RU2373163C1 - Cement of low water demand and method of its production - Google Patents

Cement of low water demand and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2373163C1
RU2373163C1 RU2008119309/03A RU2008119309A RU2373163C1 RU 2373163 C1 RU2373163 C1 RU 2373163C1 RU 2008119309/03 A RU2008119309/03 A RU 2008119309/03A RU 2008119309 A RU2008119309 A RU 2008119309A RU 2373163 C1 RU2373163 C1 RU 2373163C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cement
carbonate
siliceous
water demand
low water
Prior art date
Application number
RU2008119309/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Григорьевич Хозин (RU)
Вадим Григорьевич Хозин
Олег Викторович Хохряков (RU)
Олег Викторович Хохряков
Original Assignee
Сибгатуллин Ильгизар Раифович
Вадим Григорьевич Хозин
Олег Викторович Хохряков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сибгатуллин Ильгизар Раифович, Вадим Григорьевич Хозин, Олег Викторович Хохряков filed Critical Сибгатуллин Ильгизар Раифович
Priority to RU2008119309/03A priority Critical patent/RU2373163C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2373163C1 publication Critical patent/RU2373163C1/en

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: cement of low water demand contains Portland cement, mineral filler in the form of siliceous material and organic dewatering reagent. Additionally as mineral binder, carbonate-containing material is taken with share of calcium carbonate of at least 60% with ratio of carbonate-containing material and siliceous material of 5:95-95:5, besides components are taken with the following ratio, wt %: Portland cement 50-70; carbonate-containing material and siliceous material 30-50; organic dewatering reagent 0.3-3.0% of cement mass. Method for production of cement with low water demand comprises first joint grinding of Portland cement with organic dewatering reagent and siliceous material, and then their grinding with addition of carbonate-containing material.
EFFECT: reduced water demand of cement, increased strength.
2 cl, 2 tbl, 11 ex

Description

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано при производстве самоуплотняющихся, высокопрочных и высококачественных бетонов.The invention relates to the technology of binders and can be used in the production of self-compacting, high-strength and high-quality concrete.

Известны составы цементов низкой водопотребности, включающие бездобавочный портландцемент или портландцементный клинкер с минеральными кремнеземистыми добавками (шлак, зола, туф, песок и др.), с органическими водопонижающими реагентами на основе нафталинсульфокислоты с формальдегидом, минеральный активный (гранулированный доменный шлак, зола и др.) и/или инертный (кварцевый песок, хвосты обогащения руд) наполнители. Известны также способы их изготовления, включающие совместный помол указанных компонентов (см. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. - Изд. 2-е, переработанное и дополненное. М.: Стройиздат, 1998 г., 768 с., стр.593-611).Known compositions of cements of low water demand, including non-additive Portland cement or Portland cement clinker with mineral siliceous additives (slag, ash, tuff, sand, etc.), with organic water-lowering reagents based on naphthalenesulfonic acid with formaldehyde, mineral active (granular blast furnace slag, granular blast furnace slag. ) and / or inert (silica sand, ore dressing tailings) fillers. There are also known methods for their manufacture, including joint grinding of these components (see Batrakov V.G. Modified Concretes. Theory and Practice. - Ed. 2nd, revised and supplemented. M: Stroyizdat, 1998, 768 pp., pg. 593-611).

Наиболее близким аналогом для заявляемого состава цемента низкой водопотребности является состав, отраженный в описании к патенту России №2207995 «Способ изготовления цемента низкой водопотребности», МПК7 С04В 7/52, опубл. 10.07.2003, согласно которому цемент низкой водопотребности включает щелочесодержащий портландцементный клинкер с сульфатно-кальциевым ингредиентом, минеральный кремнеземистый наполнитель, модификатор, содержащий органический водопонижающий реагент, причем на 100 массовых частей портландцемента берут 5-850 мас. частей минерального кремнеземистого наполнителя, взятого из группы: гранулированный доменный шлак, зола-унос, вулканический пепел, пемза, туф, кварцевый песок, полевошпатный песок, высевки от дробления гранита, хвосты обогащения руд, стеклобой, кирпичный бой, керамзитовая или стеклокерамзитовая пыль и др., 0,6-2,5 мас. частей органического водопонижающего реагента, взятого из группы: соли щелочных и/или щелочноземельных металлов продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом или продукта конденсации меламинсодержащих смол с формальдегидом, или комплексные соли щелочноземельных металлов и серной и/или азотной, и/или муравьиной, и/или уксусной кислот и низкомолекулярных сахаридов с числом атомов углерода 3-5.The closest analogue to the claimed composition of cement of low water demand is the composition reflected in the description of the patent of Russia No. 2207995 "Method for the manufacture of cement of low water demand", IPC7 С04В 7/52, publ. 07/10/2003, according to which low water demand cement includes an alkali-containing Portland cement clinker with a calcium sulfate ingredient, a mineral siliceous filler, a modifier containing an organic water-lowering reagent, and 5-850 wt. Per 100 parts by weight of Portland cement are taken. parts of a siliceous mineral filler taken from the group: granulated blast furnace slag, fly ash, volcanic ash, pumice, tuff, quartz sand, feldspar sand, granite sowing, ore dressing tailings, cullet, brick fight, expanded clay or glass expanded dust and ., 0.6-2.5 wt. parts of an organic water-lowering reagent, taken from the group: alkali and / or alkaline earth metal salts of the product of condensation of naphthalene sulfonic acid with formaldehyde or a condensation product of melamine-containing resins with formaldehyde, or complex salts of alkaline earth metals and sulfuric and / or nitric and / or acetic and / or acetic acids and low molecular weight saccharides with the number of carbon atoms 3-5.

