Hlinitanový cement je velmi zvláštním druhem pojiva, které se svými vlastnostmi velmi liší od jakéhokoliv běžného materiálu. Na rozdíl od předchozích druhů cementů neobsahuje portlandský slínek. Jeho tvrdnutí je založeno na hydrataci kalciumaluminátů. Hydratace spočívá na vzniku převážně hlinitanů vápenatých. Jejich tuhnutí a tvrdnutí je založeno na hydratačních reakcích hydraulických, latentně hydraulických a pucolánových složek cementu.
Charakteristické vlastnosti hlinitanového cementu
První věc, která odlišuje cement s vysokým obsahem oxidu hlinitého od všech ostatních, je schopnost tvrdnout velmi rychle ve vzduchu nebo ve vodě. Hlinitanový cement má dobu vytvrzování mnohem menší než jiné druhy. Uchopí tento typ do 45 minut po aplikaci. Konečné vytvrzení nastane po 10 hodinách. Podle pravidel a předpisů by doba tuhnutí měla být nejméně 30 minut a po 12 hodinách po aplikaci (maximálně) dojde k úplnému záchvatu.
Mezi další významné vlastnosti hlinitanového cementu patří:
- Vynikající pevnostní charakteristiky: I pod vodou bude materiál odolný vůči chemickým a mechanickým vnějším vlivům. Hlinitanový cement se vyznačuje vysokou počáteční pevností, což je podstatný rozdíl proti normálním portlandským cementům.
- Odolnost vůči agresivním složkám vnějšího prostředí: Jedná se o všechny druhy chemických sloučenin, které po dlouhou dobu ovlivňují hotovou cementovou strukturu, například tvrdou vodu obsahující sulfity při těžbě, toxické plyny nebo extrémní vytápění. Není vystavena korozi.
- Mrazuvzdornost: Materiál se nebojí extrémně nízkých teplot a je odolný proti mrazu.
- Odolnost proti otevřenému ohni: Není třeba se obávat, že cement vyschne a rozpadne se. Dokonale odolává jak vysokým teplotám, tak přímému ohni. Hlinitanový cement se pro svou odolnost vysokým teplotám používá pro výrobu žáruvzdorných materiálů.
- Vynikající adheze se všemi druhy materiálů.
- Vodotěsnost: Vzhledem k tomu, že odrůda oxidu hlinitého je a priori vodotěsná, cement zvyšuje pouze tyto počáteční vlastnosti.
Nevýhody hlinitanového cementu
Vzhledem k tomu, že odrůda oxidu hlinitého produkuje během tuhnutí teplo, není vhodná pro vylévání velkých ploch: cement nemusí správně tuhnout a zhroutit se, ale ve sto procentech případů ztratí mnohem pevnostní charakteristiky. Je nemožné nalít takový cement do silného tepla, když teploměr ukazuje teplotu nad 30 stupňů.
Složení a druhy hlinitanového cementu
Pro dosažení požadovaných vlastností je surovina speciálně zpracována, vypálena a rozdrcena. Suroviny jsou tedy nutně půdy, obohacené hliníkem a doplňují je oxidem hlinitým. Cementy se rozdělují podle jejich složení na druhy a podle dosahovaných pevností na třídy.
Čtěte také: Použití bílého cementu v praxi
Hlinitanový cement je rozdělen do dvou velkých skupin: rozšiřování a míchání. Zvláštností rozšiřování je schopnost suroviny zvyšovat proces vytvrzování. Oční změny nebudou patrné, ale mají pozitivní vliv na výslednou hustotu monolitického cementového bloku. Smíšené vzorky jsou vyráběny hlavně za účelem snížení nákladů, a tedy i ceny produktu, v některých případech však aditiva poskytují další vlastnosti. Sádra například zajišťuje vyšší rychlost vytvrzování, zatímco cena cementu roste. Pro urychlení již tak pomíjivého procesu se do počátečního složení přidává sádrovec, čímž se získá nový druh - varianta sádrovec-hliník. A aby byl materiál vodotěsný, přidává se k němu beton.
Technické vlastnosti cementu s vysokým obsahem oxidu hlinitého se liší v závislosti na značce, do které patří. Podle GOST 969-91, vyvinutého v 70. letech, je pevnost takového cementu rozdělena na HZ-40, HZ-50 a HZ-60. Kromě běžného cementu z oxidu hlinitého se vyznačují obsahem oxidu hlinitého varianty s vysokým obsahem oxidu hlinitého první, druhé a třetí kategorie. Jejich označení, VHC I, VHC II a VHC III. Čím vyšší je procento oxidu hlinitého v kompozici, tím silnější je výsledný cement.
