Применение концентрированных растворов суперпластификаторов в технологии производства цементов низкой водопотребности.

Установлено, что размолоспособность цемента с концентрированными растворами суперпластификаторов в первые минуты отличается незначительным замедлением за счет его слабого распределения в массе цемента.
В целом, ЦНВ, полученный на основе концентрированных растворов суперпластификаторов, по свойствам не уступает ЦНВ, приготовленном на основе порошкообразных суперпластификаторов.
Использование концентрированных растворов суперпластификаторов в ЦНВ позволит повысить технико-экономическую привлекательность его производства.

Цель: Оценка эффективности использования концентрированных растворов суперпластификаторов в технологии производства ЦНВ

Задачи:
1. Выбор и оценка свойств концентрированных растворов суперпластификаторов, пригодных для ЦНВ;
2. Изучение размолоспособности компонентов ЦНВ с растворами суперпластификаторов;
3. Определение активности ЦНВ в различные сроки твердения.

Известно [1], что в России чрезвычайно неравномерно размещены цементные заводы.

Решение этой проблемы возможно путем производства композиционных вяжущих с привлечением местного недорогого природного или техногенного сырья. Ярким представителем таких вяжущих являются цементы низкой водопотребности (ЦНВ) с содержанием наполнителей до 80 %.

Несмотря на неоспоримые преимущества технологии ЦНВ, требуется изыскивать способы удешевления его себестоимости. В частности, это касается порошкообразного суперпластификатора, стоимость которого в 3-4 раза превышает стоимость его концентрированных растворов. Это связано с дорогостоящей технологией распылительной сушки, при которой суперпластификатор из жидкого состояния переводится в сухое

В качестве исходных материалов для получения ЦНВ использовали:

1. ЦЕМ I 42,5 Б производства ЗАО «Ульяновскцемент» (г.Ульяновск);

2. Карбонатная порода – известняк Бондюжского месторождения (г.Менделеевск);

3. Суперпластификаторы (растворы):

- ReoTech Deghset DR8500S производства ООО «Евросинтез» (г.Москва) (раствор 37-% концентрации);

- Master Glenium115 производства ООО «Basf» (г.Москва) (раствор 32-% концентрации);

- DC-5-40 (г.Нижний Новгород) (раствор 39-% концентрации)

4. Суперпластификатор порошкообразный Melflux 2651F ООО «Еврохим» (г. Москва).

Для измельчения материалов использовали лабораторную вибрационно-шаровую мельницу СВМ-3 периодического действия ООО «Опытный завод со специальным бюро» (г.Москва) (рис.1). Объем камеры 10 л, масса материала по загрузке 1-3 кг, мощность двигателя 3 кВт, частота колебаний 25 сек^-1.

Удельную поверхность определяли на приборе ПСХ-12. Прочность при изгибе и сжатии – по ГОСТ 310.4.

На первом этапе работы исследован помол цемента ЦЕМ по изменению его удельной поверхности в зависимости от времени. Традиционно характер размолоспособности цемента с порошкообразным суперпластификатором возрастает интенсивней, чем без него (рис. 1).

Рис. 1. Кинетика помола портландцемента

1 – без суперпластификатора, 2 – с суперпластификатором

Для сравнение эффектиности помола цемента с применением порошкового суперпластификатора и концентрированного раствора на примере поликарбоксилатного суперпластификатора Melflux 2651F ООО «Еврохим» (г. Москва) и его 35% раствора рис.2.

Рис.2. сравнение эффектиности помола цемента в зависимости от вида пластификатора.

Как видно из рис. 2, первоначально (до 2 мин) происходит снижение удельной поверхности, вероятно, из-за неравномерного распределения раствора суперпластификатора в массе цемента и слипания его частиц. При увеличении времени помола (свыше 1 мин) удельная поверхность непрерывно возрастает, следовательно, суперпластификатор в массе цемента распределился.

Были оценены эффективности других концентрированных растворов .

