Часть 7 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов. Сухой домол цемента


Влияние домола цемента на прочностные характеристики бетонов

ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

В процессе развития цементной промышленности на протяжении многих десятилетий качество цемента повышалось за счет улучшения его минералоги­ческого состава, усовершенствования обжига клинкера и увеличения тонкости помола цемента.

Для выпуска изделий с повышенными требованиями к срокам твердения бетонных и железобетонных изделий, таких как производство пенобетона, эле­ментов мощения, малых архитектурных форм, производству бетонных изделий по беспропарочной технологии крайне необходимы тонкомолотые цементы.

Одним из направлений получения быстротвердеющих и особобыстротвер - деющих цементов - это увеличение удельной поверхности рядовых цементов путем их домола на местах, в шаровых и вибромельницах.

Многочисленные исследования показывают, что наряду с общим увели­чением тонины помола обязательно следует регулировать и зерновой состав цементов. Оптимальной степени дисперсности, обеспечивающей быстрое на­растание прочности в возрасте 1-3 суток и равномерное твердение бетона в по­следующем, отвечает следующий зерновой состав:

Мельче 5 мк - 25 %; от 5 до 40 мк - 10-15 %; свыше 40 мк - остальное.

При таком зерновом составе цемента его удельная поверхность (по Товаро­ву) будет составлять около 4500-5000 см2/г. Дальнейшее повышение содержа­ния в портландцементе зерен меньше 5 мк может неблагоприятно отражаться на некоторых свойствах бетона. Количество фракции свыше 40 мк, крайне необ­ходимой для обеспечения длительной прочности бетона, в некоторых техноло­гиях, в частности, в производстве пенобетона, можно безболезненно уменьшить в пользу размерности 5-40 мк. Чтобы при этом не произошло переизмельчения цемента и переобогащения его ультрамелкими фракциями, следует применять интенсификаторы помола, способные влиять на гранулометрию (типа специ­ально модифицированного «помольного» лигносульфоната ЛСТМ-2).

В случае необходимости домола на строительных площадках и на заводах сборного железобетона, то есть в местах непосредственного использования це­мента, надо использовать гораздо более эффективную схему помола в водной среде сразу в присутствии применяемых модификаторов для бетона. Эта схе­ма не только менее энергоемка, но и позволяет значительно экономить хими­ческие модификаторы, а в некоторых случаях, при использовании помольных агрегатов, по своей энерговооруженности способных к механохимической мо­дификации цементов, получать новые эффективные вяжущие, с гораздо более высокими, чем у обычного цемента, характеристиками - ВНВ (вяжущие низ­кой водопотребности) и «глубокогидратированные» цементы.

Активизация цемента его мокрым домолом в вибромельницах достаточно полно и всеобъемлюще была изучена в 50-60-х годах. Огромная популярность вибродомола в то время была связана и с дефицитом цемента вообще, а его вы­сокомарочных модификаций в особенности. Вибромельницу или даже вибро­помольный участок почитал за честь иметь каждый уважающий себя колхоз. Благо конструкция вибромельницы проста и доступна в изготовлении в каж­дой мало-мальски оборудованной мастерской.

Индустриализация строительства перевела и производство стройматери­алов на индустриальную основу. Мелкие вибропомольные установки уже не

Удельная поверхность в см/г (по Товарову)

Прочность на сжатие в % от недомолотого цемента, через сутки

1 сутки

3 суток

28 суток

Без домола

100

100

100

Домол до 3500 см2/г

225

225

190

Домол до 4000 см2/г

283

250

200

Домол до 4500 см2/г

300

267

205

Домол до 5000 см2/г

333

275

214

Домол до 6000 см2/г

367

300

218

Домол до 7000 см2/г

383

308

223

Домол до 8000 см2/г

416

317

227

Примечание:

Для приготовления испытательного раствора 1:3 с В/Ц=0,5 использовался цемент Николаевского завода

Таблица6.9.4-1 Влияниеудельнойповерхностицементанапрочностьрастворапринормальных условиях твердения

Могли на равных тягаться с циклопичными, но очень экономичными заводски­ми помольными агрегатами. Проблему усугубляло и колхозно-крестьянское мышление многих пользователей вибропомольных установок: установили по принципу «шоб було», а когда начали считать деньги, оказалось, что дорогой, но высокомарочный цемент с блестящими характеристиками по кинетике на­бора прочности просто не нужен в обычном строительстве. Можно сказать, что в то время строительная индустрия еще попросту не готова была достаточно эффективно распорядиться столь качественным цементом.

Производство пенобетонов немыслимо без качественных и высокомароч­ных цементов с «крутой» кинетикой набора прочности. Надежды на крупные цементные комбинаты так и останутся радужными надеждами пенобетонщи - ков - уж слишком мелок и привередлив потребитель для индустриальных гигантов. Никогда в жизни они не станут выпускать тонкомолотые цементы. Крупные партии таких цементов все равно потеряют активность при транспор­тировке и хранении, а использование их в технологии тяжелых бетонов чревато потерей долговечности. Мелкие же партии выпускать просто экономически не­выгодно. Выход видится в организации домола цементов на местах. Особенно это касается таких критичных к качеству цементов технологий, как пенобетон - ная. Влияние домола цементов отражено в таблице 6.9.4-1.

Как видно из этих и множества аналогичных данных наибольший прирост во все сроки получается при домоле в течение первых 10-15 минут. Удельная поверхность за этот период увеличивается примерно на 1000 единиц. Увели­чивая удельную поверхность, домол в этом случае восстанавливает активность цемента, частично утраченную за счет гидратации, карбонизации и комкования

(0 н

Її я ^ а

S

С

Предел прочности при сжатии в возрасте (суток)

Е

А

С

1 сутки

2 суток

28 суток

Тип портландце­мента

C ц

А а кс ве

Я и

Ю н

О от

%

В/Ц

Жесткость в сек

Кг/см2

В % от марочной без CaCl2

Кг/см2

В % от марочной без CaCl2

Кг/см2

В % от марочной без CaCl2

Высоко-

Л о

Алюминатныи ПЦ-400 таузского завода C3S - ??? C2S - ??? ^A - 9 %

0 (простой дом в воде)

0.25

50

251

51

502

72

694

100

C4AF - ???

2

0.25

40

407

59

548

79

752

109

Низкоалюми-

Л о м

Натный

0 (простой до в воде)

ПЦ-400 завода «Комсомолец» C3S - 62.7 % C2S - 16.4 % C3A - 2.4 % C4AF - 16.2 %

0.22

45

206

28

414

76

542

100

2

0.22

25

264

67

501

92

651

120

2

0.26

15

295

54

425

78

540

100

Таблица 6.9.4-2 Прочность бетона на портландцементах мокрого домола с одновременной до­бавкой хлористого кальция (при нормальных условиях твердения)

Во время хранения и транспортирования. Дальнейшее увеличение удельной поверхности при домоле не дает такого значительного увеличения его актив­ности, поэтому экономически нецелесообразно.

Исследование зернового состава цементов, подвергнутых мокрому домолу в течение 10 минут, показало, что даже за столь короткий период содержание частиц размером до 10 мк увеличивается от 22-24 % (в исходном цементе) до 50-55 %. Скорость гидратации такого цемента, определяемая по количеству связанной воды, значительно увеличивается. Таким образом, домол цемен­тов - очень эффективное средство ускорения его твердения. Он обеспечивает быстрое растворение минералов цементного клинкера и пересыщение раство­ра, а также увеличивает число центров кристаллизации в твердеющем цемент­ном камне.

Еще более эффективен мокрый домол цементов с одновременным введени­ем добавки ускорителя схватывания и твердения. Эффект от подобного введе­ния хлористого кальция, например, отражен в таблице 6.9.4-2.

Анализ таблицы 6.9.4-2 показывает, что домолотые в водной среде с до­бавками ускорителей высокоалюминатные цементы позволяют уже в первые сутки получить марочную прочность, а к 28 суткам значительно ее превысить.

