Способ изготовления быстротвердеющего портландцемента и способ изготовления бетона на его основе - RU2005110608A

Реферат

1. Способ изготовления быстротвердеющего портландцемента путем обжига до спекания цементной сырьевой смеси, содержащей карбонатный, алюмосиликатный и железистый компоненты и включающей оксиды щелочных металлов - натрия и калия и серный ангидрид с последующим совместным помолом в трубной мельнице с введением воды гипсового компонента указанного цемента и полученного портландцементного клинкера, включающего свободный оксид кальция и свободные сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, отличающийся тем, что указанная цементная сырьевая смесь включает серный ангидрид в количестве, соответствующем мольному отношению суммы содержания в ней оксидов щелочых металлов в пересчете на Na₂O-эквивалент (R₂О=Na₂O+0,658К₂О) к серному ангидриду (SO₃), равному 1,34-1,7, и дополнительно содержит фторид кальция в количестве, соответствующем мольному отношению указанной суммы содержания щелочых металлов к фторид-иону, равному 1,3-2,9, а полученный клинкер включает (в мас.%) свободный оксид кальция в количестве 0,25-1,5, свободные сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов в суммарном количестве 0, 3-1,2 и имеет глиноземный модуль в пределах 1,3-1,7, при этом воду вводят в количестве 0,15-0,3% массы цемента, а помол ведут до получения в указанном цементе (в % массы его клинкерной части) щелочесодержащего моносульфогидроалюмоферрита кальция 4СаО·0,5R₂O·0,9(Al_xFe_y)₂O₃·1,1SO₃·(8-12)Н₂ O, где R - Na и/или К при х/у от 2:1 до 1,3:1, в количестве 0,15-1,8, и гидроксогеля Al(ОН)_3-zF_z·SiO(OH)₂ при z в пределах 0,5-2,5 в количестве 0,1-0,6.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная цементная сырьевая смесь включает (в мас.%) серный ангидрид в количестве 0,25-1,2 и фторид кальция в пересчете на фторид-ион (F) в количестве 0,15-0,4, а полученный из нее клинкер включает свободный сульфат кальция в количестве от 0,01 - следов - до 0,3% массы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанная цементная сырьевая смесь включает серный ангидрид в виде сульфатов щелочных и щелочноземельных металлов в форме минералов тенардита (Na₂SO₄), арканита (К₂SO₄), их смешанных кристаллов и гидратных производных, и в виде сульфата кальция в форме двуводного гипса, гипсоангидрита, ангидрита, а фторид кальция - в форме флюорита или его руды, содержащей флюорит в количестве не менее 20 мас.%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный фторид кальция вводят в указанную цементную сырьевую смесь совместно с указанным железистым компонентом.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанную цементную сырьевую смесь дополнительно вводят промотор минералообразования в виде минерально-оксидной добавки, включающей два или более клинкерных минерала из групп: I: трехкальциевый силикат (3СаО·SiO₂), двухкальциевый силикат (2СаО·SiO₂), трехкальциевый алюминат (3СаО·Al₂O₃), алюмоферрит кальция [2СаО·(Al₂O₃)_х·(Fe₂O₃)_1-х], 2/3≥х≥1/3 и/или II: майенит (12СаО·7Al₂O₃), моноалюминат кальция (СаО··Al₂О₃), дикальциевый и монокальциевый ферриты (2СаО·Fe₂О₃, СаО·Fe₂O₃) и/или III: щелочные, сульфатные и галогенидные производные минералов указанных групп и представляющую собой механические и/или полученные совместно в форме клинкера или спека или шлака или осадка или суспензии смеси указанных минералов, характеризующиеся значением меры основности в пределах соответственно примерно в 1,005-1,07 раза выше значений меры основности эвтектического клинкерного расплава, при этом указанный промотор берут в мас. соотношении с указанным фторидом кальция в пределах 1,8-2,5.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве указанного промотора используют материал в виде порошка, включающий трехкальциевый силикат (3СаО·SiO₂), двухкальциевый силикат (2СаО·SiO₂), трехкальциевый алюминат (3СаО·Al₂О₃), алюмоферрит кальция [2СаО·(Al₂O₃)_х·(Fe₂O₃)_1-х], 1>х>0, майенит (12СаО·7Al₂О₃) и/или фтормайенит (11СаО·7Al₂O₃·CaF₂), моноалюминат кальция (СаО·Al₂О₃), ферриты кальция (2СаО·Fe₂О₃, СаО·Fe₂O₃), сульфоалюминат кальция (4СаО·3Al₂О₃·SO₃), сульфат кальция (CaSO₄), оксид кальция (СаО), алюминаты и ферриты щелочных металлов [R(Al, Fe)O₂] при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при этом указанный промотор берут в мас. соотношении с указанным фторидом кальция в пределах 1,4-2,2.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве указанного промотора используют материал в виде порошка, включающий трехкальциевый силикат (3СаО·SiO₂), двухкальциевый силикат (2СаО·SiO₂), трехкальциевый алюминат (3СаО·Al₂О₃) и/или его щелочное производное (R₂O·8СаО·3Al₂О₃), майенит (12СаО·7Al₂О₃) и/или фтормайенит (11CaO·7Al₂O₃·CaF₂), алюмоферрит кальция [2СаО·(Al₂O₃)_х·(Fe₂O₃)_1-х], 1>х>0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

