Jeder Aluminatzementklinker, der hauptsächlich aus Kalziumaluminat besteht, wird zu einem hydraulischen Zementmaterial gemahlen, das Aluminatzement genannt wird und dessen Codename CA ist. Je nach Bedarf kann beim Mahlen von Zement mit einem Al₂O₃-Gehalt von mehr als 68 % eine angemessene Menge an αAl₂O₃-Pulver hinzugefügt werden. Aluminatzement kann je nach Gehalt in vier Kategorien eingeteilt werden.
CA-50 50%≤Al₂O₃ <60%
CA-60 60%≤Al₂O₃<68%
CA-70 68%≤Al₂O₃<77%
CA-80 77%≤Al₂O₃
Die physikalischen Eigenschaften von Tonerdezement sind wie folgt.
(1) Feinheit
Die spezifische Oberfläche darf nicht weniger als 300 m²/kg betragen, oder der Rückstand des 0,045-mm-Siebes darf nicht mehr als 20 % betragen, je nach Vereinbarung zwischen der anbietenden und der nachfragenden Partei. Im Falle von Streitigkeiten ohne Einigung ist die spezifische Oberfläche ausschlaggebend, um ein faires Lösungsverfahren zu gewährleisten.
(2) Abbindezeit (Mörtel)
Sie muss die folgenden Anforderungen erfüllen: Die Anfangshärtezeit von CA-50, CA-70 und CA-80 darf nicht früher als 30 Minuten und die Endhärtezeit nicht später als 6 Stunden betragen; die Anfangshärtezeit von CA-60 darf nicht früher als 60 Minuten und die Endhärtezeit nicht später als 18 Stunden betragen.
Tonerdezement ist ein frühfester Zement. Seine 1d-Festigkeit kann mehr als 80 % der 3d-Festigkeit erreichen, was dem Niveau von 28d gewöhnlichem Portlandzement entspricht. Der spätere Festigkeitszuwachs ist nicht signifikant. Er wird hauptsächlich für Projekte mit dringenden Bauzeiten (z. B. Straßen- und Brückenbau), Notreparaturen (z. B. Abdichten von Lecks) und Winterbauprojekte verwendet.
Im Gegensatz zu gewöhnlichem Festzement enthält Tonerdeschmelzzement kein Tricalciumaluminat oder ausfällungsfreies Calciumhydroxid. Diese einzigartige Zusammensetzung führt zu einem dichten Gefüge nach der Erhärtung, was ihn sehr widerstandsfähig gegen die Erosion durch Mineralwasser macht, ein entscheidender Vorteil bei verschiedenen Bauprojekten.
Hydratation und Erhärtung von Tonerdezement
Die Hydratation von Tonerdezement, insbesondere der Hydratationsprozess von Calciumaluminat, ist ein faszinierendes Forschungsgebiet. Es ist interessant festzustellen, dass die Hydratationsreaktion in Abhängigkeit von der Temperatur stark variiert. In verschiedenen Temperaturbereichen beobachten wir die Bildung unterschiedlicher Hydratationsprodukte, von denen jedes seine eigenen Eigenschaften und Auswirkungen hat.
Die Hydratation von CA₂ in Tonerdezement ist die gleiche wie die von CA, aber die Hydratationsgeschwindigkeit ist langsamer. Die Hydratationsreaktion von C₁₂A₇ ist schnell und erzeugt ebenfalls C₂AHg. Die Reaktion zwischen C₂AS und Wasser ist jedoch schwach und kann als inertes Mineral betrachtet werden. Eine kleine Menge C₂S erzeugt hydratisiertes Calciumsilikatgel.
Hydrate CaHiO oder C₂AHg sind nadelförmige oder schuppenförmige Kristalle, die eine feste Kristallbindung bilden, um ein Kristallskelett zu schaffen. Gleichzeitig füllt das entstehende Aluminiumhydroxidgel den Raum des Skeletts aus und bildet eine relativ dichte Struktur, so dass die Anfangsfestigkeit des Zements schnell erhöht werden kann, während die spätere Festigkeitssteigerung nicht signifikant ist.
