Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера. Сульфоферритный цемент


Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера

 

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении безусадочных цементов. Для получения таких цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве 4-10 мас.%. Технический результат - получение с использованием клинкера безусадочного цемента повышенной трещиностойкости и водонепроницаемости. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: железистый компонент 25 - 40, гипсосодержащий компонент 11 - 12, указанная зола 1 - 5, карбонатный компонент - остальное. Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента может содержать природный гипс или химический - гипсовые отходы производства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов, при изготовлении безусадочных цементов, а также в горной промышленности. Для получения безусадочных цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве (4-10) мас.%.

Известна сырьевая смесь для изготовления клинкера безусадочного цемента, содержащая наряду с известняком и глиной золу-унос и фосфогипс (см. Cimenturi expansive cu utilizarea cenusilor de termocentrala si a fosfoghipsului. Teoreanu 1. Mater.constr. 1985, N 3, 135-137, 149).

Наиболее близким из аналогов является состав сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающей в мас.%: карбонатный компонент - известняк - 45 - 60, железистый компонент - 15 - 40, гипс - остальное (см. авторское свидетельство СССР N 1011578 А, С 04 В 7/00, 1983).

Настоящее изобретение решает задачу по получению на основе сульфоферритного клинкера безусадочного цемента с повышенной водонепроницаемостью и трещиностойкостью.

Поставленная задача решается за счет того, что сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: железистый компонент - 25 - 40 гипсосодержащий компонент - 11 - 25 указанная зола - 1 - 6 карбонатный компонент - остальное Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства.

Пример осуществления изобретения.

В качестве компонентов сырьевой смеси используют в качестве карбонатного компонента известняк или мел. В качестве железистого компонента - пиритные огарки или пыль-унос мартеновского производства. А также используют природный гипсовый камень или фосфогипс или борогипс. Используемая топливная зола от сжигания каменного или бурого угля содержит в своем составе не менее 19 мас.% Al2O3.

Сырьевую смесь обжигают во вращающейся печи при температуре 1150-1200oC. После обжига сырьевой смеси получают цементный клинкер, содержащий в мас.%: двухкальциевый силикат - 30-40, сульфоалюмоферрит кальция - 16-22, сульфоферрит кальция - 40-46.

Для получения безусадочного цемента повышенной водонепроницаемости и трещиностойкости сульфоферритный клинкер, изготовленный как указано выше, добавляют при помоле цемента в количестве 4-10% к обычному портландцементному клинкеру и гипсу и размалывают до удельной поверхности 300-400 м2/кг.

Составы сырьевых смесей и свойства цемента приведены в табл. 1 и 2.

Как следует из таблицы, безусадочный цемент, полученный с использованием сульфоферритного клинкера, изготовленного с добавкой в сырьевую смесь топливной золы, обладает повышенной трещиностойкостью и большей маркой по водонепроницаемости.

1. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас. % оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: Железистый компонент - 25 - 40 Гипсосодержащий компонент - 11 - 25 Указанная зола - 1 - 5Карбонатный компонент - Остальное2. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гипсосодержащего компонента она содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

Применение сульфатированных клинкеров для создания коррозионностойких цементов

Одно из направлений развития науки о цементе диктуется необходимостью разработкивяжущих со специальными свойствами, которые не обеспечиваются применениемцементов общестроительного назначения. Наиболее детально изучены и в настоящеевремя получили довольно широкое распространение цементы алюминатного исульфоалюминатного твердения [2, 3], которые по скорости нарастания прочности иконечной ее величины могут конкурировать со специальными конструктивнымиматериалами. Применение этих цементов обеспечивает изделиям высокую плотность,водонепроницаемость, трещиностойкость.

Возможность получения специальных цементов, обладающих стойкостью к воздействиюагрессивных сред и кислотостойкостью, на основе сульфоферритов кальция такжедоказана экспериментально. Однако по скорости твердения и степени расширениясульфоферритные цементы уступают сульфоалюминатным [1, 4].

Известен ряд составов и способов получения специальных цементов, свойствa которых во многом определяются кинетикой иколичеством образующегося гидросульфоалюминатакальция или гидросульфоферрита кальция в процессе структурообразования итвердения цементного камня. В зависимости от состава специального клинкера иего соотношения с портландцементным клинкером получают сверхбыстротвердеющие,высокопрочные, безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы [5, 7].

