RU2063936C1 - Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement - Google Patents
Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063936C1 RU2063936C1 RU93044196A RU93044196A RU2063936C1 RU 2063936 C1 RU2063936 C1 RU 2063936C1 RU 93044196 A RU93044196 A RU 93044196A RU 93044196 A RU93044196 A RU 93044196A RU 2063936 C1 RU2063936 C1 RU 2063936C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- calcium
- setting
- clinker
- cao
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительных материалов, преимущественно к цементам из портландцементного клинкера и бетонам на их основе. The invention relates to the field of building materials, mainly to cements from Portland cement clinker and concrete based on them.
Быстросхватывающиеся цементы применяются для ускоренного твердения строительного раствора и бетона, необходимого по условиям применения, например при ремонтно-восстановительных работах на автомобильных дорогах, аэродромах, при безопалубочном бетонировании торкрете и набрызг-бетоне и, наконец, в технологических процессах с немедленной распалубкой изделий после формования, например, при конвейерном производстве легких, например ячеистых, бетонов пено- или газобетона неавтоклавного твердения. Условием широкого промышленного внедрения таких процессов является наличие быстросхватывающегося цемента, способного сохранять свойство быстрого схватывания даже в присутствии органических веществ, замедляющих схватывание, к которым относятся большинство пенообразующих и воздухововлекающих поверхностно-активных органических веществ. Задача разработки такого цемента до настоящего времени не была решена, хотя известно значительное количество быстросхватывающихся цементов и составов. Quick-setting cements are used for accelerated hardening of mortar and concrete, which is necessary according to the application conditions, for example, during repair and restoration work on roads, airfields, formwork shotcrete and shotcrete and, finally, in technological processes with immediate stripping of products after molding, for example, in the conveyor production of light, for example, cellular, non-autoclaved foam or aerated concrete. A prerequisite for the widespread industrial implementation of such processes is the availability of quick setting cement, which can retain the property of quick setting even in the presence of setting retarding organic substances, which include the majority of foaming and air-entraining surfactants. The task of developing such cement has not yet been solved, although a significant amount of quick-setting cements and compositions is known.
Состояние существующего уровня техники характеризует прежде всего быстросхватывающийся цемент на основе молотого портландцементного клинкера без введения при помоле сульфата кальция, например гипса [1] Сроки схватывания такого цемента "быстряка" зависят от содержания в клинкере трехкальциевого алюмината (3СаО • Al203) и влажности цемента. Чем выше содержание 3СаО • Al203, тем короче сроки схватывания, причем регулированию последних влажностью не поддается цемент, изотовленный из клинкера, содержащего более 5% 3СаО • Al203. Недостаток этого изобретения заключается в нестабильности сроков схватывания цемента.The state of the art is characterized primarily by quick-setting cement based on ground Portland cement clinker without the introduction of calcium sulfate, such as gypsum when grinding [1]. The setting time of such cement is “quick” depending on the content of tricalcium aluminate (3CaO • Al 2 0 3 ) in the clinker and humidity cement. The higher the content of 3CaO • Al 2 0 3 , the shorter the setting time, and the regulation of the latter with moisture is not amenable to cement made from clinker containing more than 5% 3CaO • Al 2 0 3 . The disadvantage of this invention is the instability of the setting time of cement.
Этот недостаток удается преодолеть путем введения специальных добавок - регуляторов, а именно ускорителей сроков схватывания цемента и бетона жидких или порошкообразных веществ, содержащих в качестве компонентов едкие щелочи, хлорид кальция, органические вещества [2] В некоторых добавках в качестве основного активного компонента может выступать только одно вещество, например алюминат кальция состава СаО • Al203 [3] или состава 11CaO • 7Al203 • CaF2 [4] При этом, как правило, основной активный компонент используется совместно с одним или несколькими другими компонентами. В качестве основного компонента регулятора сроков схватывания кроме алюминатов кальция применяют гидроксид либо карбонат натрия или кальция, триэтаноламин, сульфат трехвалентного железа, фтористый натрий [5]
Известна также добавка регулятор сроков схватывания цемента - сталерафинировочный шлак, содержащий до 70% минерала 12СаО • 7Al203 [6] При введении этой добавки в различных количествах удается регулировать начало схватывания цементного теста от мгновенного до 1 ч и более. Недостатком указанной добавки является значительный недобор прочности цементного камня по сравнению с бездобавочным, заметный уже в 7-суточном возрасте и возрастающий в последующем. Это обусловлено нестабильностью образующихся при гидратации цемента с этой добавкой гексагональных гидроалюминатов кальция 4СаО • Al2O3 • (13-19)H2O и 2СаО • Al2O3 • (8-10)H2O и перекристаллизацией их в кубический гидроалюминат кальция состава 3СаО • Al2O3 • 6Н2O с увеличением первоначального объема на 19% причем в виду того, что гидроалюминаты и гидросиликаты кальция не срастаются между собой в процессе твердения цементного камня, полученная структура затвердевшего цемента в значительной степени подвержена разрушительному действию химических и механических агентов внешней среды, что и обусловливает низкие морозостойкость, сульфатостойкость и прочностные показатели.This drawback can be overcome by introducing special additives - regulators, namely, accelerators for the setting time of cement and concrete of liquid or powdery substances containing caustic alkali, calcium chloride, organic substances as components [2] In some additives, only the main active component can act one substance, for example calcium aluminate composition CaO • Al 2 0 3 [3] or the composition of 11CaO • 7Al 2 0 3 • CaF 2 [4] However, as a rule, the main active ingredient is used in conjunction with one or MULTI of the other components. In addition to calcium aluminates, hydroxide or sodium or calcium carbonate, triethanolamine, ferric sulfate, sodium fluoride are used as the main component of the setting time regulator [5]
Also known is the additive for setting the cement setting time - the steel-refining slag containing up to 70% of the 12СаО • 7Al 2 0 3 mineral [6] When this additive is introduced in various amounts, it is possible to control the start of setting the cement paste from instant to 1 hour or more. The disadvantage of this additive is a significant shortage of cement stone strength compared to non-additive, noticeable already at the age of 7 days and increasing thereafter. This is due to the instability of the formation of hexagonal calcium hexahydroaluminates 4CaO • Al 2 O 3 • (13-19) H 2 O and 2CaO • Al 2 O 3 • (8-10) H 2 O formed in the hydration of cement with this additive and their recrystallization into cubic hydroaluminate calcium composition 3SaO • Al 2 O 3 • 6H 2 O with increasing initial volume by 19% and in view of the fact that hydroaluminates and calcium hydrosilicates are not fused together in the process of hardening the cement stone structure obtained hardened cement largely exposed to the corrosive effects of chemically and mechanical agents of the environment, which results in low frost resistance, sulphate resistance and strength characteristics.