Применение бетонных смесей с малым В/Ц, использование быстротверде - ющих цементов, домолотых цементов, а также применение ускорителей дают возможность в ряде случаев полностью отказаться от тепловой обработки бе­тонных изделий. При этом все же нужно учитывать, что на интенсивность на­растания прочности быстротвердеющих бетонов на портландцементах с раз­личным содержанием трехкальциевого алюмината и гипса существенно влияет и температура окружающей среды. С ее понижением против нормальной на 2-12 °С резко замедляется рост прочности бетона. Особенно в первые сутки твердения. В этой связи, для получения быстротвердеющих бетонов и в осо­бенности пенобетонов, следует всячески стараться выдерживать изделия при температуре не ниже +20 °С. А если, в силу погодных обстоятельств, пенобетон вызревает при пониженных температурах, можно воспользоваться простой за­висимостью. В упрощенном виде она гласит: если принять суточную прочность бетона, твердевшего при температуре +20 °С, за 100 %, то каждый градус ниже этой цифры дает снижение суточной прочности на 5 %. Иными словами, при температуре +10 °С мы получим только половину суточной прочности, дости­жимой при +20 °С.

Пеноблок – один из часто используемых в строительстве домов материал. Он обладает многими преимуществами: небольшой вес, удобные для работы габариты и невысокая стоимость. В то же время строениям из пеноблоков …

Состав зависит от места применения пеноблоков, учитывающий климатические условия местности. Основные элементы в составе (которые должны соответствовать ГОСТу), - цемент, песок, вода и пенообразующие добавки. В погоне за выгодой могут …

Пеноблоки сегодня – это очень популярные стройматериалы для возведения современных сооружений и зданий. Они производятся из цементной смеси, в которую добавляется песок с пенообразователем и водой. В отдельных вариантах в …

msd.com.ua

Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов

Тема 7 — Ускорители схватывания и твердения в технологии бетонов.

Часть 7
6.9. Сводная информация по ускорению твердения бетона и пенобетона.

Для получения высокопрочных и быстротвердеющих бетонов применяют материалы высокого качества и ряд технологических приемов при изготовлении конструкций. Наиболее существенными из них являются:

1. Применение быстротвердеющих портландцементов высокой марки.

2. Добавки химических веществ – ускорителей схватывания и твердения цемента.

3. Мокрый или сухой домол цементов.

4. Применение жестких бетонных смесей.

5. Высокоэффективное смешение и гомогенизация компонентов бетонной смеси, а также применение вибросмесителей.

6. Предельно возможное снижение водоцементного соотношения.

7. Эффективное уплотнение бетонной смеси с применением разночастотного вибровоздействия, центрифугирования, вакуумирования и т.д.

8. Оптимизация гранулометрии заполнителей.

9. Применение промытых, фракционированных заполнителей из прочных пород.

10. Интенсификация гидратации цемента тепловлажностной обработкой.

11. Ускорение твердения бетона путем предварительного подогрева бетонной смеси

Применяя все или большинство из названных приемов, достаточно легко можно получить бетон, прочность которого в суточном возрасте составит не менее 200 – 400 кг/см2.

Наиболее простым (но не всегда наиболее эффективным) способом получения высокопрочных быстротвердеющих бетонов является введение в их состав химических модификаторов – ускорителей схватывания и твердения. Достаточно подробно наиболее распространенные ускорители были рассмотрены ранее. Но у приведенного описания, как и у практически всех остальных публикаций на эту тему, отсутствует один очень важный показатель, решающий можно сказать, согласно которому, можно было бы, особо не вникая во все тонкости, определиться с выбором той или иной добавки не погружаясь в научные (а подчас и псевдонаучные) дебри современного бетоноведения. Я имею в виду сводную характеристику степени эффективности хим. добавок.

Согласитесь трудно сделать какие либо выводы по результатам разрозненных исследований, если учесть их многофакторность. Разные исследователи применяют цементы, различающиеся по минералогии, тонине помола, нормальной густоте, количестве инертных добавок и т.д.; различные пропорции бетонов, различные водоцементные соотношения, различные условия уплотнения и твердения и т.д. и т.п.

Немаловажен также фактор профессионализма как при самом планировании и проведении экспериментов, так и при интерпретации их результатов. В последнее время коньюктурные интересы тех или иных исследований или целых научных школ не следует сбрасывать со счетов.

Глупо надеяться, что некий добрый дядя возьмется и проведет подобное обобщающее исследование по всем добавкам – трудозатраты полного комплексного сравнительно-оценочного исследования только шести добавок между собой занимает 400 человеко-дней в условиях первоклассно оборудованной лаборатории. И если они сейчас, где-либо, и проводятся, еще наивней полагать найти подобный отчет в открытой печати.

6.9.1 Сравнительно-оценочная характеристика добавок-ускорителей

И, тем не менее, результаты таких комплексных исследований мне найти удалось (см. Таблица …). Они были проведены в 50 – 60-х годах в НИИЖБ-е под эгидой Госстроя СССР и, к сожалению, касаются только нескольких ускорителей – наиболее распространенных, популярных и эффективных в технологии тяжелых бетонов. Причем “подписываются” под результатами не кто нибудь, а светила мирового бетоноведения — Сергей Андреевич Миронов и Лариса Алексеевна Малинина. Специалистам сами эти фамилии о многом скажут, а не специалистам ….. – поверьте на слово – этим исследователям можно всецело доверять. Не стали бы они никогда размениваться на какие либо подтасовки и коньюктурщину – авторитет не позволил бы. Другие люди, другое время — не там запятую поставил, – в тюрьму. (Вообще жутко люблю те, старые, добрые советские отчеты. Если человек чего не знает – он так и пишет. Если данный параметр или показатель не исследовался – честно ставит в таблице прочерк. Просто, ясно, доходчиво, с конкретным прицелом на практическую применимость. И без всей этой ядерно-магнитно-многофакторно-факториальной мишуры сдобренной “компьютерным анализом”. Иногда так и подмывает спросить – “Ты сам то хоть понял, что написал?”)

Таблица 691-1

Влияние химических добавок на ускорение твердения бетона на белгородском портландцементе при температуре +17оС

Вид добавки

Количество добавки, в % от веса цемента

Предел прочности при сжатии в возрасте

1 сутки

3 суток

28 суток

в кг/см2 (абсолютная)

в % (от марочной без добавок)

в кг/см2 (абсолютная)

в % (от марочной без добавок

в кг/см2 (абсолютная)

в % (от марочной без добавок

Без добавок (контроль)

0

102

26

263

63

418

100

Хлористый кальций — CaCl2

1

169

40

346

83

487

116

Хлористый натрий — NaCl

1

180

43

377

90

426

102

Азотнокислый натрий (селитра натриевая) — NaNo3

1

151

36

331

79

486

115

Сернокислый глинозем + хлористый кальций

3 + 1

158

38

350

84

583

140

Хлористый алюминий — AlCl3

1

153

37

250

60

420

100

Нитрат кальция (селитра кальциевая) — Ca(No3)2

3

150

36

340

79

478

114

То же

5

165

39

330

78

452

108

Примечание: Бетон был изготовлен состава 1 : 2 : 3.76 при В/Ц=0.43, жесткость смеси – 30 сек.

В несколько более поздней монографии С.А.Миронова приводятся столь же комплексные и достоверные исследования по влиянию некоторых добавок ускорителей на поведение бетонов при пропаривании (см. Таблица 691-2)

 

Таблица 691-2

 

Влияние различных добавок на прочность пропариваемых бетонов.

Добавка

Прочность, % от R28=39 МПа, через

вид

количество, % от массы цемента

0.5 ч

1 сут

28 сут

Контроль

0

53

62

91

Хлористый натрий NaCl

1

63

78

106

2

60

76

103

Нитрит натрия NaNO2

1

60

73

95

2

63

76

99

Сульфат натрия Na2SO4

1

66

68

92

2

64

70

91

Поташ K2S04

1

51

55

85

2

40

50

79

Сода K2CO3

1

45

52

84

2

37

42

61

Хлористый кальций СаС12

1

70

75

105

2

60

70

100

Нитрат кальция Ca(NO3)2

1

15

72

100

2

38

60

90

6

52

76

91

Хлористое железо FeCl3

1

14

49

86

1.5

8

36

75

Примечание: состав бетона 1:1.7:2.4:0.5 (цемент:песок:щебень:вода) приготовленного на гранитном щебне и песке с Мкр=2.1 и быстротвердеющем портландцементе Воскресенского завода. Режим пропаривания 2+2+4+1 при температуре 80оС.

Повышение прочности при небольших количествах добавок и, наоборот, понижение ее с их увеличением свидетельствует о том, что электролиты кроме химических реакций приводят к изменению скорости начальных физических процессов, в результате чего изменяются условия формирования структуры бетона

 

 

6.9.2 Влияние В/Ц на кинетику набора прочности бетонами

Уменьшение водоцементного соотношения значительно повышает интенсивность нарастания прочности бетона, особенно в первые сутки его твердения. Были исследованы бетоны нормального твердения на брянском портландцементе цементе М400 (см. Таблица 692-1)

Таблица 692-1

Прочность бетона на брянском портландцементе М400 в зависимости от В/Ц при нормальных температурах.