Наиболее близким аналогом способа изготовления цемента низкой водопотребности является описание к патенту России №2207995 «Способ изготовления цемента низкой водопотребности», МПК7 С04В 7/52, опубл. 10.07.2003, согласно которому путем механохимической обработки осуществляют совместный помол ингредиентов: портландцементного клинкера, сульфатно-кальциевого ингредиента, модификатора с ускорителем твердения и органическим водопонижающим реагентом при их соотношении 100:(1-7):(0,6-2,5) мас. частей до удельной поверхности 400-700 м2/кг. В качестве портландцементного клинкера используют гранулированный продукт обжига цементной сырьевой смеси, имеющей в своем составе обожженные примеси сульфатов и карбонатов щелочных металлов. Дополнительно вводят активный минеральный наполнитель на 100 мас. частей клинкера от 5 до 850 мас. частей, в качестве которого используют компоненты из группы: гранулированный доменный шлак, топливный шлак, зола-унос, вулканический пепел, пемза, туф, кварцевый песок, полевошпатовый песок, высевки от дробления гранита, хвосты обогащения руд, стеклобой, кирпичный бой, керамзитовая или стеклокерамзитовая пыль.The closest analogue to the method of manufacturing cement low water demand is the description of the patent of Russia No. 2207995 "Method for the manufacture of cement low water demand", MPK7 С04В 7/52, publ. 07/10/2003, according to which, by mechanochemical processing, the following ingredients are milled together: Portland cement clinker, calcium sulfate ingredient, a modifier with a hardening accelerator and an organic water-lowering reagent at a ratio of 100: (1-7) :( 0.6-2.5) wt. parts to a specific surface of 400-700 m 2 / kg. As a Portland cement clinker, a granular product is used for calcining a cement raw material mixture containing calcined impurities of sulfates and alkali metal carbonates. Additionally, an active mineral filler per 100 wt. parts of clinker from 5 to 850 wt. parts, which are used as components from the group: granulated blast furnace slag, fuel slag, fly ash, volcanic ash, pumice, tuff, quartz sand, feldspar sand, granite seedings, ore dressing tailings, cullet, brick fight, expanded clay or glass ceramite dust.

Недостатками прототипа для состава цемента и способа его изготовления являются повышенная водопотребность (нормальная густота) цемента, недостаточные реологические характеристики цементных систем, а именно: высокое предельное напряжение сдвига и небольшой расплыв цементных систем, а также их невысокая прочность. Это объясняется использованием в их составе кремнеземистых минеральных наполнителей, в которых доля оксида кремния превышает 80%, отличающихся высокой влагоемкостью, что ведет к повышению водопотребности цементных систем и ухудшению их реологических характеристик. На поверхности твердой фазы указанных компонентов образуется сольватная оболочка, состоящая из адсорбционно-связанной воды, по объему сопоставимой с объемом частицы. При этом количество свободной воды, предопределяющей текучесть цементных систем, сокращается на величину, сопоставимую с объемом минерального наполнителя. Поэтому с увеличением доли кремнеземистого наполнителя в цементе требуемая подвижность бетонной смеси достигается при более высокой его водопотребности. С увеличением кремнеземистого минерального наполнителя до 70% нормальная густота теста возрастает до 20,8%, а водоредуцирующая способность водопонижающего реагента в цементе низкой водопотребности падает до 20%.The disadvantages of the prototype for the composition of cement and the method of its manufacture are increased water demand (normal density) of cement, insufficient rheological characteristics of cement systems, namely: high ultimate shear stress and a small spread of cement systems, as well as their low strength. This is explained by the use of siliceous mineral fillers in their composition, in which the proportion of silicon oxide exceeds 80%, which are characterized by high moisture capacity, which leads to an increase in the water demand of cement systems and a deterioration in their rheological characteristics. A solvation shell is formed on the surface of the solid phase of these components, consisting of adsorption-bound water, comparable in volume to the volume of the particle. In this case, the amount of free water, which determines the fluidity of cement systems, is reduced by an amount comparable to the volume of the mineral filler. Therefore, with an increase in the proportion of siliceous filler in cement, the required mobility of the concrete mixture is achieved at a higher water demand. With an increase in siliceous mineral filler to 70%, the normal density of the dough increases to 20.8%, and the water-reducing ability of the water-lowering reagent in cement of low water demand drops to 20%.

Задачей изобретения является получение цемента низкой водопотребности путем уменьшения адсорбционно-связанной воды на поверхности твердой фазы минерального наполнителя этого цемента, улучшающего реологические характеристики бетонных смесей, повышающего прочность и плотность структуры бетона из такого цемента.The objective of the invention is to obtain cement of low water demand by reducing adsorption-bound water on the surface of the solid phase of the mineral filler of this cement, which improves the rheological characteristics of concrete mixtures, increases the strength and density of the concrete structure from such cement.

