АКАДЕМИЯ НАУК СОЮЗА ССР
СОВЕТ ПО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОПАГАНДЕ
ПРИ. ПРЕЗИДИУМЕ АН СССР
Р Л. ПЕВЗНЕР
ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ
ЦЕМЕНТ
ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР
194-3

АКАДЕМИЯ НАУК СОЮЗА ССР
СОВЕТ ПО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОПАГАНДЕ
ПРИ ПРЕЗИДИУМЕ АН СССР
А
к от
Р. Л. ПЕВЗНЕР
Z5 ' *-* v...,
' v
Ч ^;',.-/.ч
> ТіГ-у
ГЛИНОЗЕМИСТЫЙ ЦЕМЕНТ
С С С * і
ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР
Москва 1943 Ленинград
БВ 1943 AKS 925

СОДЕРЖАНИЕ
Определение и исторические сведения . . _
Сырье для глиноземистого цемента ....
Производство глиноземистого цемента . . .
Свойства глиноземистого цемента .....
Механическая прочность
Химическая стойкость
Применение глиноземистого цемента . . - -
Хранение и перевозка ....
Подготовка цемента и его дозировка ....
Перемешивание бетонной массы
Производство бетонных работ в зимнее время
Уход за бетонными конструкциями
Контроль производства бетонных работ . . .
Отв. по выпуску С- Ардашнинова
Подписано к печати 22/VI 1943 г. НС 27227. 3/4 п. л.
0,8 учетно-изд. л. Тираж 3000 Формат 84 X 108 V**- Заказ № 01180
Филиал 1-й Образцовой типографии Огиза РСФСР треста «Полиграф-
книга». Свердловск, ул.Ленина, 47

Определение и исторические сведения
Глиноземистым цементом называется быстро
твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем
обжига-до сплавления wm 'спекания материалов с
большим содержанием глинозема (бокситов) вместе с
известью или извіестняком и последующего тонкого помола
продукта обжига^. Глиінозем.истый цемент (иногда (называют
«бокоитным»—ото имени сырья торной породы (боксита),-из
которого іего изготовляют, 'или «алюминатньш» — по тем
со-единениям, которые образуются в процессе обжига
и твердения.
Глиноземистый цемент характеризуется тем, что
приготовленные на нем растворы и бетоны, в отличие от всех
друяих видов цементов, по истечении одних суток тверде-
йия (т. е. через 24 часа), показывают уже большую
механическую прочность.
Это -исключительное свойство глиноземистого цемента
делает его чрезвычайно ценным материалом для военного,
а также транспортного строительства, особенно при
восстановлении разрушенных неприятелем сооружений.
Глиноземистый цемент бьші изобретен в 1908 г.
одновременно американцем* Шпе&мянам и французом Видом. До
империалистической вюйны (1914 г.) этотазоэд цемевга имел
очень ограниченное применение во всех странах. Интересно
отметить, что известная французская фирма «Ляфарж»,
изготовляя глиноземистый цемент с 1908 г., держала
производство в большом Секрете, а объединение портландцемент-
ных заводов Германии, боясь конкуренции и не зная
секретов производства, в 1913 г. на обширном собракии
строителей -всячески прея-остерегало их от пользования новым
цементом.
Для военных целей глиноземистый цемент с большим
успехом впервые был применен французами в войне с
Германией (1914—1918 тт.) для быстрого возведения всевоз-
2 Глиноземистый цемент
з