Известны составы легких бетонов, к которым относятся ячеистые бетоны, позволяющие фиксировать объемный вес благодаря смеси портландцемента и глиноземистого цемента с быстрым схватыванием [7] Для изготовления легкого бетона на конвейерных линиях этот способ не пригоден в виду нестабильности объемной массы изделий. Аналогичный недостаток свойствен и следующему известному способу, в котором к смеси портландцемента и глиноземистого цемента добавляют сульфат кальция, чтобы помимо быстрого схватывания получить расширение массы [8]
Известны также составы легкого бетона, которые быстро схватываются благодаря присутствию неорганических регуляторов сроков схватывания, образующих гель Al(ОН)3, сорбирующий часть введенной в состав органики. К таким регуляторам сроков схватывания относится состав с минералом 12СаО • 7Al2O3, количество которого должно быть от 10 до 91 кг/м3 бетона, причем содержание свободного оксида кальция в цементе и составе с минералом не допускается [9]
Известен, кроме того, способ получения легкого бетона с органическим регулятором сроков схватывания, включающего цемент, регулятор сроков схватывания на основе продукта конденсации симметричного 2,4,6-триаминтриазина с альдегидом, например формальдегидом, другие регуляторы сроков схватывания, например лигносульфонат кальция, добавки, ускоряющие твердение, например формиат натрия, добавки гидрофобизаторы, активные минеральные добавки, например золу, а также заполнители и воду, путем перемешивания твердых ингредиентов с водой и органической сульфонатной добавкой порообразователем, формования полученной смеси и отверждения [10] В этом способе легкий бетон менее подвержен действию органических порообразователей замедлителей схватывания и твердения. Однако конденсат триаминтриазина с альдегидами не обладает особо сильным ускоряющим схватывание цемента действием, что не позволяет гарантировать стабильность объемной массы ячеистого бетона.Compositions of lightweight concrete are known, which include cellular concrete that allows bulk volume to be fixed due to a mixture of Portland cement and alumina cement with quick setting [7]. For the manufacture of lightweight concrete on conveyor lines, this method is not suitable in view of the instability of the bulk mass of products. A similar disadvantage is characteristic of the following known method, in which calcium sulfate is added to a mixture of Portland cement and alumina cement in order to obtain mass expansion in addition to quick setting [8]
Lightweight concrete compositions are also known that quickly set due to the presence of inorganic setting time regulators forming an Al (OH) 3 gel, which sorbed a portion of the incorporated organic matter. Such setting time regulators include the composition with the mineral 12СаО • 7Al 2 O 3 , the amount of which should be from 10 to 91 kg / m 3 of concrete, and the content of free calcium oxide in cement and the composition with the mineral is not allowed [9]
In addition, there is a known method for producing lightweight concrete with an organic setting time regulator, including cement, a setting time regulator based on a condensation product of symmetric 2,4,6-triamine triazine with an aldehyde, for example formaldehyde, other setting time regulators, for example calcium lignosulfonate, additives, hardening accelerators, for example sodium formate, water repellent additives, active mineral additives, such as ash, as well as aggregates and water, by mixing the solid ingredients with water and organic sulfonate additive with a blowing agent, molding the resulting mixture and curing [10] In this method, lightweight concrete is less susceptible to the action of organic blowing agents of setting and hardening retardants. However, the condensate of triamine triazine with aldehydes does not have a particularly strong accelerating cement setting effect, which does not guarantee the stability of the bulk density of aerated concrete.