при этом указанный промотор берут в мас. соотношении с указанным фторидом кальция в пределах 1,0-2, 0.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве критерия оптимального содержания указанного промотора в указанной цементной сырьевой смеси используют появление ячеистой микроструктуры фазы трехкальциевого силиката (3СаО·SiO₂) - алита в указанном клинкере.

9. Способ по любому из пп.1 и 5, отличающийся тем, что спекаемость указанной сырьевой смеси поддерживают путем регулирования содержания в ней плавней по сумме минералов: трехкальциевого алюмината (3СаО·Al₂О₃) и/или его щелочного производного (R₂O·8СаО·3Al₂О₃) и алюмоферрита кальция [2СаО·(Al₂О₃)_х·(Fe₂О₃)_1-х], 1> х>0, или 2,65Al₂O₃+1,34Fe₂O₃ в форме оксидов, на уровне не менее 10 и 6 мас.% в пересчете соответственно на обычный и белый портландцементные клинкеры.

10. Способ по любому из пп.1 и 5, отличающийся тем, что изготовленный портландцементный клинкер содержит, мас.%:

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гипсового компонента при помоле цемента используют природный гипс один из группы: гипсовый камень, гипсоангидрит, природный ангидрит или гипсосодержащий отход производства один из группы: фосфогипс, борогипс, титаногипс, продукт нейтрализации сернистых газов известью или смесь природного гипса и гипсосодержащих отходов производства в мас. соотношении 2:1-1:2 при содержании гипсового компонента в цементе 1,5-4,5 мас.% в пересчете на серный ангидрид.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помоле цемента дополнительно вводят активную минеральную добавку.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помоле цемента дополнительно вводят поверхностно-активное вещество - интенсификатор помола в количестве 0,05-0,4% массы цемента.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в качестве интенсификатора помола указанного цемента используют: поверхностно-активные вещества из группы: аминоспирты и их композиции с ускорителями твердения, технические лигносульфонаты и их композиции с электролитами или поверхностно-инактивные вещества из группы: соли щелочноземельных и/или щелочных металлов продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, комплексные соли щелочноземельных металлов и серной, и/или азотной, и/или муравьиной, и/или уксусной кислот с низкомолекулярными моносахаридами С₃ -C₅, парные смеси указанных материалов в массовом соотношении от 4:1 до 1:4 в количестве 0,05-0,5% массы указанного цемента.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанный цемент при помоле и/или домоле дополнительно вводят обычный портландцементный клинкер, а при домоле и/или посредством смешения - портландцемент на основе последнего при массовом соотношении указанного и обычного клинкеров и/или цементов на их основе от 5:1 до 1:1.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанный цемент посредством совместного и/или раздельного помола с последующим смешением дополнительно вводят расширяющую добавку, включающую искусственно изготовленные и/или природные материалы и/или продукты их помола из групп: I - глиноземистый клинкер или глиноземистый шлак; II - сульфоалюминатный клинкер или другой материал, включающий сульфоалюминаты кальция; III - сульфоферритный клинкер или другой материал, включающий сульфоферриты кальция; IV - гипералитовый клинкер или продукты его помола; V - металлургические шлаки, включающие более 10 мас.% Al₂О₃ в форме алюминатов кальция; VI - горные породы, включающие более 4,5 мас.% водорастворимого Al₂О₃; VII - смеси любых из указанных материалов, включающие не менее 20% каждого из них, при этом содержание расширяющей добавки в указанном цементе (в мас.%) поддерживают в пределах от 7 до 16.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду в трубную мельницу вводят путем распыления в первую или последнюю ее камеры.

18. Способ по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что воду в трубную мельницу вводят в виде гигроскопической влаги клинкера и/или активной минеральной добавки.

19. Способ по по любому из пп.1 и 5, отличающийся тем, что воду в трубную мельницу вводят в виде водной части водного раствора интенсификатора помола.

20. Способ изготовления бетона на основе быстротвердеющего портландцемента, изготовленного по любому из пп.1-19, включающий перемешивание указанного цемента с водой и заполнителями, укладку, формование и уплотнение полученной смеси и выдерживание ее до затвердевания бетона, отличающийся тем, что полученный бетон выдерживают при температуре среды 1-45°С и относительной влажности 70-100% в течение 5-24 ч или в условиях тепловлажностной обработки при температуре среды 50-85°С в течение 1,5-5,5 ч.