Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве вяжущих материалов. Сущность изобретения: в способе изготовления композитного вяжущего с низким водопотреблением, включающем совместный помол в многокамерной трубной мельнице портландцементного клинкера, активных минеральных веществ и/или наполнителей, гипса, твердого модификатора, содержащего суперпластификатор и ускоритель твердения, в последнюю камеру мельницы подают воду в дискретном состоянии путем инъекции в период достижения степени реакции между портландцементным клинкером и модификатором с органическим водопонижающим компонентом не менее 70%. Использование изобретения позволяет получить прочность вяжущего в 2-суточном возрасте не менее 60 Н/мм2, а в 28-суточном возрасте не менее 85 Н/мм2, кроме того позволяет повысить содержание в вяжущем минеральных добавок на 15 - 40% и экономить при этом 12 - 30% топлива. 8 з. п. ф-лы, 10 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2058953
Класс(ы) патента: C04B7/52
Номер заявки: 5049452/33
Дата подачи заявки: 25.06.1992
Дата публикации: 27.04.1996
Заявитель(и): Внешнеэкономическая ассоциация "Полимод" в области модификаторов бетона (RU)
Автор(ы): Юдович Борис Эммануилович[RU]; Бабаев Шахверан Теймур-оглы[RU]; Зубехин Сергей Алексеевич[RU]; Фаликман Вячеслав Рувимович[RU]; Дмитриев Алексей Михайлович[RU]; Хлусов Владимир Борисович[RU]; Башлыков Николай Федорович[RU]; Кадаваль-и-Фернандес-де-Лесета Альфонсо-Карлос[ES]; Луис-МануэльРон-Рувидаль[ES]
Патентообладатель(и): Внешнеэкономическая ассоциация "Полимод" в области модификаторов бетона (RU)
Описание изобретения: Изобретение относится к промышленности стройматериалов и может быть использовано при производстве вяжущих.
Известен способ изготовления вяжущих низкой водопотребности, включающий совместный помол портландцементного клинкера, сульфата кальция, водопонижающей добавки [1]
Наиболее близким к изобретению (прототипом) является способ изготовления вяжущего, в которое можно внести активные минеральные добавки и/или наполнители без существенной потери прочности. Этот способ заключается в совместном помоле в трубной мельнице портландцементного клинкера, сульфата кальция и сухого модификатора, содержащего органическое водопонижающее вещество [2]
В этом способе в качестве органического водопонижающего вещества используется суперпластификатор поликонденсат меламиносульфокислоты с формальдегидом. В примерах его пропорция по отношению к клинкеру составляет 1-3 мас. Это техническое решение позволяет существенно снизить водопотребность и во многих случаях повысить прочность, в том числе стандартную прочность, получаемого продукта по сравнению с цементом без пластификатора. Снижение водопотребности продукта по прототипу достигается благодаря дезагрегации частиц продукта в цементной пасте.
Однако, при этом способе повышение прочности вяжущего по сравнению с цементом без модификатора достигается не во всех случаях. Проведенные эксперименты показали, что для получения прироста прочности вяжущего все составляющие вяжущего, в том числе клинкер, сульфат кальция и модификатор должбы быть совершенно сухими. При вводе любого интенсификатора помола цемента через первую камеру трубной мельницы, в том числе простейшего интенсификатора воды, прирост прочности получаемого вяжущего по сравнению с цементом без модификатора не наблюдается. При введении минеральных добавок в состав вяжущего стандартная прочность его также не растет по сравнению с цементом без модификатора, если минеральное вещество не полностью высушено. Это сужает область использования технического решения-прототипа.