В качестве специального клинкера для этих цементов используютсясульфоалюминатный или сульфоферритный, а также композиция из глиноземистогошлака и гипса. Сульфоалюминатный и сульфоферритный клинкеры выпускаются вограниченном количестве, что связано с дефицитом глинозем- и железосодержащегосырья. Известный сульфоалюминатный клинкер получают из материалов с малым содержаниемоксидов железа (не более 7%), при этом сырье должно содержать не менее 30 масс. % Аl2O3. Для получения сульфоферритного клинкера используют обычное сырье:известняк, огарки и гипс, однако, ввиду малого количества Аl2O3 в таком клинкере, он по своим свойствам не может заменитьсверхбыстротвердеющий цемент. С помощью использования бокситов с повышеннымсодержанием оксидов железа (25–30 масс. %) на ОАО «Подольск-Цемент» был полученсульфатированный алюмоферритный клинкер, который по своим свойствам в начальныесроки твердения приближается к сульфоалюминатному, а по стойкости ксульфоферритному.

Известно, что при твердении алюмоферритов кальция в присутствии гипса образуетсягидросульфоалюмоферриты кальция (ГСАФК) различного состава, отличающиеся своейморфологической формой [6]. При твердении в цементной композиции ГСАФК приводятк возникновению внутренних напряжений, обусловленных кристаллизационнымдавлением в процессе роста кристаллов, что используется при приготовлениисоставов расширяющихся и напрягающих цементов с использованиемсульфоалюмоферритных клинкеров.

При гидратации сульфоалюмоферритов кальция с общей формулой С2+nF1–xAx•n,гдеx=0–0,8; n=0,3–0,6. Уже в первые сутки, поданным электронномикроскопических исследований, образуются крупные короткиепризматические кристаллы, которые с увеличением времени гидратации укрупняются.На кривых ДТА проявляются эндотермические эффекты при температуре 160–180 °C; которые характеризуют дeгидратацию ГСАФК и эндотермические эффекты винтервале температур 730–770 °С, характеризующие разложение гидроалюмоферритакальция состава С4(АF)h23. На рентгeнoграммах фиксируются дифракционныемаксимумы с d=9,8; 7,47; 2,49 мкм, характерные для гидросульфоалюмината кальция,и с d=8,02; 3,95; 2,94 мкм, характерныедля гидроалюмоферрита кальция. Причем с изменением отношения A/Fколичественное соотношение между гидратными фазами при гидратациисульфоалюмоферритов кальция изменяется. Чем выше A/F, тем выше содержание ангидрита в их составе,что определяет образование большего количества и эттрингитоподобных фази, тем самым, большее расширение,а при определенных условиях армирование и уплотнение твердеющей системы.Результаты исследований процессов гидратации сульфатированных алюмоферритов кальциясвидетельствуют о возможности применения сульфатированного клинкера дляполучения расширяющихся и напрягающих цементов, а также цементов с повышенной коррозионнойстойкостью.

Для получения расширяющихся цементов на основе сульфоалюмоферритныхклинкеров пердпочтителенраздельный помол компонентов при более тонком измельчении расширяющегосякомпонента с последующим смешением его с грубомолотыми портландцементнымклинкером с гипсом. Безусадочные цементы с плотной и прочной структуройцементного камня готовятся совместным помолом сульфоалюмоферритного ипортландцементного клинкеров. Подобная схема приготовления коррозионностойкихцементов принята на ОАО «Подольск-Цемент».

Получаемые цементы имеют следующие строительно-технические свойства. Сроки схватывания цементов находятся впределах характеристик обычного портландцемента (начало — 1–2 ч, конец — 3–4 ч), причем сувеличением отношения A/F в сульфоалюмоферритном клинкере начало схватываниянаступает быстрее. Прочность цементного камня характеризуется быстрымнарастанием в первые сутки твердения (35–44 MПа), которое в последующие сутки несколькозамедляется, что связано с интенсивным расширением и уплотнением структуры вэтот период. Расширение цементов составляет 0,2 %, а самонапряжение — 1,5–2,0 МПа. В то же время образующийся гель гидроксидаалюминия и низкоосновные гидросиликаты кальция способствуют повышению прочности цементного камня (к28 сут. гидратации прочность достигает 85 МПа).

Исследования показали, что добавка сульфоалюмоферритного клинкера кпортландцементу ускоряет его гидратацию. Степень гидратации бездобавочногоцемента через 28 сут. составляет 67,4, а при введении 5 и 10 % сульфоалюмоферритногоклинкера —77,7 и 79,2 соответственно.