Задача решается составом цемента низкой водопотребности, содержащего портландцемент, минеральный наполнитель в виде кремнеземистого материала и органический водопонижающий реагент, в котором в отличие от прототипа дополнительно в качестве минерального наполнителя взят карбонатсодержащий материал с долей карбоната кальция не менее 60%, при соотношении кремнеземистого материала и карбонатсодержащего материала 5:95-95:5, при этом все компоненты взяты в следующем количественном соотношении, мас.%:The problem is solved by the composition of low water demand cement containing Portland cement, a mineral filler in the form of a siliceous material and an organic water-lowering reagent, in which, in contrast to the prototype, a carbonate-containing material with a calcium carbonate fraction of at least 60% is taken as a mineral filler, with a ratio of siliceous material and carbonate-containing material 5: 95-95: 5, while all components are taken in the following quantitative ratio, wt.%:

ПортландцементPortland cement 50-7050-70 Карбонатсодержащий и кремнеземистый материалыCarbonate and siliceous materials 30-5030-50 Органический водопонижающий реагентOrganic Water Reducing Reagent 0,3-3,0% от массы цемента низкой водопотребности.0.3-3.0% by weight of cement of low water demand.

Меньшая поверхностная энергия карбонатсодержащих материалов в сравнении с кремнеземистыми приводит к меньшей адсорбции воды на их поверхности, адсорбционный слой становится тоньше, и большее количество воды остается в свободном состоянии, обеспечивается больший эффект пластификации.The lower surface energy of carbonate-containing materials in comparison with siliceous materials leads to less adsorption of water on their surface, the adsorption layer becomes thinner, and more water remains in a free state, a greater plasticization effect is provided.

При использовании в качестве минерального наполнителя карбонатсодержащего и кремнеземистого материалов при их соотношении 5:95-95:5 кроме усиления водоредуцирующей способности дополнительно решается задача повышения прочности бетона и плотности структуры бетона из такого цемента. Это обеспечивается связыванием гидроксида кальция Са(ОН)2, выделяющегося в ходе растворения силикатных минералов цемента аморфизированным кремнеземом SiO2 кремнеземистого минерального материала с образованием прочных тоберморитоподобных кристаллогидратов вида C-S-H(I), что обеспечивает высокую прочность бетона. Кроме того, снижается общая пористость, повышается плотность цементного камня в бетоне при увеличении объемной концентрации и дисперсности тонкомолотого кремнеземистого материала.When using carbonate-containing and siliceous materials as a mineral filler at a ratio of 5: 95-95: 5, in addition to enhancing the water-reducing ability, the problem of increasing the strength of concrete and the density of the structure of concrete made from such cement is additionally solved. This is ensured by the binding of calcium hydroxide Ca (OH) 2 , released during the dissolution of cement silicate minerals by amorphized silica SiO 2 siliceous mineral material with the formation of strong tobermorite-like crystalline hydrates of the form CSH (I), which ensures high concrete strength. In addition, the total porosity decreases, the density of cement stone in concrete increases with an increase in volume concentration and dispersion of finely ground siliceous material.

Задача решается также способом получения цемента низкой водопотребности, в котором осуществляют помол портландцемента, минерального наполнителя в виде кремнеземистого материала и органического водопонижающего реагента. Способ согласно изобретению отличается от известного тем, что дополнительно в качестве минерального наполнителя берут карбонатсодержащий материал с долей карбоната кальция не менее 60% в соотношении карбонатсодержащего материала и кремнеземистого материала 5:95-95:5, сначала осуществляют совместный помол портландцемента с органическим водопонижающим реагентом и кремнеземистым материалом, а затем их помол с добавлением карбонатсодержащего материала, причем компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:The problem is also solved by the method of producing cement of low water demand, in which Portland cement, a mineral filler in the form of a siliceous material and an organic water-lowering reagent are ground. The method according to the invention differs from the known one in that, in addition, a carbonate-containing material with a calcium carbonate fraction of at least 60% in a ratio of carbonate-containing material and siliceous material of 5: 95-95: 5 is taken as a mineral filler, first they grind Portland cement with an organic water-reducing agent and siliceous material, and then grinding them with the addition of carbonate-containing material, and the components are taken in the following ratio, wt.%:

ПортландцементPortland cement 50-7050-70 Карбонатсодержащий материал и кремнеземистый материалCarbonate-containing material and siliceous material 30-5030-50 Органический водопонижающий реагентOrganic Water Reducing Reagent 0,3-3,0% от массы цемента низкой водопотребности.0.3-3.0% by weight of cement of low water demand.

