Способ получения быстротвердеющего портландцемента

 

Г.M. Tàðíàðóöêèé, Б.Э.Юдович, Л.С. на» А.М.Дмитриев, А.А. Молодцов, А. М. Макаров, В.М. Ко ов, И.И. Сеничкин", и Н.В.Грибанова

" 1

Государственный всесоюзный научно+и1сследовательскийинститут цементной промышленности, и Себряковский ордена

Ленина цементный завод им. П. А.Юдина (72) Авторы мзобретеммя (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕ ЩЕГО

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА го

Изобретение предназначается для применения в промышленности строи™ тельных материалов, в частности при производстве цемента.

Известен способ производства быстротвердеющего портландцемента из измельченной сырьевой смеси посредством ее обжига и последующего помола клинкера, причем при помоле вводят суперпластификатор в количестве

О, 1-24 от массы цемента с целью понижения водопотребности цемента и по"вышения его прочности fl J.

Однако этот способ вследствие резкого повышения текучести цемента и уменьшения времени его пребывания в мельнице приводит к формированию нерационального гранулометрического состава цемента и снижению его прочностных показателей.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ получения быстро". твердеющего портландцемента путем помола кремнеземсодержащей сырьевой

2 смеси до размера -фракций 0,5-15 и 6080 мкм, содержащих соответственно кремнезема 20-30 и 5-7 вес.3 от общего содержания кремнезема в сырьевой. смеси, обжига и последующего помола клинкера до размеров фракций менее

5 мкм и 5-30 мкм, при которых весовое распределение частиц по размерам характеризуется угловыми коэффициентами, равными в системе координат

Розина-Раммлера-Шперлинга 0,4-0,5 .для фракции менее 5 мкм и 0,8 - для Фрак-. ции 5-30 мкм (2Д.

Недостатком этого способа является сравнительно небольшой эффект понижения водопотребности и повышения прочности цемента за счет улучшения гранулометрического состава.

Цель изобретения — существенное снижение водопотребности и повышение прочности цемента.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения быстротвердеющего портландцемента путем

32 4

3 . 9 489 помола кремнеземсодержащей сырьевой смеси до размера фракций 0,5-15 и

15-80 мкм, обжига и последующего помола клинкера до размера фракций 0,35 и 5-30 мкм, помол сырьевой смеси осуществляют до содержания кремнезема во Фракциях 0,5- 15 и 15-80 мкм соответственно 0,5-15 и 80-99,5 вес.3 от,общего содержания кремнезема в сырьевой смеси, а помол клинкера про-,р водят с добавкой технического лигносульфоната в количестве 2,5-5 об.Ф от содержания пор в клинкере до дисперсности, при которой весовое распределение фракций цемента по размерам5 характеризуется угловыми коэффициентами, равными в системе координат Розина-Раммлера-Шперлинга 1,1- 1,3 для фракции цемента 0,3-5 мкм и 0,911,08 для фракции 5-30 мкм.

Способ осуществляют следующим образом. При наличии в сырьевом материале с фракциями 0,5-15 и 15-80 мкм соответственно 0,5 — 15 и 80-99,5 вес.<о кремнезема от общего его содержания в сырьевой смеси в продукте обжига образуется мелкая, равномерно распределенная пористость.. Суммарный обьем пор составляет 20-30%o а 3О средний размер 8-15 мкм. Такыре поры появляются в результате взаимодействия кремнезема в форме кристобалита.с первичным клинкерным расплавом, образующимся в виде пленок около 1150 С. Растворение кристобалита

35 в расплаве вызывает его загустевание и фиксацию пор в клинкере. Мелкая, равномерно распределенная пористость клинкера, снижая упругие

4В деформации, резко ускоряет продвижение измельчаемых частиц клинкера вдоль мельницы. При этом на скорости их продвижения практически не сказывается присутствие хемосорби45 рованных в порах и трещинах поверхностно-активных веществ (ПАВ), а именно технических лигносульфонатов.