Электронномикроскопические исследования сульфоалюмоферритных цементовпоказали, что структура камня очень плотная, поровое пространство заполняютэттрингитоподобные гидраты, цементные зерна сцеплены между собой гелеобразной массой,гидросиликаты хорошо закристаллизованы в виде мелких свернутых в трубочкипластинок. Bсe гидратные фазы находятся в тесномсрастании, что приводит к увеличению прочности и плотности цементного камня.Обращает на себя внимание отсутствие больших участков с портландитовойструктурой, характерной для гидроксида кальция при гидратации портландцемента,либо образование отдельных участков с мелкопластинчатым портландитом. Этосвязано с тем, что происходитусвоение образующегося при гидратации алита гидроксида кальция, так каксульфоалюмоферриты кальция более интенсивно гидратируют в присутствии ионов Сa2+,связывая их в гидроалюмоферритные фазы [8].

Рентгенографические исследования и дифференциальныйтермический анализ продуктов гидратации сульфоалюмоферритных цементов такжепоказали, что в таких цементах количество Ca(OH)2уменьшается с увеличением длительности твердения.

Добавка сульфоалюмоферритного клинкерав состав цемента приводит к снижению количеств Ca(ОН)2 в твердеющем цементе, причем до 14сут. его количество возрастает, а затем остается неизменным (при 5 % САФК) илиуменьшается (рис. 1).

Большая степень гидратации цементовс добавкой сульфоалюмоферритных клинкеров и высокая плотность цементного камня,в свою очередь, определяют высокую коррозионную стойкость сульфоалюмоферритныхцементов. Коррозионную стойкость цементов изучали при воздействии на них 5%-ногораствора Na2SO4 иморской воды.

Рис. 1. Изменение относительной интенсивности линии Ca(ОН)2 в твердеющихцементах. 1 — бездобавочный портландцемент (ПЦ), 2 — ПЦ с добавкой 5 % САФклинкера, 3 — ПЦ с добавкой 10 % САФ клинкера

Плотная структура цементного камняопределяет высокую коррозионную стойкость образцов сульфоалюмоферритсодержащегоцемента при воздействии на них 5%-ного раствора Na2SO4.Коэффициент стойкости цементов к 28 сут. достигает 1,15–1,3, что позволяетотнести разработанные цементы к сульфатостойким.

Цементы, приготовленные с использованиемсульфоферритных клинкеров, могут с успехом применяться в монолитном исборно-монолитном строительстве. Бетоны на основе этого вяжущего обладаютплотной структурой, повышенными водонепроницаемостью и морозостойкостью иособенно эффективны при применении тепловлажностной обработки.

Таким образом, используясульфоалюмоферритный клинкер можно на его основе получать широкую гаммуцементов, обладающих специальными свойствами, такие как: расширяющиеся инапрягающие цементы (НЦ-10, НЦ-20), цементы, обладающие высокой прочностью икоррозионной стойкостью.

Литература:

1. Кривобородов Ю. Р., Самченко С. В.Физико-химические свойства сульфатированных клинкеров // Аналитический обзорВНИИЭСМ. Цементная промышленность. — М., 1991.

2. Кузнецова Т. В. Алюминатные исульфоалюминатные цементы. — М.: Стройиздат, 1986.

3. Кузнецова Т. В., Талабер Й.Глиноземистый цемент. — М.: Стройиздат, 1989.

4. Осокин А. П.. Кривобородов Ю. Р. Сульфожелезистыецементы и их свойства // Труды Московского химико-технологического институтаим. Д. И. Менделеева. — 1985.-Вып. 137. — С. 23–29.

5. Самченко С. В., Зорин Д. А.Влияние дисперсности расширяющегося компонента на свойства цементов // Техникаи технология силикатов. — 2006. — Т. 13, № 2.

6. Самченко С. В. Роль эттрингита вформировании и генезисе структуры камня специальных цементов. — М., 2005.

7. Самченко С. В. Сульфатированныеалюмоферриты кальция и цементы на их основе. — М., 2004.