можныіх (оборонительных бетонных сооружений на фронте
и "для восстановления разрушенных мосто© »и т. д. Так, в
боях при защите Вердена с помощью глиноземистого
цемента французы в течение 16—24 часов восстановили
разрушенные железобетонные эдрепоотные сооружения, мосты,
дорога и, таким образам, быстро ликвидировали
последствия бомбардировок,
В 'настоящее время отшназешатый цемент іврюизводит-
ся >в Германии, Англии, Швеции, США, Швейцарии,
Италии іи других странах.
Глино?емистый цемент в СССР інаходит себе
применение также в промышленности.
Сырье для глиноземистого цемента
В отличие от портландцемента, где пробладающими
составными частями являются силикаты кальция, т. е.
вещества, состоящие ив извести -и .кремнекислоты, в глшшэеми-
стом цементе преобладает однокальциевый алюминат
(СаО. А120з). Соответственно этому сырьем для
производства глиноземистого цемента служат известняк и /богатые
глиноземом вещества, главным образом бокситы. Боксит
представляет собой физическую смесь коллоидных
гидратов глинозема, окиси железа, ікремнезема и двуокиси
титана с адсорбированной водой.
Залежи боксита (основного ісььрья для производства
"металлического алюминия) на земном шаре весьма
ограничены.
Мощные залежи боксита находятся в СССР.
В противовес производству алюминия, где требуется
чистая порода боксита, для производства глиноземистого
цемента можно использовать баксиггы с большим
содержанием /примесей. Это обстоятельство 'значительно 'расширяет
сырьевую базу для производства глиноземистого цемента.
Производство глиноземистого цемента
При производстве глиноземистого цемента боксит я
известь или известняк, взятые в-определенных весовых сорт-
ношениях, подвергаются обжигу.
Откошеиие в (готовом продукте весового процентного
содержания окиси кальция (СЮ) ж процентному
содержанию кремнезема и глиноэема (S1O2+AI2O3) должно быть
меньше единицы, т. е.
- _СаО
4

Различие в «химическом составе между гЛиноземистым
и лорглаидским цементом видно из таблицы 1.
Таблица 1
Химические элементы
Окиси кальция ...
Кремнекислоты ....
Глинозема .......
Глиноземистый
цемент в %
35—45
5—Ю
35—50
5-15
Портландский
цемент в %
63—66
22—23
6—7
2-3
В зависимости от метода обжига различают два
способа производства глиноземистого цемента: а) но методу
спекания-, -б) по методу плавления.
При производстве по методу спекания подготовленная
сырьевая смесь спекается в иі&хтпых или вращающихся
печах при температуре 1200—1300°С (т. е. при более
низкой температуре, чем портландцемент). В результате
обжига смеав получается цементный глиноземистый клинкер,
который гёосле охлаждения измельчается не меньше, чем
высокосортный портландцемент.
Но этот метод требует высокосортных бокситов, что
является основной причиной малого распространения его в
практике производства глиноземистого цемента.
Наибольшее применение поэтому получил 'метод
плавления.
При производстве [глиноземистого цемента по -методу
плавления .применяют специальные шахтные лечи,'так
называемые (ват?ржжетньве, имеющие особый кожух с
водяным охлаждением. Эти печи применяются обычно в цвет-,
ной меташлурша (медь и никель).
Вышгга шахты 5—7 м. Производтельяосаъ пе«іей
колеблется от 15 до 50 т в сутки яри расходе топлива
(кокса) ют 400 до* 550 кг «а тодау і^ем^ента-. Расплавленная
масса выпускается из печи каждые 45 минут. Однако большой
расход топлива <в ватержакетных печах побудил
пользоваться давя расплавления породы электрическими "печами-.
Суточная производительность' электрических печей
колеблется от 20 до 60 т.
Клинкер глиноземистого цемента, полученный в
электропечи, после соответствующего охлаждения измельчается до
степени не меньшей, чем высокосортные портландцементы.
5

Глиноземистый цемент, .изготовленный по методу
спекания, представляет собой .порошок, шоколадного цвета и
имеет меньшую -прочность, чем плавленый цемент.
Плавленый цемент имеет темносерый цвет.
Помимо указанных методов, ів СССР разрешена
крупнейшая- народнохозяйственная задача получения
глиноземистого цемента путем плавки в доменной печи уральской
бокситовой руды с добавкой известняка и железного лома.
При таком оригинальном комплексном процессе
доменная печь одновременно дает чугун и шлак,
представляющий собой клинкер глиноземистого цемента.
Этот міетод получения дешевого глиноземистого
цемента открываем широкие перспективы для 'использования
больших запасов (бокситов, имеющих примеси железа.
В отличие от глиноземистого цемента, получаемого
методом спекания или сплавления, цемент, получаемый в
доменной печи, называют доменным глиноземистым
цементом.
Свойства глиноземистого цемента
Характерным свойством глиноземистого цемента
является чрезвычайно быстрое нарастание механической
прочности его, особенно в начальные сроки твердения. В
дальнейшем же это нарастание -идет так же, как и у
портландцемента.
Интересно отметить, что нарастание прочности
глиноземистого цемента исчисляется не только сутками, л о и
часами. Проф. Кинд в своем труде «Специальные цементы»
приводит интересные данные по затронутому вопросу
(таблица 2).
Таблица 2
Возраст образцов в часах
состава 1:3 (считая с момента
затворения)
Временное сопротивление
•в кг/см2
на сжатие
на растяжение
Через 5 часов
ь 10 ,»
* 15 »
» 24 » .....
» 72 & (3 суток).
» 168 » (7 суток) .
» 672 » (28 суток)
259
474
J510
573
ГбЮ
655
L710
21,0
23,3
29,2
35,5
34,7
34,9
38,2
6