Поэтому весь эффект понижения поверхностной энергии клинкера, возникающий при введении в мельницу технических лигносульфонатов, трансформируется в прирост содержания средней фракции, повышение угловых коэффициентов распределения фракций по размерам и удельной поверхности цемента. Это, в свою очередь, позволяет увеличить количество добавляемых при помоле технических лигносульфонатов без вреда для начальной прочности цемента и приводит к дрполнительному приросту угловых коэффициентов и удельной поверхности цемента. Таким образом достигается оптимальный гранулометрический состав готового цемента, характеризуемый угловыми коэффициентами, равными в системе координат РозинаРаммлера-Шперлинга 1,1- 1,3 для фракции цемента 0,3-5 мкм и 0,91-1,08 для Фракции 5-30 мкм. Размер 0,3 мкм обусловлен минимальным размером частиц, присутствующих в цементе, равным среднему размеру блоков мозаики в кристаллической структуре клинкера. Размеры 5 и 30 мкм обусловлены соответственно временем полной гидратации частиц клинкера после затворения водой. в течение 1 и 30 сут.

При содержании кремнезема во фракц ия х сыр ье вой смеси О, 5-15 и 15-80 мкм менее 0,5-15 и 80-99,5С соответственно образуется клинкер с неоднородной пористостью, который при помоле с техническими лигносульфонатами образует повышенное количество Фракции

0,3-5 мкм в цементе, в результате понижаются значения угловых коэффициентов распределения для фракции цемента 0,3-5 мкм и 5-30 мкм, растет водопотребность и снижается прочность цемента. При большем содержании кремнезема во фракции 0;5-15 мкм сырьевой смеси возрастает содержание мелких пор s клинкере (диаметром около

8 мкм), что затрудняет его кристаллизацию и повышает сопротивляемость измельчению. В результате также повышается количество в цементе фракции

0,3-5 мкм, снижается содержание фракции 5-30 йкм и уменьшаются значения угловых коэффициентов для фракции

0,3-5 и 5-30 мкм. Это вызывает снижение прочности цемента ° Если технические лигносульфонаты при помоле, клинкера согласно предложенному способу вводить в количестве менее 2,5 или более 5 об,4 от содержания пор в клинкере, то в первом случае их добавки недостаточно для полного покрытия активной поверхности цемента, это не позволяет заметно изменить гранулометрический состав цемента, снизить его водопотребность и повысить прочность. Во втором случае избыток технических лигносульфонатов приводит к присутствию их в несвязанном состоянии. Это ускоряет об9489 разование в цементе черезмерно мелких частиц, тормозит гидрацию и снижает прочность цемента. Поэтому предлагаемый способ предусматривает одновременную оптимизацию содержания кремнезема в указанных фракциях сырьевой смеси и количества технических лигносульфонатов при помоле цемента, в зависимости от пористости, т.е. исходной а кти вной по верхност и кли нкера.

Содержание кремнезема во фракциях сырьевой смеси регулируют путем изменения ее дисперсности и подбора кремнеземсодержащих и других компонентов сырьевой смеси большей или меньшей размолоспособности. Пористость клинкера при этом рекомендуется удерживать в оптимальном диапазоне, границы которого устанавливаются экспе- 2О риментально, в примере 1 этот диапазон равен 21- 29,5i. Дальнейшее регу" лирование гранулометрического состава, водопотребности и прочности цемента осуществляют, изменяя количест- во технических лигносульфонатов, вводимых в цемент при помоле.

Пример 1. Быстротвердеющий портландцемент получают путем помола кремнеземсодержащей сырьевой смеси дозО размера фракций 0,5- 15 и 15-80 мкм, обжига. и последующего помола клинкера с добавкой технических лигносульфонатов, модифицированных карбамидной смолой.