Наиболее близким к изобретению в части цемента является быстросхватывающийся цемент, полученный совместным помолом портландцементного клинкера, содержащего высокоосновный силикат кальция, низкоосновный силикат кальция, алюмоферрит кальция, свободный оксид кальция, и регулятора сроков схватывания [11] Главный недостаток данного цемента замедление сроков его схватывания органическими примесями, например порообразователями, используемыми при изготовлении ячеистого бетона. Другой его недостаток заключается в образовании при гидратации большого количества кубического гидроалюмината 3СаО • Al2O3 • 6Н2O, который претерпевает циклическую перекристаллизацию до трех распадов на исходные составляющие и синтезов из них за 1,5 года, что резко понижает прочность цементного камня, особенно начиная с 7 суток и в поздние сроки твердения. Физические и прочностные характеристики указанного цемента таковы: начало схватывания 1 2 мин; конец 3 8 мин, содержание воды в тесте нормальной густоты 28% В/Ц в цементно-песчаном растворе 1 3 0,42; прочность при сжатии стандартных образцов-балочек размерами 4 х 4 х 16 см в возрасте 1 сутки 6 Н/мм2, в возрасте 28 суток 20 22 Н/мм2; после пропаривания по стандартному режиму 18 20 Н/мм2. Таким образом, одно- и 28-суточные прочностные показатели этого цемента, а также прочность после пропаривания ниже, чем у портландцемента марки 400 с 15 20% активных минеральных добавок, характеризующегося соответственно показателями 8 10; 42 44 и 22 26 Н/мм2.Closest to the invention in terms of cement is quick-setting cement obtained by co-grinding Portland cement clinker containing highly basic calcium silicate, low-basic calcium silicate, calcium aluminoferrite, free calcium oxide, and a setting time regulator [11] The main disadvantage of this cement is the slowing down of its setting time with organic impurities , for example, the pore formers used in the manufacture of cellular concrete. Another its drawback is the formation of a large amount when hydrated cubic hydroaluminate 3SaO • Al 2 O 3 • 6H 2 O, which undergoes cyclic recrystallization to three decays to the initial components and their syntheses of 1.5 years, which drastically lowers the strength of the cement stone, especially starting from 7 days and in the later stages of hardening. The physical and strength characteristics of the specified cement are as follows: the beginning of setting 1 2 min;
Настоящее изобретение лишено указанных недостатков. В известном быстросхватывающемся цементе, полученном совместным помолом портландцементного клинкера, содержащего высокоосновный силикат кальция, низкоосновный силикат кальция, алюмоферрит кальция, свободный оксид кальция, и регулятора сроков схватывания, портландцементный клинкер содержит высокоосновный силикат кальция состава (3,3 3,5)СаО • SiO2, алюмоферрит кальция состава (4,8 - 7)СаО • (0,7 О,9)Al2О3 • Fe2O3 • (0,5 1,5)Si02 при следующем соотношении компонентов клинкера, мас.ч.The present invention is devoid of these disadvantages. In the well-known quick-setting cement obtained by co-grinding of Portland cement clinker containing highly basic calcium silicate, low-basic calcium silicate, calcium aluminoferrite, free calcium oxide, and setting time regulator, Portland cement clinker contains high-basic calcium silicate with the composition (3.3 3.5) CaO • SiO 2 , calcium aluminoferrite of composition (4.8 - 7) CaO • (0.7 O, 9) Al 2 O 3 • Fe 2 O 3 • (0.5 1.5) Si0 2 in the following ratio of clinker components, wt. h
указанный высокоосновный силикат кальция 50 57,5
указанный алюмоферрит кальция 15 30
низкоосновный силикат кальция 2СаО • SiO2 15 -28
свободный оксид кальция СаО 0,1 1,5, а в качестве регулятора сроков схватывания используют сухой суперпластификатор, содержащий натриевую соль продукта конденсации β-нафталинсульфокислоты с формальдегидом и сульфат натрия 0,5 4 мас. или сухой технический лигносульфонат на натриевом основании, имеющий среднюю молекулярную массу в пределах 15000 ЗОООО Дальтон, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.specified highly
specified
low basic calcium silicate 2СаО • SiO 2 15 -28
free calcium oxide CaO 0.1 1.5, and a dry superplasticizer containing the sodium salt of the condensation product of β-naphthalene sulfonic acid with formaldehyde and sodium sulfate 0.5 4 wt. or dry technical lignosulfonate on a sodium base, having an average molecular weight within 15000 ZOOOO Dalton, in the following ratio of ingredients, parts by weight
портландцементный клинкер 98 99,5
регулятор сроков схватывания 0,5 2
Сущность изобретения заключается в достижении быстрого схватывания цемента в присутствии органических соединений, обычно замедляющих сроки схватывания. Согласно изобретению быстрое схватывание достигается за счет химического взаимодействия между гидроксидом железа, образующимся при гидратации алюмоферрита кальция состава (4,8 7)СаО • (0,7 - 0,9)Al2O3 • Fe2O3 • (0,5 1,5)SiO2, и натриевой солью продукта конденсации b-нафталинсульфокислоты с формальдегидом или техническим лигносульфонатом на натриевом основании с образованием феррокальциевого органоминерального комплекса. В этот же комплекс связываются любые органические добавки или примеси, теряя при этом свое замедляющее влияние на схватывание. За счет высокой гидратационной активности и скорости гидратации алюмоферрита кальция клинкера и быстрого выхода гидроксида железа в жидкую фазу начало схватывание является мгновенным или варьируется в зависимости от требуемых условий благодаря регулированию состава портландцементного клинкера.Portland
setting time adjuster 0.5 2
The essence of the invention is to achieve a quick setting of cement in the presence of organic compounds, usually slowing down the setting time. According to the invention, quick setting is achieved due to the chemical interaction between the iron hydroxide formed upon hydration of calcium aluminoferrite with the composition (4.8 7) CaO • (0.7 - 0.9) Al 2 O 3 • Fe 2 O 3 • (0.5 1.5) SiO 2 , and the sodium salt of the condensation product of b-naphthalene sulfonic acid with formaldehyde or technical lignosulfonate on a sodium base with the formation of a ferro-calcium organic-mineral complex. Any organic additives or impurities bind to this complex, losing their retarding effect on setting. Due to the high hydration activity and the hydration rate of clinker calcium aluminoferrite and the rapid release of iron hydroxide into the liquid phase, the onset of setting is instantaneous or varies depending on the required conditions due to the regulation of the composition of Portland cement clinker.