Pro roztok s vysokým obsahem oxidu hlinitého v první kategorii by obsah oxidu hlinitého ve směsi měl být alespoň 60%, pro druhou kategorii - alespoň 70%, pro třetí - alespoň 80%. Doba nastavení těchto vzorků je také mírně odlišná. Obyčejný oxid hlinitý nemá ohnivzdorné vlastnosti a HHC všech kategorií musí odolávat vysokým teplotám. Nemá smysl zde uvádět chemické vzorce látek, které tvoří cement, ale pro srovnání je třeba říci, že běžný cement z oxidu hlinitého obsahuje od 35% do 55% bauxitu, zatímco žáruvzdorný materiál s vysokým obsahem oxidu hlinitého obsahuje již 75% až 82%.
Typy hlinitanového cementu podle obsahu oxidu hlinitého
Podle chemického složení lze hlinitanový cement rozdělit na dva typy:
- Obyčejný hlinitan vápenatý: (Al2O3 53~72%, CaO 21~35%)
- Typ s nízkým obsahem železa (Fe2O3 <2%)
- Hlinitanový cement (Al2O3 53~56 %, CaO 33～35%)
- Hliníkový-60 cement (Al2O3 59%～61%, CaO 27～31%)
- Nízký hlinitanový cement (Al2O3 65～70%, CaO 21～24%)
- Typ s vysokým obsahem železa (Fe2O3 7~16%)
- Typ s nízkým obsahem železa (Fe2O3 <2%)
- Čistý hlinitanový litý cement: (Al2O3 72~82 %, CaO 19-23 %)
- Obyčejný typ (Al2O3 72~78%)
- Ultra-vysoký hliníkový typ (Al2O3 78~85%)
Vysoce čistý hlinitanový cement vápenatý minimalizuje nečistoty, jako je oxid křemičitý a oxid železa, a má vysokou stabilitu. Používá se hlavně pro tradiční žárobetony pracující při 1800 stupních. Vysoce kvalitní cement hlinitan vápenatý s obsahem oxidu hlinitého přibližně 80 % a vysoce účinnými přísadami. Množství přidané vody je velmi malé, ale vykazuje vysokou tekutost, vysokou pevnost a vynikající konstrukční vlastnosti. Stabilní chemické složení a mechanické vlastnosti pomáhají při instalaci strojů a zlepšují konstrukční výkon. Používá se v rotačních pecích a má vynikající konstrukční vlastnosti a vysokou pevnost. Současně je jeho pevnost v ohybu za normální teploty a pevnost v ohybu za vysokých teplot vyšší než u jiných litých cementů na bázi hlinitanu vápenatého. Hlinitanový cement s obsahem oxidu hlinitého přibližně 71 % je navržen tak, aby poskytoval odolné mechanické vlastnosti, vynikající manévrovatelnost a stabilní dobu výstavby při vysokých a nízkých teplotách.
Čtěte také: Bílý cement: Přehled
Metody výroby hlinitanového cementu
Existují různé možnosti pro charakteristiky a v závislosti na způsobu jejich výroby. Jsou prezentovány pouze dvě metody: tavení a slinování.
- Metoda tavení: Vědecky se první metoda nazývá metoda tavení směsi surovin. Zahrnuje několik fází. Nejprve je třeba připravit suroviny. Poté je směs cementové suroviny roztavena a postupně ochlazena, což pečlivě sleduje teplotní indexy pro zajištění nejlepších pevnostních charakteristik.
- Metoda slinování: V metodě slinování se vše děje opačně: za prvé, suroviny jsou rozdrceny a rozdrceny a teprve potom jsou podrobeny pečení.
Dalším technickým znakem je jemnost mletí, která je vyjádřena v procentech zbytku síta. Tento parametr je také upraven GOST a je 10% pro každou značku cementu. Velmi důležitý je obsah oxidu hlinitého. Technické parametry kompozice oxidu hlinitého se mohou pohybovat v širokém rozmezí (to platí i pro chemické vzorce látky), ale nemělo by to významně ovlivnit její hlavní vlastnosti, jako je rychlost tuhnutí, pevnost, odolnost proti vlhkosti, odolnost proti deformaci.
Použití hlinitanového cementu
Hlinitanový cement má široké spektrum účelů, pro které může být použit. Hlinitanový cement se používá pro výrobu žáruvzdorných materiálů. Může se také použít jako přísada do běžného cementu. To platí i v případě, kdy je třeba, aby byla konstrukce chráněna proti mrazu a zároveň šetřena.
