Исследование некоторых свойств цементов с тонкодисперсной добавкой. Цемент мелкодисперсный


Исследование некоторых свойств цементов с тонкодисперсной добавкой

Библиографическое описание:

Баженова О. Ю., Баженова С. И., Баженов М. И. Исследование некоторых свойств цементов с тонкодисперсной добавкой // Молодой ученый. — 2013. — №10. — С. 96-97. — URL https://moluch.ru/archive/57/7827/ (дата обращения: 08.03.2018).

В данной работе рассматривается возможность использования тонкодисперсных минеральных порошков при создании композиционных вяжущих. Исследовались цементные системы при введении в них добавки Микродурâ. Показано, что введение добавки значительно улучшает физико-технические свойства вяжущего.

Ключевые слова: тонкодисперсное вяжущее, направленная кристаллизация, активность, гидратация, цементные системы.

Investigation of Some Properties of Cements with a Fine Addition

Olga Bazhenova, Sofia Bazhenova, Marat Bazhenov

In this paper discusses the use of finely dispersed mineral powders when creating composite binding. We investigated the cement systems with the introduction of the additives Mikrodur. It is shown that the introduction of additive significantly improves the physical and technical properties of the binder.

Keywords: fine-dispersed astringent, directional solidification, activity, hydration, cement systems.

За последние годы в технологии вяжущих и бетонов существенно возрос интерес к особо тонкодисперсным минеральным порошкам, которые, в основном, используются в качестве активных минеральных добавок или инертных наполнителей к цементам [1]. Эффективность их использования обусловлена несколькими причинами. Прежде всего, это возможность обеспечить более оптимальный гранулометрический состав цементного вяжущего, путем увеличения доли частиц с размерами от 0,01 до 4,0–5,0 мкм, которая в обычном портландцементе составляет не более 30–35 % с преобладающим количеством частиц размером от 1,0 до 5,0 мкм.

Присутствие таких тонкодисперсных частиц в цементе обеспечивает его более плотную упаковку, повышает связность цементного теста и стойкость к расслаиванию, а в сочетании с супер- или гиперпластификатором увеличивает текучесть смеси. Тонкодисперсные добавки, обладающие гидравлической активностью и развитой удельной поверхностью, кроме того, ускоряют твердение и повышают прочность цементного камня и бетона [2, 3].

Около пятнадцати лет назад на строительном рынке Германии появилось особо тонкодисперсное минеральное вяжущее (ОТДВ) Микродурâ, предназначенное для приготовления инъекционных суспензий, которые, благодаря оптимально подобранному фракционному составу, обладают высокой пенетрационной способностью.

В работе использовались портландцемент М 500 Д0, минералогический состав которого приведен в табл. 1, и ОТДВ Микродур марки R-X с удельной поверхностью около 22000 см2/г и следующим гранулометрическим составом: содержание частиц размером менее 2 μм — 45 %, менее 4 μм — 80 %, менее 6 μм — 97 %.

В данном случае тонкодисперсные частицы ОТДВ Микродур будут выступать в качестве центров направленной кристаллизации, вокруг которых будут образовываться новые структуры, которые приведут к ускорению гидратационных процессов, а, следовательно, к получению матрицы вяжущего с улучшенными физико-механическими свойствами.

Таблица 1

Состав портландцементного клинкера

Компонент

MgO

SO3

С3S

C2S

C3A

C4AF

Содержание по массе, %

0,64

2,46

61,5

13,59

6,08

16,54

ОТДВ Микродур вводилось в состав цемента в количестве 2 %, 5 % и 8 %. Определение нормальной густоты и сроков схватывания полученных цементов проводилось по ГОСТу 310.1–76 и 310.3–76. Прочность при сжатии определялась на образцах–кубиках 20х20х20 мм, изготовленных из теста нормальной густоты, в возрасте 3, 7 и 28 суток. Хранение образцов осуществлялось по ГОСТу 310.4–81. Полученные результаты приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Физико-механические свойства цементов с тонкодисперсной добавкой

Содержание ОТДВ Микродур, %

Нормальная густота, %

Сроки схватывания, час-мин.

начало

конец

1

-

26,25

2–55

3–35

2

2

26,5

2–35

3–35

3

5

25,0

2–30

3–15

4

8

25,5

2–25

3–05

Таблица 3

Влияние добавки Микродура на прочность цементов

№ п/п

Содержание ОТДВ Микродур, %

Прочность при сжатии (Rсж), МПа, в возрасте

Прирост прочности в 28 суток, %

3 сут.

7 сут.

28 сут.

1

-

57,0

68,0

76,6

-

2

2

52,8

65,0

93,3

22

3

5

56,9

71,8

93,4

22

4

8

58,4

70,5

107,0

40

Таким образом, мы видим, что введение в цементную систему тонкодисперсной минеральной добавки позволяет снизить водопотребность полученного вяжущего, ускорить процессы схватывания и твердения цемента, а также повысить его конечную прочность. Если прочность образцов в возрасте 3 и 7 суток не значительно отличается от контрольной, то в возрасте 28 суток прирост прочности на образцах с содержанием ОТДВ Микродур 2 % и 5 % составляет 22 %, а с содержанием 8 % — до 40 %. Уменьшение водопотребности цемента при введении в его состав тонкодисперсного компонента можно объяснить наличием в ОТДВ значительного количества пластификаторов.

Заключение. Применение в технологии цементов и бетонов тонкодисперсных минеральных добавок, сочетающих в себе высокую реологическую и химическую активность, открывает широкие возможности улучшения технологических свойств цементных систем и бетонных смесей и направленного воздействия на формирование структуры цементного камня. При этом получаются цементные системы, в которых тонкодисперсная минеральная добавка играет роль центров направленной кристаллизации, и гидратация в этих композициях протекает более интенсивно. Помимо этого, введение микродобавок в цементы приводит к микроармированию цементного камня, упрочнению его структуры, создает возможность получения новых видов многокомпонентных модифицированных вяжущих нового поколения.

Литература:

1.                          Байдаков О. С. Применение материалов «Mikrodur» для инъекционных работ при укреплении грунтов и усилении конструкций. // Метро и тоннели. — 2005. — № 6. — С. 34–38.

2.                          Панченко А. И., Харченко И. Я. Особо тонкодисперсное минеральное вяжущее «Микродур»: свойства, технология и перспективы использования // Строительные материалы. — 2005. — № 10. — С. 76–78.

3.                          Алексеев С. В. Микродур — инъекционное минеральное вяжущее и опыт его применения / Международная научно-техническая конференция «Технологии, оборудование, материалы, нормативное обеспечение и мониторинг для тоннельного строительства и подземных частей высотных зданий». — М.: Тоннельная ассоциация России, 2006. — С.198–200.

Основные термины (генерируются автоматически): цементного камня, тонкодисперсное минеральное вяжущее, цементные системы, ОТДВ Микродур, состав цементного вяжущего, центров направленной кристаллизации, тонкодисперсных минеральных, прочность цементного камня, связность цементного теста, структуры цементного камня, частиц размером, к микроармированию цементного камня, тонкодисперсных минеральных порошков, цементов и бетонов тонкодисперсных, тонкодисперсных частиц в цементе, физико-технические свойства вяжущего, минеральных добавок, введении в них добавки, в технологии вяжущих и бетонов, свойств цементов.

moluch.ru

Применение тонкодисперсных минеральных наполнителей и шламов в цементных растворах и бетонах

 

Статья рассказывает о технологических приёмах, позволяющих регулировать структуру и свойства цементных растворов и бетонов.

В современном строительстве бетон является одним из основных конструкционных материалов, уровень производства которого постоянно возрастает. Современные методы исследований и разработка передовых технологий, в том числе и нанотехнологий, позволяют направленно воздействовать на структуру и свойства цементных растворов и бетонов и получать материалы, обладающие высокими технологическими и физико-техническими параметрами.

Бетон XXI века — это, в первую очередь, многокомпонентный композиционный материал, состав которого, в отличие от традиционного бетона, представлен не только цементом, песком, щебнем и водой, но также химическими модификаторами полифункционального назначения и микронаполнителями различного минерального состава и дисперсности.

В настоящее время существует широкий выбор технологических приёмов, позволяющих целенаправленно регулировать структуру и свойства цементных растворов и бетонов.

