Меню

Глинистый цемент что такое



Из чего делают цемент

Чтобы создать цемент, применяют карбонатные (мел, известняк, мергель) и глинистые породы. При выборе породы учитываются их характеристики, определяющие стоимость и качество материала. Предпочтение отдается породам с аморфной структурой. В отличие от кристаллической она способна лучше контактировать с компонентами смеси.

Переходная порода, являющаяся чем-то средним между известняком и глиной, называется мергель. Ее плотность, рыхлость и влажность зависят от содержания глинистых элементов. Смеси, основой которых является мергель, используют для обустройства печей и каминов.

Мел представляет собой один из видов известняка. Это осадочная порода, отличающаяся мягкостью, поэтому ее очень легко измельчать и растирать. Благодаря этому мел широко используют в производстве цемента.

Также цемент производят из мергелистых и пористых известняковых пород, которые не имеют кремниевых примесей, а также не способны выдерживать слишком сильное сжатие. Кроме того, для изготовления цемента применяются суглинки, лесс, лессовидные суглинки, глинистый сланец.

В состав различных горных и глинистых пород входят минералы, разбухающие и становящиеся пластичными при добавлении жидкости. Если цемент производится сухим способом, то пластичность и вязкость глины позволяет формировать гранулы и брикеты. В случае высокого содержания песка и пыли в глине получается суглинок.

Глинистые сланцы – это один из видов горных пород, обладающих повышенной плотностью и твердостью. Они могут расслаиваться на тонкие пластины и отличаются низкой влажностью и постоянством состава.

Лессом называют горную породу, характеризующуюся рыхлостью и пористостью. Она состоит из тонких частичек кварца, полевого шпата и прочих силикатных соединений. Вещество имеет низкую пластичность.

Для изменения свойств цемента при его изготовлении применяют множество добавок. Речь идет о глиносодержащих, кремне- и глиноземистых компонентах. Также состав цемента зависит от расположения завода по его производству, от наличия сырья и от типа применяемого оборудования.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Глинистый цемент

Глинистый цемент не вызывает настоящего затвердения песков, так как глинистые частицы оказывают лишь слабое связующее действие и породы остаются рыхлыми. [1]

Глинистый цемент отлагается одновременно с песчаными зернами и обычно-настолько прилипает к ним, что после его отложения еще остается значительная пористость; от присутствия небольшого количества глины полная пористость песчаника снижается незначительно. [2]

Глинистый цемент — высокодисперсная система, и, следовательно, обладает высокоразвитой поверхностью раздела. На поверхности раздела глинистые частицы — пластовая вода в результате физико-химического взаимодействия образуется промежуточная фаза — пленка связанной воды. Аномальная электропроводность связанной воды была рассмотрена выше. [3]

Глинистый цемент часто располагается по плоскостям напластования песка на большой площади. [4]

Набухание глинистого цемента является результатом массообмена между глинистыми минералами и находящимися в воде ионами металлов и приводит к изменению структуры пористой среды, а следовательно, к изменению ее основных фильтрационных характеристик. При уменьшении минерализации или изменении ионного состава фильтрующейся воды возможны уменьшение проницаемости коллектора в десятки раз, увеличение объема глинистого цемента в несколько раз и диспергирование глинистых минералов. Набухание глин определяется типом глинистых минералов. [5]

Наличие глинистого цемента в породе пласта снижает активность агента за счет ионного обмена между ними. Смачиваемость породы кол — лектора определяет характер распределения в нем остаточной нефти. В преимущественно гидрофильных коллекторах остаточная нефть удерживается в сужениях крупных пор, где гидродинамические градиенты давления ниже капиллярных сил. [6]

Кроме глинистого цемента нередко отмечается кальцитовый и гипсово-ангидритовый. [7]

Минералогический состав глинистого цемента преимущественно каолинитовый, отмечается примесь гидрослюды и неупорядоченного смешанослойного компонента типа монтмориллонит-гидрослюда, иногда встречается сидерит и железистый хлорит. [8]

Светло-серый с белым глинистым цементом пе — 20 19 — 22 сок, скв. [9]

Песчаники с глинистым цементом наиболее высокой дисперсности ( бентонитовым, глубоководным морским илом и глауконитовым цементом) характеризуются более низкими сопротивлениями даже в случае их нефтегазонасыщен-ности, чем песчаники с глинистым цементом обычного типа той же пористости и степени насыщенности норового пространства нефтью или газом. [10]

