Направленное регулирование свойств цементов химическими добавками
Химические добавки способны модифицировать свойства цемента. При введении их в сырьевую смесь улучшается кристаллизация основных минералов в клинкере и благодаря этому повышаются прочностные показатели цемента, либо при обжиге клинкера формируются новые минералы, обладающие специфической структурой, что способствует получению особо быстротвердеющих Цементов. Добавки вводимые в состав Цемента, изменяют структуру цементного камня, образующегося при его гидратации.
Дальнейшее развитие технологии цемента приведет к расширению применения добавок всех типов я освоению производства на цементных заводах некоторых добавок специально для введения в состав цемента.
Большинство электролитов при введении в цемент повышает его гигроскопичность, поэтому их можно вводить лишь в сочетании с органическими материалами. Комплексные добавки этого типа, например гидрофобизированный хлорид кальция, весьма эффективны [1], но недостаточно технологичны. Кроме того, они снижают марочную прочность цемента, что экономически невыгодно, так как рост производительности труда на цементных заводах поддерживается на требуемом уровне только при повышенной активности выпускаемого цемента. По механизму действия добавки, вызывающие повышение марки цемента, разделяются на модифицирующие гранулометрический состав и реологические свойства цемента и служащие кристаллизационными компонентами (крентамн) для гидратационной структуры цемента.
К первой группе относятся пластификаторы на основе модифицированных ЛСТМ-2, которые вводят npii помоле цемента в количестве 0,15—0,2% [2—3].. Для получения добавки структура лигноеульфонатов с близкой средней молекулярной массой, оптимальной по пластифицирующему к воздухововлекающему эффектам, модифицируется специально подобранными аминосодержащнми веществами. В результате повышается отрицательная активных центров молекул из-за замещения части кислотных групп основными (аминогруппы, замещенные аминогруппы и т. д.), усиливается способность к хемосорбцин на цементе и соответственно сокращается число фракций в физически адсорбированном состоянии, а также стабилизируются их физико-химические свойства. Это уменьшает смазочное действие добавки в мельнице, вызывающее для ПАВ рост содержания в цементе крупной (более 30 мкм) и мелкой (менее 5 мкм)фракций, что неблагоприятно сказывается на свойствах цемента. Адсорбционно-реологические свойства ЛСТМ-2 подобраны таким образом, что добавка «сужает» гранулометрию цемента и этим улучшает его строительно-технические свойства. Изменение гранулометрии цемента, аналогичное наблюдаемому при введении ЛСТМ-2, повышает активность цемента примерно на 30—70 кгс/см2. Сокращение числа свободных молекул в жидкой фазе исключает избыточное при перемешивании и формировании бетонной смеси на цементе с ЛСТМ-2, поэтому его можно использовать при обычных режимах тепловлажностной обработки [3]. Эффект ЛСТМ-2 ие уступает действию пластификаторов. Преимуществом этой добавки является также ее низкая стоимость и возможность введения в мельницу.
Промышленное производство добавки ЛСТМ-2 с 1981 г. осваивается на Соликамском целлюлозно-бумажном комбинате. Опытно-промышленные партии высокомарочных цементов с ЛСТМ-2 выпущена на Себряковском, Амвросиевском Здолбуновоком цементных заводах (табл. 1).
НПИЦементом совместно с Южгпнроцементом разработано несколько разновидностей крентов, представляющих собой комплеспые добавки. Это кусковые, сыпучие материалы, которые служат исходным реагентом и затравкой для формирования в. цементом камне эттрингита и низкоосновных гидросилн- катов [4, 5]. Прирост марочной прочности цемента, обеспечиваемый крентом, достигает 200 кгс/см2. Высокопрочные цементы с крентами обладают в основном улучшенными стоительно-техническими свойствами. Такие цементы обладают пониженной деформацией усадки, повышенными показателями морозостойкости. сульфатостойкости и сохранностью гидравлической активности при хранении, хорошо зарекомендовали себя при пропаривании.
На основе крента, изготовленного на предприятиях Минхимпрома, выпушены три опытно-промышленные партии высокопрочного цемента активностью 600 — 670 кгс/см на Здолбуновском цементно-шиберном комбинате.
Таким образом, расширение применения химических и химико-минеральных добавок является одним из основных направлений технико-технологического процесса в области производства цемента, улучшения его строительно-технических свойств при снижении топливно-энергетических затрат,