Пластифицирующие добавки различных классов и, особенно, суперпластификаторы (СП) широко применяются в технологии бетона и позволяют за счёт снижения водопотребности растворных и бетонных смесей, при сохранении требуемой подвижности, значительно повышать прочность и долговечность изделий. Однако известно, что большинство пластификаторов обладают замедляющим действием вследствие их адсорбции на поверхности цементных минералов и гидратных фаз. Увеличение количества добавок приводит к значительному замедлению процессов гидратации и твердения и, в итоге, к снижению прочности цементных композиций в ранние сроки твердения.

Анализ технической и патентной литературы показал, что наряду с широким применением новейших технологий производства бетонных смесей и бетонов с суперпластификаторами уровень использования умеренных и недорогих пластификаторов в строительном производстве не снижается. Комплексные модификаторы на основе СП, ЛСТ и других пластификаторов используются не только в производстве бетонов на основе цементных материалов, но и в составах на основе бесцементных вяжущих, например, шлаковых, карбонатно-шлаковых, глиношлаковых и т. д.

В настоящее время в строительном материаловедении наиболее распространённой является кристаллизационная теория гидратации минеральных вяжущих веществ, в соответствии с которой выделение новой фазы в твердеющей системе происходит вследствие кристаллизации из пересыщенного раствора продуктов менее растворимых по сравнению с исходными.

В результате смешивания цемента с водой начальным процессом является сорбция поверхностью твёрдых частиц молекул жидкости затворения и гидратированных ионов. При этом параллельно протекают процессы растворения, гидратации на поверхности и в растворе, а также образования зародышей кристаллизации. Однако следует отметить, что в начальный период времени довольно сложно разделить процессы адсорбции, растворения и поверхностной гидратации. Очевидно, что кинетика этих процессов во многом определяется состоянием поверхности твёрдых частиц, степенью пересыщения раствора и другими условиями.

Анализ начальных условий формирования твердеющих структур свидетельствует о том, что гетерогенным цементным системам свойственно реагировать на малейшие изменения условий гидратации. Эти изменения могут достигаться различными способами, в том числе и путём применения химических веществ и наполнителей различной природы. Например, использование тонко- и ультрадисперсных наполнителей в цементных системах может в значительной степени изменить зарядовое состояние цементных частиц, изменяя, тем самым, не только реологическое состояние системы, но также характер и скорость гидратационных процессов. Адсорбция химических модификаторов, в особенности высокомолекулярных, способствует замедлению процесса гидратообразования в начальной стадии. Таким образом, вводя в цементную систему химические соединения различной природы, мы имеем в итоге её результирующий отклик на воздействия этих веществ и изменение условий гидратации.

В общем случае пластифицирующая и адсорбционная способность разжижителей различных классов определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются длина и строение углеводородной цепи и молекулярная масса соединения. С этой точки зрения наиболее перспективными являются пластификаторы линейной структуры, характеризующейся наличием радикалов большой молекулярной массы, типа нафталина, меламина, антрацена, фенола и активных функциональных групп типа сульфо-, амино- и карбоксигрупп моно- или поликарбоновых кислот, способных реагировать с цементными минералами и продуктами их гидратации.

Несмотря на то, что адсорбция молекул СП может происходить на гидратных новообразованиях, её вклад в пластифицирующее, диспергирующее и водоредуцирующее действие СП не является определяющим. Роль СП в предотвращении ранней коагуляции цемента определяется барьерным механизмом действия молекул СП. Эта роль непосредственно связана с ионно-электростатическим механизмом отталкивания частиц, приобретающих при адсорбции полиионов в растворе СП одноимённый поверхностный электрический заряд. На величину этого заряда и прочность хемосорбированного взаимодействия ионов с поверхностью влияет состояние самой поверхности, структура основной цепи молекул и химическая природа функциональных групп.

В работах В. И. Калашникова, касающихся оценки влияния суперпластификаторов на дисперсные системы минеральных вяжущих и природных техногенных материалов, установлено, что тонкомолотые минеральные порошки, полученные на основе природных материалов, в отличие от цементных систем в значительно большей степени подвержены разжижающему влиянию суперпластификаторов. Это объясняется тем, что минеральные порошки являются инертными по отношению к воде, не проявляют гидравлической активности и, следовательно, не связывают определённое количество воды в гидраты. Минералы цементного клинкера, особенно алюминатные фазы, с первых секунд водозатворения образуют гидраты, включающие в свою структуру большое количество молекул воды (С2АН8, САН10, С4А(F)Н13, С4А(F)Н19 и другие), снижая, тем самым, эффективность действия практически всех пластификаторов и СП.

Таким образом, введение в цементные системы тонкодисперсных минеральных наполнителей, инертных по отношению к воде, позволит обеспечить создание необходимых реологических условий для получения высокотехнологичных и удобоукладываемых смесей и формирования плотно упакованной структуры твердения. Высокая плотность структуры может быть достигнута за счёт введения в систему 2–3 фракций минеральных микронаполнителей, близких друг к другу по кристаллохимическому строению. Наиболее целесообразным в этом случае является использование микронаполнителей, параметры кристаллических ячеек которых соизмеримы с аналогичными параметрами гидратных фаз цементных систем.

Применение в цементных системах дисперсных и ультрадисперсных минеральных наполнителей со структурными особенностями близкими к цементным минералам является целесообразным не только вследствие проявления многими из них химической активности, но и вследствие возможности встраивания их молекул в структуры кристаллогидратных фаз в процессе гидратации.

Высокомолекулярные органические соединения, применяемые в качестве модифицирующих добавок, являются своего рода инородными телами для гидросиликатов и гидроалюминатов кальция, препятствующими нормальному росту кристаллогидратов. Однако, несмотря на присутствие в системе подобных соединений, твердеющая структура по истечении определённого времени твердения (14–28 сут.) реабилитируется от влияния адсорбции этих веществ и стремится восстановить нормальный процесс кристаллизации. Известно, например, что большинство органических добавок, в том числе супер- и гиперпластификаторы, обеспечивая достижения высоких реологических и технологических эффектов, замедляют на определённое время процесс твердения цементных и мономинеральных систем. Однако диспергирующий эффект органических добавок способствует ускорению гидратации и твердения, поскольку дезагрегированные частицы вяжущего начинают активно взаимодействовать с жидкой фазой, ускоряя, тем самым, кинетику твердения и, во многих случаях, обеспечивая значительное повышение прочности в поздние сроки. Окончание индукционного периода при твердении модифицированных цементных систем очевидно и свидетельствует о начале реабилитационного периода, в процессе которого присутствующие на поверхности молекулы органических соединений уже не могут оказать столь существенного влияния на кинетику гидратационного твердения в целом.

Для цементных систем, наполненных тонкодисперсными минеральными добавками, индукционного периода замедления твердения не существует, поскольку природа, а, следовательно, и механизм активирующего действия минеральных добавок принципиально отличны от механизма действия органических добавок.

Таким образом, в гидратирующихся цементных системах в присутствии органических и минеральных добавок возможны два принципиально различных варианта формирования гидратных фаз. В первом случае молекулы и наночастицы модификатора могут быть вовлечены в структуру гидратов, например, при использовании в цементных материалах некоторых электролитов и минеральных наполнителей. Во втором случае молекулы и молекулярные комплексы в силу своих параметров не могут быть встроены в структуру гидратов. Этот случай характерен для большинства высокомолекулярных органических соединений, применяемых в цементных системах в качестве индивидуальных пластифицирующих и комплексных добавок.

Одним из возможных вариантов применения микронаполнителей в цементных композициях является использование высокодисперсных карбонатных шламов, образующихся в огромных количества на предприятиях энергетики в процессе химической подготовки воды. Подобные шламы имеют дисперсность 15–17 тыс. см2/г, экологически безопасны и широко распространены в технологии химводоподготовки многих энергетических предприятий России и зарубежья.

Исследования, выполненные ранее, показали, что применение шламов в цементных системах в индивидуальном виде позволяет значительно улучшать технологические свойства и удобоукладываемость растворных и бетонных смесей и повышать прочность цементных систем в среднем на 20–30 %. Однако следует отметить, что многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что наибольшая эффективность применения карбонатных шламов обеспечивается не в «тощих» смесях, а в составах со средним расходом цемента.