8. Самченко С. В.Электронномикроскопические исследования цементного камня, подвергнутогосульфатной агрессии // Цемент и его применение. — 2005. — № 1. — С. 10–11.

www.allbeton.ru

сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении безусадочных цементов. Для получения таких цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве 4-10 мас.%. Технический результат - получение с использованием клинкера безусадочного цемента повышенной трещиностойкости и водонепроницаемости. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: железистый компонент 25 - 40, гипсосодержащий компонент 11 - 12, указанная зола 1 - 5, карбонатный компонент - остальное. Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента может содержать природный гипс или химический - гипсовые отходы производства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов, при изготовлении безусадочных цементов, а также в горной промышленности. Для получения безусадочных цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве (4-10) мас.%. Известна сырьевая смесь для изготовления клинкера безусадочного цемента, содержащая наряду с известняком и глиной золу-унос и фосфогипс (см. Cimenturi expansive cu utilizarea cenusilor de termocentrala si a fosfoghipsului. Teoreanu 1. Mater.constr. 1985, N 3, 135-137, 149). Наиболее близким из аналогов является состав сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающей в мас.%: карбонатный компонент - известняк - 45 - 60, железистый компонент - 15 - 40, гипс - остальное (см. авторское свидетельство СССР N 1011578 А, С 04 В 7/00, 1983). Настоящее изобретение решает задачу по получению на основе сульфоферритного клинкера безусадочного цемента с повышенной водонепроницаемостью и трещиностойкостью. Поставленная задача решается за счет того, что сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: железистый компонент - 25 - 40 гипсосодержащий компонент - 11 - 25 указанная зола - 1 - 6 карбонатный компонент - остальное Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства. Пример осуществления изобретения. В качестве компонентов сырьевой смеси используют в качестве карбонатного компонента известняк или мел. В качестве железистого компонента - пиритные огарки или пыль-унос мартеновского производства. А также используют природный гипсовый камень или фосфогипс или борогипс. Используемая топливная зола от сжигания каменного или бурого угля содержит в своем составе не менее 19 мас.% Al2O3. Сырьевую смесь обжигают во вращающейся печи при температуре 1150-1200oC. После обжига сырьевой смеси получают цементный клинкер, содержащий в мас.%: двухкальциевый силикат - 30-40, сульфоалюмоферрит кальция - 16-22, сульфоферрит кальция - 40-46. Для получения безусадочного цемента повышенной водонепроницаемости и трещиностойкости сульфоферритный клинкер, изготовленный как указано выше, добавляют при помоле цемента в количестве 4-10% к обычному портландцементному клинкеру и гипсу и размалывают до удельной поверхности 300-400 м2/кг. Составы сырьевых смесей и свойства цемента приведены в табл. 1 и 2. Как следует из таблицы, безусадочный цемент, полученный с использованием сульфоферритного клинкера, изготовленного с добавкой в сырьевую смесь топливной золы, обладает повышенной трещиностойкостью и большей маркой по водонепроницаемости.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас. % оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: Железистый компонент - 25 - 40 Гипсосодержащий компонент - 11 - 25 Указанная зола - 1 - 5 Карбонатный компонент - Остальное 2. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гипсосодержащего компонента она содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства.