Иной порядок помола исходных компонентов цемента связан с различием по твердости их частиц. Твердость по шкале Мооса для портландцементного клинкера составляет 5-6, кремнеземистых материалов 6-6,5, а для карбонатсодержащих материалов она не превышает 3,5. Поэтому карбонатсодержащий материал при совместном помоле с портландцементом и кремнеземистым материалом измельчится сильнее как более мягкий материал. Слабый помол портландцемента приведет к меньшему образованию активных цементных зерен, отвечающих за высокую гидравлическую активность цемента низкой водопотребности и повышенные физико-механические характеристики затвердевшего бетона на таком цементе. Низкий помол кремнеземистого материала ухудшит его пуццолановую активность по отношению к гидроксиду кальция, выделяющегося в ходе растворения портландцементных материалов, что также отрицательно скажется на свойствах затвердевшего бетона на таком цементе. Исходя из этого, необходим раздельный помол исходных компонентов, состоящий из предварительной активации портландцемента и кремнеземистого материала в присутствии водопонижающего реагента и последующем с ними помоле карбонатсодержащего материала до получения удельной поверхности цемента низкой водопотребности 400-700 м2/кг. Кроме того, достоинством раздельного помола является его экономическая целесообразность, состоящая в уменьшении нагрузки на мельницу и затрат машинного времени на помол твердых материалов (портландцемента и кремнеземистого материала).A different grinding order of the initial cement components is associated with a difference in the hardness of their particles. The Mohs hardness for Portland cement clinker is 5–6, for siliceous materials 6–6.5, and for carbonate-containing materials it does not exceed 3.5. Therefore, the carbonate-containing material when co-milled with Portland cement and siliceous material is crushed more strongly as a softer material. A weak grinding of Portland cement will lead to less formation of active cement grains, which are responsible for the high hydraulic activity of cement of low water demand and increased physical and mechanical characteristics of hardened concrete on such cement. Low grinding of siliceous material will worsen its pozzolanic activity with respect to calcium hydroxide released during the dissolution of Portland cement materials, which will also adversely affect the properties of hardened concrete on such cement. Proceeding from this, a separate grinding of the starting components is required, consisting of preliminary activation of Portland cement and siliceous material in the presence of a water-lowering reagent and subsequent grinding of the carbonate-containing material to obtain a specific cement surface of low water demand 400-700 m 2 / kg. In addition, the advantage of separate grinding is its economic feasibility, consisting in reducing the load on the mill and the cost of machine time for grinding solid materials (Portland cement and siliceous material).

Для приготовления цемента низкой водопотребности использовали:For the preparation of cement of low water demand used:

- портландцемент марок ПЦ500Д0 ГОСТ 10178-85, ПЦ400Д0;- Portland cement of grades ПЦ500Д0 GOST 10178-85, ПЦ400Д0;

- портландцементный клинкер - гранулированный продукт обжига цементной сырьевой смеси, имеющей в своем составе обожженные примеси сульфатов и карбонатов щелочных металлов с сульфатно-кальциевым ингредиентом, взятыми в соотношении 90:10-97:3. причем сульфатно-кальциевый ингредиент представляет собой двуводный гипс или химический гипс, взятый из группы химических гипсов: фосфогипс, борогипс, титаногипс;- Portland cement clinker - a granular product of firing of a cement raw mix, which contains calcined impurities of sulphates and carbonates of alkali metals with calcium sulphate ingredient, taken in a ratio of 90: 10-97: 3. moreover, the calcium sulfate ingredient is a two-water gypsum or chemical gypsum, taken from the group of chemical gypsum: phosphogypsum, borogypsum, titanogypsum;

- карбонатсодержащий минеральный материал - известняковая порода Серафимского месторождения республики Башкортостан; химический состав породы, мас.%: СаСО3 78-94, MgCO3 3-16, глинистые примеси 5,1-8,9, а также известняк, мрамор, мел, доломитизированный известняк.- carbonate-containing mineral material - limestone rock of the Serafim deposit of the Republic of Bashkortostan; chemical composition of the rock, wt.%: CaCO 3 78-94, MgCO 3 3-16, clay impurities 5.1-8.9, as well as limestone, marble, chalk, dolomitic limestone.

В качестве органического водопонижающего реагента использованы материалы из группы солей щелочноземельных и/или щелочных металлов:As an organic water-reducing reagent used materials from the group of salts of alkaline earth and / or alkali metals:

- продукт конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом - суперпластификатор С-3 ТУ 6-36-0204229-625;- the condensation product of naphthalenesulfonic acid with formaldehyde - superplasticizer S-3 TU 6-36-0204229-625;

- продукт конденсации меламинсодержащих смол с формальдегидом;- a condensation product of melamine-containing resins with formaldehyde;

- продукт на основе сульфированных ароматических отходов промышленности органического синтеза ТУ 025739-008-39389126-02 (натриевая соль продуктов конденсации сульфированных отходов производства фенола с формальдегидом, содержащих SО3-группы в составе бензольного кольца);- a product based on sulfonated aromatic waste from the organic synthesis industry TU 025739-008-39389126-02 (sodium salt of the condensation products of sulfonated waste from the production of phenol with formaldehyde containing SO 3 groups in the benzene ring);

- продукт на основе модифицированного поликарбоксилата - гиперпластификатор Melflux 2651F производства Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Германия).- a product based on modified polycarboxylate - Melflux 2651F hyperplasticizer manufactured by Degussa Constraction Polymers (SKW Trostberg, Germany).

В качестве кремнеземистого материала использовались:The following were used as siliceous material:

- кварцевый песок ГОСТ 8736-93 с наибольшей крупностью зерен 1,25 мм;- quartz sand GOST 8736-93 with the largest grain size of 1.25 mm;

- шлак доменный гранулированный Орско-Халиловского металлургического комбината следующего химического состава, мас.%: SiO2 37-39, Аl2О3 10-11, CaO 34-40, MgO 7-8, FeO 0,5-0,7, S 0,5-0,6;- granulated blast furnace slag of the Orsk-Khalilovsk metallurgical plant of the following chemical composition, wt.%: SiO 2 37-39, Al 2 O 3 10-11, CaO 34-40, MgO 7-8, FeO 0.5-0.7, S 0.5-0.6;

- микрокремнезем МК-85 Челябинского металлургического комбината со следующим химическим составом, мас.%: SiO2 85-90, CaO 0,3-0,68, K2O+Na2O 0,91-1,85, Аl2О3 0,68-0,79, MgO 0,78-1,01, Fе2О3 0,44-0,69, С 0,6-0,9, S 0,2-0,3, потери после прокаливания 2,7-4,2.- silica fume MK-85 of the Chelyabinsk Metallurgical Plant with the following chemical composition, wt.%: SiO 2 85-90, CaO 0,3-0,68, K 2 O + Na 2 O 0,91-1,85, Al 2 O 3 0.68-0.79, MgO 0.78-1.01, Fe 2 O 3 0.44-0.69, C 0.6-0.9, S 0.2-0.3, losses after calcination 2.7-4.2.