Это объясняется тем, что одним из возможных механизмов активирующего действия шламов является эпитаксиальное наращивание гидратных новообразований на частицах тонкодисперсного кальцита как на затравках кристаллизации. Недостаток цементной матрицы в составах с малым расходом вяжущего снижает эффективность кальцита как подложки для формирования эпитаксиальных контактов срастания.

В модифицированных цементных системах в процессе роста частиц и кристаллизации большую вероятность встраивания в структуру гидратов имеют молекулы и ассоциаты веществ близких к ним по кристаллохимическому строению. В полиминеральном цементном вяжущем, наполненном тонкодисперсным кальцитом, эта возможность является избирательной, поскольку лишь некоторые гидратные фазы имеют параметры кристаллических ячеек близкие к кальциту. В связи с этим в процессе гидратации возможны два механизма действия кальцита:

(1) встраивание молекул кальцита в структуру гидратов близких по кристаллохимическому строению;

(2) структурообразующее влияние поверхности кальцита как подложки для ориентированной кристаллизации новообразований.

Многообразие габитусов кристаллов кальцита и значительное пересыщение в системе в начальный период кристаллизации позволяет предполагать возможность протекания этих процессов как индивидуально, так и параллельно.

С целью изучения характера влияния комплексных добавок на основе СП и минеральных наполнителей на прочность тяжёлых бетонов была выполнена серия экспериментов с использованием рядовых цементов поволжского региона. В качестве пластифицирующих добавок были использованы суперпластификаторы С-3 и модификатор «Полипласт СП-1». Количество добавок составляло 0,5–0,7 % от массы цемента. Применялись минеральные наполнители двух видов и различной удельной поверхности. В качестве тонкодисперсной фракции применялся карбонатный шлам Пензенской теплогенерирующей компании в количестве 10–15 % от массы цемента, а в качестве наполнителя более грубой фракции использовалась доломитовая мука (г. Воронеж) с удельной поверхностью 4800 см2/г, в количестве 35–40 % от массы вяжущего. Технологический процесс приготовления равнопластичных бетонных смесей заключался в подготовке водного раствора суперпластификаторов в объёме необходимого количества воды затворения, в который последовательно вводились карбонатный шлам и доломитовая мука в заданном соотношении. Водная суспензия СП и минеральных наполнителей тщательно перемешивалась и порционно вводилась в сухую бетонную смесь. Испытания образцов бетона классов по прочности В15 и В25 проводились по истечении 7, 14 и 28 сут. нормального твердения.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что совместное применение минеральных добавок и СП позволяет повышать прочность бетона в среднем на 40–50 %. При значительном увеличении доли минеральных добавок (до 50 % от массы цемента) и незначительном снижении водопотребности композиционных смесей (до 10 %) повышение прочности бетонов в период 7–28 сут. на рядовых цементах составляет в отдельных случаях до 70 %. Это позволяет снижать расход вяжущего в составах до 25–30 % и получать высокотехнологичные бетоны требуемой прочности.

Таким образом, применение минеральных микронаполнителей, тонкодисперсных шламов и каменной муки совместно с СП в цементных растворах и бетонах открывает широкие возможности получения композиционных материалов требуемой прочности при рациональном расходе цемента и существенной его экономии.

В отношении высокомарочных бетонов, применяемых в производстве строительных конструкций, следует отметить, что использование тонкомолотых фракционированных микронаполнителей, полученных из твёрдых горных пород в составах бетона, совместно с СП позволяет, вследствие значительного повышения прочности материала, снижать массивность железобетонных строительных конструкций за счёт экономии бетона. При условии обеспечения необходимой устойчивости строительные конструкции, проектируемые из высокопрочного бетона, будут иметь меньшие поперечные сечения и объём, что позволит не только достичь большого экономического эффекта, но и повысить архитектурную привлекательность зданий и сооружений.

www.allbeton.ru

Tricodur SI (Трикодур СИ)Тонкодисперсный цемент для изготовления цементной суспензии

Tricodur SI (Трикодур СИ)

Тонкодисперсный цемент для изготовления цементной суспензии для нагнетания в рабочие швы через системы инъекционных шлангов

 

 

Описание продукта:

TRICODUR SI  - вяжущее средство на основе тонкодисперсного цемента, из которого путем смешивания с TRICODUR SI  компонентом B получают низковязкую цементную суспензию с высокой пенетрирующей способностью. Добавка TRICODUR SI KOMPONENTE B способствует равномерному распределению воды в составе суспензии. TRICODUR SI  - суспензия проникает в тончайшие швы и полости (≥0,05 мм). Она хорошо совместима с бетоном, поскольку также имеет цементную основу. Она не наносит ущерба окружающей среде. Приборы и комплектующие легко очищаются водой (без растворителей).

Области применения:

TRICODUR SI  применяется для нагнетания в рабочие швы бетонных строительных сооружений через соответствующие системы инъекционных шлангов. Благодаря модификации полимером - полимерная дисперсия TRICODUR SI  KOMPONENTE B возможна запрессовка в инъекционный шланг при высоком давлении до 25 бар. Тончайшие трещины и полости в области рабочих швов гидроизолируются.

Указания по обработке:

TRICODUR SI  должен быть перемешан высокооборотным смесителем (мин. 3000 об/мин.). В качестве агрегата для перемешивания служит смешивающий центр производства Tricosal с соответствующим диспергирующим диском. TRICODUR SI  KOMPONENTE B укладывается в емкость для перемешивания. Затем непрерывно добавляется TRICODUR SI при низком числе оборотов. По окончании засыпания число оборотов увеличивается до 3000 об/мин. Время перемешивания должно составлять минимум 5 минут после полного добавления TRICODUR SI .

Соотношение смешивания TRICODUR SI:

Из 3,15 л  TRICODUR SI  KOMPONENTE B + 5 кг TRICODUR SI  получается примерно 5 л суспензии TRICODUR SI.

Подготовительные работы:

Присоединение к запрессовочной аппаратуре:

В случае использования инъекционных шлангов нагнетание осуществляется согласно рекомендациям их изготовителя.

Предварительное инъектирование водой:

Для того чтобы избежать обезвоживания цементной суспензии TRICODUR SI  в связи с высокой потерей воды в сухих поврежденных местах рабочих швов, в шланг для инъектирования предварительно нагнетается вода (предварительное увлажнение шва).

Ремонт поврежденных мест:

Поврежденные места в области рабочего шва должны быть заделаны монтажным раствором.

Запрессовка:

Гомогенно перемешанная цементная суспензия TRICODUR SI  помещается в емкость аппарата для инъектирования, например, инъекционного насоса производства TRICOSAL и через присоединение, описанное выше, нагнетается в шланг для инъектирования (инъектирование под низким давлением).

При запрессовке инъекционного шланга действовать следующим образом:

1. Нагнетание в инъекционный шланг цементной суспензией TRICODUR SI  осуществлять до тех пор, пока она не выйдет из открытого вентиляционного конца без образования пузырьков.

2. Закрытие вентиляционного конца и запрессовка цементной суспензии TRICODUR SI.

При использовании одноразового инъекционного шланга нужно обратить внимание на то, чтобы области швов были хорошо заделаны (вакуумирование и повторные запрессовки невозможны). Если в процессе запрессовки и применении многоразового инъекционного шланга материал выступает в обрабатываемый шов, то нагнетание нужно прекратить , инъекционный шланг вакуумировать, поврежденные места в области рабочего шва заделать монтажным раствором и  в соответствующую часть шланга вновь нагнетать цементную суспензию  TRICODUR Sl.

При использовании  инъекционных шлангов инъекционный канал может быть в любой момент вакуумирован, что означает, что остающаяся в канале мелкодисперсная цементная суспензия отсасывается посредством вакуума с одной стороны шланга, в то время как другой конец шланга введен в емкость с водой. В этом случае инъекционный шланг снова находится в распоряжении для последующей запрессовки.

Расход:

5 кг TRICODUR SI  составляют примерно 5 л TRICODUR SI  суспензии. Расход зависит от объема швов и полостей и в случае необходимости нужно произвести пробную запрессовку.