www.freepatent.ru

Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении безусадочных цементов. Для получения таких цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве 4-10 мас.%. Технический результат - получение с использованием клинкера безусадочного цемента повышенной трещиностойкости и водонепроницаемости. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: железистый компонент 25 - 40, гипсосодержащий компонент 11 - 12, указанная зола 1 - 5, карбонатный компонент - остальное. Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента может содержать природный гипс или химический - гипсовые отходы производства. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к составу сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера и может найти применение в промышленности строительных материалов, при изготовлении безусадочных цементов, а также в горной промышленности. Для получения безусадочных цементов сульфоферритный клинкер добавляют к обычному портландцементному клинкеру в количестве (4-10) мас.%. Известна сырьевая смесь для изготовления клинкера безусадочного цемента, содержащая наряду с известняком и глиной золу-унос и фосфогипс (см. Cimenturi expansive cu utilizarea cenusilor de termocentrala si a fosfoghipsului. Teoreanu 1. Mater.constr. 1985, N 3, 135-137, 149). Наиболее близким из аналогов является состав сырьевой смеси для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающей в мас.%: карбонатный компонент - известняк - 45 - 60, железистый компонент - 15 - 40, гипс - остальное (см. авторское свидетельство СССР N 1011578 А, С 04 В 7/00, 1983). Настоящее изобретение решает задачу по получению на основе сульфоферритного клинкера безусадочного цемента с повышенной водонепроницаемостью и трещиностойкостью. Поставленная задача решается за счет того, что сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас.% оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: железистый компонент - 25 - 40 гипсосодержащий компонент - 11 - 25 указанная зола - 1 - 6 карбонатный компонент - остальное Сырьевая смесь в качестве гипсосодержащего компонента содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства. Пример осуществления изобретения. В качестве компонентов сырьевой смеси используют в качестве карбонатного компонента известняк или мел. В качестве железистого компонента - пиритные огарки или пыль-унос мартеновского производства. А также используют природный гипсовый камень или фосфогипс или борогипс. Используемая топливная зола от сжигания каменного или бурого угля содержит в своем составе не менее 19 мас.% Al2O3. Сырьевую смесь обжигают во вращающейся печи при температуре 1150-1200oC. После обжига сырьевой смеси получают цементный клинкер, содержащий в мас.%: двухкальциевый силикат - 30-40, сульфоалюмоферрит кальция - 16-22, сульфоферрит кальция - 40-46. Для получения безусадочного цемента повышенной водонепроницаемости и трещиностойкости сульфоферритный клинкер, изготовленный как указано выше, добавляют при помоле цемента в количестве 4-10% к обычному портландцементному клинкеру и гипсу и размалывают до удельной поверхности 300-400 м2/кг. Составы сырьевых смесей и свойства цемента приведены в табл. 1 и 2. Как следует из таблицы, безусадочный цемент, полученный с использованием сульфоферритного клинкера, изготовленного с добавкой в сырьевую смесь топливной золы, обладает повышенной трещиностойкостью и большей маркой по водонепроницаемости.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сырьевая смесь для получения сульфоферритного цементного клинкера, включающая карбонатный компонент, железистый компонент и гипсосодержащий компонент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит топливную золу от сжигания каменного или бурого угля, имеющую в своем составе не менее 19 мас. % оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов в мас.%: Железистый компонент - 25 - 40 Гипсосодержащий компонент - 11 - 25 Указанная зола - 1 - 5 Карбонатный компонент - Остальное 2. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гипсосодержащего компонента она содержит природный гипс или химический - гипсовые отходы производства.

bankpatentov.ru

Применение сульфатированных клинкеров

12.08.2012г.

Наиболее детально изучены и в настоящее время получили довольно широкое распространение цементы алюминатного и сульфоалюминатного твердения [2, 3], которые по скорости нарастания прочности и конечной ее величины могут конкурировать со специальными конструктивными материалами. Применение этих цементов обеспечивает изделиям высокую плотность, водонепроницаемость, трещиностойкость.

Возможность получения специальных цементов, обладающих стойкостью к воздействию агрессивных сред и кислотостойкостью, на основе сульфоферритов кальция также доказана экспериментально. Однако по скорости твердения и степени расширения сульфоферритные цементы уступают сульфоалюминатным [1, 4].

Известен ряд составов и способов получения специальных цементов, свойствa которых во многом определяются кинетикой и количеством образующегося гидросульфоалюмината кальция или гидросульфоферрита кальция в процессе структурообразования и твердения цементного камня. В зависимости от состава специального клинкера и его соотношения с портландцементным клинкером получают сверхбыстротвердеющие, высокопрочные, безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы [5, 7].

В качестве специального клинкера для этих цементов используются сульфоалюминатный или сульфоферритный, а также композиция из глиноземистого шлака и гипса. Сульфоалюминатный и сульфоферритный клинкеры выпускаются в ограниченном количестве, что связано с дефицитом глинозем- и железосодержащего сырья. Известный сульфоалюминатный клинкер получают из материалов с малым содержанием оксидов железа (не более 7%), при этом сырье должно содержать не менее 30 масс. % Аl2O3. Для получения сульфоферритного клинкера используют обычное сырье: известняк, огарки и гипс, однако, ввиду малого количества Аl2O3 в таком клинкере, он по своим свойствам не может заменить сверхбыстротвердеющий цемент. С помощью использования бокситов с повышенным содержанием оксидов железа (25–30 масс. %) на ОАО «Подольск-Цемент» был получен сульфатированный алюмоферритный клинкер, который по своим свойствам в начальные сроки твердения приближается к сульфоалюминатному, а по стойкости к сульфоферритному.

Известно, что при твердении алюмоферритов кальция в присутствии гипса образуется гидросульфоалюмоферриты кальция (ГСАФК) различного состава, отличающиеся своей морфологической формой [6]. При твердении в цементной композиции ГСАФК приводят к возникновению внутренних напряжений, обусловленных кристаллизационным давлением в процессе роста кристаллов, что используется при приготовлении составов расширяющихся и напрягающих цементов с использованием сульфоалюмоферритных клинкеров.

