Cementy glinowe

Cement glinowy, którego produkcja rozpoczęła się pod koniec XIX wieku, został opatentowany na początku XX wieku we Francji, gdzie rozpoczęto jego przemysłowe wytwarzanie. Produkcja odbywa się poprzez stapianie w piecach szybowych, spiekanie w piecach obrotowych lub rzadziej w piecach elektrycznych w krajach o taniej energii. Najbardziej ekonomiczną metodą jest spiekanie w piecach obrotowych, gdzie temperatura sięga 1250–1550°C. Jedyna w Polsce cementownia produkująca cement glinowy wykorzystuje piec obrotowy, używając metody mokrej. Do produkcji wykorzystuje się mieszaninę wapienia i boksytu, który w zależności od zawartości tlenków glinu i żelaza dzieli się na wysoko- i niskożelazowy. Cement glinowy występuje w dwóch odmianach: białej i ciemnobrązowej, a jego koszt produkcji jest 4–5 razy wyższy niż cementu portlandzkiego, co wpływa na jego ograniczone zużycie.

Cement glinowy charakteryzuje się szybkim twardnieniem, wysoką odpornością na temperatury do 1300°C, korozję chemiczną, uderzenia i ścieranie. Wyróżnia go szybki przyrost wytrzymałości – po 24 godzinach może przewyższać cement portlandzki po 28 dniach. Zgodnie z normą EN 14647:2007 jego wytrzymałość na ściskanie po 6 i 24 godzinach powinna wynosić co najmniej 18 MPa i 40 MPa. Materiały na jego bazie są odporne na działanie kwasów (pH 3,5–4,0) oraz środowiska alkalicznego (do pH 12).

Skład chemiczny cementu glinowego obejmuje głównie tlenki wapnia i glinu, z dodatkiem dwutlenku krzemu i tlenków żelaza. Im wyższy stosunek Al₂O₃ do SiO₂ i Fe₂O₃, tym lepsze właściwości cementu, takie jak wytrzymałość i ogniotrwałość. Wyróżnia się cementy o niskiej (36–42%), średniej (65–75%) i wysokiej (>80%) zawartości tlenku glinu. Główną fazą aktywną jest monoglinian wapniowy (CA), który odpowiada za szybkie twardnienie. Inne fazy to dwuglinian wapniowy (CA₂), majenit (C₁₂A₇) oraz hibonit (CA₆), przy czym nadmiar majenitu i gelenitu (C₂AS) obniża ogniotrwałość cementu.

Hydratacja cementu glinowego to proces egzotermiczny, przebiegający w trzech etapach: rozpuszczanie, zarodkowanie i strącanie. W wyniku reakcji powstają uwodnione gliniany wapnia, takie jak CAH₁₀, C₂AH₈, C₄AH₁₃ i C₃AH₆, których rodzaj zależy od temperatury hydratacji. Monoglinian wapniowy hydratyzuje szybko, zapewniając szybki przyrost wytrzymałości, natomiast CA₂ reaguje wolniej. Obecność majenitu przyspiesza hydratację, co może być niepożądane ze względu na obniżenie wytrzymałości końcowej.

Ze względu na swoje unikalne właściwości fizykochemiczne cement glinowy znajduje szerokie zastosowanie w budownictwie i przemyśle. Jest szczególnie polecany w miejscach narażonych na ekstremalne warunki, takie jak wysokie i niskie temperatury czy kontakt z agresywnymi wodami. Sprawdza się także w realizacji prac budowlanych wymagających błyskawicznego ukończenia, na przykład w naprawach awaryjnych, budowie konstrukcji tymczasowych czy w przemyśle odlewniczym. Jego odporność na korozję chemiczną i wysoka wytrzymałość mechaniczna czynią go niezastąpionym w wielu specjalistycznych zastosowaniach.