Технические характеристики TRICODUR SI:

Степень дисперсности  [d95]

< 9,5 μm

Плотность свежего раствора [кг/дм3]

~ 1,6

Время обработки (+20°С) [мин]

~ 90

Температура обработки [°С]

≥ + 5

Добавка компонента B TRICODUR SL (1/5 кг)

3,15

Консистенция

Высоко текучая

Предел прочности при сжатии ٭ [МПа]

Через 2 суток

> 15

Через 7 суток

> 35

Через 28 суток

> 40

٭Хранение образца для испытания согласно DIN EN 196, часть 1.

٭Показатели прочности – средние значения производственного контроля.

Упаковка:

TRICODUR SI (порошок):

Бочка 5 кг; 6 х 5 кг бочек в 30 кг коробке

TRICODUR SI  KOMPONENTE B (жидкий):

Бочка 10 кг; 30 кг.

Хранение:

Хранить в закрытой оригинальной упаковке в холодном, сухом помещении 12 месяцев. Вскрытая 5-кг упаковка не подлежит хранению. Компонент B TRICODUR SL хранить, не замораживая втечение 12 месяцев. Замороженный материал не может быть использован.

www.elitstroy.su

Цементы

Категория: Материалы для строительства

Цементы

Основным минеральным вяжущим материалом в современном строительстве является цемент. Наша страна по производству цемента занимает первое место в мире. В 1972 г. был достигнут 100-млн. рубеж, а в 1980 г. будет выпущено более 130 млн. т цемента. Постоянно не только растет объем производства, но и увеличивается номенклатура цементов, улучшается их качество и расширяются области применения. Этому способствует не только универсальность свойств цементов как гидравлического вяжущего, но и большие запасы сырья для его производства, которые имеют широкое распространение.

Сырьем для производства цемента служат мергели, известняки, мел, ракушечник, глины и гипс. Для изготовления цемента природные мергели определенного химического состава или сырьевую смесь известняков и глины обжигают до спекания в специальных вращающихся печах, в результате чего получают цементный клинкер. Затем путем совместного тонкого измельчения (помола)клинкера с необходимым количеством гипса, а иногда и со специальными добавками получают цемент.

В строительстве применяют большое количество разновидностей цементов. В зависимости от исходного сырья и составляющих добавок все цементы разделяются на портландцемента, шлакопортланд-цементы, пуццолановые портландцемента, расширяющиеся и безусадочные цементы, глиноземистый цемент, цемент для строительных растворов.

Портландцемент — основное вяжущее, применяемое в современном строительстве (промышленном, гражданском, сельскохозяйственном, гидротехническом, дорожном). Он представляет собой гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого помола портландцементного клинкера и 1,5—3,5% гипса и твердеющее в воде и на воздухе. Гипс добавляют для регулирования сроков схватывания цемента. Его свойства и технические характеристики должны строго соответствовать ГОСТ 10178—76.

Основные свойства портландцемента, как и других вяжущих материалов,—прочность, сроки схватывания, равномерность изменения объема цементного теста, плотность, объемная масся — зависят от качества исходного сырья и тонкости помола.

Тонкость помола является важной физической характеристикой вяжущих; от нее зависят такие свойства вяжущих, как активность, интенсивность гидролиза, гидратация. Тонкость помола портландцемента характеризуется остатком на сите № 008 не более 15% частиц по массе от пробы или показателем удельной поверхности — величиной поверхности зерен цемента в 1 см2 на 1 г. Удельная поверхность портландцемента равна 2500—3000 см2/г.

Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды (), при котором тесто приобретает заданную консистенцию (подвижность). Это свойство контролируется специальным прибором путем погружения в цементное тесто его металлического стержня. Нормальная густота портландцементного теста обычно колеблется в пределах 22—26.

Сроки схватывания определяются промежутком времени от начала загустевания (начало схватывания) до превращения теста в твердое тело с небольшой прочностью (конец схватывания) и по величине погружения иглы специального прибора в тесто. У портландцемента начало схватывания наступает через 1—2 ч, а конец — через 4—6 ч.

Равномерность изменения объема цементного теста испытывают на образцах-лепешках путем кипячения их в воде или выдерживания над паром. Отсутствие трещин и искривлений в образцах указывает на равномерность изменений объема.

Прочность характеризуется маркой портландцемента. Марку цемента устанавливают по пределу прочности образцов размером 40 X 40 X 80 мм при сжатии и образцов-балочек размером 40 X 40 X 160 мм при изгибе, изготовленных из раствора состава 1 : 3 на нормальном Вольском песке и испытанных через 28 сут. Портландцемента разделяют на марки 300, 400, 500 и 600. Благодаря высоким качествам его широко применяют для всех видов строительных конструкций, кроме конструкций, подверженных воздействию морской, минерализованной и проточной пресной воды.

Разновидности портландцементов. Отечественная промышленность выпускает следующие разновидности портландцементов: пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий, быстротвердеющий, особобыстротвердеющий, белый, цветной, портландцемента Аля изготовления асбестоцементных изделий и для бетонных покрытий автомобильных дорог.

Пластифицированный портландцемент (марки 300, 400 и 500) изготовляют путем введения в обычный портландцемент при его помоле пластифицирующей поверхностно-активной добавки, которая придает бетонным и растворным смесям на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость, затвердевшему раствору и бетону — повышенную морозостойкость. Наличие пластифицирующих свойств обеспечивает снижение расхода цемента на 5—8%. Область применения: рекомендуется для приготовления бетонов, используемых в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Гидрофобный портландцемент получают путем помола портландцементного клинкера совместно с гидрофобными (водоотталкивающими) добавками в количестве 0,1—0,3% массы цемента. Добавки способствуют образованию на поверхности зерен цемента тончайшей водоотталкивающей пленки, благодаря которой гидрофобный портландцемент практически не теряет прочность и не комкуется при длительном хранении. Его можно использовать для возведения строительных конструкций в отдаленных районах, так как он выдерживает длительное транспортирование и хранение.

Сульфатостойкий портландцемент — специальный цемент, предназначаемый для изготовления массивных строительных конструкций, которые работают в условиях агрессивной сульфатной среды, а также подверженных систематическому воздействию попеременного замораживания и оттаивания, увлажнения и высыхания. Состав сырья для изготовления клинкера сульфатостойкого портландцемента строго регламентируется: расчетное содержание трехкальциевого силиката должно быть не более 50%, трехкальциевого алюмината — 5% и четырехкальциевого алюмо- феррита —22%. В качестве добавки применяют только гипс.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) отличается от обычного более интенсивным нарастанием прочности в начальный период твердения. В возрасте 3 сут прочность достигает 70%-ной расчетной прочности 28-суточного возраста. При помоле БТЦ можно вводить доменные гранулированные шлаки не более 15% или другие минеральные добавки не более 10% массы цемента. Особобыстротвердеющий портландцемент (ОБТЦ) характеризуется не только большой скоростью твердения в начальный период, но и высокими марками — 600 и более. БТЦ и ОБТЦ применяют при изготовлении высокопрочных строительных конструкций, а также при ремонтных и восстановительных работах.

Белый портландцемент получают путем совместного тонкого помола белого маложелезистого клинкера, активной минеральной добавки — белого диатомита, содержание которого должно быть не более 6%, и необходимого количества гипса. Можно вводить до 10% белой инертной минеральной добавки. Гипс, активные и минеральные добавки в измельченном состоянии должны иметь белизну, определяемую коэффициентом яркости по BaS04 (%). для белого цемента высшего сорта 80 и более, для БЦ-1 76 и для БЦ-ll не менее 72.

Цветной портландцемент получают путем совмест ного тонкого помола белого маложелезистого или цветного цементного клинкера, активной минеральной добавки — бетого диатомита, гипса и красковой руды или пигмента. Количество минеральных пигментов должно быть не более 15%, а органических добавок — не более 0,3% массы клинкера. В зависимости от цвета портландцемент имеет следующие основные разновидности: светло-желтый, желтый, желто-золотистый, оранжевый, светло-розовый, розовый, красный, светло-коричневый, темно-коричневый, зеленый и черный.

Белый и цветные цементы используют для архитектурно-отделочных работ, для покрытия стеновых панелей цветным фактурным слоем, а также для изготовления облицовочных плиток.

Портландцемент для изготовления асбестоцементных изделий отличается строго регламентированным составом клинкерного сырья (трехкальциевого силиката не менее 50%, трехкальциевого алюмината не более 8%, свободной окиси кальция менее 1%) и может содержать минеральных добавок не более 3%.