CaH₁O und C₂AHg wandeln sich mit der Zeit in relativ stabile C₃AHs um. Dieser Umwandlungsprozess beschleunigt sich mit dem Anstieg der Umgebungstemperatur. Infolge der Kristallumwandlung scheidet sich freies Wasser aus dem Zementstein aus, wodurch sich die Poren vergrößern. Gleichzeitig ist die Festigkeit des Umwandlungsprodukts C₃AH₆ selbst relativ gering, und die Bindung zwischen den Kristallen ist schlecht, so dass die Festigkeit des Zementsteins erheblich reduziert wird. Die Umwandlung der Kristalle führt zu einer langfristigen Abnahme der Festigkeit, insbesondere in einer heißen und feuchten Umgebung, in der die Festigkeit erheblich abnimmt (die spätere Festigkeit kann um mehr als 40 % im Vergleich zum maximalen Festigkeitswert abnehmen). Bei richtiger Verwendung, vorsichtiger Behandlung und gezielten Maßnahmen können die unerwünschten Eigenschaften jedoch etwas verbessert werden. Dazu gehören die Zugabe von Gips oder wasserfreiem Gips zum Zement, die Verringerung des Wasser-Zement-Verhältnisses, die Senkung der Erhärtungstemperatur und andere Maßnahmen.
3. Anwendungsbereich und Vorkehrungen für Tonerdezement in Zementmörtel
Tonerdezement wird hauptsächlich in Trockenmörteln verwendet, die eine schnelle Erhärtung oder hohe Temperaturbeständigkeit erfordern, wie z. B. selbstnivellierende Trockenmörtel. Dies liegt daran, dass der Zementstein aus Tonerdezement unter normalen Erhärtungsbedingungen kein Tricalciumaluminat und kein Calciumhydroxid enthält und seine Dichte relativ hoch ist, so dass er eine hohe Beständigkeit gegen die Erosion durch Mineralwasser und Sulfat aufweist. Aufgrund seiner Säurebeständigkeit eignet sich Aluminatzement für die Herstellung von Trockenmörteln mit hohen Anforderungen an die Säurekorrosionsbeständigkeit.
Die Standardkonsistenz von Tonerdeschmelzzement erfordert nicht viel Wasser, aber während der Hydratation benötigt er mehr gebundenes Wasser, das etwa 50 % der Zementmasse ausmacht und damit fast doppelt so hoch ist wie bei Silikatzement. Dies ist ein wichtiger Grund dafür, dass Tonerdeschmelzzement nach der Erhärtung eine höhere Dichte und Dichtheit aufweist. Die hohe Dichte und Undurchlässigkeit von Tonerdezement kann auch für die Herstellung von starren Verschlüssen und wasserdichten Trockenmörteln genutzt werden.
Da Aluminatzement bei der Hydratation eine große Wärmemenge freisetzt, muss bei der Herstellung von dickem Mörtel, wie z. B. selbstnivellierendem Mörtel, auf die Dosierung und die Auftragsdicke geachtet werden; entsprechend der Temperaturreaktionsfähigkeit von Aluminatzement sollte nicht nur die Verarbeitungstemperatur der Produkte, sondern auch die Zubereitung berücksichtigt werden; Aluminatzement hat eine schlechte Alkalibeständigkeit, und bei der Festlegung des Anwendungsbereichs von Trockenmörtel auf der Basis von Aluminatzement ist es notwendig, die Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung aufzulisten und geeignete Schutzmaßnahmen zu ergreifen; Produkte, die mit Aluminatzement hergestellt werden, sind nicht für langfristig tragende Strukturen und in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit geeignet; Aluminatzement reagiert schnell, wenn er mit Wasser in Berührung kommt, und mit ihm hergestellter Trockenmörtel sollte mehr auf Feuchtigkeitsfestigkeit achten als Trockenmörtel, der mit Silikatzement hergestellt wird.
Einige Trockenmörtelprodukte, wie z. B. selbstnivellierende Mörtel, neigen aufgrund der Kristallumwandlung von Aluminatzement zu Weißfärbung und Pulverisierung an der Oberfläche. Zur Verbesserung der Produktleistung werden Aluminatzement bei der Herstellung handelsüblicher Mörtel Dihydratgips, Zeolith und andere Materialien zugesetzt. Das modifizierte Produkt härtet schneller aus, schrumpft nicht nach und hat eine stabile Kristallform unter hydrothermalen Bedingungen. Das 28d-Druckfestigkeitsverhältnis und die Alkalinität können die Anpassungsfähigkeit der Mörtelformel bestimmen.
