Cualquier clinker de cemento de aluminato, compuesto principalmente de aluminato de calcio, se muele en un material de cementación hidráulica llamado cemento de aluminato, y su nombre en código es CA. Según las necesidades, se puede añadir una cantidad adecuada de αAl₂O₃ en polvo cuando se muele cemento con un contenido de Al₂O₃ superior al 68%. El cemento de aluminato puede dividirse en cuatro categorías según el contenido.
CA-50 50%≤Al₂O₃ <60%.
CA-60 60%≤Al₂O₃<68%.
CA-70 68%≤Al₂O₃<77%
CA-80 77%≤Al₂O₃
Las propiedades físicas del cemento de aluminato son las siguientes.
(1) Finura
La superficie específica no será inferior a 300m²/kg, o el residuo de tamiz de 0,045mm no será superior al 20%, según acuerden las partes suministradora y demandante. En caso de disputa sin acuerdo, prevalecerá la superficie específica, proporcionando un proceso de resolución justo.
(2) Tiempo de fraguado (mortero)
Deberá cumplir los siguientes requisitos: El tiempo de fraguado inicial de CA-50, CA-70 y CA-80 no será anterior a 30 minutos, y el tiempo de fraguado final no será posterior a 6 horas; el tiempo de fraguado inicial de CA-60 no será anterior a 60 minutos, y el tiempo de fraguado final no será posterior a 18 horas.
El cemento de aluminato es un cemento de resistencia temprana. Su resistencia 1d puede alcanzar más del 80% de la resistencia 3d, que puede alcanzar el nivel del cemento Portland ordinario 28d. El crecimiento de la resistencia posterior no es significativo. Se utiliza principalmente para proyectos con periodos de construcción urgentes (como la construcción de carreteras y puentes), proyectos de reparación de emergencia (como tapar fugas) y proyectos de construcción de invierno.
A diferencia del cemento endurecido ordinario, el cemento de aluminato no contiene aluminato tricálcico ni hidróxido de calcio sin precipitados. Esta composición única da como resultado una estructura densa tras el endurecimiento, lo que lo hace muy resistente a la erosión del agua mineral, una ventaja clave en diversos proyectos de construcción.
Hidratación y endurecimiento del cemento de aluminato
La hidratación del cemento de aluminato, en particular el proceso de hidratación del aluminato de calcio, es un área de estudio fascinante. Es intrigante observar que su reacción de hidratación varía significativamente con la temperatura. A diferentes rangos de temperatura, observamos la formación de distintos productos de hidratación, cada uno con sus propiedades e implicaciones únicas.
La hidratación del CA₂ en el cemento de aluminato es la misma que la del CA, pero la velocidad de hidratación es más lenta. La reacción de hidratación del C₁₂A₇ es rápida y también produce C₂AHg. Sin embargo, la reacción entre el C₂AS y el agua es débil y puede considerarse un mineral inerte. Una pequeña cantidad de C₂S produce gel de silicato cálcico hidratado.
Los hidratos CaHiO o C₂AHg son cristales en forma de aguja o escamas que forman un enlace cristalino sólido para crear un esqueleto cristalino. Al mismo tiempo, el gel de hidróxido de aluminio generado rellena el espacio del esqueleto para formar una estructura relativamente densa, de modo que la resistencia inicial del cemento puede aumentarse rápidamente, mientras que el aumento de resistencia posterior no es significativo.
El CaH₁O y el C₂AHg se transforman gradualmente en C₃AHs relativamente estables con el tiempo. Este proceso de transformación se acelera con el aumento de la temperatura ambiente. Como resultado de la transformación cristalina, el agua libre precipita de la pasta de cemento, aumentando los poros. Al mismo tiempo, la resistencia del producto de transformación C₃AH₆ en sí es relativamente baja, y la unión entre cristales es pobre, por lo que la resistencia de la pasta de cemento se reduce significativamente. La transformación de los cristales causará una disminución a largo plazo de la resistencia, especialmente en un ambiente caluroso y húmedo, donde la resistencia disminuye significativamente (la resistencia posterior puede reducirse en más del 40% en comparación con el valor de resistencia máxima). Sin embargo, si se utiliza correctamente, se trata con precaución y se toman medidas específicas, sus propiedades indeseables pueden mejorarse en cierta medida. Como añadir yeso o yeso anhidro al cemento, reducir la relación agua-cemento, bajar la temperatura de curado y otras medidas.
3. Ámbito de aplicación y precauciones del cemento de aluminato en el mortero de cemento
El cemento de aluminato se utiliza principalmente en morteros mezclados en seco que requieren propiedades de endurecimiento rápido o estabilidad a altas temperaturas, como el mortero mezclado en seco autonivelante. Esto se debe a que, en condiciones normales de endurecimiento, la pasta de cemento de aluminato no contiene aluminato tricálcico e hidróxido de calcio, y su densidad también es relativamente grande, por lo que tiene una alta resistencia a la erosión del agua mineral y el sulfato. En particular, la resistencia al ácido del cemento de aluminato lo hace adecuado para preparar morteros mezclados en seco con altos requisitos de resistencia a la corrosión ácida.
La consistencia estándar del cemento de aluminato no requiere mucha agua, pero necesita más agua ligada durante la hidratación, alcanzando alrededor del 50% de la masa de cemento, casi el doble que el cemento de silicato. Esta es una razón importante por la que el cemento de aluminato tiene una mayor densidad e impermeabilidad tras el endurecimiento. Aprovechando la alta densidad e impermeabilidad del cemento de aluminato, también puede utilizarse para preparar taponamientos rígidos y construir morteros secos impermeables.