Портландцемент (в том числе пластифицированный и гидрофобный), предназначаемый для бетонных покрытий автомобильных дорог, изготовляется из клинкера, в состав которого должно входить не более 10%трехкальциевого алюмината с добавками только в виде гранулированного доменного шлака не более 15%.

Шлакопортландцемент — гидравлическое вяжущее, твердеющее в воде и на воздухе. Его получают путем совместного тонкого помола портландцементного клинкера, необходимого количества гипса и доменного гранулированного шлака, содержание которого составляет от 30 до 60%, или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. При помоле компонентов допускается введение пластифицирующих или гидрофобно-пласти- фицирующих добавок. В сравнении с портландцементом шлакопортландцемент более водо- и солестоек, характеризуется меньшими объемными деформациями, замедленным нарастанием прочности, несколько меньшей морозостойкостью. Выпускают его следующих марок: 200, 300, 400 и 500. Стоимость ниже на 15—20% по сравнению со стоимостью портландцемента той же марки. Из шлакопортланд- цемента изготовляют все строительные конструкции, кроме конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высушиванию. Шлако- портландцементы бывают быстротвердеющие — отличаются от обычного меньшим (до 50%) содержанием шлака, и более высокой тонкостью помола, и шлаковые магнезиальные портландцементы, получаемые совместным помолом магнезиального портландцементного клинкера, небольшого количества гипса и гранулированного доменного шлака не менее 30 и не более 50% массы цемента.

Пуццолановый портландцемент — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением портландцементного клинкера, небольшого количества гипса и активной минеральной Добавки или путем тщательного смешивания тех же материалов, измельченных раздельно. Содержание активных минеральных добавок должно составлять (% массы цемента): добавок вулканического происхождения (пемза, туфы, пепел, трассы), обожженной глины или топливной золы не менее 25 и не более 40, а добавок осадочного происхождения (диатомит, трепел, опока) не менее 20 и не более 30. Пуццолановый портландцемент выпускают следующих марок: 200, 300 и 400. При помоле допускается введение пластифицирующей или гидрофобно-пластифицирующей добавки. Пуццолановый портландцемент быстро твердеет в воде и во влажных условиях. Применяют для изготовления конструкций с повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью, для подводных и подземных частей сооружений. Необходимо помнить, что в сухих условиях твердение бетонов на пуццолановом цементе практически прекращается, поэтому в период набора прочности их необходимо систематически увлажнять.

Глиноземистый цемент. Представляет собой быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, изготовляемое путем тонкого измельчения клинкера, полученного обжигом до спекания сырьевой смеси, богатой глиноземом. Сырьем служат известняк и породы с высоким содержанием глинозема А1203, например бокситы. Глиноземистый цемент имеет серо-зеленый, коричневый или черный цвет. Выпускают его трех марок: 400, 500 и 600. Для этого цемента характерен интенсивный набор прочности в начальный период твердения. Так, через 1 сут прочность достигает 80—90% заданной. Из глиноземистого цемента получают быстротвердеющие и жаростойкие бетоны и растворы, а также изготовляют конструкции с повышенной соле-, водо- и морозостойкостью. Глиноземистый цемент нельзя подвергать тепловлажностной обработке. При его применении необходимо помнить, что глиноземистый цемент в 3—4 раза дороже обычного портландцемента.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются способностью при твердении во влажных условиях несколько увеличиваться в объеме или не давать усадки.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) является быстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим, который получают тщательным смешиванием глиноземистого цемента, полуводного гипса и высокоосновного гидроалюмината кальция примерно в следующих соотношениях (): глиноземистого цемента 70, гипса 20, гидроалюмината кальция 10. ВРЦ характеризуется способностью быстро схватываться: начало схватывания не ранее 4 мин, а конец не позднее 10 мин с момента затворення. Линейное расширение через 28 сут составляет 0,3—1. Применяют его для зачеканки труб, швов тюбингов, а также для заделки стыков и трещин в железобетонных конструкциях.

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВВЦ) — характеристика та же, что и ВРЦ, с некоторым изменением соотношения компонентов (): глиноземистого цемента 75, гипса 7, гидроалюмината кальция 18. Начало схватывания цемента не ранее 1 мин, конец не позднее 5 мин с момента затворения. Линейное расширение через 1 сут — 0,01—0,1. Применяют для создания торкретного слоя на поверхности гидротехнических сооружений.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент — быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистого клинкера или шлака и природного двухводного гипса. Этот цемент обладает способностью расширяться при твердении в воде. Величина линейного расширения через 1 сут 0,15%. Идет для приготовления безусадочных водонепроницаемых растворов и бетонов.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое вяжущее — получают совместным тонким измельчением клинкера портландцементного (58—63%) и глиноземистого (5—7%), двуводного гипса (7—10%), доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки (23—28%). Отличительные свойства РПЦ — способность расширяться во влажных условиях, высокая плотность и водонепроницаемость, быстрое твердение при кратковременном пропаривании.

Цемент для строительных растворов — гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом цементного клинкера (до 30%), небольшого количества гипса и минеральных добавок: активных, добавок-наполнителей или их смесей. Примерный состав (%): клинкера 30, известняка 70 или клинкера 30, известняка либо кварцевого песка 45, гранулированного шлака 25. Возможно введение пластифицирующей или гидрофобно-пластифицирующей добавки. Цемент выпускают марки 150 и предназначают его для приготовления строительных растворов и бетона марки не выше 100.

Транспортирование и хранение цементов. Цементы доставляют с завода-изготовителя к месту потребления в вагонах-цементовозах, в крытых вагонах и автоцементовозами. Цементы цветные, расширяющиеся и глиноземный расфасовывают на заводе, перевозят в бумажных мешках и хранят их в закрытых складах. Поступающие навалом цементы хранят в силосных или бункерных складах раздельно по видам, маркам и партиям от различных заводов. Качество цемента контролируют путем отбора от каждой партии пробы массой 20 кг, которую направляют в строительную лабораторию, где и подвергают испытанию. При транспортировании и хранении необходимо оберегать цемент от воздействия влаги. Не следует создавать на складах большие запасы, так как активность цемента с течением времени снижается примерно на 5% в месяц.

Материалы для строительства - Цементы

gardenweb.ru

Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения. Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя включает дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л. Технический результат - повышение скорости твердения и увеличение прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов закладочных смесей. 4 табл.

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземной разработке месторождений с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями на основе мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Известен способ приготовления литой твердеющей закладки в шаровой мельнице (Патент РФ №2013131, 30.05.1994 г., Бюл. №10.

Способ, включающий подачу составляющих смесь отдозированных компонентов в мельницу, совместное их измельчение и перемешивание в ней, измерение тонины помола на выходе из мельницы, при этом с целью повышения прочности приготовляемой смеси, уменьшения сроков ее схватывания и снижения затрат на производство устанавливают оптимальное соотношение измельченных компонентов вяжущего, активизатора и заполнителя в активном классе (-0,08 мм) готовой смеси на выходе из мельницы, а управление процессом измельчения с перемешиванием осуществляют путем регулирования гранулометрического состава и массового содержания каждого из компонентов смеси на входе в мельницу в зависимости от его измельчаемости и требуемого содержания в активном классе (-0,08 мм) готовой смеси.

Однако по данному способу не обеспечивается достаточная скорость твердения и прочность смеси в связи с тем, что используемая в качестве смесителя мельница не способна гомогенизировать приготовляемые твердеющие смеси при однородности распределения вяжущего в среде тонкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является Патент РФ №2490472 C1, E21F 15/00, опубл. 20.08.2013 Бюл. №23. Состав закладочной смеси и способ ее изготовления, Рыльникова М.В., Абдрахманов И.А., Каплунов Д.Р., Радченко Д.Н.

1. Состав смеси для закладки выработанного пространства, включающий отходы процессов обогащения, известь, лигносульфонат натрия и воду, при этом в качестве указанных отходов содержит текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд с влажностью менее 30% при следующем содержании компонентов, кг/м3:

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит известь крупностью не более 10 мм.

3. Способ изготовления смеси для закладки выработанного пространства в соответствии с любым из пп. 1 и 2, заключающийся в том, что текущие хвосты флотационного обогащения полиметаллических руд сушат до содержания влаги менее 30%, лигносульфонат натрия предварительно растворяют в воде, а затем осуществляют его смешивание с осушенными хвостами и известью.