Задачей изобретения является повышение ранней прочности в 2-суточном возрасте не менее 60 Н/мм2 и в 28-суточном возрасте не менее 85 Н/мм2, при этом содержание минеральных добавок в вяжущем повышается на 15-40% а расход топлива сокращается на 12-30%
Задача решается тем, что в способе изготовления вяжущего низкой водопотребности, включающем совместный помол в многокамерной трубной мельнице портландцементного клинкера, активных минеральных добавок или наполнителей, или их смеси, гипса, суперпластификатора и ускорителя твердения, в последнюю камеру мельницы подают воду путем инъекции в период достижения степени реакции между портландцементным клинкером и суперпластификатором не менее 70% Причем подачу воды выбирают таким образом, чтобы первый контакт ее капель или тумана с совместно измельчаемыми и химически реагирующими ингредиентами осуществлялся в зоне мельницы, где степень химической реакции портландцементного клинкера с органическим водопонижающим компонентом модификатора составляет не менее 70%
Перед распылением в воде могут быть также растворены ускорители или замедлители охватывания и твердения цемента.
Устанавливаются следующие пропорции между подаваемыми в мельницу ингредиентами вяжущего, мас. ч. портландцементный клинкер 100; активные минеральные добавки и/или наполнители 6-500; гипс 1-8; модифидкатор, содержащий 1-20 мас. ускорителя твердения 0,5-3; расход подаваемой воды в дискретном состоянии 1,5-6.
В качестве портландцементного клинкера целесообразно использовать клинкер, включающий 7-12% трехкальциевого алюмината.
В качестве активных минеральных добавок используют доменный гранулированный шлак, летучие золы, природные пуццоланы, не приводящие к значительному росту водопотребности цемента, а в качестве наполнителей известняк, кварцевый и полевошпатовый песок. Можно также использовать смеси указанных компонентов в любом соотношении.
В качестве гипса можно использовать двуводные, полуводные и безводную его формы в виде природных гипсового камня или ангидрита, а также так называемые химические гипсы, получающиеся в виде отходов при производстве фосфорных удобрений (фосфогипс), соединений титана, бора и т.п.
В качестве суперпластификатора можно использовать, в частности поликонденсат нафталинсульфокислоты с формальдегидом или любые другие известные из литературы суперпластификаторы (в том числе соответствующим образом обработанные лигносульфонаты), а в качестве ускорителя твердения может быть взят сульфат натрия или другие (органические или неорганические) ускорители твердения или их смеси. Можно также использовать суперпластификаторы комплексного состава, например смесь поликонденсата нафталинсульфокислоты с формальдегидом и лигносульфонатов, важно лишь, чтобы применяемый продукт соответствовал требованиям, предъявляемым к суперпластификаторам.
Наконец, удельная поверхность вяжущего низкой водопотребности, получаемого предлагаемым способом, определяемая по методу воздухопроницаемости, должна быть не менее 400 м2/кг.
Сущность изобретения заключается в том, что вяжущее высокого качества получают, одновременно осуществляя в трубной мельнице следующие три операции:
1) совместный помол ингредиентов;
2) химическую реакцию между суперпластификатором и клинкерным ингредиентом, протекающую только в процессе совместного помола, т.е. являющуюся исключительно механоактивируемой;
3) инъекцию воды в мельницу в дискретном состоянии.
Новизна технического решения заключается в рациональном сочетании реакции 2 с операциями 1 и 3.