В/Ц бетонной смеси

Прочность бетона на сжатие (кг/см2), в зависимости от возраста (суток)

1

3

7

15

28

В/Ц=0.3

180

325

422

480

525

В/Ц=0.4

105

220

303

380

425

В/Ц=0.5

78

144

215

300

345

В/Ц=0.6

47

120

167

238

308

В/Ц=0.7

38

100

147

203

235

Примечание: Таблица была переведена из графических зависимостей с точностью +/- 1 кг/см2 (С.Р)

Из таблицы видно, что с уменьшением В/Ц повышается как темп набора прочности, так и её конечные, 28-ми суточные показатели. Причем становится возможным получить бетон прочностью даже выше чем марка цемента.

При малых В/Ц получаются жесткие и полужесткие смеси, которые весьма затруднительно подвергаются укладке и формовке. Пластификаторы и сперпластификаторы позволяют получать при малых В/Ц достаточно подвижные, вплоть до литых, бетонные смеси. Поэтому, если рассматривать проблему в этом ключе, то и модификация бетонов при помощи пластификаторов, по сути, не являющихся ускорителями, также очень эффективна.

Еще более наглядно влияние В/Ц отражается в графическом виде

Примечание: Для построения диаграммы использовался бетон на днепрдзержинском цементе.

 

 

На основании многочисленных экспериментальных данных проведенных в НИИЖБ-е была сформулирована зависимость соотношения прочности бетона по времени в зависимости от активности применяемого цемента и водоцементного соотношения (см. Таблица 692-2)

Таблица 692-2

Кинетика роста прочности бетона в зависимости от В/Ц

В/Ц

Прочность бетона, % от активности цемента в возрасте, сут

1

2

3

28

0.30

30

47

57

110

0.35

28

45

55

100

0.40

25

38

48

80

0.45

20

32

40

70

0.50

16

27

34

63

0.55

14

22

28

56

0.60

12

19

25

50

 

6.9.3 Уплотнение бетона, как фактор управления кинетикой набора прочности для прессованных и вибропрессованных бетонов.

 

Для достижения наибольшей плотности бетона при максимальном снижении В/Ц, следует также применять наиболее эффективные методы уплотнения бетонных смесей. Особенно эффективно данное мероприятие на цементах мокрого и сухого домола с сочетанием двух методов уплотнения – прессования и вибрации с последующим прессованием под давлением. В Таблице 693-1 приведены результаты испытания мелкозернистого (песчаного) бетона, уложенного с применением вибрации, прессования и вибропрессования.

Таблица 693-1

Прочность мелкозернистых бетонов, подвергавшихся различным методам уплотнения.

 

Метод уплотнения

В/Ц

Предел прочности при сжатии в кг/см2 в возрасте

Предел прочности при изгибе в кг/см2 в возрасте

1 суток

7 суток

28 суток

1 суток

7 суток

28 суток

Прессование под давлением 50 кг/см2

0.34

117

150

187

27

35

0.38

142

292

252

22

37

34

То же, 500 кг/см2

0.34

208

415

440

36

55

59

0.38

230

389

402

37

54

56

Вибрация с пригрузом 1 кг/см2

0.34

265

544

662

37

67

79

0.38

253

591

600

36

69

71

Вибрация с последующим прессованием под давлением 50 кг/см2

0.31

462

643

803

63

76

87

0.36

318

689

775

57

83

96

То же, под давлением 500 кг/см2

0.31

525

648

776

64

83

82

0.36

392

704

643

59

77

75

Как видно из этой таблицы, суточная прочность образцов уплотненных с совмещением вибрации и прессования, на 40 – 60% выше прочности образцов, уплотненных каким-либо одним из указанных методов. При этом заметно повышается и прочность на изгиб. Более тесные контакты между частицами и высокая степень уплотнения смеси с содержанием мелких фракций составляющих обуславливают развитие молекулярных сил сцепления. Практическое применение этих эффективных способов уплотнения бетонных смесей нашло в свое время отражение в технологии заводского изготовления железобетонных изделий на вибросиловых прокатных станах. Сейчас эта технология активно внедряется в производство вибропрессованных и вибро-гипер-прессованных кирпичей и элементов мощения.

 

6.9.4 Влияние домола цемента на прочностные характеристики бетонов.

В процессе всего развития цементной промышленности на протяжении многих десятилетий качество цемента повышалось за счет улучшения его минералогического состава, усовершенствования обжига клинкера и увеличения тонкости помола цемента.

Для выпуска изделий с повышенными требованиями к срокам твердения бетонных и железобетонных изделий, таких как производство пенобетона, элементов мощения, малых архитектурных форм, производство бетонных изделий по так называемой беспропарочной технологии крайне необходимы тонкомолотые цементы.

Одним из направлений получения быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов — это увеличение удельной поверхности рядовых цементов, путем их домола на местах, в шаровых и вибромельницах.

Многочисленные исследования показывают, что наряду с общим увеличением тонины помола, обязательно следует регулировать и зерновой состав цементов. Оптимальной степени дисперсности цемента, обеспечивающей быстрое нарастание прочности в возрасте 1 – 3 суток и равномерное твердение бетона в последующем, отвечает следующий зерновой состав:

— мельче 5 мк — 25%

— от 5 до 40 мк — 10 – 15%

— свыше 40 мк — остальное

При таком зерновом составе цемента его удельная поверхность (по Товарову) будет составлять около 4500 – 5000 см2/г. Дальнейшее повышение содержания в портландцементе зерен меньше 5 мк может неблагоприятно отражаться на некоторых свойствах бетона. Количество фракции свыше 40 мк крайне необходимой для обеспечения длительной прочности и бетона, в некоторых технологиях, в частности в производстве пенобетона, можно безболезненно уменьшить в пользу размерности 5 – 40 мк. Чтобы при этом не произошло излишнего переизмельчения цемента и переобогащение его ультрамелкими фракциями, следует применять интенсификаторы помола способные влиять на гранулометрию (типа специально модифицированного “помольного” лигносульфоната – ЛСТМ-2)

В случае необходимости домола на строительных площадках и на заводах сборного железобетона – т.е. в местах непосредственного использования цемента, следует применять гораздо более эффективную схему помола в водной среде сразу в присутствии применяемых модификаторов для бетона. Эта схема не только менее энергоемка, но и позволяет значительно экономить химические модификаторы, а в некоторых случаях, при использовании помольных агрегатов, по своей энерговооруженности способных к механохимической модификации цементов, и получать новые эффективные вяжущие, с космическими, по сравнению с обычным цементом, характеристиками – т.н. ВНВ (вяжущие низкой водопотребности) и “глубокогидратированные” цементы.

Активизация цемента его мокрым домолом в вибромельницах достаточно полно и всеобъемлюще было изучено в 50 — 60-х годах. Огромная популярность вибродомола в то время была связана и с дефицитностью цемента вообще, а его высокомарочных модификаций, так в особенности. Вибромельницу или даже вибропомольный участок почитал за честь иметь каждый уважающий себя колхоз. Благо конструкция вибромельницы простая как табуретка и доступная к изготовлению в каждой мало-мальски оборудованной мастерской.

Индустриализация строительства перевела и производство стройматериалов на индустриальную основу. Мелкие вибропомольные установки уже стали не способны на равных тягаться с циклопичными, но очень экономичными, заводскими помольными агрегатами. Проблему усугубляло и колхозно-крестьянское мышление многих пользователей вибропомольных установок – установили по принципу — “шоб було”, а когда начали считать деньги, оказалось, что дорогой, но высокомарочный цемент с блестящими характеристиками по кинетике набора прочности просто не нужен в обычном строительстве. Можно сказать, что в то время строительная индустрия еще попросту не готова была достаточно эффективно распорядиться столь качественным цементом.

Производство пенобетонов немыслимо без качественных и высокомарочных цементов с “крутой” кинетикой набора прочности. Надежды на крупные цементные комбинаты так и останутся радужными надеждами пенобетонщиков – уж слишком мелок и привередлив потребитель для индустриальных гигантов. Никогда в жизни они не станут выпускать тонкомолотые цементы. Крупные партии тонкомолотых цементов все равно потеряют активность при транспортировке и хранении, а использование их в технологии тяжелых бетонов чревато потерей их долговечности. А мелкие партии выпускать просто экономически невыгодно. Выход видится в организации домола цементов на местах. Особенно это касается таких критичных к качеству цементов технологий, как пенобетонная. Влияние домола цементов отражено в Таблице 694-1

Таблица 694-1

Влияние удельной поверхности цемента на прочность раствора при нормальных условиях твердения.