Цемент низкой водопотребности получали следующим образом.Low water demand cement was prepared as follows.

Перед процедурой помола известняковую породу и доменный гранулированный шлак сначала высушивали при температуре 105-110°С до постоянной массы и далее дробили до получения зерен с крупностью не более 2,5 мм. Затем в пружинной мельнице осуществляли совместный помол портландцемента, кремнеземистого минерального материала и водопонижающего реагента до удельной поверхности 550 м2/г. Далее в мельницу добавляли карбонатсодержащий материал и осуществляли помол портландцемента, водопонижающего реагента и кремнеземистого минерального материала совместно с карбонатсодержащим материалом до удельной поверхности 550 м2/г.Before the grinding procedure, the limestone rock and blast furnace granulated slag were first dried at a temperature of 105-110 ° C to constant weight and then crushed to obtain grains with a grain size of no more than 2.5 mm. Then, in a spring mill, joint grinding of Portland cement, siliceous mineral material and a water-reducing agent was carried out to a specific surface of 550 m 2 / g. Next, carbonate-containing material was added to the mill, and Portland cement, a water-lowering reagent, and siliceous mineral material were milled together with a carbonate-containing material to a specific surface of 550 m 2 / g.

Реологические характеристики измеряли следующим образом.Rheological characteristics were measured as follows.

Нормальную густоту (НГ) цементного теста определяли согласно ГОСТ 310.3.The normal density (NG) of the cement paste was determined according to GOST 310.3.

Водоредуцирующий эффект ΔВд, %, рассчитывали по формулеThe water-reducing effect ΔV d ,%, calculated by the formula

ΔВд=(НГн-НГк)·100%/НГн,ΔV d = (NG n- NG k ) · 100% / NG n ,

где НГн и НГк - нормальные густоты, соответственно, цементного теста, приготовленного из портландцемента (состав 1 табл.1), и цементного теста, приготовленного из цемента низкой водопотребности.where NG n and NG k are normal densities of, respectively, cement paste prepared from Portland cement (composition 1 of Table 1), and cement paste prepared from cement of low water demand.

Реологическую способность (РЦ) оценивали по расплыву миницилиндра полученного цементного теста с водоцементным отношением В/Ц=0,3 согласно методике, разработанной на Кафедре технологии бетона, керамики и вяжущих Пензенского государственного университета архитектуры и строительства (видоизмененный вискозиметр Суттарда диаметром d=10 мм и высотой h=40 мм) (см. Баженов Ю.М., Демьянова B.C., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны. Научное издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. - 368 с.), а также по изменению величины предельного напряжения сдвига τ0 по формуле:The rheological ability (RC) was evaluated by the minicylinder of the obtained cement paste with a water-cement ratio W / C = 0.3 according to the method developed at the Department of Concrete, Ceramics and Cementing Blends of Penza State University of Architecture and Construction (a modified Suttard viscometer with a diameter of d = 10 mm and height h = 40 mm) (see Bazhenov Yu.M., Demyanova BC, Kalashnikov V.I. Modified high-quality concrete. Scientific publication. - M.: Publishing House of the Association of Building Universities, 2006. - 368 pp.) change ve Ichin limiting shear stress τ 0 according to the formula:

τ0=hd2ρ/kD2,τ 0 = hd 2 ρ / kD 2 ,

где τ0 - предельное напряжение сдвига цементного теста, Па;where τ 0 is the ultimate shear stress of the cement paste, Pa;

h и d - соответственно высота и диаметр миницилиндра, м;h and d are respectively the height and diameter of the minicylinder, m;

ρ - плотность цементного теста, кг/м3;ρ is the density of the cement paste, kg / m 3 ;

k=2 - коэффициент, учитывающий перераспределение напряжений в вязкопластичных телах;k = 2 - coefficient taking into account the redistribution of stresses in viscoplastic bodies;

D - диаметр расплыва цементного теста, м.D is the diameter of the spread of cement paste, m

Усиление реологической способности ΔР для цементного теста рассчитывали по формуле:The increase in rheological ability ΔР for cement paste was calculated by the formula:

ΔР=РЦк/РЦн,ΔР = RCc / RCn,

где РЦк и РЦн - расплывы миницилиндра цементного теста, изготовленного из портландцемента и цемента низкой водопотребности соответственно.where РЦк and РЦн are fuses of the cement test minicylinder made of Portland cement and cement of low water demand, respectively.