Недостатком способа также является невысокая скорость твердения и прочность создаваемого впоследствии закладочного массива из-за неполной гидратации и активации компонентов закладочных смесей.

Целью изобретения является увеличение скорости твердения и прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов смеси.

Достигается это тем, что в способе приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя, включающем дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.

Предложенный способ обеспечивает полную гидратацию вяжущего при его гомогенном распределении в среде мелкодисперсного заполнителя. Смесь - хвосты обогащения - цемент гомогенизируется и активируется в импульсных гидроударно-кавитационных полях за счет разрушения флоккул вяжущего и гидратных пленок на поверхностях частиц цемента и хвостов обогащения при обеспечении допустимого уровня прочности и стоимости смеси, а также надежности работы технологического оборудования.

В составе закладочной смеси использовали хвосты обогащения медно-никелевых руд Талнахского и Октябрьского месторождениЙ Норильского региона, состав которых приведен в табл. 1.

Сущность способа состоит в следующем. Приготовление твердеющей закладочной смеси осуществляется на поверхностном закладочном комплексе. Цемент из силосов по пневмопроводу поступает на предварительное смешивание в смеситель. Вода из емкости по водопроводу также поступает в смеситель, который может иметь, например, лопастной рабочий орган с приводом. Мелкодисперсный заполнитель (например, тонкодисперсные хвосты обогащения - 0,15 мм) подается из бака, обезвоживается в батареях гидроциклонов и по трубопроводу также подается в смеситель, где происходит предварительное перемешивание всех компонентов.

Предварительно осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм для обеспечения однородности распределения вяжущего в среде тонкодисперсного заполнителя, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 им/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.

Из гидроударно-кавитационного устройства твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступает в главную магистраль закладочного трубопровода и далее распределяется через участковые трубопроводы в выработанное пространство.

С целью подтверждения снижения расхода вяжущего и использования мелкодисперсного заполнителя, например хвостов обогащения, были проведены исследования составов твердеющих закладочных смесей по трем способам:

1. Способ приготовления твердеющей смеси с составом хвосты обогащения - цемент (ХЦ) в лабораторных условиях с использованием лопастного смесителя;

2. Способ приготовления твердеющей смеси ХЦ в лабораторных условиях с использованием шаровой мельницы;

3. Способ приготовления твердеющей смеси ХЦ в лабораторных условиях с использованием гидроударно-кавитационного устройства.

1. Исследования составов ХЦ с использованием смесителя

Для лабораторных испытаний составов ХЦ использован смеситель лопастного типа. Время смешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания смешивания производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали в смеситель, который имел лопастной рабочий орган с приводом. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) из бака через дозатор также подавался в смеситель, где происходило их перемешивание. Из смесителя твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 2.

2. Исследования составов с использованием шаровой мельницы

Для лабораторных испытаний составов использована шаровая мельница. Время замешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания замеса производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали на предварительное смешивание в смеситель с лопастным рабочим органом. Далее через дозатор предварительно смешанный цемент и вода подавались в шаровую мельницу. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) через дозатор подавался в шаровую мельницу, где происходило их совместное измельчение и активация раствора. Из шаровой мельницы твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 3.

3. Исследования составов с использованием гидроударно-кавитационного устройства

Для лабораторных испытаний составов ХЦ использовано гидроударно-кавитационное устройство. Время замешивания во всех экспериментах принято 10 минут. Сразу после окончания замеса производилось определение растекаемости смеси по Суттарду и измерялась ее плотность.

Цемент через дозатор, а вода по трубопроводу через расходомер поступали на предварительное смешивание в смеситель с лопастным рабочим органом. Мелкодисперсный заполнитель (хвосты обогащения - 0,15 мм) обезвоживался в гидроциклонах и через дозатор подавался также в смеситель, где происходило их предварительное перемешивание.

Предварительно перемешанный раствор твердеющей смеси поступал в гидроударно-кавитационное устройство, где происходили гомогенизация и активация раствора.

Из гидроударно-кавитационного устройства твердеющая закладочная смесь по трубопроводу поступала в специальные формы.

Исследуемые составы, удельный расход материалов, плотность твердеющей смеси и контрольные характеристики прочности на 7, 28 и 90 сутки представлены в табл. 4.

В результате исследований было определено:

1) Образцы закладочных смесей ХЦ, приготовленные по мельничному способу производства, имеют прочность в среднем на 20% выше образцов, приготовленных по технологии с применением смесителя. В то же время образцы закладочных смесей ХЦ, приготовленные по технологии с применением гидроударно-кавитационного устройства, имеют прочность в среднем на 30% выше образцов, приготовленных по мельничному способу производства.

2) Снижение содержания цемента ниже 170 кг/м3 (что соответствует содержанию хвостов обогащения в смеси более 1246 кг/м3) приводит к тому, что твердеющая смесь не набирает минимально допустимую прочность, равную 1 МПа. В то же время повышение содержания цемента свыше 400 кг/м3 приводит к завышенной прочности и существенным расходам на производство закладочной смеси.

3) При частоте импульсов менее 5000 имп/с не происходит полное эффективное разрушение флоккул вяжущего и гидратных пленок на поверхностях частиц цемента и хвостов обогащения, а при частотах более 6000 имп/с имеет место интенсивный абразивный износ элементов гидроударно-кавитационного устройства.

Следовательно, способ приготовления твердеющей смеси с использованием гидроударно-кавитационного устройства обеспечивает повышение скорости твердения и увеличение прочности закладочного массива за счет повышения степени гидратации и активации компонентов закладочных смесей, при этом содержание в смеси хвостов обогащения в количестве 1039-1246 кг/м3 смеси (- 0,15 мм) и вяжущего в виде цемента в количестве 170-400 кг/м3 обеспечивает наиболее рациональное количество основных компонентов закладочных смесей, необходимое для обеспечения требуемой прочности при закладке горных выработок, а режим работы гидроударно-кавитационного устройства при частотах 5000-6000 имп/с обеспечивает наиболее эффективную активацию компонентов смеси без снижения надежности и долговечности работы гидроударно-кавитационного устройства.

Способ приготовления литых твердеющих закладочных смесей на основе мелкодисперсного заполнителя, включающий дозированную подачу вяжущего, воды и их перемешивание, отличающийся тем, что осуществляют перемешивание вяжущего в виде цемента с водой и предварительно обезвоженным в гидроциклонах мелкодисперсным заполнителем - хвостами обогащения руд размером 0,15 мм, после чего полученный раствор подвергают гомогенизации и активации в импульсном гидроударно-кавитационном устройстве с частотой импульсов 5000-6000 имп/с при следующем соотношении указанных компонентов: хвосты обогащения руд - 1039-1246 кг/м3, цемент - 170-400 кг/м3 смеси, вода 500 л.

www.findpatent.ru

Способ тонкого измельчения цементного клинкера

Изобретение относится к технологиям тонкого измельчения цементного клинкера в условиях крупнотоннажного производства и может быть использовано в цементной промышленности. Способ тонкого измельчения цементного клинкера включает стадию предварительного измельчения в дробилке ударного действия и стадию тонкого измельчения в трубной мельнице. Предварительное измельчение осуществляют в вертикальной роторно-цепной дробилке, имеющей линейную скорость вращения ударных элементов 20-150 м/с, и получение измельченного продукта с удельной поверхностью 300-3100 см2/г, а производительность трубной мельницы определяют из соотношения Пизм=Писх·К, где Пизм - производительность двухстадиального измельчения с учетом крупности частиц после роторно-цепной дробилки; Писх - производительность трубной мельницы без предварительного измельчения в роторно-цепной дробилке; K - коэффициент пропорциональности,

где k1 - коэффициент, учитывающий влияние удельной поверхности измельченного продукта на производительность, определяемый по таблице; k2 - коэффициент, учитывающий влияние износа рабочих элементов роторно-цепной дробилки, k2=1,0÷0,85; a1 - крупность материала после измельчения в роторно-цепной дробилке; а - крупность исходного продукта. Изобретение позволяет снизить энергоемкость процесса измельчения, упростить аппаратное оформление, снизить затраты на обслуживание и ремонт. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технологиям тонкого измельчения цементного клинкера в условиях крупнотоннажного производства и может быть использовано в цементной промышленности.