При гидратации сульфоалюмоферритов кальция с общей формулой С2+nF1–xAx•n,где x=0–0,8; n=0,3–0,6. Уже в первые сутки, по данным электронномикроскопических исследований, образуются крупные короткие призматические кристаллы, которые с увеличением времени гидратации укрупняются. На кривых ДТА проявляются эндотермические эффекты при температуре 160–180 °C; которые характеризуют дeгидратацию ГСАФК и эндотермические эффекты в интервале температур 730–770 °С, характеризующие разложение гидроалюмоферрита кальция состава С4(АF)h23. На рентгeнoграммах фиксируются дифракционные максимумы с d=9,8; 7,47; 2,49 мкм, характерные для гидросульфоалюмината кальция, и с d=8,02; 3,95; 2,94 мкм, характерные для гидроалюмоферрита кальция. Причем с изменением отношения A/F количественное соотношение между гидратными фазами при гидратации сульфоалюмоферритов кальция изменяется. Чем выше A/F, тем выше содержание ангидрита в их составе, что определяет образование большего количества и эттрингитоподобных фаз и, тем самым, большее расширение, а при определенных условиях армирование и уплотнение твердеющей системы. Результаты исследований процессов гидратации сульфатированных алюмоферритов кальция свидетельствуют о возможности применения сульфатированного клинкера для получения расширяющихся и напрягающих цементов, а также цементов с повышенной коррозионной стойкостью.

Для получения расширяющихся цементов на основе сульфоалюмоферритных клинкеров пердпочтителен раздельный помол компонентов при более тонком измельчении расширяющегося компонента с последующим смешением его с грубомолотыми портландцементным клинкером с гипсом. Безусадочные цементы с плотной и прочной структурой цементного камня готовятся совместным помолом сульфоалюмоферритного и портландцементного клинкеров. Подобная схема приготовления коррозионностойких цементов принята на ОАО «Подольск-Цемент».

Получаемые цементы имеют следующие строительно-технические свойства. Сроки схватывания цементов находятся в пределах характеристик обычного портландцемента (начало — 1–2 ч, конец — 3–4 ч), причем с увеличением отношения A/F в сульфоалюмоферритном клинкере начало схватывания наступает быстрее. Прочность цементного камня характеризуется быстрым нарастанием в первые сутки твердения (35–44 MПа), которое в последующие сутки несколько замедляется, что связано с интенсивным расширением и уплотнением структуры в этот период. Расширение цементов составляет 0,2 %, а самонапряжение — 1,5–2,0 МПа. В то же время образующийся гель гидроксида алюминия и низкоосновные гидросиликаты кальция способствуют повышению прочности цементного камня (к 28 сут. гидратации прочность достигает 85 МПа).

Исследования показали, что добавка сульфоалюмоферритного клинкера к портландцементу ускоряет его гидратацию. Степень гидратации бездобавочного цемента через 28 сут. составляет 67,4, а при введении 5 и 10 % сульфоалюмоферритного клинкера —77,7 и 79,2 соответственно.

Электронномикроскопические исследования сульфоалюмоферритных цементов показали, что структура камня очень плотная, поровое пространство заполняют эттрингитоподобные гидраты, цементные зерна сцеплены между собой гелеобразной массой, гидросиликаты хорошо закристаллизованы в виде мелких свернутых в трубочки пластинок. Bсe гидратные фазы находятся в тесном срастании, что приводит к увеличению прочности и плотности цементного камня. Обращает на себя внимание отсутствие больших участков с портландитовой структурой, характерной для гидроксида кальция при гидратации портландцемента, либо образование отдельных участков с мелкопластинчатым портландитом. Это связано с тем, что происходит усвоение образующегося при гидратации алита гидроксида кальция, так как сульфоалюмоферриты кальция более интенсивно гидратируют в присутствии ионов Сa2+, связывая их в гидроалюмоферритные фазы [8].

Рентгенографические исследования и дифференциальный термический анализ продуктов гидратации сульфоалюмоферритных цементов также показали, что в таких цементах количество Ca(OH)2 уменьшается с увеличением длительности твердения.

Добавка сульфоалюмоферритного клинкера в состав цемента приводит к снижению количеств Ca(ОН)2 в твердеющем цементе, причем до 14 сут. его количество возрастает, а затем остается неизменным (при 5 % САФК) или уменьшается (рис. 1).

