Способ получения быстротвердеющего портландцемента

но+ Иссйедо вти, и Себряк П.А. Иди на енный всесоюзный ГосударстинститутЛенин ельскииский ордена(71) Заявител мышленн авод им ентнои и ементный 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕГ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА рак-. е гоемомубы стро".утемрье вой 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, 1-2 Ф от массы цемента с целью понижения водопотребности цемента и по"вышения его прочности 1 .Однако этот способ вследствие резкого повышения текучести цемента и уменьшения времени его пребывания в мельнице приводит к формированию нерационального гранулометрического сос тава цемента и снижению его прочностных показателей.Наиболее близок к предлагаизобретению способ получениятвердеющего портландцемента ипомола кремнеземсодержащей сы Юдович, Л.С. на А.М.Дмитриеаров, В,М.Ко ов, И.И.Сеничкин",ибанова смеси до размера фра кций 0,5-15 и 60- 80 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 Ф ции 5-30 мкм2 Д.Недостатком этого способа является сравнительно небольшой эффект по нижения водопотребности и повышения прочности цемента за счет улучшения гранулометрического состава.Цель изобретения - существенное снижение водопотребности и повышени прочности цемента.Поставленная цель тем, что согласно способу ыстротвердеющего портлан тем32 4 3 9189помола кремнеземсодержащей сырьевойсмеси до размера фракций 0,5-15 и15-80 мкм, обжига и последующего помола клинкера до размера фракций 0,35 и 5-30 мкм, помол сырьевой смесиосуществляют до содержания кремнезема во фракциях 0,5- 15 и 15-80 мкмсоответственно 0,5-15 и 80-99,5 вес,3от,общего содержания кремнезема всырьевой смеси, а помол клинкера про-,оводят с добавкой технического лигносульфоната в количестве 2,5-5 об.Фот содержания пор в клинкере до дисперсности, при которой весовое распределение фракций цемента по размерам 5характеризуется угловыми коэффициентами, равными в системе координат Розина-Раммлера-Шперлинга 1,1-1,3 дляфракции цемента 0,3-5 мкм и 0,911,08 для Фракции 5-30 мкм.Способ осуществляют следующимобразом.При наличии в сырьевом материалес фракциями 0,5-15 и 15-80 мкм соответственно 0,5-15 и 80-99,5 вес,Фкремнезема от общего его содержания в сырьевой смеси в продукте обжига образуется мелкая, равномернораспределенная пористость Суммарный обьем пор составляет 20-30, асредний размер 8-15 мкм. Такыре порыпоявляются в результате взаимодействия кремнезема в форме кристобалита.с первичным клинкерным расплавом, образующимся в виде пленок около 1150 С. Растворение кристобалита35в расплаве вызывает его загустевание и фиксацию пор в клинкере. Мелкая, равномерно распределенная пористость клинкера, снижая упругие4 О деформации, резко ускоряет продвижение измельчаемых частиц клинкера вдоль мельницы. При этом на скорости их продвижения практически несказывается присутствие хемосорби 45 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 фракцийпо размерам и удельной поверхности цемента. Это, в свою очередь, позволяет увеличить количество добавля. емых 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 фракциях сырьевой смеси 0,5-15 и 15-80 мкм менее 0,5-15 и 80-99,5 Ж соответственно обРазуется клинкер с неоднородной пористостью, который при помоле с техническими лигносульфонатами образует повышенное количество Фракции 10,3-5 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, Прибольшем содержании кремнезема во фракции 0;5-15 мкм сырьевой смеси возрастает содержание мелких пор в 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 мкм 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 состоянию. Это ускоряет об9 ч 89разование в цементе чрезмерно мелких частиц, тормозит гидрацию и снижает прочность цемента. Поэтому предлагаемый способ предусматривает одновременную оптимиэацию содержания крем незема в указанных Фракциях сырьевой смеси и количества технических лигносульфонатов при помоле цемента, в зависимости от пористости, т.е. исходной активной поверхности клинкера.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 риментально, в примере 1 этот диапазон равен 21-29,53. Дальнейшее регу" лирование гранулометрического состава, водопотребности и прочности цемента осуществляют, изменяя колицество технических лигносульфонатов, вводимых в цемент при помоле.П р и м е р 1, Быстротвердеющий портландцемент получают путем помола кремнеземсодержащей сырьевой смеси до 30 размера фракций 0,5- 15 и 15-80 мкм, обжига. и последующего помола клинкера с добавкой технических лигносульфонатов, модифицированных карбамидной смолой.15Для обжига используют смесь на основе сухого и обводненного мелов в соотношении 2:1 и четвертичной глиныСодержание 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 153 и от 80 до 99,5 Ф, 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 31,23 а также несколько меньше и больше указанных значений, Помол клинкера производится в двухкамерной шаровой мельнице с добавкой технических лигносульфонатов в виде 30-ного водного раствора а количестве от 2-5 до 5 06.4 от содержания пор в клинкере, а также в несколько меньших и 32 6больших 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 испы" таний водопотребности и гидравлической активности полученных цементов, представленные в табл. 1., показывают, что прирост их прочности по сравнению с известным составляет через 1 сутки нормального твердения от 30 до 117 кгс/см и через 28 сут от 20 до 130 кгс/см , а значения воЯ.допотребности стандартных цементнопесцаных растворов ниже на 0,03-0,08.П р и м е р 2, Используютссырьевую смесь на основе сухого и обводненного мелов в соотношении 1:1 и суглинка с четвертичной глиной также в соотношении 1:1. Содержание в сырьевой смеси кремнезема в вес.В от обще" го количества составляет для фракции 0,5-15 мкм 13,53 и для фракции 15- 80 мкм - 82,5 В. Путем обжига во вращаоцейся печи ч,5 170 м получают клинкер со средней пористостью 21,24, Его помол в двухкамерной мельнице 3,215 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 0,193 от массы цемента, Помол. клинкеа 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 сеиде. тельствуют, что в данном случае цемент, полученный согласно изобретению, имеет водопотребность, пониженную на 0,01, 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 коэффициентов 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.ХаБ Хос0 охх хоа лС Б5;1 Э щчЭ ОаС: 1 1 1о м 1Л. 1 11 1 .1 1 1ЮЕ 1 Мл К 11о йЕОЩ 1хх оЕЕдС гО ,й о948932 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 11 111 1 1 1 1 1, 1 1 1 м"о аО ог оОа х1:лс кФ БсФ 3О. %с о 1- : о л 3 Ф а Ф У Г1 1 1 1 1 1о1л 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 У (О 1 аз о1 ХО1хФМаво 1 1 1л1 Ф л о акр ФоокФ сО98932 1 чдобавкой 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 5 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 М 2251668, 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.Ф от об 2. Авторское свидетельство СССР щего содержания кремнезема в сырьевой У 3331 Й 6, кл. С 04 В 7/36, 1965 смеси, а помол клинкера проводят с (прототип).Заказ 5 91 3 Тираж 1 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретвний иоткрытий 113035 Москва, Ж, Раушская наб., д. М 5 илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,