Известен способ тонкого измельчения в барабанной мельнице, осуществляемый путем воздействия на обрабатываемую среду мелющей загрузки (шаров или цильпепса) (см. Перов В.А., Андреев Е.Б., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра, 1990, с.169-170).

Такой способ измельчения характеризуется чрезвычайно низкой энергетической эффективностью и обусловлен целым рядом факторов: малым числом полезных соударений мелющих тел, составляющих один из тысячи, нерациональностью подбора мелющих тел по крупности, так как в аппарате присутствуют частицы полидисперсного состава, большими потерями в системе привода и т.д.

Известен также способ измельчения высокопрочного цемента в барабанной мельнице с вводом в мельницу интенсификатора помола в виде минеральной добавки с прочностью 100-200% прочности цемента и содержащей 40-80% фракции 1-30 мкм (см. авт. свид. СССР №59244, Мкл2 В02С 17/00, БИ №6, опубл. 15.02.78).

Этому техническому решению также в значительной степени присуще очень высокое энергопотребление. Это заложено как в неэффективности шарового измельчения смеси частиц полидисперсного состава с большим диапазоном разброса крупности, что было расписано выше, так и в большой энергозатратности производства добавки, представляющей собой готовый цемент.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому, технологическому и экономическому результату к предлагаемому изобретению является способ двухстадиального измельчения материалов с вынесением стадии грубого помола трубных шаровых мельниц в пресс-валковый измельчитесь (см. Пироцкий В.З. Совершенствование техники и технологии измельчения портландцементного клинкера: оценка эффективности помольных систем // Сб. тр. НИИ цемента, 1986, вып.90, с.3-23).

Сейчас основными машинами в многотоннажных производствах являются трубные шаровые мельницы. Они имеют кпд менее 1% и характеризуются огромными эксплуатационными издержками, особенно по электроэнергии. Наметилась устойчивая тенденция применения агрегатов для предизмельчения исходного сырья, особенно это характерно для цементной промышленности. Наибольшее распространение здесь получает пресс-валковый измельчитесь. Подобные помольные системы в целом обеспечивают снижение удельных энергозатрат примерно на 30%.

Однако измельченный в пресс-валковом измельчителе материал обладает специфическими свойствами, имеет товарную форму спрессованных пластин с максимальной прочностью в направлении силового воздействия, а составляющие ее частицы имеют микродефектную структуру. Все это требует включения в состав помольной системы либо дополнительного аппарата для дезагрегации спрессованных кожей, либо оснащения трубных мельниц специальными устройствами для их разрушения во внутримельничном пространстве. Все это в совокупности усложняет технологический цикл переработки сырья и сдерживает широкое внедрение подобных комплексов. К этому следует добавить, что пресс-валковые измельчители не могут производить переработку материала по мокрому способу.

Многочисленные попытки использовать дробилки ударного действия - молотковые и центробежные, для тонкого измельчения прочных и абразивных материалов (см. Дуда В. Цемент М.: Стройиздат, 1981, - 392с.) успехом не увенчались, так как такой способ измельчения приводит к интенсивному износу элементов конструкции, требует особой балансировки, массивных и быстровращающихся роторов с рабочими ударными элементами. Износ, в свою очередь, приводит к дестабилизации зернового состава и делает совокупный процесс измельчения трудноуправляемым, особенно с учетом остановок машин на замену изношенных частей и элементов.

Одним из новых видов машин для эффективного измельчения минерального сырья является ударно-центробежная роторно-цепная дробилка-мельница (см. Шуляк В.А., Сиваченко Л.А., Селезнев Н.Г. Адаптивные роторно-цепные дробилки // Обогащение руд. - 1994, №2, с.40-44).

Эти машины являются не только простыми по конструкции, но и обеспечивают получение за один цикл обработки тонкодисперсного продукта с содержанием частиц цементной или флотационной крупности от 20 до 60% при исходной крупности поступающего на обработку продукта 40-60, 20-40 или 10-20 мм и с энергоемкостью измельчения 1,5-4,0 кВт·ч/т.

Однако такой измельчительный агрегат не может полностью измельчать продукт до требуемой дисперсности, что вызывает необходимость дополнительно оснащать помольную систему мельницей тонкого помола, либо оснащать роторно-цепную дробилку-мельницу оборудованием для классификации обрабатываемого материала с кратностью циркуляции от 2 до 6-7. Последнее направление целесообразно только при грубой переработке малопрочных материалов, например мела, известняков, извести и т.д. На прочных материалах и при тонком или сверхтонком измельчении будет накапливаться крупка из особо прочных частиц, что приведет к нестабильности работы помольного комплекса, так как ударное разрушение подобным образом эффективно при воздействии на индивидуальное зерно крупностью более 2-3 мм, а разрушение отдельных зерен крупностью 0,2-0,3 мм практически прекращается при линейной скорости удара даже свыше 100 м/с, хотя износ уже при скорости 75-80 м/с может достигать 0,2-0,3 кг/т измельченного продукта.

Целью предлагаемого изобретения является снижение энергоемкости процесса измельчения за счет совершенствования технологии, оборудования и оптимизации стадий грубого и тонкого измельчения цементного клинкера.

Поставленная цель достигается тем, что в соответствии со способом тонкого измельчения цементного клинкера, включающим стадию предварительного измельчения в дробилке ударного действия и стадию тонкого измельчения в трубной мельнице, согласно изобретению предварительное измельчение осуществляют в вертикальной роторно-цепной дробилке, имеющей линейную скорость вращения ударных элементов 20-150 м/с и измельчающий продукт до удельной поверхности 300-3100 см2/г, а производительность трубной мельницы определяют из соотношения

Пизм=Писх·К,

где Пизм - производительность двухстадиального измельчения с учетом крупности частиц после роторно-цепной дробилки;

Пизм - производительность трубной мельницы без предварительного измельчения в роторно-цепной дробилке;

К - коэффициент пропорциональности

где k1 - коэффициент, учитывающий влияние удельной поверхности измельченного продукта на производительность, определяемый по таблице 1.

Таблица 1
Удельная поверхность готового продукта, S, см2/г 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000
k 0,25-0,60 0,30-0,70 0,35-0,75 0,40-0,85 0,45-0,9 0,50-0,95 0,55-1,05 0,6-1,1

k2 - коэффициент, учитывающий влияние износа рабочих элементов роторно - цепной дробилки; k2=1,0÷0,85

a1 - крупность материала после измельчения в роторно-цепной дробилке;

а - крупность исходного продукта.

Кроме того, в дополнительных вариантах реализации способа предусмотрено, что тонкое измельчение в трубной мельнице обеспечивается шаровой загрузкой диаметром 5-75 мм, цильпепсом диаметром 8-50 мм или смесью шаров и цильпепса с процентным содержанием шаров 0-100%. Способ также может быть реализован таким образом, что после измельчения в роторно-цепной дробилке мелкая фракция отбирается, а крупка поступает на домол в трубную мельницу.

В процессе измельчения исходного сырья в роторно-цепной дробилке с линейной скоростью удара 20-150 м/с обеспечивается эффективное разрушение твердых частиц. Выбранный диапазон линейных скоростей удара обусловлен как свойствами разрушаемого материала, так и условиями работы самого аппарата. Предельная скорость вращения ограничивается условиями работы подшипниковых узлов измельчителя и требования балансировки ротора. При скорости удара 10 м/с следует измельчать хрупкие материалы, например, малопрочной руды с крупными включениями ценных минералов. Скорость воздействия менее 10 м/с неэффективна с точки зрения разрушения твердых тел. Для подавляющего большинства минерального сырья его разрушение следует производить при скоростном нагружении 40…90 м/с, что позволяет получать за один проход для большинства материалов от 20 до 60% частиц с размерами менее 80 мкм. Это происходит при измельчении клинкера, руд черных и цветных металлов, угля, кокса, мергеля, наполнителей всех видов, извести и других материалов. Следует иметь в виду, что каждому виду разрушаемого продукта соответствует свой скоростной режим, причем оптимизация этого процесса ограничивается негативным повышением износа, пропорциональность которого растет в квадрате относительно скорости разрушения. Выбор нужного скоростного параметра работы роторно-цепной дробилки находится в треугольнике: степень измельчения - износ рабочей гарнитуры - энергопотребление.