Для обжига используют смесь на основе сухого и обводненного мелов в соотношении 2:1 и четвертичной глины °

Содержание кремнезема во Фракции

0,5-15 мкм и фракции 15-80 мкм сос- о тавляет в зависимости от тонкости помола соответственно от 0,5 до 15% и от 80 до 99,5, а также несколько больше и меньше указанных значений.

Путем обжига сырьевой смеси во вращающейся печи 3,6 . 150 м получают клинкер, пористость которого находится в пределах от 20,4 до 31,2i а также несколько меньше и больше указанных значений. Помол клинкера производится в двухкамерной шаровой мельнице с добавкой технических лигносульфонатов в виде 303-ного водного раствора а количестве от 2-„5 до

5 об.Ж от содержания пор в клинкере, а также в несколько меньших и

32 6 больших количествах. Угловые коэффициенты для фракций цемента 0,3-5 и

5-30 мкм находятся в пределах от

0,9 1 до 1,08, а также были несколько меньше и больше указанных оптимальных значений. Результаты испытаний водопотребности и гидравлической активности полученных цементов, представленные в табл. 1. показывают, что прирост их прочности по сравнению с известным составЛяет через 1 сутки нормалы-цзго твердения от 30 до 117 кгс/см и через 28 сут от 20 до 130 кгс/см, а значения воЯ допотребности стандартных цементнопесчаных растворов ниже на 0,03-0,08.

Пример 2. Используютссырьевую смесь на основе сухого и обводненного мелов в соотношении 1:1 и суглинка с четвертичной глиной также

s соотношении 1:1. Содержание в сырьевой смеси кремнезема в вес. от общего количества составляет для фракции

0,$-15 мкм 13,53 и для фракции 1580 мкм — 82,5i. Путем обжига во вращающейся печи 4,5 ° 170 м получают клинкер со средней пористостью 21,24, Его помол в двухкамерной мельнице

3,2 < 15 м производится с добавкой технических лигносульфонатов, модифицированных карбамидной смолой, в виде

30/-ного водного раствора, взятых в количестве 2,5 об от содержания пор в клинкере, что в данном случае соответствует 0,19 ь от массы цемента. Помол клинке а с 5 гипса производится до достижения, угловых коэффициентов 1,19 — для фракции цемента 0,3-5 мкм и 0,98 - для Фракции

5-30 мкм. Результаты испытаний полученного цемента и известного цемента представленные в табл. 2 свиде» тельствуют, что в данном случае цемент, полученный согласно изобретению, имеет водопотребность, пониженную на 0,04, и прочностные показатели, повышенные на 85 кгс/см в

1-суточном возрасте и 93 кгс/см в 28 суточном возрасте по сравнению с цементом.

При значениях угловых коэффициен-. тов для фракций цемента 0,3-5 мкм и 5-30 мкм вне интервалов 1,2-1,3 и

0,98-1,08 соответственно прочностные показатели цемента, как видно из примера 1, снижаются. о (48932

1 ,1

l о

Ф

CL

1

1

О

I

1

1!

1

1.

1

1

i

Щ

CL о

lo о ((( а

1 о

1 Х

Х 1.=та а (- ((! (O О Ч о!

1 3i (U

l Х Iе т ! S ((! Бз

=тХа

1 X Qtа

Е =1 е 9

Л !Х X. о х е

I Y & l-! ы о

1 Ф (О S у ао

m e

О

1 C; K

1 L ч

; —; г м о

CO

С»

С»

o — о л (1 (4 (Ч ш . o сЧ

LA

CO о

)S

X

Ф (g (01 л-(0 (Ч сЧ (Ч o o (D а (::

>Х

Х

IО

Ф

m ((I

ji

o m

О 1Е Х

QI

X (- Q) о =г со м сЧ м

o o o о о м (Ч -1 LA

o o с»

LA о

\o а о

Iо о

1

I, I

1

1! !

I !

1

I

L!

