Cos’è il cemento alluminoso e dove si usa: tipologie, proprietà, caratteristiche tecniche

Il cemento alluminato di calcio, talvolta indicato come cemento alluminoso, è un tipo speciale di cemento che si distingue per l'elevata resistenza iniziale e la resistenza a sostanze chimiche e temperature estreme. Per questo motivo, è l'opzione migliore per una serie di progetti edilizi speciali in cui il normale cemento Portland potrebbe non funzionare altrettanto bene.

Quando è necessario un rapido sviluppo della resistenza, questo tipo di cemento si rivela utile. Ad esempio, poiché consente di riaprire le strutture all'uso molto prima rispetto al cemento tradizionale, viene spesso utilizzato per riparare strade e piste aeroportuali. Nella costruzione di rivestimenti refrattari per forni e fornaci – dove i materiali devono sopportare alte temperature – si preferisce anche il cemento alluminoso.

La resilienza del cemento alluminoso in ambienti chimici difficili è una delle sue caratteristiche principali. Per i progetti che riguardano pavimentazioni industriali, impianti di trattamento delle acque reflue e strutture esposte all'acqua di mare, è un'ottima opzione. Grazie alla sua speciale composizione, dura più a lungo ed è più resistente in queste difficili circostanze.

Sarà più facile scegliere il materiale più adatto al vostro progetto se conoscete le diverse varietà e qualità del cemento alluminoso. Le diverse varietà di cemento alluminoso, le loro qualità uniche e gli attributi tecnici che li rendono adatti alle varie applicazioni saranno trattati nelle sezioni che seguono.

Area di applicazione

Prima di approfondire le caratteristiche, gli usi e il contesto del cemento alluminoso, è indispensabile comprenderne la rilevanza. Sebbene l'acquisto di materie prime così costose per la loro capacità di accelerare l'indurimento sia irrilevante, questo tipo di miscela è più richiesto nel settore industriale perché la resistenza al fuoco a migliaia di gradi non è necessaria nella vita di tutti i giorni.

Utilizzo di cemento alluminoso nel settore manifatturiero:

• Riparazione e ricostruzione di ponti
• Costruzione accelerata di strutture con un elevato livello di stabilità – tutti i lavori durano fino a 3 giorni
• Casi in cui è importante garantire la resistenza del monolite ai solfati
• Fissaggio e fissaggio dei bulloni di ancoraggio
• Creazione di contenitori per l'uso di sostanze aggressive
• Sistemazione di pozzi di petrolio
• Il cemento alluminoso GC40 può essere utilizzato come acceleratore per la presa del calcestruzzo, come componente per una miscela refrattaria
• Riparazione di imbarcazioni marittime
• Costruzione di strutture in cemento armato soggette a carichi particolarmente gravosi
• Costruzione di strutture marittime e sotterranee
• Introduzione di soluzioni adesive destinate a operare nel campo della chimica delle costruzioni
• Il cemento Hz 40 è il componente principale nella preparazione di soluzioni espandenti e impermeabili
• La produzione di intonaci impermeabilizzanti può essere effettuata anche con cemento argilloso-terroso – il materiale viene utilizzato nella decorazione di linee d'acqua, metropolitane, nelle giunzioni delle condutture, e per la realizzazione di opere di manutenzione.D.

L'applicazione del cemento terra-argilla nell'edilizia personalizzata

• Predisposizione di massetti per pavimenti (in alcuni casi in cui ci sono requisiti speciali per il calcestruzzo)
• Fase preparatoria del lavoro con i davanzali delle finestre
• Costruzione di scantinati, seminterrati di edifici (raramente)
• Riparazione/ricostruzione di sistemi di ventilazione, camini in case private.
• Spesso, nella costruzione di camini e forni nelle case e di altri tipi di dispositivi di riscaldamento, si utilizza il cemento GC 40, le cui caratteristiche consentono di garantire le proprietà strutturali desiderate

Caratteristiche di produzione

La bauxite pura o il calcare vengono utilizzati per produrre cemento alluminoso, che ha proprietà molto specifiche. Alla miscela vengono aggiunti altri ingredienti per conferire le qualità desiderate. La fusione e la sinterizzazione sono i due processi principali utilizzati per produrre cemento. La qualità del coke, il contenuto volumetrico di ossidi di ferro, la composizione della bauxite e l'aggiunta di acido silicico influenzano il metodo di scelta.

Fusione

La bauxite pregiata viene combinata con coke e calcare per il processo di fusione. Dopo essere stata riscaldata alla temperatura corretta nei recuperatori, questa miscela viene inviata ai forni a camicia d'acqua raffreddati ad acqua, dove viene fusa immettendo aria attraverso le turie. La massa viene inviata a un frantoio per la macinazione, dopo essere passata attraverso un foro per il rubinetto e raffreddata negli stampi del forno. I frantoi hanno mulini multicamera installati al loro interno. Il combustibile particolato è il motore dei forni.

