Нефелиновый цемент—безобжиговый высокоактивный вяжущий материал

Созданная в нашей стране мощная алюминиевая промышленность в перспективе ближайших лет, как это предусмотрено Программой КПСС, принятой XXII съездом партии, будет развиваться быстрыми темпами. По мере роста выпуска алюминия значительно увеличится выход так называемого нефелинового шлама — ценного продукта, образующегося в процессе производства глинозема из нефелиновых и нефелино-сиенитовых горных пород.

При переработке такого сырья на каждую тонну его получается 7—9 т шлама, который по весьма простой технологии может быть превращен в высокоактивный вяжущий материал — отличный заменитель цемента, позволяющий благодаря своим свойствам значительно интенсифицировать производство бетонных и железобетонных изделий. Ежегодный выход нефелиновых шламов уже сейчас определяется в несколько миллионов тонн. Понятно, что рациональное использование их является задачей большого народнохозяйственного значения.

Наиболее эффективным способом производства глинозема из нефелиновых пород является щелочной. Он заключается в смешении нефелинового концентрата с определенным количеством молотого известняка и последующем обжиге сырьезой смеси во вращающихся печах при 1240—1280 до получения пористого спека. В результате обработки спека раствором щелочи при температуре 65 — 70° образуются два продукта: раствор алюмината натрия и нефелиновый шлам. Из первого получают глинозем. Шлам же после дополнительной промывки направляется в отвал.

Нефелиновый шлам — стабильный продукт, поскольку он получается при точном, хорошо отработанном технологическом процессе. Это наглядно видно из приведенных в табл. 1 данных химического анализа шламов.

Таким образом, шламы, полученные из сырья различных месторождений, имеют достаточно однородный химический состав, за исключением повышенного содержания .окислов железа в шламах из сырья Ужурского и Шалтырсчого месторождений.

Петрографический анализ показал, что нефелиновый шлам содержит 75—85% р-2СаО ¦ S1O2. Как и другие вяжущие вещества, богатые белитом, в нормальных условиях он твердеет медленно, но с течением времени достигает высокой прочности.


Состав нефелинового цемента: 80—85% шлама, 15—20% портландцемента (извести) и 4—5% гипса. Прочность бетонов, приготовленных на таком цементе, при нормальном, твердении через 28 суток составляет 100—150 кг/см2, а к 3—6 месяцам достигает 200—300 кг/см2.

На основе нефелинового шлама и портландцемента можно получать смешанные цементы типа шлакопортландцемента, так как и химический, и минералогический состав компонентов позволяет смешивать их в любых пропорциях. Это подтверждается данными табл. 2.

Такие смешанные цементы предлагается называть шламопортландцементами.

В зависимости от минералогического состава цемента значительно изменяется характер твердения. При удержании в Нем большого количества 3CaOSiOj> изделия твердеют быстро.


Известны различные методы интенсификации твердения, основанные на принципе механической обработки вяжущих веществ или растворов и бетонов — повышение тонкости помола самого вяжущего, уплотненная укладка растворов и бетонов вибрированием или прессованием. Но лучшие результаты достигаются в случае, когда механическому воздействию сопутствуют физико-химические процессы, в частности, гидротермальная обработка.

Обработка паром высокого давления способствует ускорению процессов твердения нефелинового цемента. Бетон на нефелиновом цементе, как это показал канд. техн. наук А. Е. Стахеев, при расходе вяжущего в количестве 325 кг на 1 м3 и водавяжущем отношении 0,5 после запаривания при 8 атм в течение 6 час. обладает, как это видно из данных табл. 3, высокими прочностными показателями.


Важно отметить, что автоклавная обработка позволяет получить бетоны на нефелиновом цементе прочностью 250—300 кг/см2 сразу же после запаривания.

Прочность при изгибе образцов, прошедших автоклавную обработку при 8 атм, значительно выше, чем у растворов и бетонов на портландцементе; прочность их при растяжении примерно одинакова.

Бетон на нефелиновом цементе выдерживает более 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания без видимых разрушений и снижения прочности. Он стоек к агрессивным средам: при хранении образцов в агрессивных растворах в течение двух лет их прочностные характеристики не только не снизились, а, наоборот, возросли.


Величина сцепления бетона с арматурой колеблется от 20 до 40 кг/см2.

Особенно эффективным является применение нефелинового цемента указанного выше состава в производстве ячеистых бетонов и, в частности, .пенобетона, что доказано канд. техн. наук М. С. Сатиным. Вспененная масса на таком цементе обладает повышенной вязкостью, схватывание ее заканчивается до начала разрушения пены. Пенобетон поэтому обладает мелкоячеистой структурой и небольшой осадкой, что выгодно отличает его от ячеистого бетона, приготовленного на портландцементе.