SE510766C2 - Förfarande för att behandla cementklinker - Google Patents

Description

510 766 substanser varigenom cement med förbättrade hàllfasthetsegen- skaper erhålles.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för att behandla cementklinker genom malning i en rörkvarn samtidigt som vatten och gips tillsätts liksom ett eventuellt vattenreduktionsmedel och utmärkes av, att allt vatten som injiceras under malningen av nämnda klinkers och av, att vattnet har behandlats medelst elektrolys till nämnda pH- värde har ett pH av ungefär 9 - 13.

Nedan beskrives uppfinningen närmare i samband med olika utföringsexempel av uppfinningen.

Konventionellt behandlas cementklinker sä att i ett första steg klinkern behandlas i en ugn vid en temperatur av 900 - 1450 °C. Härvid bildas föreningarna 3 CaO SiO2, 2 CaO Siow 3 CaO Algg och 4 CaO Algg SiO2. Detta ger ordinär portland- Cement .

I ett andra steg mals klinkern tillsammans med gips i en rör- kvarn innehållande stàlkulor till partiklar med en diameter av 10 - 20 mikrometer. Vatten tillsätts under malningen.

Föreliggande uppfinning hänför sig till detta andra steg.

Enligt uppfinningen har nämnda vatten ett pH av ungefär 9 - 13, vilket vatten injiceras under malningen av nämnda klin- kers.

Enligt en mycket föredragen utföringsform av uppfinningen har det vatten som injiceras behandlats medelst elektrolys till nämnda pH-värde.

Härigenom injiceras OH' - joner i rörkvarnen. Dessa utgör en 35högreaktiv radikal som fastnar pà ytan av de icke hydrerade 510 766 cementpartiklarna. Vad som därvid sker är att dessa radikaler underlättar komplexbildning av komplexet qCaOWnSiO,TfigO. Den- na komplexbildning sker på cementpartiklarnas yta.

Resultatet efter malningen i rörkvarnen blir således en torr produkt innehållande cementpartiklar med en diameter av 10 - mikrometer vilka är förhydrerade i den meningen att dessas yta är helt eller delvis täckt av ett förhydrerat skikt inne- fattande nämnda komplex.

Att partiklarna år förhydrerade medför att dessa är mycket reaktiva. Adsorptionen av OH' - radikalerna på klinkerpartik- larnas yta medför nämnda komplexbildning och aktivering på grund av bildningen av en film av hydrosilikater på partik- larna. Nämnda komplex verkar som kärnbildare för efterföljan- de reaktion med vatten. Sammantaget medför detta en påtaglig förbättring av hållfasthetsutvecklingen för cementpasta och en reducerad porositet, vilket framgår av nedanstående exem- pel.

Enligt en föredragen utföringsform tillsätts mikrofyllmedel och/eller ett vattenreduktionsmedel under malningen.

Enligt en mycket föredragen utföringsform bringas en del av mikrofyllmedlet och/eller vattenreduktionsmedlet att blandas med nämnda vatten med nämnda höga pH-värde till en slurry som injiceras under malningen samtidigt som mikrofyllmedel och/ eller vattenreduktionsmedel i torrt tillstånd tillsätts under malningen.

Det är föredraget att vattenreduktionsmedlet bringas att föreligga som slurry och att denna slurry bringas att utsät- tas för elektrolys så att nämnda pH-värde uppnås före det att slurryn injiceras i kvarnen. 510 766 Det är föredraget att proportionen mellan det som bringas att tillsättas i fast form och det som injiceras i slurryform ligger i ett intervall mellan 95 vikts% 5 vikts% till 85 vikts% 15 vikts%.

Det är vidare föredraget att den flytande fasen i nämnda slurry överstiger 50% av slurryvikten.

Enligt ett annat föredraget utförande bringas mikrofyllmedel i form av SiO,-innehållande substanser liksom masugnsslagg 8 och kalksten att tillföras rörkvarnen i en mängd upp till 80% av den sammanlagda vikten av tillfört mikrofyllmedel, vatten- reduktionsmedel och vatten.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform bringas vat- tenreduktionsmedel i form av polymerer, såsom lignosulfonat- baserade polymerer innehållande nafthalen eller melamin eller kombinationer därav, att tillföras rörkvarnen i en mängd upp till 5% av den sammanlagda vikten av tillfört mikrofyllmedel, vattenreduktionsmedel och vatten.