О Р

S Iа о

o oc (= (- --. в

r ((! оЕ

S CL с е(о о (Ч м м

LA

0 (Ч

LA

Ю!

I 1

I !

1 S

=1 о

1 YCO

1 ((I I X

-1 LA о

О1 . (Т!

I а ш в-! (((Q!

Х (0 а

1

1 !

I !

1 !

1 (с

I S ш

= — X

I Y Х

1 (О LA ((! I а

m eo ш л

С»

СЧ LA о с» (Ч

М ч о

I (Э

1 !

1

Щ

1

S 1

1

lO

I ((! I

l-!

I

1

l !

X

O. (4

S X

s v

О о v

Х х х о

CL

L S

S (Э (() ч ((! о

5 I

o m

QIO I

3 1- I (((t

Х

Х О 1 ее о г о» (о v (- о о х

Q! I

» S 1 (1 о

lо

ОО (D

° »

v к

Щ (О О

- х

Щ

z o (1! I. ((! Э

Q) 9

Х \{) х о

QI а 1о

I

1 о

1 М

1 X

LA

1 ! !

1

I

1

6.

1 М

1 -. X

LA »-, О »- Ш W O LA со л м ш сч о ш л

-Ф -» LA LA Ш - 1 LA

Ц СЧ (»4 1 — LA C4 O с — CO

О СО O CA (Ч -т (СО Ш Л

N СЧ СЧ СЧ (Ч С 4

CA Л Ш М iО - Ю СЧ CA LA м М м м м с1 м м (1 м о o o o o o o o o o

CO Ч» С» Ш LA

O Cn — O CA

LA LA С» LA ш ш r о ш r ь LA Л1

СЧ СЧ М LA (Ч LA СЧ СЧ М

948932 с

1О

Ф

r

Ф

% с о ч о а

1

1 и

СО

CV

I !

Q. с сп л со м о

-З N LA

X и и

Iи о

r т о

1и

1

I о

CL

C с

Ф ч

Ф

CL м м

СО

Н

Ю м м

СГ\ м о

СЧ

Г \

I

Iи

lg а щ

CL о о

1 01

СЧ м

Ю м о! о

Х

Iа

lg ч

Х

lg

Iи

1

1 О

1 М\

1 I

I LA

I

rl

Ir

Ф

r у

r е е сО

О

CO

СР о о

Ю

О1

Ю м

О1

CO

СО

О1

=3

CL

CL

Ф

Ф

1v

U

Щ

1r

Ф

Ф

СсЕ о

Ф л

m о

1., I

)r

r у

Щ

Q. е

6: с

l

)

СЛ

I Г

1

I !

1 !

I

1 !

Ю м О

Ю О м

СО м

О1

СМ

О1 о л и щ

И 1Щ Х

X Ф

Ф о у о

1Щ

r о е

О! и о х

Z с

X

Ф ,о а

1О о о о с

Ю

Ю

Ю

I.Г\

- Й

Ю

I и

CL о л

Iи

O CL

11

1 K

1 УCD

1 YCO

1 lg 1

1 а сГъ еI

Iи

Ю

CD

r

1 о

Y о

Ф

Ф =Г

r e

x o

Ю

М1 а. 1 о

1 !

1

1

1

I

1

1

I

1

1

1

В

1

1

I !

1 !

I

1 !

1

I

I

ВI

1

1

1

I

I !

1

1

I

1 х

Y и

Ф т

r х

Ф

1о

1и

Ф т

r с о

Ф а л и

Ф

r

Щ

Q.

Щ ч о (Э

Щ о\О

S CL °

С Ф1О

Y Y O

I — — I

I 1

1 % . I

1 r у — X

1 Y E Y I

1 Щ М\ X 1

Щ. 1 CL " 1

Ф I Е о

I

I

1

1

1

I

1

I !