La miscela viene occasionalmente purificata dall'acido silicico attraverso l'uso della fusione elettrica, che fonde il ferrosilicio. Il processo di fusione ad arco, che utilizza forni a corrente alternata unici nel loro genere, viene occasionalmente impiegato per creare cemento alluminoso di qualità eccezionale. Le materie prime vengono prima trasformate in granuli o bricchette mediante frantumazione, miscelazione e modellazione. Anche se la bauxite viene calcinata e si utilizza un lotto contenente coke, il calcare viene calcinato in precedenza.

La silice presente nel lotto viene ridotta in silicio grazie alle temperature straordinariamente elevate che possono essere raggiunte nei moderni forni elettrici ad arco; il silicio si combina poi con il ferro per formare il ferrosilicio.

Il cemento alluminoso può essere prodotto anche negli altiforni, anche se il prodotto perde rapidamente resistenza dopo l'indurimento.

Sinterizzazione

In questo metodo di produzione si utilizzano forni convenzionali con temperature relativamente basse. Inizialmente, la miscela viene raffreddata gradualmente per far sì che la gehlenite cristallizzi e diventi vetrosa. In questo caso, è fondamentale che la temperatura durante il processo di sinterizzazione rimanga al di sopra del livello ideale per evitare la cristallizzazione degli alluminati di calcio. Per evitare la formazione di cristalli di gehlenite, vengono progettati sistemi di raffreddamento molto rapidi per garantire che il vetro non compaia nella composizione finita.

Quando la miscela lascia il forno, le correnti d'aria e vapore la trasformano in granuli. Confrontando il cemento alluminoso prodotto con questo metodo con una sostanza che si è raffreddata più lentamente, il primo presenta indicatori di resistenza superiori.

Composizione e proprietà

È importante riflettere sulla composizione del cemento alluminoso per comprenderla meglio. L'alluminato monocalcico a bassa base, noto anche come CaO-A12O3, è l'ingrediente principale della miscela. Durante il processo di indurimento, il cemento si trasforma in idroalluminato dicalcico. Questo tipo di cemento è disponibile in due varietà: a bassa calce (CaO< 40%) e ad alto contenuto di calce (CaO>) 40%).

I componenti chimici che compongono il cemento alluminoso sono i seguenti:

• Ossido di ferro: dal 5% al 15%
• Ossido di silicio – dal 5% al 15%
• Ossido di calcio: dal 35% al 45%
• Ossido di alluminio – dal 30% al 50%

Alluminati, silicato bicalcico (che rallenta l'indurimento) e gehlenite come additivo per la zavorra vengono aggiunti alla miscela.

1) Il cemento ha eccezionali qualità leganti e un'elevata resistenza dopo il completo indurimento, grazie alla presenza di alluminati di calcio nell'impasto. Tuttavia, sebbene il cemento alluminoso si comporti in modo simile al cemento Portland, il suo processo di indurimento comporta il rilascio di calore; il primo giorno viene rilasciato circa il 70% del calore, il che è pericoloso. Il calcestruzzo presenta una resistenza da due a tre volte inferiore alla norma se la temperatura dell'aria è superiore a +30 gradi.

2) Il cemento alluminato presenta una forza e una resistenza superiori alle condizioni ambientali difficili, con il risultato di una pietra artificiale più densa rispetto al cemento Portland. Tuttavia, un ambiente alcalino provoca una rapida deformazione di questo monolite, per cui non è consentita la miscelazione con gesso, cemento Portland o calce.

3) Questo tipo di soluzione cementizia ha una rapida velocità di indurimento; l'impasto inizia a solidificarsi in 30 minuti e impiega 12 ore per terminare la lavorazione. Come il cemento Portland, il cemento alluminoso fa presa, ma raggiunge la sua resistenza standard in 72 ore anziché in 28 giorni.

Qualità del cemento a base di allumina:

• Resistenza agli ambienti gassosi e ai liquidi aggressivi
• Capacità di eseguire lavori a temperature minime
• Rapido aumento della resistenza
• Alta densità del monolite creato
• Elevato livello di stabilità termica, che consente di ottenere soluzioni refrattarie

Struttura e tipologie

Questo tipo di cemento si distingue in due categorie principali: a composizione normale e ad alto tenore di alluminio, in base alla quantità di impurità presenti nel materiale. Dopo settantadue ore si stabilisce il grado del cemento. La composizione è tipicamente importata in piccole quantità a Mosca e nelle aree circostanti, dove viene venduta in contenitori del peso di 40-50 kg o in sacchi speciali. Il cemento alluminoso può avere colori che vanno dal verde al giallo, dal marrone al nero, a seconda della quantità di ferro presente nella miscela e della velocità di ossidazione dei costituenti.