Глиноземистый цемент является быстро твердеющим, но
не быстро схватывающимся. Это значит, что после
схватывания, наіступающега в нормальные сроки, дальнейшее
взаимодействие между водой т цементом протекает очень
интенсивно, и это обусловливает быстрое твердение.
Интенсивность -происходящих реакций отвердения
сопровождается большим выделением тепла в первые сроки
твердения.
Это свойство является весьма ^полезным при зимних
бетонных работах. При летнем бетонировании
выделяющееся тепло вызывает существенное (повышение температуры
внутри массива, что влечет за собой образование вредных
напряжений и, следовательно, .разрушение бетота. Поэтому
в летнее время нужно принимать специальные меры к
охлаждению бетона.
Удельный вес глиноземистого цемента — 3,1. Объемный
вес—1000—1300 кг/см3 в рыхл&м и 1600—1800 -кг/м* в
уплотненном состоянии. Тонкость помола: остаток на сите
900 отвУсм2 не более 1%, на сите 4900 отв./см2 — не
более 159/о. Практическая же тонкость помола нашего
цемента выше и доходит до остатка не более 5—6% на сите ©
4900 отвУсм2.
Начало схватывания должно наступать не ранее 30
минут, а конец—іне позднее 12 часов от момента -затворе'ния.
Глиноземистый цемент должен обладать 'равномерностью
изменения объема -при испытании в воде, а также при
горячих пробах.
Механическая прочность
В зависимости от прочности цемеет делится на три
марки. По техническим условиям ГОСТ—969—41, на
глиноземистый цемент установлены следующие показатели.
Та блица 3
Марки
цемента
300
400
500
Временное сопротивление в w
сжатию через растяжеі
24 часа I 3 дня
250
350
450
300
400
500
24 часа
16
20
24
г/см*
иию через
3 дня
18
22
26

Химическая стойкость
Глиноземистый цемент обладает стойкостью в.морской
воде іи в водах, содержащих гипс и сернокислую магнезию,
но не обладает юислото-н щелочестойкостью.
Применение глиноземистого цемента
Учитывая все специфические свойства глиноземистого
цемента», а также его хорошее -сцепление с арматурой,
целесообразно его применять:
1) для возведения оборонительных ій вошнотранспорт-
ных сооружений;
2) для восстановления разрушенных воекнотраніспорт-
ных сооружений, мостов, искусственных сооружений,
автомагистралей -и т. д. в условиях крайней стесненности
сроков;
3) для возведения сооружений, подверженных
действию приливов и отливов (набережные, порты, плотины
и друше гидротехнические сооружения);
4) іпри зимних бетонных и железобетонных работах и
прн раіботе при низких темпераггурах;
5) при (необходимости быстрого возведения
фундаментов іпод машины и при срочных ремонтнонмонтажныж
работах;
6) для'возведения бетонных и железобетонных
.сооружений, .находящихся в минерализованных водах;
7) во всех срочных случаях строительной практики:
ликвидация -аварии конструкций, ремонт после пожаров и т.д.
В литературе имеются также указания >на то, что
глиноземистый цемент с успехом применяется для устройства
дорог США в болотистых местностях северо-восточной части
штата Техас. Такие дороги открываются для движения
через несколько часов после укладки бетона Такая
возможность 'Применения глиноземистого цемента может, конечно;
представить большой интерес .и для нашего -воениотран-
спортного строительства.
Хранение и перевозка
Ввиду того что химическая природа глиноземистого
цемеета различна от (портландцемента и других зяжущих
материалов, «необходимо раздельно хранить и перевозить
его.
Обращаясь к химическим уравнениям гидратации глав-
'НвйшиіХ соединений, входящих в состав тлшюэем-исто-
8