Функции операций 1 и 3 по отношению к операции 2 и качеству продукта следующие. Операция 1 создает условия для контакта между реагентами, обеспечивает рост реакционной поверхности и отвод продукта из зоны реакции 2. В изобретении фиксируется только один критерий полноты процесса 1 удельная поверхность вяжущего не менее 400 м2/кг, хотя возможны и дополнительные критерии, например, отсутствие выноса из мельницы модификатора, частицы которого в 3-4 раза менее плотны, чем частицы остальных ингредиентов. Операция 2 обеспечивает высокое качество вяжущего, так как свободный модификатор в первом продукте снижает его прочность и стойкость против агрессии внешней среды. Для этой реакции также фиксируется один основной критерий степень реакции не менее 70% от возможной. Степень протекания химической реакции определяется путем вымывания свободного суперпластификатора из вяжущего водным раствором карбоната калия или натрия. Суперпластификатор, вступивший в химическую реакцию с клинкерным компонентом, при этом остается в составе вяжущего. На кривой ДТА исследуемого вяжущего происходит слияние пиков выгорания химически связанного и свободного суперпластификатора при достижении трубемой степени протекания химической реакции в 70% Сравнительно невысокий требуемый уровень степени реакции, равный 70% а не 90-100% обусловлен одновременным выполнением операции 3. У нее одна новая функция в рамках предлагаемого способа и, кроме того, ряд других известных функций. В предлагаемом способе инъекция воды в мельницу осуществляется для получения на поверхости уже прореагировавших с модификатором клинкерных частиц вяжущего продуктов предгидратации предгидратов. Термин "предгидрат" введен W.C.Hansen в 1960 г. для обозначения продуктов гидратации цемента при инъекции воды в мельницу. Их состав и структура отличается от состава продуктов реакции цемента с водой при изготовлении цементных паст, растворов и бетонов. Функция предгидратов в изобретении фиксация продуктов реакции модификатора с клинкером внутри поверхностного слоя клинкерных частиц и создание барьера из предгидратов для их диффузии из последних наружу. Эксперименты показывают, что чем позже после изготовления из полученного по предлагаемому способу вяжущего пасты, растворов и бетонов в их жидкую фазу выйдут адсорбированные в клинкерных частицах продукты их взаимодействия с суперпластификатором, тем выше прочность и стойкость полученных материалов против химической и физической агрессии. Эта функция воды, инъецируемой в мельницу, является новой. Наряду с нею инъецированная вода выполняет в мельнице известные функции дезагрегирует частицы вяжущего и охлаждает аспирационные газы, выходящие из мельницы вместе с пылью вяжущего, для повышения эффективности осаждения пыли в электрофильтре. В присутствии модификатора расход воды, инъецируемый в мельницу, согласно полученным данным, должен находиться в пределах от 1,5 до 6% от массы клинкерного ингредиента. Это основной критерий для проведения операции 3.
Известно протекание процесса твердовазной химической ракции между суперпластификатором и мономинеральными составляющими клинкера в процессе получения ВНВ. На основании анализа результатов ряда физико-химических методов исследований установлено, что суперпластификатор блокирует разрывающуюся в процессе помола связь кальций-кислород клинерных мономинералов с образованием химического органо-минерального комплекса, т.е. с протеканием твердофазной химической реакции.
В присутствии воды реакция 2 останаливается. Обычно в вяжущем, получаемом по предлагаемому способу, после контакта с дискретной водой фиксируется достигнутая к этому моменту степень реакции 2. Но если в мельницу подается воды больше, чем по основному и дополнительному критериям для операции 3, то реакция 2 может стать обратимой, ее продукты удалятся из частиц клинкерного компонента и в мельнице образуются "пробки" на выходной решетке. Следует отметить, что продуктами реакции 2 являются поверхностные минерально-органические фазы, во внешнем слое частиц клинкерного ингредиента типа гидросиликатов кальция или эттрингита с органическими лигандами нафталинсульфонатом или меламинсульфонатом, содержащими в боковых цепях формальдегидные реликты. Эти фазы характеризуются повышенной основностью и стабильностью по сравнению с аналогичными поверхностными фазами, образуемыми из цемента-патрона в мельнице. При осуществлении предлагаемого способа существенно повышаются прочность получаемого вяжущего во все строки твердения и его стойкость по отношению к физической и химической агрессии внешней среды.
Сущность изобретения становится более ясной из приводимых примеров его осуществления в промышленных условиях.
Во всех примерах удельная поверхность полученных проб вяжущего составляет 410-450 м2/кг в зависимости от уровня аспирации мельницы.