Для определения плотности цементного теста нормальной густоты использовали мерный цилиндр объемом 10 см3. Цилиндр взвешивали и заполняли цементным тестом в три слоя до отметки 10 см3. После укладки каждого слоя цилиндр с цементным тестом встряхивали и постукивали о жесткое основание. Далее цилиндр с цементным тестом снова взвешивали, Плотность цементного теста в г/см3 определяли по следующей формуле:To determine the density of the cement paste of normal density used measuring cylinder with a volume of 10 cm 3 . The cylinder was weighed and filled with cement paste in three layers to a mark of 10 cm 3 . After laying each layer, the cylinder with cement paste was shaken and tapped on a hard base. Next, the cylinder with the cement paste was weighed again. The density of the cement paste in g / cm 3 was determined by the following formula:

ρсм=(m-m1)/V,ρ cm = (mm 1 ) / V,

где ρсм - плотность цементного теста;where ρ cm is the density of the cement paste;

m - масса мерного цилиндра с цементным тестом, г;m is the mass of the graduated cylinder with cement paste, g;

m1 - масса мерного цилиндра без цементного теста, г;m 1 is the mass of the graduated cylinder without cement paste, g;

V - вместимость мерного цилиндра.V is the capacity of the graduated cylinder.

Прочность цементного камня через 28 суток определяли путем сжатия образцов 2×2×2 см, изготовленных из цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3-76. Условия твердения образцов - нормальные (влажность 100%, температура окружающей среды 22-24°С).The strength of the cement stone after 28 days was determined by compressing samples of 2 × 2 × 2 cm made of cement paste of normal density according to GOST 310.3-76. The hardening conditions of the samples are normal (humidity 100%, ambient temperature 22-24 ° C).

Предел прочности при сжатии определяли согласно ГОСТ 310.4.The compressive strength was determined according to GOST 310.4.

Сущность изобретений поясняется примерами выполнения составов цементов низкой водопотребности, отраженных в Таблице 1. В Таблице 2 приведены характеристики составов цементов низкой водопотребности в соответствии с Таблицей 1.The invention is illustrated by examples of compositions of cements of low water demand, are shown in Table 1. Table 2 shows the characteristics of the compositions of cements of low water demand in accordance with Table 1.

Пример 1 касается изготовления обычного цемента без минеральных добавок и органического водопонижающего реагента. Брали портландцемент 100 мас.% и затворяли его водой до получения цементного бетона нормальной густоты.Example 1 relates to the manufacture of conventional cement without mineral additives and an organic dewatering agent. They took Portland cement 100 wt.% And shut it with water to obtain normal concrete density concrete.

Пример 2 касается приготовления цемента низкой водопотребности из портландцемента, 50 мас.%, кремнеземистого материала в виде кварцевого песка, 50 мас.%, и органического водопонижающего реагента суперпластификатора С-3. Для получения цемента низкой водопотребности в пружинную мельницу одновременно загружали все исходные компоненты и осуществляли их совместный помол до удельной поверхности 400-700 м2/кг, который контролировали на приборе для измерения удельной поверхности и среднемассового размера частиц ПСХ-8А. После помола готовый цемент извлекали и затворяли водой до получения теста нормальной густоты.Example 2 relates to the preparation of cement of low water demand from Portland cement, 50 wt.%, Siliceous material in the form of silica sand, 50 wt.%, And organic water-lowering reagent C-3 superplasticizer. To obtain cement of low water demand, all the starting components were simultaneously loaded into a spring mill and they were milled together to a specific surface of 400-700 m 2 / kg, which was controlled on a device for measuring the specific surface and mass-average particle size PSX-8A. After grinding, the finished cement was removed and shut with water until a test of normal density was obtained.

Примеры 3-5, 9-11 касаются приготовления цемента низкой водопотребности из портландцемента 50 мас.% и такого же количества минеральных наполнителей из карбонатсодержащего известняка Серафимовского месторождения и кремнеземистого материала различных видов, взятых в указанном интервале их значений, с использованием органического водопонижающего реагента суперпластификатора С-3. Сначала производили загрузку в мельницу портландцемента, суперпластификатора С-3, кремнеземистого наполнителя и осуществляли их совместный помол до удельной поверхности 400-700 м2/кг. Далее в мельницу добавляли известняк и проводили помол материалов до получения цемента с удельной поверхностью 400-700 м2/кг.Examples 3-5, 9-11 relate to the preparation of cement of low water demand from Portland cement 50 wt.% And the same amount of mineral fillers from carbonate-containing limestone of the Serafimovsky deposit and siliceous material of various types, taken in the indicated range of their values, using an organic water-reducing reagent Superplasticizer C -3. First, Portland cement, С-3 superplasticizer, silica filler were loaded into the mill and they were milled together to a specific surface of 400-700 m 2 / kg. Next, limestone was added to the mill and grinding of materials was carried out to obtain cement with a specific surface of 400-700 m 2 / kg.

Примеры 6, 7, 8 касаются приготовления цемента низкой водопотребности по указанной выше процедуре из портландцемента 70 мас.% и минеральных наполнителей в количестве 30 мас.% из карбонатсодержащего известняка Серафимовского месторождения и кремнеземистого материала различных видов, взятых в указанном интервале их значений, с использованием органического водопонижающего реагента суперпластификатора С-3.Examples 6, 7, 8 relate to the preparation of cement of low water demand according to the above procedure from Portland cement 70 wt.% And mineral fillers in an amount of 30 wt.% From carbonate-containing limestone of the Serafimovsky deposit and siliceous material of various types, taken in the indicated range of their values, using organic water-reducing reagent S-3 superplasticizer.