Удельная поверхность в см2/г (по Товарову)

Прочность на сжатие в % от не домолотого цемента, через сутки

1 сутки

3 суток

28 суток

без домола

100

100

100

домол до 3500 см2/г

225

225

190

домол до 4000 см2/г

283

250

200

домол до 4500 см2/г

300

267

205

домол до 5000 см2/г

333

275

214

домол до 6000 см2/г

367

300

218

домол до 7000 см2/г

383

308

223

домол до 8000 см2/г

416

317

227

Примечание: Для приготовления испытательного раствора 1:3 с В/Ц=0.5 использовался цемент Николаевского завода.

Как видно из этих и множества аналогичных данных наибольший прирост во все сроки получается при домоле в течении первых 10 – 15 минут. Удельная поверхность за этот период увеличивается примерно на 1000 единиц. Увеличивая удельную поверхность, домол в этом случае восстанавливает активность цемента, частично утраченную за счет гидратации, карбонизации и комкования во время хранения и транспортирования. Дальнейшее увеличение удельной поверхности при домоле не дает такого значительного увеличения его активности, поэтому экономически не целесообразно.

Исследование зернового состава цементов, подвергнутых мокрому домолу в течении 10 минут, показало, что даже за столь короткий период содержание частиц размером до 10 мк увеличивается от 22 – 24 (в исходном цементе) до 50 – 55%. Скорость гидратации такого цемента, определяемая по количеству связанной воды, значительно увеличивается. Таким образом, домол цементов является очень эффективным средством ускорения его твердения. Он обеспечивает быстрое растворение минералов цементного клинкера и пересыщение раствора и увеличивает число центров кристаллизации в твердеющем цементном камне.

Еще более эффективен мокрый домол цементов с одновременным введением добавки ускорителя схватывания и твердения. Эффект от подобного введения хлористого кальция, например, отражен в Таблице 694-2

Таблица 694-2

Прочность бетона на портландцементах мокрого домола с одновременной добавкой хлористого кальция.

(при нормальных условиях твердения)

Тип портландцемента

Добавка CaCl2 в % от веса цемента

В/Ц

Жесткость смеси в сек

Предел прочности при сжатии в возрасте (суток)

1 сутки

2 суток

28 суток

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

Высокоалюминатный

ПЦ-400 таузского завода

C3S – ???

C2S — ???

C3A — 9%

C4AF – ???

0

(простой домол в воде)

0.35

50

351

51

503

72

694

100

2

0.35

40

407

59

548

79

752

109

низкоалюминатный

ПЦ-400 завода “Комсомолец”

C3S — 62.7%

C2S — 16.4%

C3A — 3.4%

C4AF – 16.2%

0

(простой домол в воде)

0.33

45

206

38

414

76

542

100

2

0.33

35

364

67

501

92

651

120

2

0.36

15

295

54

425

78

540

100

Анализ таблицы 694-2 показывает, что домолотые в водной среде с добавками ускорителей высокоалюминатные цементы позволяют уже в первые сутки получить марочную прочность, а к 28-ми суткам значительно её превысить.

 

Применение бетонных смесей с малым В/Ц, использование быстротвердеющих цементов, домолотых цементов, а также применение ускорителей дают возможность в ряде случаев полностью отказаться от тепловой обработки бетонных изделий вообще. При этом все же нужно учитывать, что на интенсивность нарастания прочности быстротвердеющих бетонов на портландцементах с различным содержанием трехкальциевого алюмината и гипса существенно влияет и температура окружающей среды. С её понижением против нормальной на 2 – 12оС резко замедляется рост прочности бетона. Особенно в первые сутки твердения. В этой связи, для получения быстротвердеющих бетонов и в особенности пенобетонов, следует всячески стараться выдерживать изделия при температуре не ниже +20оС. А если, в силу погодных обстоятельств, пенобетон вызревает при пониженных температурах, можно воспользоваться простой зависимостью. В очень упрощенном виде она гласит: — Если принять суточную, к примеру, прочность бетона твердевшего при температуре +20оС за 100%, каждый градус ниже этой цифры дает снижение суточной прочности на 5%. Иными словами при температуре +10оС мы получим только половину суточной прочности достижимой при +20оС.

 

 

6.9.5 Ускорение твердения бетона и пенобетона путем предварительного разогрева бетонной смеси.

При производстве железобетонных элементов на полигонах, особенно при изготовлении массивных конструкций для промышленного строительства, в ряде случаев целесообразно применение т.н. “теплого” бетона. Оно позволяет организовать передвижные установки небольшой мощности для производства крупных железобетонных элементов без больших материальных затрат и в очень короткое время.

Сущность метода заключается в приготовлении теплой бетонной смеси и последующем сохранении тепла в бетоне в течение определенного времени после укладки его в форму.

В свое время ученые из ГДР провели специальные исследования по этому вопросу и установили оптимальные параметры применения теплого бетона при изготовлении сборных железобетонных конструкций. Основная цель применения теплого бетона — получение требуемой прочности в начальные сроки твердения.

По данным этих исследований, теплый бетон наиболее целесообразно получать путем нагревания заполнителей до 60 — 80°С, а в ряде случаев также и воды до +30°С. Температуру заполнителя устанавливают в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры других составляющих смеси, а также возможных теплопотерь во время транспортирования.

Скорость нагрева заполнителей в значительной мере определяется их крупностью. Так, песок может быть нагрет до +60°С в среднем за 30 мин, фракции щебня 3 — 7 мм за 2 часа, а 7 — 15 мм — за 3 — 5 часов. Влажные заполнители нагреваются быстрее сухих.

Нагревают заполнители в сушильном барабане или в силосе. В качестве сушильных барабанов можно использовать конструкции, применяемые для нагревания щебня в дорожном строительстве. В силосах заполнители можно нагревать паром, поступающим туда через перфорированные трубы. Однако в этом случае влажность заполнителя будет неравномерной. Возможно также применение отопительных силосов. Однако сушильные барабаны имеют некоторые преимущества, так как заполнители в них нагреваются быстрее и равномернее. Кроме того, в них можно регулировать температуру нагрева. Для регулирования температуры бетона допускается также подогрев воды, однако, по результатам исследований, установлено, что её максимальная температура не должна превышать +30°С, а минимальная — +10°С. Для получения теплого бетона можно использовать портландцементы марок 400 и выше различного минералогического состава, а также шлакопортландцемент, содержащий не более 30% шлака. Процесс приготовления теплого бетона такой-же как и обычного. Перемешивать бетон рекомендуется в бетономешалках принудительного действия.

Для теплой бетонной смеси характерны сокращенные сроки схватывания. В связи с этим она должна быть уложена в формы и уплотнена в течение 30 мин с момента выхода из бетономешалки.

Как показали исследования, наиболее целесообразная температура бетонной смеси при выходе ее из бетономешалки +35 — 38° С. При нагреве до более высоких значений недобор прочности бетона, по сравнению с образцами нормального твердения, возрастает сильнее. Также значительно быстрее возрастает жесткость бетонной смеси, её уже не удается тщательно уплотнить, а это еще один фактор снижения марочной прочности. Если температура смеси значительно ниже +35°С, твердение бетона при этом ускоряется весьма незначительно. Поэтому такой его незначительный прогрев нельзя признать экономически оправданным.

Как показали опыты, применение теплого бетона эффективно лишь для малоподвижных и подвижных бетонных смесей при расходе цемента не менее 350 кг/м3. Исключительно из технологических соображений нельзя применять теплый бетон при изготовлении жестких бетонных смесей с низким водоцементным отношением (менее 0,35). Так, например, при нагреве до 40 — 45°С уже через 6 — 10 мин с момента приготовления бетонная смесь жесткостью 80 сек настолько теряет свою подвижность, что становится абсолютно непригодна для укладки.

Эффективность применения теплого бетона значительно повышается по мере увеличения активности цемента. Так, интенсивность твердения бетона на портландцементе марки 600 примерно на 30% больше, чем у бетона на портландцементе марки 400. Высокомарочные цементы не только высокоактивны, что уже само по себе обеспечивает более высокий темп твердения. Они выделяют также большое количество тепла, что приводит к повышению температуры бетона, способствующему ускорению темпа твердения бетона. Поэтому, чем выше марки цемента и больше расход его на кубометр бетона, тем выше эффект от применения теплого бетона. При расходе 400 — 700 кг/м3 высокомарочного портландцемента удается уже через 6 — 8 часов после укладки получить бетон с прочностью порядка 120 – 220 кг/см2, что вполне достаточно для распалубки и транспортирования сборных железобетонных элементов.