Глинистые отложения и глинистый цемент Западной Сибири представлены различными минералами: каолинитом, хлоритом, гидрослюдами и монтмориллонитом. При этом в нижних частях разреза преобладает эпигенетический каолинит, реже хлорит, содержание которых вверх по разрезу убывает и они сменяются смешаннослойными образованиями и монтмориллонитом ( см. рис. 6.7, 6.11, 6.12) Кроме того, перекристаллизация глинистых минералов проявляется в переходе тонкодисперсной массы каолинита в хорошо раскристаллизо-ванную разность. [11]

Читайте также:  Цемент по новорязанскому шоссе

Проницаемость пород с аллогенным глинистым цементом зависит от его количества, а также в значительной степени от характера расположения частиц глинистых минералов в поровом пространстве. Наибольшее влияние в этом случае оказывает глинистая примесь при накоплении терригенного материала в условиях спокойного гидродинамического режима, когда отдельные микроблоки в агрегатах, в виде которых накапливаются глинистые минералы в водной среде, особенно морского типа, располагаются в поровом пространстве песчано-алевритовых пород относительно ориентировано. Полиминеральность глинистого вещества также влияет на ухудшение коллекторских свойств, что связано в этом случае с более плотной укладкой как микроблоков отдельных глинистых минералов в агрегатах, так и собственно различных по размеру агрегатов в осадке. В зависимости от количества глинистого цемента наибольшая проницаемость наблюдается у песчано-алевритовых пород с пленочным и контактным типами цемента, тогда как базальный и поровый типы цемента делают породу практически непроницаемой. [12]

Для точной минералогической диагностики глинистых цементов следует прибегнуть к рентгенографическому анализу, позволяющему дать точное качественное определение всего комплекса глинистых минералов. Наиболее удобны исследования на дифрактометре. Одновременно желательно определить катионную обменную емкость глинистого вещества, для того чтобы оценить возможность разбухания глинистых цементов в условиях разработки месторождений с применением заводнения. Для этой цели можно воспользоваться несколько видоизмененным методом Робертсона и Уорда с применением метиленового голубого. Можно также провести исследования на электронном микроскопе, причем более эффективно применение растровой микроскопии, позволяющей получить представление о соотношении отдельных компонентов терригенной породы ( минералов, слагающих ее скелет и цемент) в структуре. [13]

Песчаники и алевролиты сцементированы слабым глинистым цементом . [14]

Кроме того, при работе глинистого цемента и занесенного при бурении в призабойную зону бентонита возможна их диспергация. [15]

Источник

Что такое глиноземистый цемент и где он применяется: виды, свойства, технические характеристики

Глиноземистый цемент представляет собой быстродействующую гидравлическую смесь, основной отличительной особенностью которой является способность быстро твердеть в воде и на воздухе. Такой тип цемента удается получить в процессе измельчения обожженного сырья, которое обогащено глиноземом. В качестве первичного сырья в процессе производства используют бокситы, известняк или породы с высоким содержанием оксида алюминия (поэтому вещество часто называют еще алюминатным цементом).

Цемент ГЦ может использоваться для приготовления особого жаростойкого бетона. Цемент отличается чрезвычайно высоким уровнем огнестойкости – согласно утверждениям специалистов, монолиты из такого раствора можно эксплуатировать при температуре до +1700 С. Часто смесь применяют в тандеме с шамотом или магнезитом, что дает возможность делать огнестойкие растворы, способные застывать в воде.

Выбор конкретного метода производства зависит от специфики состава бокситов, объема содержания в элементах различных включений и т.д.

Область применения

Прежде, чем более подробно рассматривать глиноземистый цемент, его свойства и области применения, необходимо понять, где и почему он актуален. Данный тип смеси больше востребован, все же, в промышленной сфере, так как в быту огнестойкость на уровне тысяч градусов не нужна, а приобретать столь дорогое сырье из-за его способности ускоренного твердения не актуально.

Применение глиноземистого цемента в промышленной сфере:

  • Ремонт и реконструкция мостов
  • Ускоренное строительство конструкций с высоким уровнем устойчивости – все работы занимают до 3 дней
  • Случаи, когда важно обеспечить монолиту стойкость к сульфатам
  • Фиксация и крепление анкерных болтов
  • Создание тары для эксплуатации с агрессивными веществами
  • Обустройство нефтяных скважин
  • Цемент глиноземистый ГЦ40 может использоваться как ускоритесь для схватывания бетона, компонент для огнеупорной смеси
  • Осуществление ремонта морских судов
  • Строительство железобетонных конструкций, подверженных особо серьезным нагрузкам
  • Сооружение морских и подземных конструкций
  • Введение в состав клеевых растворов, предназначенных для эксплуатации в области строительной химии
  • ГЦ 40 цемент является основным компонентом при приготовлении расширяющихся и водостойких растворов
  • Производство гидроизоляционной штукатурки также может осуществляться с использованием глиноземистого цемента – материал применяют в отделке водопроводных линий, метрополитенов, в стыках трубопроводов и т.д.
Читайте также:  Как добывают цементное сырье