Dosahování vysokých pevností hlinitanového cementu a betonu v krátkém časovém období jej předurčuje pro stavební práce, kde mohou být tyto vlastnosti využity při zachování požadovaných podmínek hydratace. Stává se tak, že stavba musí být postavena v krátkém čase a je nezbytné, aby v prvních dvou dnech po založení získala sílu. Hliníková odrůda se používá nejen pro stavbu budov a staveb, ale i pro začlenění něčeho.
Istra je obchodní značka hlinitanových cementů vyráběných firmou Calucem GmbH, Manheim. Možné použití jako urychlovač portlandského cementu, žáruvzdorné hmoty, hmoty odolné biogenní kyselině sírové (např. kanalizace). Výborná izolace proti chladu a teplu λR = 0,07W(m/K). Nehořlavý odolný proti kyselinám, louhům a organickým rozpouštědlům, biologicky nenapadnutelný, odolný proti mrazu a tvarově stálý při teplotách do 750°C.
Čtěte také: Portlandský cement – co to je?
Práce s hlinitanovým cementem
Je třeba mít na paměti, že nejlepším způsobem práce s tímto typem cementu je použití míchačky na beton. Čerstvě zakoupený čerstvý cement lze ihned použít. Je-li směs malá, nebo je téměř po uplynutí doby použitelnosti, je nutné cement předem prosít. K tomu použijte speciální vibrační síto. Je třeba vzít v úvahu vyšší stupeň viskozity cementu s vysokým obsahem oxidu hlinitého ve srovnání s jinými typy. Proto se míchání cementové suspenze provádí delší dobu. Pokud v obvyklých případech trvá hodinu nebo jeden a půl, pak v případech s odrůdami oxidu hlinitého - 2-3 hodiny.
Pokud máte v plánu pracovat s možností oxidu hlinitého v zimě, měli byste mít na paměti řadu nuancí. Protože materiál v procesu tuhnutí aktivně uvolňuje teplo, všechna opatření pro ředění a aplikaci směsi se budou lišit od opatření při práci s běžnými cementovými maltami. Pokud pracujete s betonem, který obsahuje ve směsi cement hliníku, pak je třeba zajistit, aby jeho teplota zůstala na úrovni 10-15 stupňů a v žádném případě se nezvýšila výše, jinak bude beton tuhnout dříve, než budete mít čas.
Diagnostika betonových konstrukcí s hlinitanovým cementem: Příklad obchodního domu Baťa
V minulosti, například ve 30. letech 20. století, se hlinitanové cementy používaly i v klasických železobetonových konstrukcích, což může vést k problémům s dlouhodobou stabilitou. Článek se věnuje diagnostice klasické železobetonové konstrukce v duchu „Baťovské architektury“ postavené ve 30. letech 20. století.
Příkladem je obchodní dům Baťa v Mariánských Lázních, kde bylo na základě předběžné prohlídky pojato podezření na výskyt hlinitanových cementů v betonu, což bylo následně podrobnou diagnostikou potvrzeno. Obchodní dům Baťa v Mariánských Lázních na ulici Dykova č. p. 144 je pětipodlažní železobetonový skelet se čtyřmi nadzemními a jedním podlažím podzemním. Realizace stavby proběhla ve 30. letech 20. století.
Prohlídkou bylo zjištěno masivní porušení krycích vrstev betonu předmětného sloupu s viditelně zkorodovanou výztuží sloupu v jeho patě. Ve dnech 21. a 22. 5. 2014 byl proveden podrobný stavebně materiálový průzkum kvality betonu nosných konstrukcí. Místem s nejčetnějším odběrem vzorků betonu ze sloupů a stropů se stal suterén objektu, který byl v době provádění průzkumu neužívaný, a bylo možno diagnostiku provést v libovolném rozsahu v místech nejlépe vystihující charakter objektu. Kromě jiného byl v suterénu zjištěn nejvyšší počet poruch na železobetonových konstrukcích. V nadzemních užívaných podlažích byla diagnostika omezena na nejnutnější možný rozsah prací.
Zjištěné problémy a analýza
Struktura betonu základových patek odpovídala stanoveným pevnostním parametrům (vizuálně nižší obsah pojiva, povrchová porozita betonu atd.). U sondy do základového pasu nebylo možné odebrat vzorek betonu z důvodu jeho velmi špatné kvality (během odvrtu docházelo k vymílání pojiva v důsledku chlazení vrtu), odhadovaná pevnost byla do 1,5 MPa. Nosné sloupy nadzemních podlaží vykazovaly klesající pevnost betonů s odběrem ve vyšších podlažích, ve 4. NP pak již nebylo možné vzhledem k nízké pevnosti betonu ve sloupu vůbec vyjmout celistvý vzorek.