П р и м е р 1. Предлагаемый способ осуществляется в производственных условиях на цементной фабрике следующим образом. В трехкамерную трубную цементную мельницу диаметром 2,9 м и длиной 8,6 м подают портландцементный клинкер следующего состава, С3S 61-65; С2S 8-10; С3А 8-10; С4AF 9-10; Na2O 0,1-0,15; К2О 1,13-1,25; КН=0,99-1, n=2,3-2,35, р=1,65-1,76, при весе одного литра 1350 г. Используют также шлак доменный гранулированный, гипс и суперпластификатор на основе поликонденсата нафталинсульфокислоты с формальдегидом и сульфат натрия в качестве ускорителя (20% от массы модификатора). Указанные ингредиенты подают в мельницу в следующих количествах, т/ч: клинкер 12; гипс 1; шлак 0,6; модификатор 0,21 (1,75 мас. или 6,8 об.). В третью камеру мельницы для охлаждения аспирационного воздуха с целью его очистки в электрофильтре, удовлетворяющей действующим нормам, вводят в распыленном состоянии воду в количестве 0,3 т/ч. В режиме работы мельницы без подачи воды в течение 4 ч температура аспирационного воздуха повышается до 140оС, что приводит к остановке мельницы для охлаждения на 3-4 ч. Характеристики процесса помола и физико-механические характеристики вяжущего, полученного предлагаемым способом, а также характеристики цемента по прототипу и цемента патрона представлены в табл.1, строки 1,4,5.
Приведенные данные свидетельствуют о повышении прочности цемента по предлагаемому способу (строка 1) по сравнению с цементом по прототипу (строка 4) и контрольным цементом (строка 5).
Следует отметить, что подача воды без распыления струей, или подача ее в распыленном состоянии в первую камеру мельницы, где химическое взаимодействие между суперпластификатором и клинкером еще не стало необратимым, приводит к резкому снижению прочности получаемого вяжущего. Ранняя прочность снижается в большей степени.
Прирост прочности по сравнению с цементом без модификатора или цементом, смолотым без модификтаора, при затворении которого водой модификатор предварительно растворяют в ней в оптимаьлном количестве, при этом может отсутствовать. Введение воды иначе, чем указанным выше образом, приводит к постепенной гидратации измельчаемого материала и забиванию им мельницы, и в конечном счете к остановке помола и чистке мельницы.
П р и м е р 2. Условия осуществления способа по примеру 1. В третью камеру мельницы в распыленном состоянии вводят воду в количестве 1,5 т/ч. В связи с повышенным расходом воды происходит вымывание органического водопонижающего компонента модификатора из вяжущего, а также проникание воды в капельном состоянии во вторую камеру. Это приводит к образованию на броне футеровки цементной мельницы наростов из бетона, состоящего из грубодисперсных частиц клинкера, модификатора и воды.
П р и м е р 3. Условия осуществления способа по примеру 1. Предварительно в воде, инъецируемой в мельницу, растворяют сульфат натрия до получения 15%-ного раствора и технический лигносульфонат (замедлитель схватывания) в соотношении 2:1 при суммарном расходе 0,6 т/ч. Степень реакции "клинкер + суперпластификатор" 70-75%
Характеристика вяжущего приведена в табл.2.
Из сравнения с данными, приведенными в строке 1 табл.1 следует, что применение указанных растворов повышает стандартную прочность вяжущего, без изменения степени реакции.
П р и м е р 4. Условия осуществления способа по примеру 1. Воду подают в количестве 10 л/мин. После 4 ч работы мельницу останавливают и снимают диаграмму помола, как указано в описании ниже. Анализ термограмм показывает, что в двух последних пробах цемента (камера 3) имеется эттрингит (3СаО ˙Аl2O3˙3CaSO4˙31H2O).
Результаты определения степени реакции между клинкером и суперпластификатором в пробах диаграммы помола приведены в табл.3.
Диаграмма помола снимается следующим образом. Останавливают мельницу в процессе помола и отбирают пробы вяжущего равномерно по длине мельницы. Далее каждую пробу вяжущего испытывают на прочностные показатели и физико-химические показатели (степень химической реакции между клинкером и суперпластификатором по количеству свободного суперпластификатора, вымываемого раствором карбоната калия, и положением пиков выгорания суперпластификатора на кривой ДТА).
Положение зоны первого контакта воды с измельчаемой смесью ингредиентов по данным п.п.п. из табл.3 устанавливается в пробе 9, так как в ней наблюдается повышение п. п.п. на 1,0% Наличие эттрингита указывает на достаточный избыток капельно-жидкой воды для реакции С3А клинкера с сульфатом кальция.
