Kalciumaluminat

Kalciumaluminat används ofta i betong där snabb hållfasthetsutveckling är önskvärd och även för korrosions-, nötnings- och värmebeständighet.

Specialbindemedel av detta material tillverkas för användning inom byggnadskemi, eldfasta material och byggnadsarbeten. Det uppvisar utmärkt motståndskraft mot korrosion (särskilt sulfatangrepp), nötning och höga temperaturer samtidigt som det har snabba härdningsegenskaper.

Användningsområden

Kalcium är en viktig ingrediens i många industriella och byggkemiska produkter, från byggmortel och cementproduktion till tillverkning av byggkemiska produkter och eldfasta material. Kalcium uppvisar också unika egenskaper när det används som specialbindemedel i specifika applikationer - motståndskraft mot korrosion, nötning och värme i kombination med snabba härdningstider gör kalcium till en exceptionell ingrediens på många sätt.

Kalciumaluminatcement som utvecklats speciellt för användning i avloppsvattenapplikationer är ett exempel på högpresterande material som används av detta material. Sådana applikationer kräver vanligtvis betong som kan motstå syrabildning (på grund av bakteriell aktivitet) och nötningsbeständighet.

Kalciumaluminatcement kan tillverkas med hjälp av olika blandningstekniker. Ett recept för att tillverka kalciumaluminatcement består av att blanda Portlandcement, slagg, lätt kalkhaltigt material och tillsatsmedel för 24 timmars användning, vilket ger en ekonomisk reparationsmetod med snabb hållfasthetsuppbyggnad.

Dessutom erbjuder specialcement andra fördelar när de används i miljöer med höga temperaturer där vanligt cement snabbt skulle brytas ned. Deras aluminatinnehåll avgör deras förmåga att motstå sådana miljöer; produkter som innehåller minst 40% alumina (till exempel Isidac40 eller Recipro50) har visat sig vara stabila upp till temperaturer på 1450degC.

Portlandcement typ V innehåller en låg koncentration av kalciumaluminat för att öka dess motståndskraft mot sulfatangrepp, vilket gör det särskilt användbart när det används som överbyggnadsmaterial för brodäck som utsätts för tung trafik eller belastningsförhållanden.

Observera att specialcement måste härdas ordentligt för optimal prestanda, med hjälp av olika härdningstekniker som vattenspray/mist/stående vatten/ våt säckväv. Dessutom måste betongen gjutas och avjämnas på samma sätt som Portlandcementbetong och vibreras mekaniskt i minst 10 minuter för att säkerställa jämn konsolidering och tillfredsställande prestanda.

Fastigheter

Egenskaperna hos kalciumaluminatcement varierar kraftigt beroende på hur mycket aluminiumoxid de innehåller. Produkter med mer aluminiumoxid uppvisar ofta större motståndskraft mot korrosion än produkter som innehåller mindre. En hög halt förbättrar också retentionsstyrkan vid höga temperaturer. All ytterligare tillsats av aluminiumoxid måste dock hållas på ett absolut minimum eftersom överskott kan påverka hur snabbt kalciumoxid (CaO) bildas under hydratiseringsprocessen.

Kalciumaluminat, känt under namnet kalciumaluminat, har en alkalisk struktur och står sig därför väl mot surhet, vilket gör det lämpligt att använda som rörfoder och beläggningar i avloppssystem. Dessutom används det ofta som reparationsbruk i områden som utsätts för sura miljöer, t.ex. kycklingfarmar, läderfabriker och andra industrianläggningar.

Kalciumaluminat finns i olika former, från pulver och granulat till pulverform. American Elements har kalciumaluminat tillgängligt i dessa format som en del av sina standardkvaliteter för tillverkningsändamål när så är tillämpligt: Mil Spec/ACS Reagent and Technical Grade, Food/Agricultural/Pharmaceutical Grade samt USP/EPBP (European Pharmacopoeia/British Pharmacopoeia).

Vid tillverkning av kalciumaluminat används vanligtvis två huvudprocesser: sintring och smältning. I avloppsvattentillämpningar används ofta kalciumaluminatcement som har tillverkats genom den senare processen, där råmaterial proportionellt matas in i en ugn innan de smälts samman för att bilda klinker som senare mals till olika aggregatnivåer.

Klinker kombineras sedan med andra råmaterial för att bilda kalciumaluminatbaserade betongprodukter, de mest populära är de som innehåller minst 40 procent aluminiumoxid; produkter med lägre halter, till exempel 20 procent, kanske inte erbjuder lika effektiv korrosionsbeständighet och initial hållfasthetsutveckling.