Получение измельченного продукта после роторно-цепной дробилки с удельной поверхностью 300-3100 см2/г необходимо для рациональной загрузки трубной мельницы и обеспечивается изменением следующих параметров: числом рядов, числом ветвей ударных элементов, линейной скоростью ударов, количеством подаваемого в аппарат материала и т.д. Для разных материалов эта величина будет различной.

Производительность трубной мельницы в предлагаемом способе функционально связана с работой роторно-цепной дробилки. Кинетика измельчения, заложенная в зависимостях, определяющих производительность двух стадий измельчения, позволяет учитывать все особенности работы агрегата: производительность роторно-цепной дробилки, степень измельчения в ней, оцениваемая по средним размерам частиц до и после обработки, производительность трубной мельницы в соответствии с дисперсностью измельченного продукта на конечной стадии.

Признаки 2-4, введенные в формулу изобретения, позволяют пользователю изобретения иметь набор факторов, с помощью которых можно управлять дисперсностью зернистого продукта. Так, эти признаки дают возможность получить такое число ударов частицам материала от мелющих тел, которое приведет к достижению искомой дисперсности.

Выполнение трубной мельницы предпочтительно однокамерной является логически оправданным, т.к. тонко измельченный продукт не требует большого различия в ассортименте мелющих тел. Последние рекомендуется выбирать в соответствии с пунктами 2-4 формулы изобретения: Технологическая наработка в этой области позволяют это делать достаточно точно. Отбор измельченной и готовой к употреблению части продукта после роторно-цепной дробилки позволяет снизить нагрузку на трубную мельницу и значительно уменьшить удельные энергозатраты за счет меньших объемом переработки. Отбор измельченного порошка можно производить посредством пневмоклассификатора или винтовых загрузчиков.

Признаки, включенные в отличительную часть формулы изобретения, являются новыми, не имеются ни у аналогов, ни у прототипа и обеспечивают достижение поставленной цели.

Пример реализации способа. Обрабатываемый материал - цементный клинкер ПРУП "Кричевцементошифер" (г.Кричев Могилевской обл.) с крупностью частиц 0-50 мм.

Применяемое оборудование для измельчения:

I. Роторно-цепная дробилка. Ее техническая характеристика приведена в таблице 2.

Таблица 2Техническая характеристика роторно-цепной дробилки
Наименование параметра Единица измерения Значение
1. Производительность на минералах т/ч 30-100
2. Предельная крупность перерабатываемого материала мм 100
3. Размер частиц измельченного продукта менее 1 мм % 50-95
4. Диаметр рабочей камеры мм 1500
5. Высота рабочей камеры мм 930
6. Линейная скорость ударных элементов м 58
7. Число рядов ударных элементов шт. 3-12
8. Мощность приводного электродвигателя кВт 200
9. Габаритные размеры
длина мм 4400
ширина 2900
высота 3100
10 Масса кг 4650

2. Трубная шаровая мельница 3,2×15 м. Использована без модернизации в двухкамерном исполнении с загрузкой шарами и цильпепсом соответственно в эти камеры. [Строительные машины. Справочник. Т.2. Под ред. Баумана В.Л. и Ланира Ф.А. - М.: Машиностроение, 1977, с.59-61].

Схема помольного комплекса для реализации способа приведена на чертеже, где представлены: 1 - подача гипса, 2 - подача клинкера, 3 - роторно-цепная дробилка, 4 - трубная мельница, 5-6 соответственно камеры для измельчения с шарами и цильпепсом. Трубная мельница загружалась 60 тоннами шаров диаметром 50-75 мм в первую камеру и 50 тоннами цильпепса диаметром 18 и 25 мм во вторую. Роторно-цепная дробилка нарабатывала и синхронно подавала требуемое количество материала в транспортную линию трубной мельницы, где он измельчался в режиме, соответствующем паспортным данным.

Результаты ситового анализа измельченного клинкера после роторно-цепной дробилки показали, что 30% материала меньше 0,08 мм, а крупнее 0,2 и 1,0 мм соответственно 45 и 8%. При этом удельная поверхность измельченного клинкера составила 1750 см2/г.

Достигнуто это при удельных энергозатратах 3,0-3,2 кВт·ч/т клинкера.

Полученный таким образом мелкодисперсный материал затем поступал в трубную шаровую мельницу 3,2×15 м. Производительность трубной мельницы определена на основании формулы

где Пизм=50 т/ч - определена по паспортным данным.

k выбран по таблице 1 для получения цемента с S=5000 см2/г, а и a1 найдены методом ситового анализа проб материала исходного клинкера и клинкера, измельченного в роторно-цепной дробилке. Это средние размеры частиц материала, мм.

В итоге имеем

Пизм=50×1,08=54 т/ч.

В результате получен цемент, характеризующийся удельной поверхностью 5240 см2/г и соответствующий ГОСТу 10178-76.

Мощность потребляемого электродвигателем главного привода достигала 1600 кВт. Общая энергоемкость помола цементного клинкера составила 32,6 кВт·ч/т.

Сочетание ударного и ударно-истирающего видов воздействия на обрабатываемый материал позволяет получить оптимальный по гранулометрическому составу и форме зерен продукт, что особенно важно в производстве строительных материалов.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными способами тонкого измельчения цементного клинкера обеспечивает снижение удельных энергозатрат в 1,3-1,8 раза, удешевляет весь цикл переработки материала, упрощает аппаратурное оформление, снижает затраты на обслуживание и ремонт.

Обусловлено это повышенной технологической и энергетической эффективностью роторно-цепной дробилки, реализующей принцип свободных ударов с воздействием на индивидуальные зерна, выводом измельченных частиц из аппарата за счет сил гравитации и оптимального ввода энергии в среду разрушаемого материала.

Простота конструкции роторно-цепной дробилки, возможность быстрой замены изношенных рабочих элементов, отсутствие износа корпуса машины вследствие его самофутеровки позволяет существенно уменьшить затраты на обслуживание, стоимость измельченных ударных элементов.

Главное достоинство способа - удачное сочетание преимуществ различных по своим характеристикам видов измельчения - ударного и шарового.

Предлагаемое изобретение может быть также использовано при осуществлении мокрого способа измельчения большинства применяемых в крупнотоннажных производствах минеральных материалов, где такая переработка допустима с точки зрения дальнейшего их использования.

1. Способ тонкого измельчения цементного клинкера, включающий стадию предварительного измельчения в дробилке ударного действия и стадию тонкого измельчения в трубной мельнице, отличающийся тем, что предварительное измельчение осуществляют в вертикальной роторно-цепной дробилке, имеющей линейную скорость вращения ударных элементов 20-150 м/с и измельчающей продукт до удельной поверхности 300-3100 см2/г, а производительность трубной мельницы определяют из соотношенияПизм=Писх·К,где Пизм - производительность двухстадиального измельчения с учетом крупности частиц после роторно-цепной дробилки;Писх - производительность трубной мельницы без предварительного измельчения в роторно-цепной дробилке;К - коэффициент пропорциональности,где k1 - коэффициент, учитывающий влияние удельной поверхности измельченного продукта на производительность, определяемый по таблице:

Удельная поверхность готового продукта S,см2/г 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000
К 0,25-0,60 0,30-0,70 0,35-0,75 0,40-0,85 0,45-0,9 0,50-0,95 0,55-1,05 0,60-1,1
k2 - коэффициент, учитывающий влияние износа рабочих элементов роторно-цепной дробилки, k2=1,0÷0,85;a1 - крупность материала после измельчения в роторно-цепной дробилке;а - крупность исходного продукта.

2. Способ тонкого измельчения по п.1, отличающийся тем, что тонкое измельчение осуществляют, предпочтительно, в однокамерной трубной мельнице шаровой загрузкой диаметром 5-75 мм.

3. Способ тонкого измельчения по п.1 или 2, отличающийся тем, что измельчение в трубной мельнице осуществляют цильпепсом диаметром 8-50 мм.

4. Способ тонкого измельчения по п.1, отличающийся тем, что измельчение в трубной мельнице осуществляют смесью шаров и цильцепса с процентным содержанием шаров 0-100%.

5. Способ тонкого измельчения по п.1, отличающийся тем, что после измельчения в роторно-цепной дробилке мелкую фракцию отбирают, а крупку направляют на домол в трубную мельницу.

www.findpatent.ru


Смотрите также