Сущность изобретения в части, относящейся к цементу, становится более ясной из примера его осуществлении. The invention in the part related to cement, becomes clearer from an example of its implementation.
Пример 1. Для получения портландементного клинкера использовали три вращающиеся печи размерами 5 м (диаметр) х 135 м (длина), отапливаемые природным газом. Сырьевую смесь известкового, глинистого и железистого компонентов готовили мокрым способом. Печи работали на искусственной тяге с дымососами при разрежении в головках печей 1 2 кг/м2, с пылеосадительными устройствами и возвратом пыли с горячего конца. Химический состав сырьевой смеси варьировали для получения портландцементного клинкера с различным содержанием высокоосновного силиката кальция состава (3,3 3,5)СаО • SiO2 и алюмоферрита кальция состава (4,8 7)СаО • (0,7 - 0,9)Al2O3 • Fе2O3 • (0,5 -1,5)SiO2. Обжиг портландцементного клинкера осуществляли при той же производительности печей, что и известного портландцементного клинкера (50 т/ч) и при несколько меньшем расходе газа 9800 10500 м3/ч против 10800 м3/ч при обжиге известного клинкера.Example 1. To obtain the Portland cement clinker, three rotary kilns with dimensions of 5 m (diameter) x 135 m (length), heated with natural gas, were used. A raw mixture of calcareous, clay and glandular components was prepared by the wet method. Stoves operated with traction on artificial smoke exhausts at vacuum heads in ovens February 1 kg / m 2, with pyleosaditelnymi devices and returning the dust to the hot end. The chemical composition of the raw mix was varied to produce Portland cement clinker with different contents of highly basic calcium silicate of the composition (3.3 3.5) CaO • SiO 2 and calcium aluminoferrite of the composition (4.8 7) CaO • (0.7 - 0.9) Al 2 O 3 • Fe 2 O 3 • (0.5 -1.5) SiO 2 . Portland cement clinker was fired at the same furnace performance as the well-known Portland cement clinker (50 t / h) and at a slightly lower gas flow rate of 9800 10500 m 3 / h versus 10800 m 3 / h when firing the well-known clinker.
Минералогический состав полученных проб портландцементного клинкера указанного состава и их физические и механические характеристики приведены в таблице. The mineralogical composition of the obtained samples of Portland cement clinker of the specified composition and their physical and mechanical characteristics are given in the table.
Помол быстросхватывающегося цемента на основе этого клинкера производили в барабанной лабораторной мельнице МБЛ. Технические характеристики мельницы: габариты 1305 х 868 х 731 мм; масса (без двигателя и редуктора) 438 кг; частота вращения 48 мин-1; количество камер 2; размеры камер 0,5 х 0,28 м; мощность двигателя 1,1 кВт; частота вращения двигателя 930 мин-1. Загрузка камер мелющими телами: первая камера стальные шары диаметром 60 мм 6 кг, диаметром 50 мм 8 кг, диаметром 40 мм 8 кг, диаметром 30 мм 6 кг, стальной цильпебс 20 х 40 мм 25 кг; вторая камера стальные шары диаметром 10 20 мм 50 кг. Пробы полученного клинкера загружали в первую камеру мельницы в количестве 10 кг. Помол в первой камере производили до удельной поверхности 2800 3000 см2. Затем смолотый клинкер перегружали во вторую камеру мельницы, куда добавляли регулятор схватывания сухую натриевую соль продукта конденсации b- -нафталинсульфокислоты с формальдегидом с рН 15%-ного водного раствора 8,5 (товарное наименование - пластификатор С-З) в различных количествах. Совместный помол ингредиентов осуществляли до удельной поверхности 4500 см2, определенной по методу воздухопроницаемости на приборе Г.С.Ходакова. Результаты физических и механических испытаний полученных проб цемента представлены в таблице.The grinding of quick-setting cement based on this clinker was carried out in an MBL drum laboratory mill. Technical characteristics of the mill: dimensions 1305 x 868 x 731 mm; weight (without engine and gearbox) 438 kg; rotation speed 48 min -1 ; number of
Полученные данные позволяют заключить, что на базе указанного клинкера при приведенных вариантах состава был получен быстросхватывающийся цемент, который имел начало схватывания мгновенное, конец схватывания от 2 до 5 мин. Прочностные показатели стандартных цементно-песчаных растворов через 1 и 28 суток нормального твердения составили соответственно 9,8 15 и 49,6 62 Н/мм2. Все показатели прочности цемента согласно изобретению как при нормальном твердении, так и при пропаривании намного выше, чем у известного цемента. Таким образом, приведенные характеристики позволяют использовать указанный цемент как для ремонтно-восстановительных работ, так и для изготовления неавтоклавных ячеистых бетонов.The data obtained allow us to conclude that on the basis of the specified clinker with the given composition options, quick-setting cement was obtained, which had an instant start of setting, an end set from 2 to 5 minutes. Strength indices of standard cement-sand mortars after 1 and 28 days of normal hardening were 9.8 15 and 49.6 62 N / mm 2, respectively. All indicators of the strength of the cement according to the invention with both normal hardening and steaming is much higher than that of the known cement. Thus, the above characteristics allow the use of the specified cement for repair and restoration work, as well as for the manufacture of non-autoclaved cellular concrete.