I tre gradi principali di cemento alluminoso – GC-40, GC-50 e GC-60 – variano nella loro capacità di tollerare carichi di compressione. La miscela GC-40 diventa più forte a partire dal 22.5 (MPa dopo 24 ore) a 40 MPa dopo 72 ore di getto. Questa è la marca più conosciuta, adatta a diversi progetti edilizi. Il cemento utilizzato nel settore dei combustibili e dell'energia ha un indice di resistenza pari a GC-50, che raggiunge 50 MPa. Il GC-60 è una miscela con una resistenza fino a 60 MPa, utilizzata nei settori della metallurgia e della difesa.

Un ingrediente che deve essere utilizzato correttamente è il cemento alluminoso. È meglio affidare il lavoro di preparazione della miscela agli esperti. La miscelazione del cemento (rispetto al normale cemento Portland, ad esempio) è più difficile e richiede più tempo a causa della sua elevata viscosità; tuttavia, una corretta miscelazione è essenziale per la consistenza e la durata del calcestruzzo.

Poiché è quasi impossibile utilizzare rapidamente grandi volumi di calcestruzzo ed è impossibile rallentare il processo di indurimento, l'impasto viene tipicamente preparato in piccole porzioni. È molto difficile lavorare con composizioni che iniziano a indurire subito dopo la preparazione, e questo può avere un impatto sulla qualità della struttura finale.

Il cemento alluminoso è spesso utilizzato per creare una varietà di miscele e composizioni espandenti che induriscono rapidamente. La composizione e i rapporti tra i componenti sono calcolati in modo indipendente per ciascuna soluzione. In genere, l'impasto si autocompatta e si espande di volume man mano che indurisce, compensando il ritiro. Queste miscele sono create combinando il cemento alluminoso con diversi additivi.

• Cemento espansivo con gesso e scorie frantumate – indurisce rapidamente, si espande in acqua.
• Una miscela impermeabile con ritiro minimo – al cemento vengono aggiunti gesso emiidrato e calce spenta, il che permette di ottenere un materiale adatto all'impiego in lavori di impermeabilizzazione.
• Cemento impermeabile espandibile – acquista rapidamente forza, viene utilizzato per l'impermeabilizzazione di chiuse, gallerie, condutture, piscine, ecc.d.

Il cemento alluminoso, talvolta indicato come cemento ad alto tenore di allumina, è un materiale versatile e a presa rapida che trova applicazione nell'edilizia grazie alle sue qualità speciali, tra cui la resistenza agli attacchi chimici, il rapido indurimento e l'elevata resistenza iniziale. Viene spesso utilizzato in luoghi che devono essere riparati rapidamente, come pavimenti industriali e strade, nonché in luoghi sottoposti a calore estremo o a forti sostanze chimiche. Le numerose varietà di cemento alluminoso, le loro qualità uniche e le caratteristiche tecniche che ne consentono l'utilizzo per una serie di applicazioni specializzate saranno trattate in questo articolo.

Specifiche tecniche

• Indurimento rapido: inizia dopo 30-45 minuti e termina dopo tre giorni.
• Il rilascio di grandi volumi di calore durante il processo di indurimento, grazie al quale il cemento alluminoso può essere utilizzato a temperature fino a -10C.
• Caratteristiche di resistenza elevate sia alle basse che alle alte temperature.
• Resistenza al fuoco – fino a +1300-1700 C.
• Alta densità (pochi pori nella struttura).
• Resistenza molto elevata.
• Resistenza ai mezzi gassosi e liquidi, alla corrosione, ai composti solforati di magnesio e calcio, ai cloruri di metalli alcalini.

Grazie alle sue proprietà distinte e alle sue qualità uniche, il cemento alluminoso è un materiale che può essere utilizzato per una varietà di applicazioni specializzate. Il suo rapido tempo di presa e l'elevato sviluppo della resistenza iniziale lo rendono particolarmente utile per i progetti di costruzione con tempi rapidi, come le riparazioni di emergenza e le costruzioni invernali.

Il cemento alluminoso non solo indurisce rapidamente, ma presenta anche un'eccezionale resistenza agli agenti chimici aggressivi e alle alte temperature. Per questo motivo, è l'opzione perfetta per i calcestruzzi refrattari, utilizzati in forni, fornaci e altri ambienti industriali ad alta temperatura. Grazie alla sua resistenza chimica, il cemento può essere utilizzato in ambienti in cui possono essere presenti condizioni acide o solfatiche.

Il cemento alluminoso ha molti vantaggi, ma deve essere usato correttamente per evitare problemi come la conversione, che nel tempo può causare una diminuzione della resistenza. Affinché le strutture in cemento alluminoso funzionino e durino nel tempo, è fondamentale una corretta progettazione dell'impasto e metodi di applicazione.

Tutto sommato, il cemento alluminoso è uno strumento utile per il settore edile, in quanto fornisce risposte a situazioni difficili in cui il normale cemento Portland potrebbe non funzionare altrettanto bene. I professionisti possono utilizzare appieno questo materiale specializzato per ottenere risultati edilizi di successo e di lunga durata conoscendone le proprietà e le applicazioni.

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