Сравнительный анализ нормального (+18оС) и теплого (+35оС) бетонов показывает, в возрасте 12 часов прочность теплого бетона на 80 — 100% выше, чем бетона нормального твердения. Однако уже через 1 — 3 суток прочность этих бетонов выравнивается, а в 28-суточном возрасте прочность теплого бетона примерно на 20% ниже, чем бетона нормального твердения. При нарушении технологии приготовления теплого бетона в ряде случаев недобор прочности может достигать 35%.

В связи с этим изделия из теплого бетона после распалубки должны подвергаться последующему увлажнению путем двух-трехкратного полива в течение первых суток водой при температуре не ниже +20°С. Зимой изделия из теплого бетона следует защищать от замерзания.

Эффективность применения теплого бетона в значительной степени определяется степенью сохранения в нем тепла на начальной стадии твердения. При этом, чем выше скорость охлаждения теплого бетона, тем более значителен недобор прочности к 28-суточному возрасту, по сравнению с бетоном нормального твердения.

Наибольший эффект дает выдерживание бетона в формах в течение 8 – 12 часов. Если опалубку снимают раньше, то бетон быстро охлаждается и приобретает невысокие значения прочности. При более поздних сроках распалубки теряется эффект от применения теплого бетона. Продолжительность твердения и его рекомендуемую температуру при этом отражает Таблица 695-1

Таблица 695-1

Рекомендуемые изменения температуры при твердении теплого бетона, в зависимости от времени выдержки.

 

Продолжительность твердения, часы

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Рекомендуемая температура бетона, оС.

35

34

33

32

40

45

45

45

45

40

35

30

28

Для сохранения тепла целесообразно применять деревянные формы, обитые жестью, теплопроводность которых более низкая, чем металлических. Таблица 695-2 отражает разницу между температурой бетона в деревянной и стальной опалубках.

Таблица 695-2

Влияние материала опалубки на изменение температуры теплого бетона.

 

Вид материала опалубки

Температура в оС, в зависимости от продолжительность твердения в часах

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Температура образца

дерево

35.0

33.5

33.0

36

38.5

40.5

41.5

41.0

40.5

сталь

35.0

31.0

27.0

25.0

24.0

23.0

23.5

24.0

24.0

Температура изделия

дерево

35.0

30.5

32.0

36.0

38.5

40.5

41.5

41.5

40

сталь

35.0

17.5

24.0

25.0

26.0

26.0

26.5

26.5

25.5

Примечание: в качестве “образца” использованы кубики 20 х 20 х 20 см. Размерность “изделия” в первоисточнике не уточняется

Из этой таблицы 695-2 явственно видно, что при использовании металлических форм следует обязательно применять теплоизоляцию – иначе температура бетона резко снижается и теряется весь эффект его ускоренного твердения. Особенно ярко это выражается как раз не в лабораторных образцах, а в натурных изделиях – из-за такой, казалось бы, мелочи, становится невозможным воспроизвести замечательные лабораторные эксперименты в натурных условиях. В случае производства пенобетона требования не столь жесткие – все таки его теплопроводность намного ниже традиционных тяжелых бетонов. Но и в этом случае следует минимизировать теплопотери любыми доступными способами.

Чтобы минимизировать теплопотери бетона, следует использовать его в производстве массивных конструкций, так как потери тепла в этих изделиях меньше, чем в тонких и плоских конструкциях. Ориентировочной минимально допустимой толщиной стенки при изготовлении изделий по этому методу можно считать 0,2 м. Если же толщина изготовляемых элементов будет меньше указанной величины, то изделия в форме должны подвергаться дополнительному прогреву.

Проводились также опыты и по совмещению теплого бетона с последующим его пропариванием. По их результатам можно сделать вывод, что экономичные короткие режимы последующего пропаривания уже мало отражаются на том прочностном потенциале, который дает разогретый бетон. При традиционном “длинном” пропаривании теряется смысл в предварительном разогреве бетона. Итог – нужно применять, что либо одно: или предварительный разогрев бетона с максимально возможным теплосохранением, или традиционные режимы ТВО.

Рассматривая т.н. “теплые бетоны” или бетоны, подвергаемые форсированному нагреву или саморазогреву следует обязательно отметить, что форсированная гидратация бездобавочных цементов чревата спадом марочной 28-суточной прочности. Объясняется это тем, что при повышенных температурах происходит слишком быстрое образование кристаллических сростков и коллоидных оболочек новообразований. Эти оболочки мешают дальнейшему углублению процессов гидратации минералов клинкера. Для устранения этого нежелательного явления следует обязательно предусмотреть введение в бетон активных кремнеземистых добавок – доменных шлаков, золы-уноса, и т.д. способных “поставлять” свободные гидроокиси кальция в систему, и тем самым нормализовать нежелательные процессы. В качестве самостоятельной или дополнительной меры можно применять и введение в бетон свободной гидроокиси кальция извне – в форме молотой извести, например.

Холодно и влажно? Не беда!

Предлагаем разработанный нашей фирмой ускоритель твердения нового поколения Асилин-12. Он позволяет производить пенобетон при низких температурах и повышенной влажности воздуха. Вы сможете быстрее производить распалубку и значительно увеличить объемы производства! Цены низкие — ускоритель нашего производства, сертифицирован.Ускоритель жидкий, поставляется в бочках по 65 и 150кг.Доставим по всей России, до Москвы и Санкт-Петербурга — бесплатно, срок 1 день!Подробнее об этом!

www.ibeton.ru

6.9.4 влияние домола цемента на прочностные характеристики бетонов.

6.9.4 Влияние домола цемента на прочностные характеристики бетонов.

В процессе всего развития цементной промышленности на протяжении многих десятилетий качество цемента повышалось за счет улучшения его минералогического состава, усовершенствования обжига клинкера и увеличения тонкости помола цемента.

Для выпуска изделий с повышенными требованиями к срокам твердения бетонных и железобетонных изделий, таких как производство пенобетона, элементов мощения, малых архитектурных форм, производство бетонных изделий по так называемой беспропарочной технологии крайне необходимы тонкомолотые цементы.

Одним из направлений получения быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов - это увеличение удельной поверхности рядовых цементов, путем их домола на местах, в шаровых и вибромельницах.

Многочисленные исследования показывают, что наряду с общим увеличением тонины помола, обязательно следует регулировать и зерновой состав цементов. Оптимальной степени дисперсности цемента, обеспечивающей быстрое нарастание прочности в возрасте 1 – 3 суток и равномерное твердение бетона в последующем, отвечает следующий зерновой состав:

- мельче 5 мк - 25%

- от 5 до 40 мк - 10 – 15%

- свыше 40 мк - остальное

При таком зерновом составе цемента его удельная поверхность (по Товарову) будет составлять около 4500 – 5000 см2/г. Дальнейшее повышение содержания в портландцементе зерен меньше 5 мк может неблагоприятно отражаться на некоторых свойствах бетона. Количество фракции свыше 40 мк крайне необходимой для обеспечения длительной прочности и бетона, в некоторых технологиях, в частности в производстве пенобетона, можно безболезненно уменьшить в пользу размерности 5 – 40 мк. Чтобы при этом не произошло излишнего переизмельчения цемента и переобогащение его ультрамелкими фракциями, следует применять интенсификаторы помола способные влиять на гранулометрию (типа специально модифицированного “помольного” лигносульфоната – ЛСТМ-2)

В случае необходимости домола на строительных площадках и на заводах сборного железобетона – т.е. в местах непосредственного использования цемента, следует применять гораздо более эффективную схему помола в водной среде сразу в присутствии применяемых модификаторов для бетона. Эта схема не только менее энергоемка, но и позволяет значительно экономить химические модификаторы, а в некоторых случаях, при использовании помольных агрегатов, по своей энерговооруженности способных к механохимической модификации цементов, и получать новые эффективные вяжущие, с космическими, по сравнению с обычным цементом, характеристиками – т.н. ВНВ (вяжущие низкой водопотребности) и “глубокогидратированные” цементы.