I

I

-Ф

- Ф М\ о о О м

N СЧ

Г \ СО со л

0 «

iО LA м м о о

О с4

О1 О о о г — 1

СМ CV

СО СО

CV о ю

1-Г\

1.Г\ Л

С! М

Ш

CV м

CO

О1 л

LA О

9489 2 (3

Щ

:Г

1 е 1

l (о 1

) I

I, 1

s

O.

1 1

11

lО ((3 а о

L о

z.

CD I

1

I

3

1

l !

I

1

1

Ю м

LA

LA

1 м

СО

CD ю

)Х

9 (Q

Щ с (-

С1

С:

)s

3v

m

C)I Е о

ОО (33

Х 30 о о е о о !

Х IO

s o

Ц а

Q 9

Х э

3О о

3s а о с

Ф

3О о о 9 о s

9 С

m o

Y (Q

x o

Ф L ()3 Ф

9 9 х 3О

x o

9 а 3х о

Л а

О

s

Х

Щ

Q.

9 (Х о (Э

ХМ"

loX3o v > . о г о о L ах(3

C 9

«а

СКФ

9 S J (X

9 m а K с о

I Т ((3 CL

I W l- (33 (Х) O CC

3- m

Z 39 Х

S 9

s Ф

:! З

Е С) (3 )Х а о s

Y Ó 9

Х

9 ((3 Ф у а3meu о s

С (С О х о

m х о

I- O С.ОФО

9 О

iso

s x z

СХ(O9S с

1 1

1 1

1 1

1 1

1 О 3

1 I

I OO 1

I (4 I

1 1

1 1 ! I

Г !

1

О 1

1

1

1

I !

IU а о

Ш I

l

1 !

I

1

1

1

J !

1

1

Х

I

I

1 ! ! (1 !

3

1

1

I

1

1

1

1 !

I !

1 !

I !

1

1 (Х 1

s 1

:Т С:) 1

YCO X 1 (33 1 ан X

e—l

1 (С I

S СГ\ 1

=Й . 1

Х (33 LA Y а

ВО I

1

1 л м

LA 1

1

1

),С3 1 м

СЧ 1

1

1! (.Г\ 3

М 1

I

I!

CO !

О 1

О !

1

О I

°вЂ”

1 ч—

3

I

LA !

СГ) CV 3

1

1

l

С3 !

СЧ 1

1

1

Ln !

СЧ 1

СО 1

1

LA !

1 м

13

Формула изобретения

948932 14. добавкой технического лигносульфоната в количестве 2,5-5 об.Ф от соСпособ получения быстротвердеюще- держания пор в клинкере до дисперсго портландцемента путем помола крем- ности, при которой весовое распреденеземсодержащей сырьевой смеси до S ление фракций цемента по размерам размера фракций 0,5-15 и 15-80 мкм, характеризуется угловыми коэффициен". обжига и последующего помола клинке- тами, равными в системе коордИнат ра до размера фракций 0,3-5 и 5- Розина-Рамлера-Шперлинга 1, 1" 1,3 для

30 мкм, отличающийся фракции цемента 0,3-5 мкм и 0 91 тем, что, с целью снижения водопо- о 1,08 для фракции 5-30 мкм. требности и повышения прочности це- Источники информации, мента, помол сырьевой смеси осущест- принятые во внимание. при экспертизе вляют до содержания кремнезема во 1. Патент ФРГ и 2254668, фракциях 0,5-15 и 15-80 мкм соответ- кл. С 04 В 7/35, опублик. 1976. ственно 0,5-15 и 80-99,5 вес.3 от об- 1 2. Авторское свидетельство СССР щего содержания кремнезема в сырьевой g 333146, кл. С 04 В 7/36> 1965 смеси, а помол клинкера проводят с (прототип).

Составитель А.Кулабухова

Редактор А.Долинич Техред К.Мыцьо Корректор О. Билак

Заказ 5 91 3 Тираж 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретвний и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 илиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,