Прочность полученного вяжущего представлена в табл.1 (строка 2). В момент первого контакта с водой измельчаемой смеси ингредиентов степень реакции составляла 75-85% Если к этому моменту суперплстификатор связан с клинкером менее, чем на 70% то первые два (I и II) экзотермических эффекта на термограммах проб сливаются. Это характеризует удаление водой (десорбцию) суперпластификатора. Результат значительное снижение ранней прочности вяжущего и в отдельных случаях его стандартной прочности.
П р и м е р 5. Условия осуществления способа как в примере 1. В инъецируемой воде растворяют в варианте А ускоритель твердения сульфат калия; в варианте В замедлитель схватывания лактон. Степень реакции 2 по сравнению с примером 1 не изменяется. Результаты испытания физических и механических свойств вяжущих представлены в табл.4.
Использование ускорителей твердения может быть полезным в случае клинкеров с пониженным содержанием алита. Замедлители схватывания полезны в тех случаях, когда из-за повышенного содержания алюминатов кальция в клинкере большой расход органического компонента модификатора может вызвать ложное схватывание.
П р и м е р 6. Условия осуществления способа.
Помол в двухкамерной лабораторной мельнице с камерой диаметром 0,5 м, длиной 0,28 м. Мелющая загрузка: камера I шары диаметром 60 мм 6 кг; 50 мм 8 кг; 40 мм 8 кг; 30 мм 8 кг, 20 мм 6 кг, итого 36,0 кг. Камера II цильпебс 53 кг. Навеска смеси ингредиентов 5 кг. Мощность двигателя 1,5 кВт, число оборотов двигателя 930 мин, число оборотов мельницы 48 мин-1.
Помол осуществляют в две стадии: в камере I до удельной поверхнсоти 280-300 м2/кг, в камере II до удельной поверхности 430-450 м2/кг.
Исходные ингредиенты портландцементный клинкер по примеру 1, двуводный гипс, твердый модификатор, содержащий суперпластификатор поликонденсат нафталинсульфокислоты с формальдегидом (90 мас.) + сульфат натрия (10 мас.), активная минеральная добавка летучая зола тепловой электростанции состава (мас.): п.п.п. 3,87; SiO2 47,1; Al2O326,46; Fe2O3 9,62; СаО 5,35; MgO 2,08; SO3 0,52; Na2O 0,74; К2О 4,26; Сумма 100.
Наполнитель известняк, содержащий 95% кальцита. Составы смесей исходных ингредиентов и результаты испытаний физических и механических характеристик вяжущих, полученных предлагаемым способом при переменной влажности летучей золы и известняка представлены в табл.5.
Следует отметить, что цементы-патроны того же состава, что в табл.5, но в которые не вводится суперпластификатор в каком-либо виде, имеют прочности ниже на 20-30 Н/мм2 как в раннем, так и в 28-суточном возрасте.
При большем содержании минеральных веществ в вяжущем возрастает вероятность коррозии в железобетоне стальной арматуры. Повышенный верхний предел пропорции гипса в вяжущем, получаемом по предлагаемому способу, объясняется тем, что прирост его прочности по сравнению с цементом без суперпластификатора и цементом по прототипу тем выше, чем больше значение удельной поверхности, вплоть до теоретического предела, достижимого в трубных мельницах 700 м2/кг. Требуемое при этом для сохранения нормальных сроков схватывания содержание гипса должно быть повышено.
При более высоком содержании суперпластификатора, чем указано в табл.5, он не успевает при обычных условиях помола в трубной мельнице прореагировать с клинкером. Это отрицательно сказывается на прочности вяжущего и делает практически невозможным ввод в мельницу воды в любой форме из-за ее забивания материалом. При меньшем содержании суперпластификатора разница в прочности между вяжущим, получаемым по предлагаемому способу и по прототипу уменьшается.
П р и м е р 7. Условия осуществления способа и степень реакции 2, как в примере 6. В качестве портландцементного колинкера используют материалы, состав которых различается прежде всего по фактическому содержанию трехкальциевого алюмината. Резльтаты испытаний физических и механических характеристик вяжущих, получаемых по предлагаемому способу, представлены в табл.6.