Активизация цемента его мокрым домолом в вибромельницах достаточно полно и всеобъемлюще было изучено в 50 - 60-х годах. Огромная популярность вибродомола в то время была связана и с дефицитностью цемента вообще, а его высокомарочных модификаций, так в особенности. Вибромельницу или даже вибропомольный участок почитал за честь иметь каждый уважающий себя колхоз. Благо конструкция вибромельницы простая как табуретка и доступная к изготовлению в каждой мало-мальски оборудованной мастерской.

Индустриализация строительства перевела и производство стройматериалов на индустриальную основу. Мелкие вибропомольные установки уже стали не способны на равных тягаться с циклопичными, но очень экономичными, заводскими помольными агрегатами. Проблему усугубляло и колхозно-крестьянское мышление многих пользователей вибропомольных установок – установили по принципу - “шоб було”, а когда начали считать деньги, оказалось, что дорогой, но высокомарочный цемент с блестящими характеристиками по кинетике набора прочности просто не нужен в обычном строительстве. Можно сказать, что в то время строительная индустрия еще попросту не готова была достаточно эффективно распорядиться столь качественным цементом.

Производство пенобетонов немыслимо без качественных и высокомарочных цементов с “крутой” кинетикой набора прочности. Надежды на крупные цементные комбинаты так и останутся радужными надеждами пенобетонщиков – уж слишком мелок и привередлив потребитель для индустриальных гигантов. Никогда в жизни они не станут выпускать тонкомолотые цементы. Крупные партии тонкомолотых цементов все равно потеряют активность при транспортировке и хранении, а использование их в технологии тяжелых бетонов чревато потерей их долговечности. А мелкие партии выпускать просто экономически невыгодно. Выход видится в организации домола цементов на местах. Особенно это касается таких критичных к качеству цементов технологий, как пенобетонная. Влияние домола цементов отражено в Таблице 694-1

Таблица 694-1

Влияние удельной поверхности цемента на прочность раствора при нормальных условиях твердения.

Удельная поверхность в см2/г (по Товарову)

Прочность на сжатие в % от не домолотого цемента, через сутки

1 сутки

3 суток

28 суток

без домола

100

100

100

домол до 3500 см2/г

225

225

190

домол до 4000 см2/г

283

250

200

домол до 4500 см2/г

300

267

205

домол до 5000 см2/г

333

275

214

домол до 6000 см2/г

367

300

218

домол до 7000 см2/г

383

308

223

домол до 8000 см2/г

416

317

227

Примечание: Для приготовления испытательного раствора 1:3 с В/Ц=0.5 использовался цемент Николаевского завода.

Как видно из этих и множества аналогичных данных наибольший прирост во все сроки получается при домоле в течении первых 10 – 15 минут. Удельная поверхность за этот период увеличивается примерно на 1000 единиц. Увеличивая удельную поверхность, домол в этом случае восстанавливает активность цемента, частично утраченную за счет гидратации, карбонизации и комкования во время хранения и транспортирования. Дальнейшее увеличение удельной поверхности при домоле не дает такого значительного увеличения его активности, поэтому экономически не целесообразно.

Исследование зернового состава цементов, подвергнутых мокрому домолу в течении 10 минут, показало, что даже за столь короткий период содержание частиц размером до 10 мк увеличивается от 22 – 24 (в исходном цементе) до 50 – 55%. Скорость гидратации такого цемента, определяемая по количеству связанной воды, значительно увеличивается. Таким образом, домол цементов является очень эффективным средством ускорения его твердения. Он обеспечивает быстрое растворение минералов цементного клинкера и пересыщение раствора и увеличивает число центров кристаллизации в твердеющем цементном камне.

Еще более эффективен мокрый домол цементов с одновременным введением добавки ускорителя схватывания и твердения. Эффект от подобного введения хлористого кальция, например, отражен в Таблице 694-2

Таблица 694-2

Прочность бетона на портландцементах мокрого домола с одновременной добавкой хлористого кальция.

(при нормальных условиях твердения)

Тип портландцемента

Добавка CaCl2 в % от веса цемента

В/Ц

Жесткость смеси в сек

Предел прочности при сжатии в возрасте (суток)

1 сутки

2 суток

28 суток

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

кг/см2

в % от марочной без CaCl2

Высокоалюминатный

ПЦ-400 таузского завода

C3S – ???

C2S - ???

C3A - 9%

C4AF – ???

0

(простой домол в воде)

0.35

50

351

51

503

72

694

100

2

0.35

40

407

59

548

79

752

109

низкоалюминатный

ПЦ-400 завода “Комсомолец”

C3S - 62.7%

C2S - 16.4%

C3A - 3.4%

C4AF – 16.2%

0

(простой домол в воде)

0.33

45

206

38

414

76

542

100

2

0.33

35

364

67

501

92

651

120

2

0.36

15

295

54

425

78

540

100

Анализ таблицы 694-2 показывает, что домолотые в водной среде с добавками ускорителей высокоалюминатные цементы позволяют уже в первые сутки получить марочную прочность, а к 28-ми суткам значительно её превысить.

 

Применение бетонных смесей с малым В/Ц, использование быстротвердеющих цементов, домолотых цементов, а также применение ускорителей дают возможность в ряде случаев полностью отказаться от тепловой обработки бетонных изделий вообще. При этом все же нужно учитывать, что на интенсивность нарастания прочности быстротвердеющих бетонов на портландцементах с различным содержанием трехкальциевого алюмината и гипса существенно влияет и температура окружающей среды. С её понижением против нормальной на 2 – 12оС резко замедляется рост прочности бетона. Особенно в первые сутки твердения. В этой связи, для получения быстротвердеющих бетонов и в особенности пенобетонов, следует всячески стараться выдерживать изделия при температуре не ниже +20оС. А если, в силу погодных обстоятельств, пенобетон вызревает при пониженных температурах, можно воспользоваться простой зависимостью. В очень упрощенном виде она гласит: - Если принять суточную, к примеру, прочность бетона твердевшего при температуре +20оС за 100%, каждый градус ниже этой цифры дает снижение суточной прочности на 5%. Иными словами при температуре +10оС мы получим только половину суточной прочности достижимой при +20оС.

 

 

refdb.ru

Откуда почерпнуть резервы?. Статьи компании «ООО «ПГП»»