Применение глиноземистого цемента в индивидуальном строительстве:

  • Обустройство стяжки пола (в некоторых случаях, где есть особые требования к бетону)
  • Подготовительный этап работ с подоконниками
  • Строительство подвалов, цоколей зданий (редко)
  • Ремонт/реконструкция систем вентиляции, дымоходов в частных домах.
  • Часто при сооружении каминов и топок в домах, иных видов отопительных устройств используют именно цемент ГЦ 40, характеристики которого позволяют обеспечить нужные свойства конструкции

Особенности изготовления

Глиноземистый цемент, свойства которого достаточно специфичны, изготавливается из чистых бокситов или известняков, с добавлением других элементов для придания нужных характеристик смеси. Основных способов производства цемента два – плавление и спекание. Выбор метода зависит от: состава бокситов, качества кокса, показателя объемного содержания в них оксидов железа, и в дополнение кремниевой кислоты.

Плавление

Для метода плавления используют бокситы высокого качества, к ним домешивают известняк и кокс. Эту смесь отправляют в ватержакетные печи с водяным типом охлаждения и плавят благодаря подаче через фурмы воздуха, до нужной температуры предварительно нагретого в рекуператорах. Потом массу пропускают через летку, в изложницах печи охлаждают и отправляют в дробилку для измельчения. В дробилках стоят многокамерные мельницы. Печи работают за счет пылевидного топлива.

В некоторых случаях используется электроплавка, в процессе которой выплавляется ферросилиций, за счет чего смесь очищается от кремниевой кислоты. Иногда применяют способ дуговой плавки с использованием специальных печей переменного тока с целью производства глиноземистого цемента особенно высокого качества. Сначала готовят сырье: измельчают, смешивают компоненты, делают из них гранулы или брикеты. Известняк заранее кальцинируют, а вот бокситы подвергают прокаливанию, шихту используют коксосодержащую.

В современных электродуговых печах уровень температуры может доходить до очень высоких показателей, именно из-за этого кремнезем в шихте восстанавливается до кремния, а он, в свою очередь, входит в реакцию с железом – так получается ферросилиций.

В производстве глиноземистого цемента могут использоваться и доменные печи, но материал получается не очень прочным на первых этапах твердения.

Спекание

Данный метод производства предполагает использование сравнительно невысоких температур в обычных печах. Сначала смесь медленно охлаждают, чтобы кристаллизовался геленит и приобрел стеклообразную форму. Тут важно, чтобы в процессе спекания температура не оказалась ниже оптимальной, так как это приводит к кристаллизации алюминатов кальция. В итоговом составе стекла появиться не должно, для чего создают системы очень быстрого охлаждения (чтобы не создались кристаллы геленита).

На этапе выхода из печи смесь превращают в гранулы паровоздушные потоки. Полученный данным методом глиноземистый цемент демонстрирует прекрасные показатели прочности в сравнении с веществом, которое охлаждалось более медленно.

Состав и свойства

Состав глиноземистого цемента (указаны химические элементы):

  • Оксид железа – от 5% до 15%
  • Оксид кремния – от 5% до 15%
  • Оксид кальция – от 35% до 45%
  • Оксид алюминия – от 30% до 50%

Также в смесь вводят алюминаты, двухкальциевый силикат (призван замедлить твердение), геленит в качестве балластной примеси.

Особые свойства глиноземистого цемента:

1) Из-за наличия в составе смеси алюминатов кальция цемент обладает прекрасными вяжущими свойствами, высокой прочностью после полного твердения. Но сам процесс затвердевания глиноземистого цемента, хоть и схож с аналогичным поведением портландцемента, проходит с выделением тепла: в течение первых суток выходит около 70% тепла, а это опасно. Если температура воздуха будет выше +30 градусов, бетон будет демонстрировать стойкость, в 2-3 раза меньшую нормативной.

2) Глиноземный цемент создает более плотный искусственный камень (если сравнивать с портландцементом), демонстрирует высокую прочность, великолепную стойкость к агрессивным средам. Но такой монолит быстро деформируется в щелочной среде, поэтому его запрещено самостоятельно смешивать с гипсом, портландцементом, известью.