Dessa produkter har höga aluminiumoxidhalter som gör att kalciumaluminatets hydratiseringsprocesser sker snabbt, så att materialet kan tas i bruk snabbt efter tillverkningen. Den här egenskapen kan vara särskilt användbar i applikationer som slamblandningar och prefabricerade former där tidig hållfasthetsökning kan vara avgörande för projektets framgång.

Tillämpningar

Kalciumaluminatcement används vanligen som specialbindemedel i applikationer som omfattar eldfasta material, byggnadskemi och konstruktion som kräver motståndskraft mot korrosion, nötning och värme. De kan också blandas med betongformuleringar för att uppnå snabba härdningstider och tidig hållfasthetsutveckling.

Cement tillverkas genom att en kombination av kalksten, bauxit eller kalk och aluminiumoxid, beroende på renhetsgrad, reagerar vid hög temperatur och bildar kalciumaluminatklinker som mals till fint pulver innan den blandas med vatten i en extremt snabb hydratiseringsreaktion som leder till stark tidig hållfasthet - slutlig hållfasthet uppnås inom 24 timmar efter blandning.

Förutom att cement ger snabb tidig hållfasthet har det en mycket låg värmeledningsförmåga - perfekt för miljöer där temperaturen kan öka över tid, t.ex. stålugnar eller andra högtemperaturprocesser.

Cement kan också användas som infodringsmaterial eller reparationsmaterial i avloppsinfrastrukturer, särskilt mot biogen sulfidkorrosion - ett allt vanligare problem i avloppsnät. Segjärnsrör som används för avloppsvatten och betongrör som används för avloppsnät kan vara fodrade med cement för att förbättra motståndskraften mot nötning, syra- och biogen sulfidkorrosion.

Dessa ytskikt kan appliceras på nya eller befintliga rör av segjärn och betong, brunnar och andra komponenter i avloppsinfrastrukturen för att ge ett långsiktigt och hållbart skydd mot H2S-bildning som uppstår när aeroba bakterier bryter ned sulfid i avloppsvattnet. De skyddar också mot potentiella reparationer av rörsektioner där H2S bildas.

Bisley distribuerar Calucem kalciumaluminatcement (CAC), som tillverkas av världens näst största producent av smälta kalciumaluminater och eldfasta material, för användning i olika byggprodukter, inklusive självutjämnande avjämningsmassor, höghållfasta injekteringsbruk, lösningar för rörfoder, rehabiliteringsbruk och rehabiliteringsbruk. De kan användas antingen ensamma eller som en del av binära eller ternära system.

Produktion

Vid tillverkning av kalciumaluminatcement smälts råmaterial som kalcinerad bauxit och kalksten under höga temperaturer i en roterande flamugn för att bilda klinker som senare kan finfördelas innan den används i olika applikationer.

Två viktiga tillämpningar som visar detta är foder för avloppsrör, där bakterier genererar svavelsyra, och hydrauliska dammar där motståndskraft mot nötning är avgörande. Båda tillämpningarna visar att hållbarhet inte kan generaliseras utifrån hållfasthet utan måste skräddarsys specifikt för användningsförhållandena.

Sådana tillämpningar kräver cement som är både stabilt och reaktivt kontrollerat, där hydratation av olika faser är nyckeln. I denna studie karakteriserades hydraterna CA, CA2 och C12A7 med hjälp av SEM och röntgendiffraktion med kommersiell cement som referens innan spaltdragprov utfördes på pastor tillverkade av dem.

Aluminatpartiklarnas storlek och form spelar en viktig roll för att bestämma deras reaktivitet med vattenhaltiga föreningar, vilket illustreras av SEM-mikrografer i figur 1. Varierande värmebehandlingstemperaturer orsakar dramatiska variationer i deras morfologi; minskande partikelstorlekar med ökade ytarealer ökar vattenhydratiseringsförmågan samtidigt som minskande partikelstorlekar minskar reaktionshastigheten med andra hydreringsämnen som järn.

Kalciumaluminatcement erbjuder överlägsna mekaniska egenskaper samt god nötnings- och sulfatbeständighet, vilket gör dem till ett attraktivt alternativ när specifika egenskaper som dessa krävs i applikationer. I dessa tillämpningar kombineras aluminat med Portlandcement i olika byggkemiska produkter som kakellim, fogmassor och snabbspackel för att bilda byggkemiska lösningar. I eldfasta konstruktioner används aluminat i kombination med andra eldfasta material som flygaska, slagg och lätt kalkhaltigt material för att producera cement som är stabila vid höga temperaturer med utmärkt reaktivitet, nötningsbeständighet och sulfatbeständighet. Dessutom är sådana cement utmärkta material för endodontiska reparationer eftersom de fungerar som kemiska och mekaniska barriärer mot mikroläckage av bakterier i endodontiska kanaler.