Откуда почерпнуть резервы? Продолжаем цикл статей, рассказывающих о различных технологиях и методах, повышающих эффективность бетонных производств и принципов строительства. Спасибо Рязанскому «Бизнес-журналу» за предоставление «трибуны». В предыдущей статье была тема активации воды. Теперь же настала пора поговорить о более существенном рычаге — активации цемента и наполнителей в бетоне. Что же такое «активация» в понимании технолога? — это один или несколько факторов воздействия на обрабатываемый материал с целью получения более активных свойств материала, создания новых поверхностей, свободных от окисных пленок, увеличение на них доли аморфного слоя, получение большего числа реакционно-способных центров. Активация может происходить при сухом состоянии материалов и при определенном содержании влаги. В таком случае, «мокрые «процессы могут называться так же «гидроактивацией». По сути — любая активация — это диспергирование с большей или меньшей степенью измельчения. Получение новых поверхностей невозможно без размола и диспергации. Поэтому любые помольные агрегаты автоматически можно назвать «активаторами». Да и скоростные смесители — тоже. Видов подобного назначения агрегатов очень много, но все они работают всего на нескольких принципах воздействия — удар, сдвиг, истирание, раздавливание. У каждого вида агрегата есть свои плюсы и минусы. Абсолютно универсальных не существует. Каждый хорош по своему и подходит только под конкретные задачи. К примеру — дезинтегратор. Он имеет способность работать с достаточно крупными про размеру входными фракциями, превращая ударным воздействием отсев в песок с довольно ровным распределением фракционного состава. Но вот для получения тонкодисперсионных фракций он уже не столь годится. Он может активировать песок, цемент, известняковую муку, создавая не сколько уменьшение размеров, сколько улучшая качество поверхностей, увеличивая кол-во центров деформативной дислокации. Различные мельницы тонкого помола работают уже с меньшими, чем дезинтегратор, размерностями входящих фракций, но и получаемая тонина продукта — выше. Шаровые трубные мельницы, вибромельницы — вот основные, достаточно широко освоенные на сегодня виды подобных агрегатов. Об них ( а так же о дезинтеграторах) много известно и у меня нет интереса повторяться в том. Более актуально осветить основы использования мехактивации в технологиях бетонов. Просто так, «в тупую» что-то измельчать, активировать — смысла мало. Надо представлять себе — какая задача стоит перед этим, что надо получить в итоге от каких материалов и какие агрегаты под то подходят? Начнем с простых истин. Известно, что не весь цемент реагирует вовремя — в нем присутствуют так называемые «баластные фракции» клинкера (и активных наполнителей, если цемент добавочный), что выполняют роль микронаполнителя, с одной стороны понижая реакционную способность, но с другой — предохраняя систему от усадочных явлений. Практически весь товарный цемент имеет такое содержание, обусловленное мелющей способностью огромных шаровых трубных мельниц цемзаводов. Можно было бы цемзаводу увеличить марку цемента, смолов его еще тоньше (снижая или сохраняя срок его годности), но на то потребуется очень резко увеличить затраты на помол, так как с ростом дисперсности энергозатраты на ее получение возрастают очень круто. Поэтому товарный цемент в таких индустриальных объемах выгодно молоть не выше той удельной, что сейчас на выходе с любого завода. Достаточность в усредненном качестве товара — тут является оптимальным принципом. На таком продукте и работает абсолютное большинство потребителей. Но качественные свойства товарного цемента на самом деле далеки от истинных возможностей. Поэтому логичным становится подумать об повышении эффективности использования его в каких-то конкретных задачах. За этим стоит оптимизация и технологических процессов и составляющих себестоимости продукта производства. А это как раз те самые «рычаги» скрытых резервов, что позволят повысить собственную конкурентноспособность на рынке. Вот и давайте немного разберемся — что мы можем сами? Допустим, что некое предприятие решило поднять свой технологический статус при помощи активации товарного цемента. Как я уже обозначил выше, заводской цемент имеет в своем составе «балластные» фракции. Если просто домолоть весь цемент тоньше, то конечно, его марка по активности поднимется, но и усилятся усадочные деформации, так как мы по сути уничтожили «балласт», играющий роль микронаполнителя. Что в таком случае будет оптимальным решением? — будет лучше всего все же смолоть все до большей тонины, но ввести (вернуть) в цемент дешевый микронаполнитель, если цемент бездобавочный. Порядка 20% микронаполнителя могут решить проблемы усадки в большинстве случаев, но при этом, когда наш цемент домолот — войти в его «состав». А это уже называется «замещение» цасти цемента без потери марочной прочности смеси. Если процесс домола достаточно эффективен и есть возможность совместно промолоть ( допустим) сухой песок и бездобавочный цемент, то процент замещения будет уже в районе 30-40% оптимума. А это нешуточные деньги в общих составляющих сырьевой себестоимости бетона. При самых тонкодисперсных помолах процент замещения цемента можно довести до 80% (!), заместив его в совместном тонком помоле доменным граншлаком ( к примеру). Но не для всех случаев это может быть оптимально. Допустим, что надо подобное предпринять в объемах современного крупного завода ЖБИ, который в основном работает на самых дешевых добавочных цементах. Такие цементы «медленные» и изделия из них требуют пропарки для ускорения оборота опалубки. На этом этапе производства предприятие может нести больший процент издержек, чем при потенциальном замещении 15-20% цемента наполнителем. Для большого вала потребления цемента, если применять технологии тонкого домола, не совсем оптимально будет весь объем перерабатывать, если цемент к тому же добавочный — надо иметь крупный мельничный комплекс, включающий в себя не одну мельницу с магистралями обвязок. Да и зачем, уже имея в составе микронаполнитель, который и молоть то намного труднее ( если это доменный граншлак), стараться все тонко домолоть? — можно пойти другими оптимальными путями. Можно пожертвовать уже не столь актуальной тониной домола (количественной величиной оборудования при соотвествующем техническом решении), зато повысить на проход кол-во активированного добавочного цемента, заместив потом его часть в замесе обычным песком или просто существенно сократить затраты на пропарку при том же количестве его. А можно вообще не весь цемент обрабатывать, а подобрать состав и смолоть к нему добавку — органо-минеральный «модификатор» (ОММ), который будет содержать и дополнительный микронаполнитель и тот же самый добавочный цемент, но уже в более активной, домолотой форме, причем уже в связке с необходимыми добавками ПАВ (пластификаторы, ускорители и т. д. ). Ввод такого модификатора в состав смеси позволит существенно повысить качественные свойства смеси, ускорить оборот опалубки, сократить или исключить пропарку, заместить уже в смесителе часть цемента обычным песком и не потерять при этом необходимую марочную прочность или перевести бетон в более прочные марки без замещения части цемента. Причем, кол-во хим-добавок, вводимых при помоле, может быть меньше, чем обычно. Такого вида «премикс» работает с посаженым на него ПАВом ( поверхностно-активным веществом) гораздо лучше, чем ПАВ, вводимый отдельно. Распределение по смеси и гомогенность ее состава, вкупе с активированной поверхностью добавочного молотого модификатора, создает лучшие условия для применения добавок. Поэтому и потребуется их меньше обычного. Ну а если на предприятии еще есть и система водоподготовки — и того меньше. Не обойти нам и вариант с гидроактивацией. Дело в том, что применяемый месту метод активации «по-мокрому» имеет очень хорошие перспективы развития. Он хорош там, где применение цементных составов может осуществляться без их накопления, как это возможно в случае сухой мехактивации. Предварительное принудительное углубление процесса гидратации цемента создает самые лучшие условия и для самого бетона и более оптимально можно при этом использовать оборудование. Бетон на гидроактивированном цементе имеет отличное ускорение кинетики набора прочности и ее конечный прирост при совсем небольшом проценте добавок ускорителей и без оных. Это не может не сказаться на положительном экономическом эффекте ввиду все тех же стандартных условий ЖБИ-производства — пропарки, оборота опалубки, расходе цемента. При домоле во влажных условиях, как правило, удельные затраты на получение новых активных поверхностей меньше, чем при сухих методах. Сравните — удельные затраты по тонкому домолу цемента у шаровой мельницы при сухом измельчении — порядка 40-45кВт/т, при получении удельной поверхности порядка 4000-4500см2/г, а у Роторно-Пульсационного Аппарата ( РПА), работающего с цементной суспензией — менее 10кВт/т при получении удельной поверхности порядка 5000-5500см2/г из того же самого исходного товарного цемента. Тут сказывается применение так называемого «эффекта Ребиндера» (основоположника изучения данных процессов). Это эффект гидроудара — расклинивания изнутри частиц, содержащих долю внутренней влаги в местах дислокаций трещин, а так же — диспергации флокулярных скоплений тем же способом. Любая частица, тем более — флокулярное скопление, имеет намного меньшую прочность на разрыв, нежели на сжатие. Поэтому насыщенные влагой материалы намного лучше измельчаются от ударных или сдвиговых воздействий, чем сухие. По большому счету, такие термины как «мехактивация», «трибохимия», «поверхностный синтез» относятся мало к тому, что нам доступно в широком технологическом оснащении. Это уровень наноразмеров, достижимый на гораздо более высоком технологическом и затратном уровне. Поэтому более правильным будет считать, что описываемые процессы активации являют собой качественную диспергацию материалов. Тем не менее, достигаемые результаты за счет таких технологий, доступных технически, оправданы и даже очень, при их грамотном применении. Возьмем, к примеру, производство неавтоклавного ячеистого бетона ( пенобетона). В обычных условиях типовых методов его изготовления производитель теряет очень большой потенциал. Применение современных гидроактивационных технологий может позволить получить изготовление пенобетона с гораздо более выгодными итогами, реализуя неиспользуемые резервы обычного, даже добавочного — цемента. Переход на более легкие марки по плотности, вплоть до сверхлегкоплотных (Д100-Д200) теплоизоляторов, улучшение прочностных характеристик, ускорение оборота опалубки, снижение содержания доли цемента в смеси — все это, опять же, тот самый «рычаг» привода повышения конкуренто-способности, повышения уровня рентабельности. Причем, используя «мокрые» процессы, домол наполнителя не потребует его предварительной сушки, что существенно уменьшает сравнительную себестоимость самой смеси. Подобные технологии на современном этапе получили развитие в направлении получения суспензиальных бетонов. Универсальность метода изготовления активной цементной суспензии применима как для пенобетона, так и для обычных легких и тяжелых бетонов на различных наполнителях. В идеале, такой способ выдает высококачественную, гомогенную, пластичную,"универсальную» суспензию, из которой можно и пенобетон заформовать и, смешав с наполнителями, тяжелый бетон «добыть». Причем, на самом примитивном смесителе можно получить за самое короткое время сверхкачественный бетон с потрясающей гомогенностью. Но эти подробности позвольте оставить для следующей статьи. А пока хотелось бы подитожить эту. Итак, технологии активации позволяют сократить от 20 до 80% потребления цемента, заместив его более дешевыми наполнителями ( с подготовкой и без), ускорить оборот опалубки, сократить или исключить пропарку изделий, повысить прочностные и прочие качественные характеристики ( морозостойкость, водостойкость, химстойкость, долговечность и т. д. ), сократить потребление дорогих добавок в бетон, стабилизировать качество входного сырья. Думаю, что этого перечисления достаточно, чтобы понять ту пользу, что может принести данное технологическое направление модернизации бетонных производств и производств Сухих Сыпучих Смесей ( ССС). На сегодня рынок оборудования уже может предложить ряд достойных образцов оснащения для домола и активации. Но без соответствующей привязки к технологии, ни один случай использования такого оборудования нельзя назвать оптимальным. Готовых законченных решений не бывает, бывают готовые детали «конструктора», что требуется собрать для конкретных условий поставленной цели. В том и состоит моя задача, чтобы донести нужную информацию до тех, кто имеет намерение использовать данные методы с целью повышения уровня рентабельности и конкуренто-способности. Все интересующие вопросы в русле данной темы можно задать по телефону (910) 614-93-93. Март 2010г. Игорь Городничев