го цемента и портландцемента, можяо найти объяснение
того замечательного фа,кта, что если, например, смешать ©
пропорции 1: 1 глиноземистый цемент ,и
высококачественный портландцемент, то при эатворешш такой смеси
неожиданно получится совершенно отрицательный результат:
см'есь чрезвычайно быстро схватывается и дает
неудовлетворительную прочность.
1) 2 (А1203 . СаО) + 10Н2О = 2СаО . А12Оа - 7Н2ОА1а (ОН),
для глиноземистого цемента.
2) 3 СаО . Si02 + 4,5Н20 = СаО . Si02.2,5Н20 + 2Са (ОН),
для портландцемента.
Сопоставление этих уравнений показывает, что оба
цемента существенно отличаются друг от друга.
Глиноземистый цемент требует значительно 'больше
воды для гидратации, чем. портландцемент.
Кроме того, в затвердевшем глиноземистом цементе, в
отличие от (Портландцемента, не содержится свободного
гидрата извести.
Низкая прочность смеси при соединении глиноземистого
и портландцемента объясняется тем, что гидратация трех-
кальциевого силиката дает значительное количество
свободного гидрата окиси кальция, а поэтому шродукт
гидратации глиноземистого цемента совершенно изменяет свой
состав и характер.
Двухкальциевый «гидр о>алю мин ат должен при наличии
свободного гидрата извести перейти в более основные
гидроалюминаты.
Гидрат же глинозема, получившийся при гидратации
однокальциевого алюмината в весьма дисперсном
коллоидальном состоянии, встречаясь со свободным гидратом
извести, немедленно образует вьюоасоасновные щдроалюми-
наты.
Таким образом в смеси глиноземистого и
портландцемента продукты,- получающиеся в др-авой часта вьвшаприве-
деінных уравнений 1 и 2, «исчезают, -процесс гидратации
чрезвычайно ускоряется и приводит к бьпстрой коэдулзщшя
продуктов гидратации, абрг&ующяхся на поверхности эерен.
Процесс схватывания ускоряется настолько, что
делается почти мгновенным, и вследствие этого гидратация
быстро прекращается. В конечном- счете затворенная смесь
не показывает механической прочности, свойственной
высоким сортам указанных цементов в отдельности.
Склад для «ранения гланоэеміиотого цемента должен
быть крьиый и сухой.
9

Пол оклада должен быть уложен, на лагах на высоте
не менее 30 см от -земл-и и иметь 'проветриваемое подполье.
Конструкция кровияи <и ее наклон должны
обеспечить-быстрое удаление воды с крыши. Свесы «крыши- должны быть
достаточной длины для предохранения стен от косого
дождя. Цемент, лежащий на складе, должен быть тщательно
защищен от атмосферных влияний, сквозняков и
усиленного обмена воздуха в 'помещении склада.
Большое внимание следует уделить также тому, чтобы
^эмент не слежягаался при хранении. В проггадаом случае
необходимо заботиться о хорошей распушке цемента (перед
подачей его в бетономешалку.
В противоположность другим цементам, глиноземистые
цементы в хорошей таре и в хороших условиях хранения
могут сохраняться более продолжительное врем& Это
обстоятельство подтвердили наши исследования над
глиноземистым цементом, 'Пролежавшим 'в 'бумажной таіре более
1 года. Длительное же хранение глиноземистого цемента
без тары нарушает его свойства. При применении
глиноземистого цемента, лежавшего без тары более 6 месяцев, его
нужно повторно проверить и испытать по ОСТ.
Применительно « специфическим условиям военного и
транспортного строительства при перевозке цемента
навалом можно рекомендовать:
а) покрывать цемент, перевозимый на автомашине или
прицепе обычного типа, брезентом, не прилегающим
непосредственно к цементу,
б) навешивать на продольные борты автомашин и приг
цепов специальные крыши на петлях, закрывающие щели.
Подготовка цемента и его дозировка
Свежий глиноземистый цемент может подаваться в
бетономешалку непосредственно из мешков, еслк вес
цемента указан на них. В случае применения глиноземистого
цемента после длительного хранения его в мешках иногда
требуется предварительная раопушка. Для распушкиз может
быть использовано приспособление, состоящее из
смесительного лопастного шнека <и вибрационного сита.
После расетушки цемент по весу подается в
бетономешалку.
Перемешивание бетонной массы
Глиноземистые цементы дают повышенную вязкость
цементного теста в сравнении с дортландскими цементами.
Ш