Наличие таких фаз, как трехкальциевый алюминат в клинкере в указанном количестве целесообразно, так как уменьшает возможность забивания мельницы при случайных флуктуациях пропорционирования воды и суперпластификатора. В процессе получения вяжущего по предлагаемому способу гидросульфоалюминат кальция эттрингит, образующийся в мельнице из С3А при внезапном увеличении количества воды или суперпластификатора, осушает измельчаемую смесь ингредиентов, поглощая свободную воду и, как неожиданно оказалось, свободный суперпластификатор, растворяющийся в этой воде. Это положительно влияет впоследствии на процесс твердения вяжущего.
П р и м е р 8. Условия осуществления способа по примеру 6. В качестве минеральных веществ используют шлак доменный гранулированный следующего состава, мас. п. п.п. 0,28; SiO2 35,41; Al2O3 13,35; Fe2O3(FeO) 0,38 СаО 39,51; МgO 5,92; SO3(S) 4,12; Na2O 0,85; K2O 0,18; золу по примеру 6, трасс состава (мас. ): п.п.п. 1,11; SiO2 78,32; Al2O36,12; Fe2O3 3,68; CaO 1,83; MgO 0,52; SO3 2,98; Na2O 1,75; K2O 0,70; вулканический трепел: п.п.п. 0,21; SiO3 57,18; Al2O3 12,32; Fe2O3 7,19; CaO 6,92; MgO 5,39; SO3 0,72; Na2O 6,97; K2O 3,1; известняк по примеру 6, кварцевый песок, содержащий 89,7% SiO2, и полевошпатовый песок, содержащий 65% ортоклаза и 32% плагиоклаза при 5% темноцветных минералов.
Результаты физических и мехаинческих испытаний вяжущих, полученных по предлагаемому способу, представлены в табл.7.
Поскольку минеральные вещества не вступают в химическую реакцию с суперпластификатором, то их присутствие только ограничивает вероятность контактов между измельчаемыми частицами клинкера и суперпластификатора в процессе помола. Отсюда следует, что помол в присутствии минеральных веществ должен идти в течение более длительного времени, что может быть достигнуто известными приемами технологии помола.
П р и м е р 9. Условия осуществления способа по примеру 6. Используют: двуводный гипс (95%-ный), двуводный фосфогипс, включающий 1,7% Р2О5, полуводный гипс (90%-ный), полуводный фосфогипс, включающий 2,1% Р2О5, природный ангидрит (82%-ный), безводный сульфат кальция (реактив).
Результаты испытания физических и механических свойств вяжущих, полученных по предлагаемому способу, представлены в табл.8.
В лабораторных данных, приведенных в табл.8, наблюдается зависимость качества вяжущего по предлагаемому способу от вида гипса. В промышленных же условиях гипс обычно выделяет воду к концу процесса помола, когда степень реакции суперпластификатор/клинкер более 70% Поэтому от формы, в которой в состав вяжущего введен гипс, качество получаемого продукта почти не зависит и можно использовать практически любую его форму.
П р и м е р 10. Условия осуществления способа и степень реакции по примеру 6. В качестве суперпластикатора используют в варианте А суперпластификатор по примеру 6, в варианте В суперпластификатор, полученный путем нейтрализации гидроксидом калия продукта поликоденсата нафталинсульфокислоты с формальдегидом до рН 10 (в других вариантах возможен интервал рН 6-10, в котором образующийся сульфат калия действует как ускоритель твердения).
Результаты испытания физических и механических свойств вяжущих, полученных по предлагаемому способу, представлены в табл.9.
От вида органического компонента суперпластификатора зависит степень снижения водопотребности вяжущего, получаемого предлагаемым способом.
П р и м е р 11. Условия осуществления способа и степень реакции по примеру 6. В качестве суперпластификатора использовали смеси поликонденсата нафталинсульфокислоты с формальдегидом, нейтрализованного по примеру 10, с техническим лигносульфонатом, в данном случае, натрия. Результаты испытаний физических и механических свойств вяжущих, полученных с использованием этих суперпластификаторов по предлагаемому способу, представлены в табл.10.