Большая степень гидратации цементов с добавкой сульфоалюмоферритных клинкеров и высокая плотность цементного камня, в свою очередь, определяют высокую коррозионную стойкость сульфоалюмоферритных цементов. Коррозионную стойкость цементов изучали при воздействии на них 5%-ного раствора Na2SO4 и морской воды.

xn--b1asir5cj.xn--p1ai

Применение сульфатированных клинкеров для создания коррозионностойких цементов

12.08.2012г.

Одно из направлений развития науки о цементе диктуется необходимостью разработки вяжущих со специальными свойствами, которые не обеспечиваются применением цементов общестроительного назначения. Наиболее детально изучены и в настоящее время получили довольно широкое распространение цементы алюминатного и сульфоалюминатного твердения [2, 3], которые по скорости нарастания прочности и конечной ее величины могут конкурировать со специальными конструктивными материалами. Применение этих цементов обеспечивает изделиям высокую плотность, водонепроницаемость, трещиностойкость.

Возможность получения специальных цементов, обладающих стойкостью к воздействию агрессивных сред и кислотостойкостью, на основе сульфоферритов кальция также доказана экспериментально. Однако по скорости твердения и степени расширения сульфоферритные цементы уступают сульфоалюминатным [1, 4].

Известен ряд составов и способов получения специальных цементов, свойствa которых во многом определяются кинетикой и количеством образующегося гидросульфоалюмината кальция или гидросульфоферрита кальция в процессе структурообразования и твердения цементного камня. В зависимости от состава специального клинкера и его соотношения с портландцементным клинкером получают сверхбыстротвердеющие, высокопрочные, безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы [5, 7].

В качестве специального клинкера для этих цементов используются сульфоалюминатный или сульфоферритный, а также композиция из глиноземистого шлака и гипса. Сульфоалюминатный и сульфоферритный клинкеры выпускаются в ограниченном количестве, что связано с дефицитом глинозем- и железосодержащего сырья. Известный сульфоалюминатный клинкер получают из материалов с малым содержанием оксидов железа (не более 7%), при этом сырье должно содержать не менее 30 масс. % Аl2O3. Для получения сульфоферритного клинкера используют обычное сырье: известняк, огарки и гипс, однако, ввиду малого количества Аl2O3 в таком клинкере, он по своим свойствам не может заменить сверхбыстротвердеющий цемент. С помощью использования бокситов с повышенным содержанием оксидов железа (25–30 масс. %) на ОАО «Подольск-Цемент» был получен сульфатированный алюмоферритный клинкер, который по своим свойствам в начальные сроки твердения приближается к сульфоалюминатному, а по стойкости к сульфоферритному.

Известно, что при твердении алюмоферритов кальция в присутствии гипса образуется гидросульфоалюмоферриты кальция (ГСАФК) различного состава, отличающиеся своей морфологической формой [6]. При твердении в цементной композиции ГСАФК приводят к возникновению внутренних напряжений, обусловленных кристаллизационным давлением в процессе роста кристаллов, что используется при приготовлении составов расширяющихся и напрягающих цементов с использованием сульфоалюмоферритных клинкеров.

При гидратации сульфоалюмоферритов кальция с общей формулой С2+nF1–xAx•n,где x=0–0,8; n=0,3–0,6. Уже в первые сутки, по данным электронномикроскопических исследований, образуются крупные короткие призматические кристаллы, которые с увеличением времени гидратации укрупняются. На кривых ДТА проявляются эндотермические эффекты при температуре 160–180 °C; которые характеризуют дeгидратацию ГСАФК и эндотермические эффекты в интервале температур 730–770 °С, характеризующие разложение гидроалюмоферрита кальция состава С4(АF)h23. На рентгeнoграммах фиксируются дифракционные максимумы с d=9,8; 7,47; 2,49 мкм, характерные для гидросульфоалюмината кальция, и с d=8,02; 3,95; 2,94 мкм, характерные для гидроалюмоферрита кальция. Причем с изменением отношения A/F количественное соотношение между гидратными фазами при гидратации сульфоалюмоферритов кальция изменяется. Чем выше A/F, тем выше содержание ангидрита в их составе, чтоопределяет образование большего количества и эттрингитоподобных фаз и, тем самым, большее расширение, а при определенных условиях армирование и уплотнение твердеющей системы. Результаты исследований процессов гидратации сульфатированных алюмоферритов кальция свидетельствуют о возможности применения сульфатированного клинкера для получения расширяющихся и напрягающих цементов, а также цементов с повышенной коррозионной стойкостью.