Nedan beskrives ett antal exempel. Resultatet avseende vat- tenbehov, kompressionshàllfasthet och porositet ges i efter- följande tabell.

Exempel l.

Portlandcementklinker med den kemiska sammansättningen i vikts% c3s=64.5, c,s=11.o, c,A=9.5, c,,AF=9.o, Na2o=o.1o och IgO=O.25 chargerades i en rörkvarn. I nämnda sammansättning är C en förkortning för CaO, A en förkortning för A143 och F en förkortning för Fegh. Rörkvarnen hade dimensionerna dia- 1.5 x 3.5 m. Tillsammans med nämnda portland- meter x längd cementklinker chargerades gips motsvarande 3% av klinkervik- ten och icke destillerat vatten fràn det vanliga vattensyste- 510 766 met, vilket vatten hade blivit utsatt för elektrolys i ett likströmsfält med styrkan 1.75 A/dn? och en spänning av 380 V under 2 minuter för att uppnå pH-värdet 11.2. Detta vatten tillsattes rörkvarnen i dispergerad form. Den färdiga cemen- ten hade en specifik yta (Blaine) av 4800 cnf/g.

Den sålunda erhållna cementen blandades med vatten för att producera en cementpasta i en Horbartmixer under 3 minuter för att erhålla en pasta med standardkonsistens. Cementpastan placerades i en kubisk stàlform med 20 mm sida och utsattes för kompaktering på ett vibrationsbord. Proven av cementpasta härdades i vatten vid 20 °C och utsattes sedan för kompres- sionsprov.

Exempel 2.

Samma portlandcementklinker som i exempel 1 utsattes för mal- ning pà traditionellt sätt och prov av cementpasta framställ- des enligt vad som angivits under exempel 1.

EXQITIQQJ, 3 .

Samma portlandcementklinker som i exempel 1 maldes enligt det som angivits i exempel 1 tillsammans med förmald kalksten med en specifik yta (Blaine) av 3000 cm?/g som mikrofyllmedel.

Den förmalda kalkstenen vilken totalt uppgick till 15 vikts% av cementvikten tillsattes i tvà former, nämligen 80% i fast torr form och 20% i slurryform med 35% vatten.

Den flytande delen av slurryn var vattenledningsvatten som utsattes för elektrolys med 3.5 A/dn? och 380 V under 2 minu- ter för att erhålla ett pH av 11.5.

Slurryn tillsattes rörkvarnen i dispergerad form. Slurryn tillsattes samtidigt med tillsatsen av klinker, gips och den 510 766 torra delen av mikrofyllmedlet. Den färdiga cementen hade en specifik yta (Blaine) av 4780 cnf/g.

Prover av cementpastan framställdes som ovan beskrivits i exempel 1.

Exempel 4.

Portlandcementklinker och mikrofyllmedel i form av kalksten i samma mängder som i exempel 3 maldes pà traditionellt sätt, där mikrofyllmedlet endast tillsattes i torr form. Den färdi- ga cementen hade en specifik yta (Blaine) av 4813 cm?/g. Pro- ver av cementpastan framställdes som ovan beskrivits i exem- pel 1.

Exempel 5.

Samma procedur som enligt exempel 1 genomfördes med den skillnaden att också ett flytmedel tillsattes. Flytmedlet var i form av en 40%-ig lösning av ett superplasticeringsmedel av melamintyp, nämligen Flyt 92 som produceras av Cementa AB, Sverige. Flytmedlet tillsattes i en mängd motsvarande 1 vikts% av kvarnens totala chargering.

Flytmedlet tillsattes den flytande delen av slurryn före det att den utsattes för elektrolys.

Prover av cementpastan framställdes som ovan beskrivits i exempel 1.

Exempel 5.

Samma procedur som enligt exempel 2, d.v.s. traditionell mal- ning, genomfördes med den skillnaden att flytmedlet enligt exempel 5 tillsattes i samma mängd som i exempel 5 pà konven- 510 766 tionellt sätt med vatten under det att cementpastan göts.

Prover av cementpastan framställdes som ovan beskrivits i exempel l.

Exempel 7.

Samma procedur som enligt exempel 1 genomfördes och efter detta behandlades cementpastan enligt förfarandet beskrivet i loden internationella patentansökan WO94/25411 (PCT/SE94/ 00389), där cementpastan behandlades i en vibrationskvarn med en diameter hos vibrationscirkeln av 10 mm och opererande vid frekvensen 110 r.p.m. under en tid av 30 minu-ter. Proportio- nen mellan malningsmedia och blandning var viktsmässigt 9:1.