Читайте также:  Нормы расхода цемента при производств

3) Скорость твердения бетонных растворов данного типа высокая: смесь начинает твердеть через полчаса, завершается процесс уже в течение 12 часов. Схватывается глиноземистый цемент так же, как и портландцемент, но нормативную прочность выдает уже через 72 часа, (а не по прошествии 28 суток).

Свойства глиноземистого цемента:

  • Стойкость к газообразным средам, агрессивным жидкостям
  • Возможность проводить работы при минусе
  • Быстрый набор прочности
  • Высокая плотность создаваемого монолита
  • Высокий уровень термической устойчивости, что позволяет получать огнеупорные растворы

Структура и виды

В зависимости от того, какой объем примесей в веществе, цемент данного типа делится на два основных вида: обычный состав и высокоглиноземистый. Определение марки цемента осуществляется по прошествии 72 часов. Состав обычно завозится в Москву и область, другие регионы в небольших объемах, продается в специальных мешках или контейнерах по 40-50 килограммов. В зависимости от объема железа в общем составе и показателя окисления компонентов, глиноземистый цемент может быть зеленым, желтым, коричневым, черным по цвету.

Маркируется продукция ГОСТом. Выделяют три основных вида глиноземистого цемента, которые отличаются по способности выдерживать нагрузки на сжатие: марок ГЦ-40, ГЦ-50 и ГЦ-60. По прошествии 72 часов после заливки смесь ГЦ-40 набирает прочность с 22.5 (МПа через сутки) до 40 МПа. Это самая ходовая марка, актуальная для разных строительных работ. Показатель прочности ГЦ-50 достигает 50 МПа, соответственно, цемент используется в сфера топлива и энергетики. Прочность ГЦ-60 доходит до 60 МПа, данную смесь эксплуатируют в оборонной сфере и металлургии.

Смесь обычно готовится небольшими порциями, так как замедлить процесс твердения не удастся, а быстро использовать большие объемы бетона практически невозможно. Когда же состав начинает схватываться сразу по приготовлению, работать с ним очень трудно, да и на качестве итоговой конструкции это может сказаться.

Глиноземистый цемент нередко используется для приготовления разных типов расширяющихся смесей, быстротвердеющих составов. Для любого такого раствора соотношение компонентов и состав вычитываются отдельно. Обычно смесь при твердении увеличивается в объеме, балансируя усадку, а также самоуплотняется. Чтобы получить данные смеси, глиноземистый цемент смешивают с разными добавками.

  • Расширяющийся цемент с гипсом и дробленым шлаком – схватывается быстро, расширяется в воде.
  • Водонепроницаемая смесь с минимальной усадкой – в цемент добавляют полугидрат гипса и гашеную известь, что позволяет получать материал, актуальный для эксплуатации в гидроизоляционных работах.
  • Расширяющийся водонепроницаемый цемент – быстро набирает прочность, используется для гидроизоляции судоходных шлюзов, туннелей, трубопроводов, бассейнов и т.д.

Технические характеристики

  • Быстрое твердение – начинается через 30-45 минут, заканчивается по прошествии трех суток.
  • Выделение больших объемов тепла в процессе твердения, благодаря чему глиноземистый цемент можно использовать при температуре до -10С.
  • Повышенные характеристики стойкости как к низким, так и к высоким температурам.
  • Огнеупорность – до +1300-1700 С.
  • Высокий уровень плотности (мало пор в структуре).
  • Очень высокая прочность.
  • Стойкость к газообразным и жидким средам, коррозии, сернистым соединениям магния и кальция, хлоридам щелочных металлов.

Маркировка

Основное обозначение на упаковке смеси – это ее марка: МЦ-40 (что соответствует показателю прочности марки М400 – 40МПа), МЦ-50 и МЦ-60 (самый прочный – 60МПа). Кроме того, существуют высокоглиноземистые цементы первой-третьей категорий, которые обозначаются ВГЦ I, ВГЦ II и, соответственно, ВГЦ III. Маркировка может дополняться цифрами, обозначающими прочность – маркировка может быть такой: ВГЦ I-35, ВГЦ II-25, ВГЦ II-35, ВГЦ III-25. Также на упаковке часто указывают процент содержания алюминия в смеси – чем он выше, тем раствор будет прочнее.

Глиноземистый цемент – качественный и дорогой материал с особыми характеристиками, который нужно уметь выбирать и правильно использовать. Приобретать смесь лучше у проверенных поставщиков, а перед приготовлением и эксплуатацией тщательно изучить всю информацию и правила работы с раствором. В таком случае удастся создать прочную и долговечную конструкцию с нужными характеристиками и корректно выполнить любую поставленную задачу.

Источник