Наиболее близким к изобретению в части, касающейся изделий из ячеистого бетона, является способ изготовления изделий из ячеистого бетона, включающий приготовление бетонной смеси путем перемешивания с заполнителем, порообразователем и водой быстросхватывающегося цемента, полученного совместным помолом портландцементного клинкера, содержащего высокоосновный силикат кальция, алюмоферрит кальция, низкоосновный силикат кальция, свободный оксид кальция, и регулятора сроков схватывания, с последующим формованием и отверждением ячеистого бетона [12] Такой ячеистый бетон, однако, не всегда достигает быстрого схватывания, так как сроки его схватывания зависят от присутствия органических замедлителей; поэтому данный способ непригоден для получения неавтоклавного ячеистого бетона с быстрым твердением. Closest to the invention in terms of cellular concrete products is a method of manufacturing cellular concrete products, comprising preparing a concrete mixture by mixing with a filler, a pore former and water of quick-setting cement obtained by co-grinding Portland cement clinker containing highly basic calcium silicate, calcium aluminoferrite, low basic calcium silicate, free calcium oxide, and a setting time regulator, followed by molding and curing of the cell about concrete [12] Such cellular concrete, however, does not always achieve quick setting, since the timing of its setting depends on the presence of organic inhibitors; therefore, this method is unsuitable for obtaining non-autoclaved aerated concrete with quick hardening.
Настоящее изобретение свободно от указанного недостатка. Оно заключается в том, что в способе изготовления изделии из ячеистого бетона на быстросхватывающемся цементе, включающем приготовление бетонной смеси путем перемешивания с заполнителем, порообразователем и водой быстросхватывающегося цемента, полученного совместным помолом портландцементного клинкера, содержащего высокоосновный силикат кальция, алюмоферрит кальция, низкоосновный силикат кальция, свободный оксид кальция, и регулятора сроков схватывания с последующим формованием и отверждением, используют портландцементный клинкер, содержащий высокоосновный силикат кальция состава (3,3 3,5)СаО • SiO2, алюмоферрит кальция состава (4,8 7)СаО • (0,7 - 0,9)Al2O3 • Fe2O3 • (0,5 1,5)SiO2 при следующем соотношении компонентов клинкера, мас.ч.The present invention is free from this drawback. It lies in the fact that in the method of manufacturing a cellular concrete product on quick-setting cement, comprising preparing a concrete mixture by mixing with aggregate, pore-forming agent and water, quick-setting cement obtained by co-grinding Portland cement clinker containing highly basic calcium silicate, calcium aluminoferrite, calcium low silicate free calcium oxide, and a setting time regulator followed by molding and curing, use a Portland cement blade an er containing highly basic calcium silicate of the composition (3.3 3.5) CaO • SiO 2 , calcium aluminoferrite of the composition (4.8 7) CaO • (0.7 - 0.9) Al 2 O 3 • Fe 2 O 3 • (0.5 1.5) SiO 2 in the following ratio of clinker components, parts by weight
указанный высокоосновный силикат кальция 50 57,5
указанный алюмоферрит кальция 15 30
низкоосновный силикат кальция 2СаО • SiO2 15 28
свободный оксид кальция СаО 0,1 1,5, в качестве регулятора сроков схватывания используют сухой суперпластификатор, содержащий натриевую соль продукта конденсации b-нафталинсульфокислоты с формальдегидом и сульфат натрия 0,5 4 мас. или сухой технический лигносульфонат на натриевом основании, имеющий среднюю молекулярную массу в пределах 15000 З0000 Дальтон, а полученный бетон выдерживают до полного связывания регулятора схватывания алюмоферритом кальция портландцементного клинкера, причем водоцементное отношение бетонной смеси рассчитывают по формуле
где В/Ц массовое соотношение воды и цемента в смеси,
Ф содержание алюмоферрита кальция в клинкере, мас.ч.specified highly
specified
low basic calcium silicate 2СаО • SiO 2 15 28
free calcium oxide CaO 0.1 1.5, a dry superplasticizer containing the sodium salt of the condensation product of b-naphthalene sulfonic acid with formaldehyde and sodium sulfate 0.5 4 wt. or dry technical sodium lignosulfonate having an average molecular weight in the range of 15,000 3,000 Daltons, and the resulting concrete is held until the binding regulator of calcium setting by alumoferrite calcium Portland cement clinker, and the water-cement ratio of the concrete mixture is calculated by the formula
where W / C is the mass ratio of water and cement in the mixture,
F. the content of calcium aluminoferrite in clinker, parts by weight
К содержание клинкера в цементе, мас.ч. To the clinker content in cement, parts by weight
М массовое соотношение регулятора схватывания и клинкера в цементе, мас. ч. M mass ratio of setting controller and clinker in cement, wt. h