Сопоставление результатов испытаний прототипа и предлагаемого решения показывает, что заявляемый цемент низкой водопотребности отличается от известного повышенными характеристиками по водоредуцирующему эффекту на 1,2-34,6%, улучшенными реологическими характеристиками - ΔР возрастает до 250%, а τ0 уменьшается до 3,3 Па, высокой прочностью на сжатие цементного камня до 165 МПа.A comparison of the test results of the prototype and the proposed solution shows that the inventive cement of low water demand differs from the known one by increased characteristics in terms of water reducing effect by 1.2-34.6%, improved rheological characteristics - ΔР increases to 250%, and τ 0 decreases to 3.3 Pa, high compressive strength of cement stone up to 165 MPa.

Таблица 1
Составы цементов низкой водопотребности
Table 1
Compositions of low water demand cements
Состав и его №Composition and its number 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven ПортландцементPortland cement - ПЦ500ДО, мас.%- PTs500DO, wt.% 100one hundred 50fifty 50fifty 50fifty 50fifty 7070 7070 7070 50fifty 50fifty 50fifty Кремнеземсодержащий минеральный материалSilica-containing mineral material - песок кварцевый- quartz sand -- 50fifty 20twenty -- -- 1010 -- -- 20twenty 20twenty 4545 - МК-85- MK-85 -- -- -- -- 55 -- -- 55 -- -- -- - Шлак доменный гранулированный, мас.%- Granulated blast furnace slag, wt.% -- -- -- 20twenty -- -- 1010 -- -- -- -- Карбонатсодержащий минеральный материалCarbonate mineral material - известняковая порода- limestone rock -- -- 30thirty 30thirty 4545 20twenty 20twenty 2525 30thirty 30thirty 55 Серафимовского месторождения, мас.%Serafimovsky field, wt.% Органический водопонижающий реагент, % от массы ЦНВOrganic water-reducing reagent,% of the mass of CNV - суперпластификатор С-3- superplasticizer C-3 -- 0,30.3 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 2,02.0 0,30.3 3,03.0 2,02.0

Таблица 2
Физико-механические и реологические характеристики цемеитов низкой водопотребиости
table 2
Physico-mechanical and rheological characteristics of low water demand cementites
№ составаComposition number 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven Физико-механические свойства:Physico-mechanical properties: Нормальная густота цементного теста НГ, %Normal density of NG cement test,% 25,225,2 23,323.3 15,615.6 16,716.7 14,614.6 16,216,2 17,817.8 15,815.8 23,023.0 14,814.8 16,916.9 Водоредуцирующий эффект ΔВд, %Water-reducing effect ΔV d ,% -- 7,57.5 38,138.1 33,733.7 42,142.1 35,735.7 29,429.4 37,337.3 8,78.7 41,341.3 32,932.9 Плотность цементного теста ρ, г/л/%The density of the cement paste ρ, g / l /% 2,135
/100
2,135
/one hundred
2,140
/100
2,140
/one hundred
2,219
/104
2,219
/ 104
2,228 /1042,228 / 104 2,248
/105
2,248
/ 105
2,230
/104
2,230
/ 104
2,239
/105
2,239
/ 105
2,268
/106
2,268
/ 106
2,201
/103
2,201
/ 103
2,229
/104
2,229
/ 104
2,221
/104
2,221
/ 104
Прочность цементного камня через 28 суток, МПаThe strength of the cement stone after 28 days, MPa 103103 106106 126126 130130 139139 150150 155155 165165 105105 131131 124124 Реологические свойства:Rheological properties: Водоцементное отношение цементного тестаWater cement ratio 0,2260.226 0,2260.226 0,2260.226 0,2260.226 0,2260.226 0,2360.236 0,2360.236 0,2360.236 0,2260.226 0,2260.226 0,2260.226 Расплыв миницилиндра РЦ, ммRC minicylinder spread, mm 1010 1212 3535 3333 3636 3434 3333 3434 1313 3737 2424 Предельное напряжение сдвига, τ0, ПаUltimate shear stress, τ 0 , Pa 42,742.7 29,729.7 3,43.4 3,63.6 3,53,5 3,93.9 4,14.1 3,93.9 26,026.0 3,33.3 7,77.7 Усиление реологической способности, ΔP, %Strengthening rheological ability, ΔP,% 100one hundred 120120 350350 330330 360360 340340 330330 340340 135135 370370 240240

Claims (2)