4. Sulfoaluminatzement
Sulfoaluminatzement ist eine Art hydraulischer Zement, der durch Kalzinieren von Rohstoffen mit geeigneter Zusammensetzung und Mischen von Zementklinker mit wasserfreiem Calciumsulfoaluminat und Dicalciumsilicat als den wichtigsten mineralischen Bestandteilen mit unterschiedlichen Mengen an Kalkstein und der richtigen Menge an Gips gewonnen wird. Zu den Sulfoaluminatzementen gehören der schnell härtende Sulfoaluminatzement mit niedriger Alkalität und der selbstspannende Sulfoaluminatzement.
Eine Art von hydraulischem Zementmaterial mit hoher Frühfestigkeit, das durch Mahlen von Sulfoaluminatzementklinker mit geeigneter Zusammensetzung, einer kleinen Menge Kalkstein (die zugegebene Menge sollte 15 % der Zementmasse nicht überschreiten) und einer angemessenen Menge Gips hergestellt wird, wird als schnellhärtender Sulfoaluminatzement bezeichnet, und sein Codename ist R-SAC. Er wird in vier Festigkeitsklassen von 42,5, 52,5, 62,5 und 72,5 entsprechend der 3d-Druckfestigkeit eingeteilt.
Eine Art von hydraulischem Zementmaterial mit niedriger Alkalität, das durch das Zusammenmahlen von geeignetem Sulfoaluminat-Zementklinker, einer großen Menge Kalkstein (seine Zugabemenge sollte nicht weniger als 15 % der Zementmasse und nicht mehr als 35 % der Zementmasse betragen) und einer angemessenen Menge Gips hergestellt wird, wird Sulfoaluminat-Zement mit niedriger Alkalität genannt, und sein Codename ist L-SAS. Er wird in drei Festigkeitsklassen von 32,5, 42,5 und 52,5 nach der 7d-Druckfestigkeit eingeteilt. Sulfoaluminatzement mit niedriger Alkalität wird hauptsächlich zur Herstellung von glasfaserverstärkten Zementprodukten verwendet. Bei der Herstellung von Betonprodukten und -konstruktionen mit Stahlfasern, -stäben, -matten und eingebetteten Teilen sollte rostfreier Stahl verwendet werden.
Eine Art von hydraulischem Zementmaterial mit Ausdehnungseigenschaften, das durch Mahlen von Sulfoaluminatzementklinker mit geeigneten Zutaten und Hinzufügen der richtigen Menge Gips hergestellt wird, wird als selbstgespannter Sulfoaluminatzement bezeichnet, und sein Codename ist S-SAC. Selbstgespannter Sulfoaluminatzement wird in vier Selbstspannungsgrade von 3,0, 3,5, 4,0 und 4,5 entsprechend der Selbstspannung von 28d unterteilt.
Sulphoaluminatzement ist mit seinen einzigartigen Eigenschaften ein vielseitiges Material, das in einer Vielzahl von Zementmörteln verwendet werden kann. Er ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, die eine schnelle Erhärtung und frühe Festigkeit erfordern, wie z. B. schnell abbindender Trockenmörtel für technische Reparaturen, Trockenmörtel für den Winterbau, Trockenmörtel für den Erdbau und Mörtel, der sich für Verstopfungsarbeiten eignet.
Sulfoaluminatzement ist ein faszinierendes Material mit einzigartigen Eigenschaften. Dank des Fehlens von C₃A-Mineralien und der hohen Dichte des Zementleims kann er normalerweise bei 5℃ aushärten. Dies führt zu einer guten Sulfatbeständigkeit, einem minimalen Schwinden an der Luft und hervorragenden Frostschutz- und Anti-Sicker-Eigenschaften. Der pH-Wert der flüssigen Phase des Zementleims liegt bei 9,8-10,2, was ihn zu einem alkaliarmen Zement macht. Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaft kann er mit Fasern mit geringer Alkalibeständigkeit, wie z. B. Glasfasern, gemischt werden.
Die Frühfestigkeit von Sulfoaluminatzement entwickelt sich schnell, die spätere Festigkeit entwickelt sich langsam, schrumpft aber nicht. Für den Trockenmörtel, der mit Sulfataluminatzement hergestellt wird, gilt die gleiche Regel. Die Abbindezeit von Sulfoaluminatzement ist relativ schnell, und die Zeitspanne zwischen der Anfangs- und der Endfestigkeit ist ebenfalls relativ kurz.