Для получения расширяющихся цементов на основе сульфоалюмоферритных клинкеров пердпочтителен раздельный помол компонентов при более тонком измельчении расширяющегося компонента с последующим смешением его с грубомолотыми портландцементным клинкером с гипсом. Безусадочные цементы с плотной и прочной структурой цементного камня готовятся совместным помолом сульфоалюмоферритного и портландцементного клинкеров. Подобная схема приготовления коррозионностойких цементов принята на ОАО «Подольск-Цемент».

Получаемые цементы имеют следующие строительно-технические свойства. Сроки схватывания цементов находятся в пределах характеристик обычного портландцемента (начало — 1–2 ч, конец — 3–4 ч), причем с увеличением отношения A/F в сульфоалюмоферритном клинкере начало схватывания наступает быстрее. Прочность цементного камня характеризуется быстрым нарастанием в первые сутки твердения (35–44 MПа), которое в последующие сутки несколько замедляется, что связано с интенсивным расширением и уплотнением структуры в этот период. Расширение цементов составляет 0,2 %, а самонапряжение — 1,5–2,0 МПа. В то же время образующийся гель гидроксида алюминия и низкоосновные гидросиликаты кальция способствуют повышению прочности цементного камня (к 28 сут. гидратации прочность достигает 85 МПа).

Исследования показали, что добавка сульфоалюмоферритного клинкера к портландцементу ускоряет его гидратацию. Степень гидратации бездобавочного цемента через 28 сут. составляет 67,4, а при введении 5 и 10 % сульфоалюмоферритного клинкера —77,7 и 79,2 соответственно.

Электронномикроскопические исследования сульфоалюмоферритных цементов показали, что структура камня очень плотная, поровое пространство заполняют эттрингитоподобные гидраты, цементные зерна сцеплены между собой гелеобразной массой, гидросиликаты хорошо закристаллизованы в виде мелких свернутых в трубочки пластинок. Bсe гидратные фазы находятся в тесном срастании, что приводит к увеличению прочности и плотности цементного камня. Обращает на себя внимание отсутствие больших участков с портландитовой структурой, характерной для гидроксида кальция при гидратации портландцемента, либо образование отдельных участков с мелкопластинчатым портландитом. Это связано с тем, чтопроисходит усвоение образующегося при гидратации алита гидроксида кальция, так как сульфоалюмоферриты кальция более интенсивно гидратируют в присутствии ионов Сa2+, связывая их в гидроалюмоферритные фазы [8].

Рентгенографические исследования и дифференциальный термический анализ продуктов гидратации сульфоалюмоферритных цементов также показали, что в таких цементах количество Ca(OH)2 уменьшается с увеличением длительности твердения.

Добавка сульфоалюмоферритного клинкера в состав цемента приводит к снижению количеств Ca(ОН)2 в твердеющем цементе, причем до 14 сут. его количество возрастает, а затем остается неизменным (при 5 % САФК) или уменьшается (рис. 1).

Большая степень гидратации цементов с добавкой сульфоалюмоферритных клинкеров и высокая плотность цементного камня, в свою очередь, определяют высокую коррозионную стойкость сульфоалюмоферритных цементов. Коррозионную стойкость цементов изучали при воздействии на них 5%-ного раствора Na2SO4 и морской воды.

 

 
   

 

Изменение относительной интенсивности линии Ca(ОН)2 в твердеющих цементах. 1 — бездобавочный портландцемент (ПЦ), 2 — ПЦ с добавкой 5 % САФ клинкера, 3 — ПЦ с добавкой 10 % САФ клинкера

Плотная структура цементного камня определяет высокую коррозионную стойкость образцов сульфоалюмоферритсодержащего цемента при воздействии на них 5%-ного раствора Na2SO4. Коэффициент стойкости цементов к 28 сут. достигает 1,15–1,3, что позволяет отнести разработанные цементы к сульфатостойким.

Цементы, приготовленные с использованием сульфоферритных клинкеров, могут с успехом применяться в монолитном и сборно-монолитном строительстве. Бетоны на основе этого вяжущего обладают плотной структурой, повышенными водонепроницаемостью и морозостойкостью и особенно эффективны при применении тепловлажностной обработки.

Таким образом, используя сульфоалюмоферритный клинкер можно на его основе получать широкую гамму цементов, обладающих специальными свойствами, такие как: расширяющиеся и напрягающие цементы (НЦ-10, НЦ-20), цементы, обладающие высокой прочностью и коррозионной стойкостью.



xn--b1asir5cj.xn--p1ai


Смотрите также