1. Цемент низкой водопотребности, содержащий портландцемент, минеральный наполнитель в виде кремнеземистого материала и органический водопонижающий реагент, отличающийся тем, что дополнительно в качестве минерального наполнителя взят карбонатсодержащий материал с долей карбоната кальция в нем не менее 60%, при соотношении кремнеземистого материала и карбонатсодержащего материала 5:95-95:5, при этом все компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
Портландцемент 50-70 Карбонатсодержащий и кремнеземистый материалы 30-50 Органический водопонижающий реагент 0,3-3,0% от массы цемента низкой водопотребности
1. Cement of low water demand, containing Portland cement, a mineral filler in the form of a siliceous material and an organic water-lowering reagent, characterized in that, in addition, a carbonate-containing material with a calcium carbonate content of at least 60% is taken as a mineral filler, with a ratio of siliceous material and carbonate-containing material 5: 95-95: 5, with all components taken in the following ratio, wt.%:
Portland cement 50-70 Carbonate and siliceous materials 30-50 Organic Water Reducing Reagent 0.3-3.0% by weight of cement of low water demand
2. Способ получения цемента низкой водопотребности, в котором осуществляют помол портландцемента, минерального наполнителя в виде кремнеземистого материала и органического водопонижающего реагента, отличающийся тем, что дополнительно в качестве минерального наполнителя берут карбонатсодержащий материал с долей карбоната кальция не менее 60%, в соотношении карбонатсодержащего материала и кремнеземистого материала 5:95-95:5, сначала осуществляют совместный помол портландцемента с органическим водопонижающим реагентом и кремнеземистым материалом, а затем их помол с добавлением карбонатсодержащего материала, причем компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:
Портландцемент 50-70 Карбонатсодержащий материал и кремнеземистый материал 30-50 Органический водопонижающий реагент 0,3-3,0% от массы цемента низкой водопотребности
2. A method of producing cement of low water demand, in which Portland cement is milled, a mineral filler in the form of a siliceous material and an organic water-lowering reagent, characterized in that, in addition, a carbonate-containing material with a calcium carbonate fraction of at least 60% in the ratio of carbonate-containing material is taken and siliceous material 5: 95-95: 5, first carry out a joint grinding of Portland cement with an organic water-reducing reagent and siliceous m material, and then grinding them with the addition of carbonate-containing material, and the components are taken in the following ratio, wt.%:
Portland cement 50-70 Carbonate-containing material and siliceous material 30-50 Organic Water Reducing Reagent 0.3-3.0% by weight of cement of low water demand
RU2008119309/03A 2008-05-15 2008-05-15 Cement of low water demand and method of its production RU2373163C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119309/03A RU2373163C1 (en) 2008-05-15 2008-05-15 Cement of low water demand and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008119309/03A RU2373163C1 (en) 2008-05-15 2008-05-15 Cement of low water demand and method of its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2373163C1 true RU2373163C1 (en) 2009-11-20

Family

ID=41477839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008119309/03A RU2373163C1 (en) 2008-05-15 2008-05-15 Cement of low water demand and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373163C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467968C1 (en) * 2011-03-14 2012-11-27 Роман Ринатович Сахибгареев Complex additive for concrete, mortar and cement composites (versions) and method of producing said additive
RU2473477C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Binding substance
RU2658416C1 (en) * 2017-07-07 2018-06-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Composite bonding
RU2804532C1 (en) * 2022-12-27 2023-10-02 Роман Васильевич Кропачев Method for producing low-water-demand cement and low-water-demand cement obtained by this method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2467968C1 (en) * 2011-03-14 2012-11-27 Роман Ринатович Сахибгареев Complex additive for concrete, mortar and cement composites (versions) and method of producing said additive
RU2473477C1 (en) * 2011-07-05 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) Binding substance
RU2658416C1 (en) * 2017-07-07 2018-06-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) Composite bonding
RU2804532C1 (en) * 2022-12-27 2023-10-02 Роман Васильевич Кропачев Method for producing low-water-demand cement and low-water-demand cement obtained by this method
RU2811162C1 (en) * 2023-08-03 2024-01-11 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Composite binding material
RU2808253C1 (en) * 2023-08-15 2023-11-28 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Binder made of industrial waste
RU2819999C1 (en) * 2023-08-16 2024-05-28 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Binder based on industrial wastes
RU2813085C1 (en) * 2023-09-27 2024-02-06 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Method for producing binding construction material
RU2815130C1 (en) * 2023-09-27 2024-03-11 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Method of producing binding material
RU2820103C1 (en) * 2023-09-27 2024-05-29 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" Method of producing composite binder based on industrial wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10597327B2 (en) Dimensionally stable geopolymer composition and method
US11001527B2 (en) Composite cement and method of manufacturing composite cement
US10392307B2 (en) Dimensionally stable geopolymer composition and method
US6641658B1 (en) Rapid setting cementitious composition
Mikhailova et al. Effect of dolomite limestone powder on the compressive strength of concrete
EP3041808B1 (en) Binder comprising calcium sulfoaluminate cement and a magnesium compound
SK500622012A3 (en) Method for cement production and concrete mixture made by the method
JP2013521217A (en) Cement quick-setting agent
MX2008011133A (en) Matrix for masonry elements and method of manufacture thereof.
EP2831015B1 (en) Binder composition comprising lignite fly ash
US11873262B2 (en) Inorganic binder system comprising blast furnace slag and solid alkali metal silicate
CN109987912A (en) Zeolite prepares iron tailings dry powder and mortar
US20150020714A1 (en) Hydraulic composition with low clinker content
AU2017436163A1 (en) Methods for producing a cement composition
WO2013151439A1 (en) Dry admixture for concrete, mortar and cement and method of preparing the|admixture
RU2379240C1 (en) Cement of low water demand and method of making thereof
RU2373163C1 (en) Cement of low water demand and method of its production
RU2656270C1 (en) Low water demand cement and method of its manufacturing
RU2802732C2 (en) Nanomodified cement of low water demand
WO2023048595A1 (en) Nano-modified cement with low water demand
Abdullah et al. Calcined kaolinitic clay as a supplementary cementing material and its pozzolanic effect on concrete blends characteristics (Part I).
PL243510B1 (en) Cementitious matrix composite and method for producing a cementitious matrix composite
CZ2008597A3 (en) Cement setting control method
PL232884B1 (en) Cement composite with increased mechanical strength parameters

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 32-2009 FOR TAG: (72)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130516

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151227