Prover av cementpastan framställdes som ovan beskrivits i exempel l.

Exempel §.

Samma procedur som enligt exempel 2 genomfördes och efter detta behandlades cementpastan enligt förfarandet beskrivet i den internationella patentansökan WO94/25411 (PCT/SE94/ 00389), se exempel 7 ovan.

Iabell.

I tabellen avser kolumnen "erforderlig vattenmängd" den erforderliga vattenmängden för att framställa en cementpasta somed standardkonsistens i % av cementvikten. 510 766 8 Exempel Erforderlig Kompressions- Porositet, vattenmängd, hàllfasthet, MPa cnf/g (%) Härdningstid, dagar 1 7 28 1 23.5 35.1 73.6 91.1 0.070 2 23.4 24.4 57.4 68.8 0.091 3 23.2 30.2 68.2 75.1 0.079 4 23.5 18.9 44.1 54.9 0.092 19.8 48.2 87.1 100.3 0.034 6 20.1 39.1 70.3 82.1 0.041 7 23.1 39.7 80.1 98.0 0.066 8 23.5 36.3 74.1 92.0 0.069 Av ovanstående tabell visas att hàllfastheten ökar och poro- siteten minskar när cementpastan framställs enligt förelig- gande uppfinning. Vattenbehovet är emellertid ungefär detsam- ma.

Det är således uppenbart att föreliggande uppfinning innebär att den kemiska reaktiviteten hos portlandcement ökas avse- värt, vilket àterspeglas i att cementpastan härdar snabbare till en viss hàllfasthet och får påtagligt högre sluthàll- fasthet.

Ovan har ett antal exempel angivits liksom olika utförings- former. Det är uppenbart att fackmannen genom provning kan modifiera de angivna proportionerna för ingående föreningar för att erhålla önskade egenskaper hos cementen.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsexemplen utan kan varieras inom 3sdess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 510 766 Patentkrav 1. Förfarande för att behandla cementklinker genom malning i en rörkvarn samtidigt som vatten och gips tillsätts liksom ett eventuellt vattenreduktionsmedel, k ä n n e t e c k n a t att allt vatten som injiceras under malningen av nämnda att vattnet har a v, klinkers har ett pH av ungefär 9 - 13 och av, behandlats medelst elektrolys till nämnda pH-värde. à n n e t e c k n a t a v, 2. Förfarande enligt krav 1, k att mikrofyllmedel och/eller ett vattenreduktionsmedel till- sätts under malningen. k ä n n e t e c k n a t a v, 3. Förfarande enligt krav 2, att en del av mikrofyllmedlet och/eller vattenreduktionsmed- let bringas att blandas med nämnda vatten med nämnda höga pH- värde till en slurry som injiceras under malningen samtidigt som mikrofyllmedel och/eller vattenreduktionsmedel i torrt tillstànd tillsätts under malningen. k ä n n e t e c k n a t a v, 4. Förfarande enligt krav 3, att proportionen mellan det som bringas att tillsättas i fast form och injiceras i slurryform ligger i ett intervall mellan 95 vikts% 5 vikts% till 85 vikts% 15 vikts%. 5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k - att i nämnda slurry överstiger den flytande fasen n a t a v, 50% av slurryvikten. 6. Förfarande enligt krav 1, 2, 3, 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a t att mikrofyllmedel i form av SiO2-in- nehàllande substanser liksom masugnsslagg och kalksten bringas att tillföras rörkvarnen i en mängd upp till 80% av den sammanlagda vikten av tillfört mikrofyllmedel, vatten- a v, reduktionsmedel och vatten. 510 766 lO 7. Förfarande enligt krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a t a v, att vattenreduktionsmedel i form av poly- merer, såsom lignosulfonatbaserade polymerer innehållande snafthalen eller melamin eller kombinationer därav, bringas att tillföras rörkvarnen i en mängd upp till 5% av den sam- manlagda vikten av tillfört mikrofyllmedel, vattenreduktions- medel och vatten. 108. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v, att vattenreduktionsmedlet bringas att föreligga som slurry och av att denna slurry bringas att utsättas för elektrolys så att nämnda pH-värde uppnås före det att slurryn injiceras i rörkvarnen. 15