Сущность изобретения в части, касающейся ячеистого бетона, состоит в том, что в твердой фазе на поверхности гидратирующегося алюмоферрита кальция клинкера образуется феррокальциевый органоминеральный комплекс, включающий органический регулятор схватывания. Именно поэтому органические водопонижающие добавки нафталинсульфонат и лигносульфонат в данной смеси являются как пластификаторами во время перемешивания бетонной смеси, так и регуляторами сроков схватывания после окончания перемешивания. Эти органическне добавки в короткое время связываются Fe3+-ионом, находящимся на поверхности алюмоферрита кальция клинкера с полным их исчезновением из жидкой фазы, где уже через несколько минут они не обнаруживаются аналитическими методами. Начальное водосодержание смеси ограничивают в виду ограниченного водосодержания указанного твердофазного комплекса, который связывает не более 12 15 молекул воды на одну молекулу Fе2O3 и три молекулы СаО. Поэтому при В/Ц более 0,8 0,9 быстрого схватывания бетонной смеси, характерного для В/Ц менее 0,5 0,6, уже не наблюдается.The essence of the invention in terms of cellular concrete, consists in the fact that in the solid phase on the surface of hydrated clinker calcium aluminoferrite, a ferro-calcium organic-mineral complex is formed, including an organic setting regulator. That is why the organic water-reducing additives naphthalenesulfonate and lignosulfonate in this mixture are both plasticizers during mixing of the concrete mixture and regulators of the setting time after mixing. These organic additives in a short time are bound by a Fe 3+ ion located on the surface of clinker calcium aluminoferrite with their complete disappearance from the liquid phase, where after a few minutes they are not detected by analytical methods. The initial water content of the mixture is limited due to the limited water content of the indicated solid-phase complex, which binds no more than 12 to 15 water molecules per one Fe 2 O 3 molecule and three CaO molecules. Therefore, with a W / C of more than 0.8 0.9, a quick setting of the concrete mixture characteristic of W / C of less than 0.5 0.6 is no longer observed.
Сущность данной части изобретения становится более ясной из приведенного ниже примера его осуществления. The essence of this part of the invention becomes clearer from the following example of its implementation.
Пример 2. При осуществлении способа изготовления ячеистого бетона на основе быстросхватывающегося цемента по примеру 1 (табл. п. 2) получали ячеистый бетон с помощью технологической конвейерной линии по производству мелкоштучных камней. Цемент перемешивали с водой при В/Ц 0,35 в емкости с мешалкой, вращающейся на вертикальной оси с частотой 900 мин-1. Пену, приготовленную из водного раствора пенообразователя на основе алкилсульфонатов, взятого в концентрации 1,5% от массы раствора, добавляли в цементное тесто, изготовленное ранее, продолжая вращать мешалку, из расчета конечного В/Ц по формуле
Полученную массу после прекращения вращения мешалки выливали в конвейерную ячeйку, где она затвердевала.Example 2. When implementing the method of manufacturing aerated concrete based on quick-setting cement according to Example 1 (Table 2), aerated concrete was obtained using a conveyor line for the production of small-sized stones. Cement was mixed with water at a W / C of 0.35 in a container with a stirrer rotating on a vertical axis with a frequency of 900 min -1 . Foam prepared from an aqueous solution of a foaming agent based on alkyl sulfonates, taken at a concentration of 1.5% by weight of the solution, was added to the cement paste made earlier, while continuing to rotate the mixer, from the calculation of the final W / C according to the formula
The resulting mass after stopping the rotation of the mixer was poured into the conveyor cell, where it hardened.
Наличие феррокальциевого органоминерального комплекса фиксировали по результатам анализа водной вытяжки с использованием УФ-спектрометра с определением интенсивности поглощения нафталинсульфонатов или лигносульфонатов в характерных областях спектра в ультрафиолетовом диапазоне. Отсутствие поглощения в характерных областях считали признаком полного связывания регулятора схватывания в феррокальциевый органоминеральный комплекс, формирующийся в твердой фазе ячеистого бетона. The presence of a ferrocalcium organomineral complex was recorded according to the analysis of water extract using a UV spectrometer with the determination of the absorption intensity of naphthalenesulfonates or lignosulfonates in the characteristic spectral regions in the ultraviolet range. The absence of absorption in characteristic areas was considered a sign of complete binding of the setting regulator to the ferrocalcium organic-mineral complex, which is formed in the solid phase of aerated concrete.
Твердение бетона приводило к связыванию регулятора схватывания в названный комплекс в течение примерно 15 28 минут. В данном примере это произошло через 18 минут; через 40 минут после затворения прочность сырца была 0,8 Н/мм2 при объемной массе 750 кг/м3. Это позволило подвергнуть сырец резке струнами для образования штучных стеновых камней. Полученные ячеистобетонные стеновые камни твердели далее на поддонах в воздушно-влажных условиях при относительной влажности 60±10% и температуре 20±3oС, что позволило получить следующие значения прочности: через одни сутки 3,5 Н/мм2, 28 суток 16 Н/мм2.The hardening of concrete led to the binding of the setting regulator to the named complex for approximately 15 to 28 minutes. In this example, this happened after 18 minutes; 40 minutes after mixing, the raw strength was 0.8 N / mm 2 with a bulk density of 750 kg / m 3 . This allowed the raw to be cut into strings to form piece wall stones. The obtained cellular concrete wall stones hardened further on pallets in air-wet conditions at a relative humidity of 60 ± 10% and a temperature of 20 ± 3 o C, which allowed to obtain the following strength values: after one day 3.5 N / mm 2 , 28 days 16 N / mm 2 .
