zmiešaní.

Okrem rýchlej počiatočnej pevnosti má cement aj veľmi nízku tepelnú vodivosť - ideálny pre prostredia, v ktorých sa teplota môže časom zvyšovať, ako sú oceliarske pece alebo iné vysokoteplotné procesy.

Cement možno použiť aj ako obkladový materiál alebo materiál na opravy v infraštruktúre odpadových vôd, najmä proti korózii spôsobenej biogénnymi sulfidmi, ktorá je čoraz častejším problémom kanalizačných sietí. Rúry z tvárnej liatiny používané na odvádzanie odpadových vôd a betónové rúry používané v kanalizačných sieťach sa môžu obložiť cementom, aby sa zvýšila odolnosť proti abrázii, kyslej a biogénnej sulfidovej korózii.

Tieto obloženia možno aplikovať na nové alebo existujúce potrubia z tvárnej liatiny a betónu, šachty a iné komponenty infraštruktúry odpadových vôd na dlhodobú a odolnú ochranu pred tvorbou H2S, ktorá vzniká rozkladom sulfidov aeróbnymi baktériami v odpadových vodách. Chránia aj pred prípadnými opravami úsekov potrubia, v ktorých sa tvorí H2S.

Spoločnosť Bisley distribuuje hlinitokalciové cementy (CAC) Calucem, ktoré vyrába tento druhý najväčší svetový výrobca tavených hlinitanov vápenatých a žiaruvzdorných materiálov, na použitie v rôznych stavebných výrobkoch vrátane samonivelačných poterov, vysokopevnostných mált, roztokov na obkladanie potrubí, sanačných mált a sanačných mált. Môžu sa používať buď samostatne, alebo ako súčasť dvojzložkových alebo trojzložkových systémov.

Výroba

Výroba cementu z hlinitanu vápenatého si vyžaduje tavenie zdrojov surovín, ako je kalcinovaný bauxit a vápenec, pri vysokých teplotách v rotačnej plameňovej peci, aby sa vytvoril slinok, ktorý sa môže neskôr rozomlieť na jemnú hmotu pred použitím v rôznych aplikáciách.

Dve významné aplikácie, ktoré to dokazujú, sú obloženia kanalizačných potrubí, kde baktérie vytvárajú kyselinu sírovú, a hydraulické priehrady, kde je kľúčová odolnosť proti oderu. Obe aplikácie ukazujú, že odolnosť sa nedá zovšeobecniť na základe pevnosti, ale musí byť prispôsobená konkrétnym podmienkam použitia.

Takéto aplikácie si vyžadujú cement, ktorý je stabilný a zároveň má riadenú reakciu, pre ktorú je kľúčová hydratácia rôznych fáz. V tejto štúdii boli hydráty CA, CA2 a C12A7 charakterizované pomocou SEM a röntgenovej difrakcie s použitím komerčného cementu ako referenčného, predtým ako sa na pastách z nich vyrobených vykonali skúšky štiepnej pevnosti.

Veľkosť a tvar častíc hlinitanov zohrávajú zásadnú úlohu pri určovaní ich reaktivity so zlúčeninami obsahujúcimi vodu, ako to ilustrujú mikrografie SEM na obrázku 1. Rôzne teploty tepelného spracovania spôsobujú dramatické zmeny ich morfológie; zmenšovanie veľkosti častíc so zväčšovaním ich povrchu zvyšuje hydratačnú schopnosť vody a súčasne zmenšovanie veľkosti častíc znižuje rýchlosť reakcie s inými hydratačnými látkami, ako je železo.

Hlinitokalciové cementy majú vynikajúce mechanické vlastnosti, ako aj dobrú odolnosť voči oderu a síranom, čo z nich robí atraktívnu voľbu, ak sa v aplikáciách vyžadujú takéto špecifické vlastnosti. V týchto aplikáciách sa hlinitany kombinujú s portlandským cementom v rôznych výrobkoch stavebnej chémie, ako sú lepidlá na obklady, malty a rýchle podlahové potery, a vytvárajú tak riešenia stavebnej chémie. V žiaruvzdornom stavebníctve sa využíva hlinitan v kombinácii s inými žiaruvzdornými materiálmi, ako je popolček, troska a ľahký vápenatý materiál, na výrobu cementov, ktoré sú stabilné pri vysokých teplotách s vynikajúcou reaktivitou, odolnosťou proti oderu a odolnosťou voči síranom. Okrem toho sú takéto cementy skvelými endodontickými opravnými materiálmi, pretože pôsobia ako chemické a mechanické bariéry proti mikroúniku baktérií do endodontických kanálikov.