В силу этих соображений требуется более длительно
перемешивать бетонные смеси на глинозёмистых цементах, чем
это принято для бетонных смесей на портландцементе.
В каждом отдельном случае продолжительность
перемешивания .следует-устанавливать опытным путем, так как
оптимальное время перемешивания изменяется в
зависимости от сорта" глиноземистого цемента. Вообще же
продолжительность перемешивания оказывает положительное
влияние на однородность и прочность.
В*'предварительных расчетах (при составлении проекта
организации строительных работ) можно принимать
удвоенное время перемешивания против норм для бетона,
изготовленного на портландском цементе. Нужно всячески
•стремиться к увеличению продолжительности
перемешивания, добиваясь высокой производительности бетономешалок
не за счет сокращения времени перемешивания, а за счет
уничтожения простоев, рационализации загрузки и т. д.
Здесь .необходимо особенно подчеркнуть, насколько
важна хорошая очистка бетономешалки и дозеров от
остатков портландцемента перед перемешиванием бетона,
изготовленного на глиноземистом цементе.
После 2—3 часов перемешивания глиноземистого
цемента бетономешалка должна быть хорошо очищена и
промыта, ибо за такой срок возхможно схватывание в ней
остатков бетона, после чего очистка будет весьма
затруднительна.
Производство бетонных работ в зимнее время
В условиях военного времени скоростное строительство
неизбежно производится в зимнее время. Между тем,
производство бетонных работ на глиноземистых цементах в
зимнее время отличается от бетонных работ на
^портландцементе, так .как глиноэемжтые цементы характеризуются
высокой экзотерміией. Вследствие происходящих при
гидратации глиноземистых цементов экзотермических реакций
при схватывании и в начальные сроки твердения
наблюдается выделение значительного количества тепла,
Температура при этом в отдельных случаях повышается до 100РС.
Такие явления наблюдаются при небольшом содержании
воды в большом количестве цементного теста. Бетонная
смесь на глиноземистом цементе должна иметь в момент
укладки температуру не выше 15°, так как бетонные смеси
на этих цементах при дальнейшем повышении
температуры быстро загустевают.
П

Кроме того, при расчете подогрева материалов -нужно
учитывать сечение бетонируемых конструкций и экзотер-
мию цементов, ибо массивные конструкции, изготовленные
на глиноземистом цементе, даже в зимних условиях могут
разогреваться до температуры выше + 35°.
В силу этих причин глиноземистые цементы (в отличие
от портландского, шлакового и пуццоланового), повівдимо-
му, нельзя подвергать искусственному нагреванию, пропа-
риванию и т. д.
Уход за бетонными конструкциями
Уход за бетонными конструкциями, изготовленными на
глшюземистыж цементах, имеет две задачи: а)
предохранение бетона от высыхания, б) соблюдение температурных
условий, благоприятных для твердения бетона.
Предохранение бетонов, изготовленных на глшноземи-
стых це-м?нтах, от высыхания имеет большое значение в
первые 1—3 дня по их изготовлении, когда они имеют
более" высокую температуру, чем окружающий воздух.
Обычно интенсивное выделение тепла в бетонах на
глиноземистых цементах начинается через 4—8 часов после
изготовления его, поэтому летом охлаждение бетонных
конструкций должно начинаться через 3—4 часа после их
изготовления.
Периодическая поливка бетонных конструкций водой в
течение 7—10 дней по их изготовлении (полезиа и в
дальнейшем, так как епоЬобствует нормальному нарастанию
^прочности.
Лучшими условиями для , твердения глиноземистых
цементов являются влажная среда я температура +15°С.
Контроль производства бетонных работ
Особо серьезное внимание следует уделить контролю
производства бетонных работ на глиноземистых цементах-
Помимо всех общих мероприятий, указанных в технических
.условиях производства железобетонных работ, во всех
случаях применения глиноземистых цементов необходимо
также следить за температурой бетона, уложенного в
конструкции, и корректировать мероприятия по охлаждению
или теплозащите бетона.
Г"

75 коп.
Ак от
5)55
і -
! v -
і