Dado que el cemento de aluminato libera una gran cantidad de calor al hidratarse, es necesario prestar atención a su dosificación y espesor de aplicación cuando se prepara mortero grueso, como el mortero autonivelante; de acuerdo con el rendimiento de reacción a la temperatura del cemento de aluminato, además de prestar atención a la temperatura de construcción de sus productos, también debe tenerse en cuenta durante la preparación; el cemento de aluminato tiene poca resistencia a los álcalis, y al establecer el ámbito de uso del mortero mezclado en seco a base de cemento de aluminato, es necesario enumerar las precauciones de uso y tomar las medidas de protección adecuadas; los productos preparados con cemento de aluminato no son adecuados para estructuras portantes a largo plazo y en entornos de alta temperatura y alta humedad; el cemento de aluminato reacciona rápidamente cuando entra en contacto con el agua, y el mortero mezclado en seco preparado con él debe prestar más atención a la resistencia a la humedad que el mortero mezclado en seco preparado con cemento de silicato.
Algunos productos de mortero mezclado en seco, como el mortero autonivelante, son propensos a blanquearse y empolvarse en la superficie debido a la transformación cristalina del cemento de aluminato. Añada yeso dihidratado, zeolita y otros materiales al cemento de aluminato para preparar mortero comercial con el fin de mejorar el rendimiento del producto. El producto modificado tiene una tasa de endurecimiento más rápida, sin contracción de resistencia posterior, y una forma cristalina estable bajo condiciones hidrotérmicas. La relación de resistencia a la compresión 28d y la alcalinidad pueden determinar la adaptabilidad de la fórmula del mortero.
4. Cemento de sulfoaluminato
El cemento de sulfoaluminato es un tipo de material cementante hidráulico que se obtiene calcinando materias primas con la composición adecuada y mezclando clínker de cemento con sulfoaluminato de calcio anhidro y silicato dicálcico como principales componentes minerales con diferentes cantidades de piedra caliza y la cantidad adecuada de yeso. El cemento de sulfoaluminato incluye el cemento de sulfoaluminato de endurecimiento rápido y baja alcalinidad, y el cemento de sulfoaluminato autotensado.
Un tipo de material cementicio hidráulico con alta resistencia temprana, que se fabrica moliendo clinker de cemento sulfoaluminado con la composición adecuada, una pequeña cantidad de piedra caliza (la cantidad añadida no debe superar el 15% de la masa de cemento), y una cantidad adecuada de yeso, se denomina cemento de sulfoaluminato de endurecimiento rápido, y su nombre en código es R-SAC. Se divide en cuatro grados de resistencia de 42,5, 52,5, 62,5 y 72,5 según la resistencia a la compresión 3d.
Un tipo de material cementante hidráulico con baja alcalinidad, que se hace moliendo juntos clinker de cemento de sulfoaluminato apropiado, una gran cantidad de piedra caliza (su cantidad de adición no debe ser inferior al 15% de la masa de cemento y no más del 35% de la masa de cemento), y una cantidad apropiada de yeso, se llama cemento de sulfoaluminato de baja alcalinidad, y su nombre en código es L-SAS. Se divide en tres grados de resistencia de 32,5, 42,5 y 52,5 según la resistencia a la compresión 7d. El cemento de sulfoaluminato de baja alcalinidad se utiliza principalmente para fabricar productos de cemento reforzados con fibra de vidrio. Cuando se utiliza para preparar productos y estructuras de hormigón con fibras de acero, barras, mallas y piezas incrustadas, debe utilizarse acero inoxidable.
Un tipo de material de cementación hidráulica con propiedades de expansión, que se hace moliendo clinker de cemento de sulfoaluminato con ingredientes apropiados y añadiendo la cantidad adecuada de yeso, se llama cemento de sulfoaluminato autotensado, y su nombre en código es S-SAC. El cemento de sulfoaluminato autotensado se divide en cuatro grados de autotensado de 3,0, 3,5, 4,0 y 4,5 según el autotensado de 28d.
El cemento de sulfoaluminato, con sus propiedades únicas, es un material versátil que puede utilizarse en una gran variedad de morteros de cemento. Resulta especialmente beneficioso para aplicaciones que requieren un endurecimiento rápido y una resistencia temprana, como el mortero seco de reparación de ingeniería de fraguado rápido, el mortero seco para construcciones de invierno, el mortero seco para ingeniería de suelos y el mortero adecuado para ingeniería de taponamiento.
El cemento de sulfoaluminato es un material fascinante con propiedades únicas. Puede endurecer normalmente a 5℃, gracias a su falta de minerales de C₃A y a su pasta de cemento de alta densidad. El resultado es una buena resistencia a los sulfatos, una contracción mínima al aire y excelentes propiedades anticongelantes y antifiltraciones. El pH de la fase líquida de la pasta de cemento es de 9,8-10,2, lo que lo convierte en un cemento de bajo contenido alcalino. Esta propiedad única permite mezclarlo con fibras de baja resistencia a los álcalis, como las fibras de vidrio.
La resistencia temprana del cemento de sulfoaluminato se desarrolla rápidamente, y la resistencia posterior se desarrolla lentamente pero no se contrae. El mortero seco preparado con cemento de sulfoaluminato tiene la misma regla. El tiempo de fraguado del cemento de sulfoaluminato es relativamente rápido, y el intervalo entre los fraguados inicial y final también es relativamente corto.