Лигносульфонаты замедляют гидратацию вяжущего и могут снизить его раннюю прочность, поэтому их количество в составе суперпластификатора ограничивается указанным соотношением. При меньшем содержании их влияние на качество получаемого вяжущего практически отсутствует. Возможно применение в вяжущем, получаемом по предлагаемому способу, и других суперпластификаторов, в том числе с органическими водопонижающими компонентами на основе меламина.
Чтобы гигроскопическая влага не находилась на поверхности частиц минеральных веществ, не допускается их поливка водой на складе или транспортере перед входом в мельницу. В этом случае вода испаряется уже в первой камере мельницы и препятствует взаимодействию суперпластификатора с клинкером.
В целом приведенные примеры подтверждают преимущества вяжущего, полученного предлагаемым способом, по сравнению с известным уровнем техники, по следющим характеристикам:
стандартная прочность выше на 10-15 Н/мм2;
ранняя прочность выше на 7-12 Н/мм2;
водопотребность ниже на 25-45% по сравнению с цементом без суперпластификатора.
В качестве примера доказательства протекания химической реакции между клинкером (составляющими клинкер мономинералами) и суперпластификатором приведены кривые ДТА, на которых два пика выгорания суперпластификатора (один для свободного, второй для химически связанного), которые, по мере протекания процесса помола и, соответственно, химической реакции сливаются в один, соответствующий выгоранию химически связанного суперпластификатора.
Все это имеет место в бетонах, а также в растворах при постоянной консистенции, такой же как у цементов без суперпластификатора. Это позволяет повысить содержание в вяжущем минеральных добавок на 15-40% и экономить при этом 12-30% топлива. Учитывая сокращение расхода вяжущего в бетоне, экономия топлива возрастает до 25-50% на 1 м3 бетона.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ, включающий совместный помол в многокамерной трубной мельнице портландцементного клинкера, активных минеральных добавок или наполнителей или их смеси, гипса и твердого модификатора, содержащего суперпластификатор и ускоритель твердения, отличающийся тем, что в последнюю камеру мельницы подают воду в дискретном состоянии путем инъекции в период достижения степени реакции между портландцементным клинкером и суперпластификатором не менее 70%
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду инъецируют в последнюю камеру мельницы навстречу движению измельчаемой смеси ингредиентов, а дискретное состояние воды достигается путем распыления струи через сопло.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что подачу воды осуществляют таким образом, чтобы первый контакт ее капель или тумана с совместно измельчаемыми и химически реагирующими ингредиентами осуществлялся в зоне мельницы, где степень химической реакции портландцементного клинкера с суперпластификатором составляет не менее 70%
4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в воде предварительно растворяют ускорители или замедлители схватывания и твердения цемента или их смесь.
5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что пропорционируют подаваемые в мельницу ингредиенты в следующих количествах, мас.ч. портландцементный клинкер 100, активные минеральные вещества или наполнители или их смесь 5 500, гипс 1 8, твердый модификатор, содержащий 1 20 мас. ускорителя твердения 0,5 3,0, а расход подаваемой воды в дискретном состоянии в тех же массовых частях выбирают в пределах 1,5 6.
6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что в качестве портландцементного клинкера используют клинкер, включающий 7 12% трехкальциевого алюмината.
7. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что в качестве активных минеральных добавок используют: шлак доменный гранулированный, золу летучую, природную пуццолану типа трасса, вулканического пепла, в качестве наполнителей используют известняк, кварцевый или полевошпатовый песок.
8. Способ по пп.1 7, отличающийся тем, что в качестве гипса используют гипсовый камень, двуводный сульфат кальция естественного или искусственного происхождения, полуводный сульфат кальция искусственного происхождения, природный ангидрит, безводный сульфат кальция искусственного происхождения.
9. Способ по пп.1 8, отличающийся тем, что удельная поверхность готового продукта составляет не менее 400 м2/кг при определении по методу воздухопроницаемости.