 

Таблица 2

№ п/п	Наименование показателей	ЦЕМ l 42,5 Б	ЦЕМ 1 42,5 Б с ReoTech Deghset DR8500S	ЦНВ-100 с ReoTech Deghset DR8500S	ЦНВ-КБ50  с ReoTech Deghset DR8500S
1	Время помола t, мин	-	-	6	4
2	Содержание суперпластификатора по сухому веществу в % от массы ЦНВ	-	0,6	0,6	0,6
3	Удельная поверхность (S1) исходного ЦЕМ I, м2/кг	4370	4370	4370	4370
4	Удельная поверхность (S2) ЦНВ, м2/кг	-	-	5470	5560
5	Относительная размолоспособность Р=(S2-S1)/t, м2/(кг·мин)	-	-	182	298
6	В/Ц ЦПР (ГОСТ 310.4)	0,44	0,38	0,35	0,32
7	Снижение водопотребности, %	-	14	21	27
8	Расплыв конуса ЦПР (ГОСТ 310.4), мм	110	115	120	125
9	Активность через 1сутки, МПа:       - при изгибе       - при сжатии	3,1 14,4	1,5 4,4	7,6 53	4,0 24
10	Активность после ТВО, МПа:       - при изгибе       - при сжатии	5 40	6,7 45,3	7,3 75	4,9 37
11	Активность через 28 суток, МПа:       - при изгибе       - при сжатии	6 52	6,2 58,3	7,8 83,6	6,4 60,6

Таблица 3

№ п/п	Наименование показателей	ЦЕМ l 42,5 Б	ЦЕМ l 42,5Б + Master Glenium115	ЦНВ-100 с Master Glenium115	ЦНВ-КБ50 с Master Glenium115
1	Время помола t, мин	-	-	10	6
2	Содержание пластификатора по сухому веществу в % от массы ЦНВ	-	0,6	0,6	0,6
3	Удельная поверхность (S1) исходного ЦЕМ I, м2/кг	3280	3280	3280	3280
4	Удельная поверхность (S2) ЦНВ, м2/кг	-	-	5760	5700
5	Относительная размолоспособность Р=(S2-S1)/t, м2/(кг·мин)	-	-	248	403
6	Нормальная густота %	26	20	22,5	22,5
7	Водоредуцирующий эффект,%	-	23	13,5	13,5
8	Сроки схватывания, мин: - начало - конец	65 245	не схватился	20 190	35 210
9	В/Ц ЦПР (ГОСТ 310.4)	0.41	0,34	0.3	0,31
10	Снижение водопотребности, %	-	17	27	24
11	Расплыв конуса ЦПР (ГОСТ 310.4), мм	105	115	120	120
12	Активность через 1сутки, МПа:       - при изгибе       - при сжатии	2,1 11,7	Не затвердел	8,0 50,1	3,2 13,6
13	Активность после ТВО, МПа:       - при изгибе       - при сжатии	4,7 37,7	Не затвердел	7,5 81,0	4,5 30
14	Активность через 28 суток , МПа:       - при изгибе       - при сжатии	5,8 52,4	-	7,7 91,0	6,1 59,2

 

 

 

 

1. Шеин М., Кравченко Е, Полищук А. Цементная отрасль. Отчет компании ООО «Компания БКС». – М., 2008 – 52 с.
2. Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Фаликман В.Р., Башлыков Н.Ф. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы // Цемент и его применение, 2006, № 4. – С. 80-84.
3. Хозин В.Г., Хохряков О.В., Сибгатуллин И.Р., Гиззатуллин А.Р., Харченко И.Я. Карбонатные цементы низкой водопотребности – зеленая альтернатива цементной индустрии России // Строительные материалы, 2014, №5. С. 76-82.

Found that the grindability of cement with concentrated solutions of superplasticizers in the first minutes you'll be a slight slowdown due to weak distribution in the mass of cement.
Overall, CLW is obtained on the basis of concentrated solutions of superplasticizers on properties are not inferior to CLW prepared on the basis of powdered superplasticizers.
The use of concentrated solutions of superplasticizers in CLW will improve the technical and economic attractiveness of its production.