pgp.tiu.ru

Исследование эффективности введения суперпластификатора при домоле цемента

Библиографическое описание:

Коровкин М. О., Ерошкина Н. А., Уразова А. А. Исследование эффективности введения суперпластификатора при домоле цемента // Молодой ученый. — 2015. — №6. — С. 181-183. — URL https://moluch.ru/archive/86/16407/ (дата обращения: 12.03.2018).

Приведены результаты исследования эффективности введения суперпластификатора в цемент при их совместном помоле. Показано, что такой способ совмещения добавки с вяжущим более эффективен, чем введение порошкового суперпластификатора в смесь.

Ключевые слова:суперпластификатор, способ введения, совместный помол, глиноземистый цемент.

 

Химические добавки в сухих строительных смесях относятся к числу компонентов, определяющих функциональные свойства сухих строительных смесей (ССС) и их себестоимость. В связи с этим выбор вида добавки, оптимизация ее расхода и технологии приготовления смеси является наиболее перспективным путем совершенствования ССС. Одним из наиболее эффективных способов совмещения вяжущего и суперпластификатора (СП) является их совместных помол [1]. Эта технология позволяет получать вяжущие низкой водопотребности (ВНВ).

Для сравнительной оценки двух способов введения добавки — в виде порошка и при раздельном домоле глиноземистого цемента и портландцемента был исследован водоредуцирующий эффект в цементно-водных суспензиях. Реологические характеристики смесей оценивали по растекаемости смеси на стекле [2]. В эксперименте подбиралось водоцементное отношение суспензий для получения равных расплывов. Эффективность добавок оценивалась по водоредуцирующему эффекту.

Цементы с добавками и без добавок доизмельчались в течение 15 мин в лабораторной шаровой мельнице. Масса измельчаемого цемента в каждом опыте составляла 0,5 кг, а масса мелющих тел — 1,2 кг.

В эксперименте использовался портландцемент ПЦ 500 Д0 производства ОАО «Мордовцемент» и высокоглиноземистый цемент LaFarge Sikar 51 французского производства. В качестве добавок были исследованы суперпластификаторы нового поколения, разработанные для ССС — Melflux PP100 F и Melflux 1641 F. Первая добавка предназначена преимущественно для смесей на основе глиноземистого цемента, в которых обычные СП быстро теряют пластифицирующий эффект [3, 4]. Вторая — для смесей на основе портландцемента.

На первом этапе эксперимента были проведены исследования эффективности способов введения добавок на каждом виде цемента индивидуально (табл. 1).

Таблица 1

Влияние способа введения СП и их дозировки на эффективность добавок

Способ введения добавки

Дозировка добавки, %

Цемент

Melflux PP100F

Melflux 1641F

В/Ц

ВР, %

В/Ц

ВР, %

LaFarge Sikar 51

0,487

0

0,487

0

При домоле цемента

0,3

0,244

50,6

0,283

41,9

0,5

0,18

64,5

0,218

56,3

При перемешива-нии с цементом

0,3

0,254

47,8

0,297

39,0

0,5

0,202

58,5

0,251

48,5

ПЦ 500 Д0

0,458

0,458

При домоле цемента

0,3

0,265

42,1

0,224

51,1

0,5

0,225

50,9

0,175

61,8

При перемешива-нии с цементом

0,3

0,278

39,3

0,256

44,1

0,5

0,266

41,9

0,202

55,9

 

Данные в табл. 1 показывают, что в высокоглиноземистом цементе более эффективен СП Melflux PP100 F, а в портландцементе — Melflux 1641 F. При сравнении эффективности способов введения добавок видно, что введение СП при домоле цемента позволяет получить более высокий водоредуцирующий эффект. Эффективность этого способа выше в составах с большим расходом СП. При дозировке СП 0,5 % повышение водоредуцирующего эффекта в сравнении с традиционным способом может достигать 7–8 %. Это повышение водоредуцирующего эффекта позволяет снизить расход добавок с 0,5 % до 0,4 % для получения равноподвижных смесей (рис 1).

На втором этапе исследовали эффективность введения СП при домоле смешанного вяжущего. Дозировка добавок составляла 0,3 и 0,5 % от массы цемента. Для исследования готовили смешанный цемент, включающий 20 % высокоглиноземистого цемента и 80 % портландцемента. Цементы смешивались после индивидуального измельчения. По первому способу добавки вводились в цемент перед измельчением, по второму — после приготовления смешанного цемента. При помоле в высокоглиноземистый цемент вводилась добавка СП Melflux PP100 F, а в портландцемент — СП Melflux 1641 F. Перемешивание цементов производилось в мельнице с резиновыми пробками в течение 5 мин.

Рис. 1. Влияние дозировки СП Melflux PP100 F (1) и Melflux 1641 F (2) на водоредуцирующий эффект для различных способов введения добавки: при домоле цемента (а, в) и при перемешивании цемента с добавкой (б, г) в высокоглиноземистом (а, б) и портландцементе (в, г)

 

Таблица 2

Влияние способа введения добавок и их дозировки на эффективность в смешанном цементе

Способ введения добавки

Дозировка добавок, %

В/Ц

ВР, %

0,475

0

При домоле цемента

0,3

0,25

47,6

0,5

0,19

59,4

При перемешивании с цементом

0,3

0,285

40,2

0,5

0,23

51,5

Рис. 2. Влияние дозировки СП на водоредуцирующий эффект для различных способов введения добавки в смешанном цементе: при домоле цемента (1) и при перемешивании цемента с добавкой (2)

 

Как видно из табл.1 и рис. 2 в смешанном цементе введение СП при помоле более эффективно, т. к. позволяет снизить расход добавок при равном водоредуцирующем эффекте на 30 %.

Проведенные исследования показали, что введение СП при домоле цемента эффективнее, чем совмещение добавки с вяжущим после его измельчения. Совместное измельчение цемента и СП позволит снизить расход последнего и уменьшить себестоимость ССС за счет сокращения расхода дорогостоящего компонента.

 

Литература:

 

1.         Коровкин М. О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки / М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина. — Пенза: ПГУАС, 2012. 144 с.

2.         Калашников В. И., Коровкин М. О. Методы исследования свойств вяжущих материалов: учеб. пособие. Пенза: ПГУАС, 2013. 100 с.

3.         Коровкин М. О., Ерошкина Н. А. Исследование водоредуцирующего эффекта суперпластификаторов в глиноземистых цементах // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2011. № 22. С. 79–82.

4.         Замчалин М. Н. Влияние способа введения суперпластификатора С-3 на водоредуцирующий эффект и прочность растворной составляющей бетона / М. Н. Замчалин, М. О. Коровкин, Н. А. Ерошкина // Молодой ученый. 2015. № 4. С. 187–192.

Основные термины (генерируются автоматически): домоле цемента, способов введения, водоредуцирующий эффект, введения суперпластификатора, способов введения добавок, введение СП, способов введения добавки, и при перемешивании цемента, эффективности способов введения, перемешивании цемента с добавкой, Влияние дозировки СП, глиноземистого цемента, эффективности введения суперпластификатора, способа введения суперпластификатора, введения суперпластификатора С-3, различных способов введения, эффективность введения СП, домоле глиноземистого цемента, цемента в каждом опыте, домоле цемента эффективнее.

moluch.ru


Смотрите также