Optickou mikrografií byly všechny vzorky prozkoumány povrchy nasnímkovány při zvětšení 30×. Nebyly pozorovány významné odchylky ve složení pojivového systému, plniv či výrazné defekty či nadlimitní makroporozita. Pro RTG difrakční analýzu byly dodané vzorky pomocí okružní laboratorní pily odděleny v hloubce 20-40 mm (měřeno od svrchní části konstrukce) a následně byly namlety (maximální velikost částic 0,09 mm), kvartovány a reprezentativní vzorky byly podrobeny analýze. S využitím elektronového mikroskopu s EDS analyzátorem byly pozorovány krystalické útvary s typickým destičkovitým tvarem (gibbsit), produkty karbonatační degradace pojiva (kalcit, aragonit, vaterit). Nebyly nalezeny typické hydratační složky portlandského cementu.
Na základě provedené četnosti vzorků betonu zejména v nadzemních podlažích nelze vyloučit i výrazně horší kvalitu betonu, než byla provedenými průzkumnými pracemi stanovena. U betonu, jehož matrice je tvořena hydratačními produkty hlinitanového cementu, může i při exploataci v běžných podmínkách docházet k masivnímu poklesu pevnostních charakteristik. Dominantní příčinou poklesu pevnosti betonu na bázi hlinitanového cementu je pozvolná přeměna kalciumhydroaluminátů vzniklých hydratací, přičemž tato přeměna může být urychlována některými dalšími činiteli, např. propustností betonu, vlhkostí, teplotou prostředí atd. Vzhledem k technickému stavu nosné konstrukce a prakticky neproveditelné sanaci bylo rozhodnuto o demolici objektu. Při bouracích pracích byla získána celá řada doplňujících poznatků o způsobu provádění železobetonových konstrukcí před cca 80 lety.
Tabulka 1: Pevnosti na vzorcích betonu (obchodní dům Baťa)
| Označení oblasti | Objemová hmotnost (kg/m³) | Pevnost na vzorcích (vzorek 1:1 výška/průměr) (MPa) | Charakteristika |
|---|---|---|---|
| Oblast 1 (Snížený suterén) | N/A | N/A | Původně kotelna, největší povrchová vlhkost nosných konstrukcí. |
| Oblast 2 a 3 | N/A | N/A | Dotčeny zvýšenou vlhkostí od zasypaného prostoru mezi levou obvodovou stěnou a vnitřní souběžnou železobetonovou stěnou. |
| Sonda do základového pasu | N/A | Odhadovaná pevnost do 1,5 MPa (kvůli špatné kvalitě) | Nelze odebrat vzorek betonu kvůli velmi špatné kvalitě. |
| Nosné sloupy nadzemních podlaží | N/A | Klesající pevnost ve vyšších podlažích | Ve 4. NP nebylo možné vyjmout celistvý vzorek kvůli nízké pevnosti betonu. |
Jak rozeznat pravý hlinitanový cement od padělku
Oxid hlinitý a navíc žáruvzdorná verze s vysokým obsahem oxidu hlinitého jsou poměrně drahé, takže na tomto trhu se můžete často potýkat s padělkem. Podle statistik je asi 40% cementu na ruském trhu falešné. Existuje řada doporučení, která pomohou okamžitě zvážit trik.
- Nejzřejmějším pravidlem je nákup cementu od osvědčených, spolehlivých dodavatelů.
- Chcete-li rozptýlit poslední pochybnosti, musíte požádat prodávajícího, aby prokázal hygienicko-epidemický závěr. Uvádí, že materiál je naprosto bezpečný pro lidské zdraví. Někteří bezohlední výrobci přidávají radioaktivní látky do cementových směsí. I když jsou přítomny v malém množství, mohou způsobit značné škody na zdraví. Pokud po kontrole takového závěru existují pochybnosti, doporučujeme Vám ověřit si adresu orgánu, který zdravotnický a epidemický závěr vydal. Na obalu a na samotném závěru musí být tato adresa stejná.
- Zkontrolujte hmotnost vaku podle GOST. Po výběru kompozice nejprve koupit jeden sáček na vzorek. Hnětení cementu doma, a pokud to hodnotíte jako vysoce kvalitní, nenajdete v něm cizí přísady ve formě sutin nebo písku, to znamená, že je vysoce kvalitní.
- Nakonec věnujte pozornost datu expirace. Je extrémně malý - pouze 60 dní od data balení.
tags: #hlinitanovy #cement #pouziti