Водоотделения при движении конвейера от поста заполнения его ячеек до поста резки сырца не наблюдалось, поэтому корректировки значений В/Ц, вычисленных выше, не производили. Water separation during the movement of the conveyor from the filling station of its cells to the raw cutting station was not observed, therefore, the adjustment of the H / C values calculated above was not performed.
Расчеты значений В/Ц по приведенной формуле, учитывая возможные пределы изменений Ф от 15 до 30 мас.ч. К от 90 до 98 мас. ч. М от 0,005 до 0,02, дают пределы для В/Ц от 0,23 до 0,95, но следует учитывать, что это верхние пределы. Фактические значения В/Ц, как правило, ниже этих пределов. При В/Ц 0,23 для содержания регулятора схватывания 2 мас.ч. и алюмоферрита кальция 30 мас.ч. фактическое значение В/Ц также равно 0,23, причем в данном случае при осуществлении способа по примеру 2 пенообразователь вводят в водный раствор в количестве около 2% массы на сухое вещество ("сухая пена"), а исходное В/Ц для перемешивания цемента с водой выбирают на уровне 0,16 0,17. The calculation of the values of W / C according to the above formula, taking into account the possible limits of the changes of Ф from 15 to 30 parts by weight To from 90 to 98 wt. including M from 0.005 to 0.02, give limits for W / C from 0.23 to 0.95, but it should be borne in mind that these are upper limits. Actual I / O values are typically below these limits. When W / C 0.23 for the content of the setting
Изложенное свидетельствует, что поставленная перед изобретением цель получения быстросхватывающегося ячеистого бетона, не замедляющего своего ускоренного твердения в присутствии органического регулятора схватывания (пенообразователя, например, на основе алкилсульфонатов), решена. Преимущество изобретения над существующим уровнем техники, не позволившим до настоящего времени осуществить конвейерное производство неавтоклавного ячеистого бетона, очевидно. ТТТ1 ТТТ2 The foregoing indicates that the goal set for the invention to obtain quick-setting cellular concrete that does not slow down its accelerated hardening in the presence of an organic setting regulator (foaming agent, for example, based on alkyl sulfonates), is solved. The advantage of the invention over the existing level of technology, which has not allowed to date to carry out conveyor production of non-autoclaved aerated concrete, is obvious. TTT1 TTT2
Claims (1)
Указанный алюмоферрит кальция 15 30
Низкоосновный силикат кальция 2СаО•SiO2 15 28
Cвободный оксид кальция СаО 0,1 1,5
а в качестве регулятора сроков схватывания используют сухой суперпластификатор, содержащий натриевую соль продукта конденсации β- нафталинсульфокислоты с формальдегидом и сульфат натрия 0,5 4 мас. или сухой технический лигносульфонат на натриевом основании, имеющий среднюю молекулярную массу в пределах 15000 30000 Дальтон, при следующем соотношении ингредиентов, маc. ч.Specified highly basic calcium silicate 50 57.5
The specified calcium aluminoferrite 15 30
Low basic calcium silicate 2СаО • SiO 2 15 28
Free calcium oxide CaO 0.1 1.5
and a dry superplasticizer containing the sodium salt of the condensation product of β-naphthalene sulfonic acid with formaldehyde and sodium sulfate 0.5–4 wt. or dry technical sodium-based lignosulfonate having an average molecular weight in the range of 15,000 to 30,000 Daltons, in the following ratio of ingredients, wt. h
Регулятор сроков схватывания 0,5 2
2. Способ изготовления изделий из ячеистого бетона на быстросхватывающемся цементе, включающий приготовление бетонной смеси путем перемешивания с заполнителем, порообразователем и водой быстросхватывающегося цемента, полученного совместным помолом портландцементного клинкера, содержащего высокоосновный силикат кальция, алюмоферрит кальция, низкоосновный силикат кальция, свободный оксид кальция, и регулятора сроков схватывания, с последующим формованием и отверждением, отличающийся тем, что используют портландцементный клинкер, содержащий высокоосновный силикат кальция состава (3,3 -3,6) СаО•SiO2, алюмоферрит кальция состава (4,8 7) СаО• (0,7 0,9) Al2O3• Fe2O3(0,5 -1,5) SiO2, при следующем соотношении компонентов клинкера, мас.ч.Portland cement clinker 98 99.5
Setting time adjuster 0.5 2
2. A method of manufacturing cellular concrete products on quick-setting cement, comprising preparing a concrete mixture by mixing with quick-setting cement, aggregate, blowing agent and water, obtained by co-grinding Portland cement clinker containing highly basic calcium silicate, calcium aluminoferrite, low-basic calcium silicate, and free calcium oxide, and regulator setting time, followed by molding and curing, characterized in that use Portland cement clinker, with holding a highly basic calcium silicate composition (3.3 -3.6) • SiO 2 CaO, calcium alumina ferrite structure (7, 4.8), CaO • (0,7 0,9) Al 2 O 3 • Fe 2 O 3 (0, 5 -1.5) SiO 2 , in the following ratio of clinker components, parts by weight
Указанный алюмофферит кальция 15 30
Низкоосновный силикат кальция 2СаО•SiO2 15 28
Свободный оксид кальция СаО 0,1 1,5
в качестве регулятора сроков схватывания используют сухой суперпластификатор, содержащий натриевую соль продукта конденсации β - нафталинсульфокислоты с формальдегидом и сульфат натрия 0,5 4 мас. или сухой технический лигносульфонат на натриевом основании, имеющий среднюю молекулярную массу в пределах 15000 30000 Дальтон, а полученный бетон выдерживают до полного связывания регулятора схватывания алюмоферритом кальция портландцементного клинкера, причем водоцементное отношение бетонной смеси рассчитывают по формуле:
где В/Ц массовое соотношение воды и цемента в смеси;
Ф содержание алюмоферрита кальция в клинкере, мас.ч.Specified highly basic calcium silicate 50 -57.5
The specified calcium aluminoferite 15 30
Low basic calcium silicate 2СаО • SiO 2 15 28
Free calcium oxide CaO 0.1 1.5
as a regulator of the setting time, a dry superplasticizer is used containing the sodium salt of the condensation product β - naphthalene sulfonic acid with formaldehyde and sodium sulfate 0.5–4 wt. or dry technical lignosulfonate on a sodium base having an average molecular weight in the range of 15,000 to 30,000 Daltons, and the resulting concrete is held until the binding regulator of calcium setting by aluminoferrite calcium Portland cement clinker, and the water-cement ratio of the concrete mixture is calculated by the formula:
where W / C is the mass ratio of water to cement in the mixture;
F. the content of calcium aluminoferrite in clinker, parts by weight
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93044196A RU2063936C1 (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93044196A RU2063936C1 (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93044196A RU93044196A (en) | 1995-11-20 |
RU2063936C1 true RU2063936C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20147298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93044196A RU2063936C1 (en) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2063936C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007009732A3 (en) * | 2005-07-18 | 2007-04-19 | Constr Res & Tech Gmbh | Use of an organic additive for producing porous concrete |
RU2622057C2 (en) * | 2015-10-27 | 2017-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр" ООО "НИЦ" | Dry mixture for preparing concrete and building mortar and use of dry mixture |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472724C1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" | Method of producing quick-setting cement |
-
1993
- 1993-08-31 RU RU93044196A patent/RU2063936C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 3765916, кл. С 04 В 7/02, 1973. 2. Ратинов В.Б. и др. Добавки в бетон. Изд. 2-е., М., Стройиздат, 1989, с.64. 3. II International symposium on the Chemistry of Cenunts (Procecdings Stockholm), 1938, King's Inst. Ed., 1940, p.298. 4. Патент США N 3767435, кл. 106-89, 1973. 5. Добавки в бетон. Справочное пособие. Под ред. Рамачандрана B.C., М., Стройиздат, 1988, с.575. 6. Авторское свидетельство СССР N 231365, кл. С 04 В 7/02, 1966. 7. Патент США N 3782985, кл. С 04 B 7/02, 1974. 8. Патент США N 3816929, кл. С 04 B 7/02, 1975. 9. Патент США N 3901722, кл. С 04 B 7/02, 1975. 10. Патент США N 3767436, кл. С 04 B 7/02, 1973. 11. Энциклопедия неорганических материалов. /Под ред. И.М. Федорченко, Киев, 1977, c.714-715. 12. Энциклопедия неорганических материалов. /Под ред. И.М. Федорченко, Киев, 1977, c.810-812. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007009732A3 (en) * | 2005-07-18 | 2007-04-19 | Constr Res & Tech Gmbh | Use of an organic additive for producing porous concrete |
RU2622057C2 (en) * | 2015-10-27 | 2017-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр" ООО "НИЦ" | Dry mixture for preparing concrete and building mortar and use of dry mixture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100799949B1 (en) | Non-efflorescing cementitious bodies | |
CA1129444A (en) | Portland cement fly ash aggregate concretes | |
Erdem et al. | The mechanical properties of supersulphated cement containing phosphogypsum | |
GB2150130A (en) | Non-expansive cement | |
EP2379467A1 (en) | Suppression of antagonistic hydration reactions in blended cements | |
EP0011485A1 (en) | Acid formates containing cementitious compositions and process for preparing them | |
SU686610A3 (en) | Expanding additive to concrete | |
EP4204382B1 (en) | Limestone calcined clay cement (lc3) construction composition | |
CA1300649C (en) | Cementitious compositions | |
US20140144350A1 (en) | Hydraulic binder | |
JPH0337145A (en) | Quick setting agent for cement | |
AU696359B2 (en) | Hydraulic cement set accelerators based on nitroalcohols | |
US4746367A (en) | Superplasticizer composition for use with hydraulic cements | |
RU2063936C1 (en) | Rapid-setting cement and a method of article making from cellular concrete based on rapid-setting cement | |
US4762561A (en) | Volume-stable hardened hydraulic cement | |
CA2076869A1 (en) | Process for producing a hydraulic binder (i) | |
US11981606B2 (en) | Cement-reduced construction composition | |
CA1071244A (en) | Admixtures and method for accelerating the setting of portland cement compositions | |
Fu et al. | Effect of chemical admixtures on the expansion of shrinkage-compensating cement containing a pre-hydrated high alumina cement—based expansive additive | |
WO2012175660A1 (en) | Hydraulic composition submitted to a thermal treatment | |
EP0290394A1 (en) | Improved hyraulic cement | |
Fu et al. | Microstructure of highly expansive cement pastes | |
Siddique et al. | Metakaolin | |
Fu et al. | Expansion characteristics of a compounded-expansive additive and pre-hydrated high alumina cement based expansive additive | |
JPH0567578B2 (en) |