СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕМЕНТА НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ И ЦЕМЕНТ НИЗКОЙ ВОДОПОТРЕБНОСТИ, ПОЛУЧЕННЫЙ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2023 года по МПК C04B7/02 C04B7/12 C04B7/13 C04B7/28 C04B7/38 B28C5/00 

Настоящее изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано взамен общестроительных цементов при производстве самоуплотняющихся, тяжелых, высокопрочных, мелкозернистых и высококачественных бетонов.

Известен состав цемента низкой водопотребности и способ его приготовления, отраженные в описании к патенту России №2207995 «Способ изготовления цемента низкой водопотребности», МПК7 С04В 7/52, опубл. 10.07.2003. Согласно этому изобретению 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.

Способ приготовления цемента низкой водопотребности в соответствии с этим патентом включает механохимическую обработку путем совместного помола 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.

Недостатками описанного состава цемента низкой водопотребности и способа его приготовления являются: повышенная водопотребность (нормальная густота) цемента, недостаточно высокие реологические характеристики цементных бетонов, а именно: водоредуцирующая способность, предельное напряжение сдвига, расплыв цементных систем, и их прочность, в частности ранняя прочность в возрасте 1-3 суток. 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.

Известен патент RU2379240, МПК С04В 7/02, 7/52, Цемент низкой водопотребности и способ его получения, опубликовано 20.01.2010. Способ включает совместный помол портландцемента с органическим водопонижающим реагентом и минеральным наполнителем до удельной поверхности 400-700 м²/кг; органический водопонижающий реагент взят в количестве 0,3-3,0% от массы цемента низкой водопотребности. Такой состав и способ его приготовления позволяют уменьшить нормальную густоту цементного теста даже при использовании органического водопонижающего реагента в минимальном количестве 0,3% от массы цемента низкой водопотребности, увеличить водоредуцирующий эффект на 2,4-47,7%, плотность цементного теста на 1-10%, прочность цементного камня на 0,9-51%, улучшить реологические характеристики: реологическая способность ΔР возросла до 150-490%, а предельное напряжение сдвига τ0 уменьшилось с 29,7 до 19,1-1,9 Па.

Недостатком описанных составов и способа его приготовления являются недостаточно высокие прочностные показатели цемента низкой водопотребности (далее - ЦНВ).

Известен патент "Цемент низкой водопотребности и способ его получения" (RU2656270, опубликовано: 04.06.2018), в котором описан цемент низкой водопотребности - ЦНВ, содержащий портландцемент или его смесь с минеральным наполнителем и суперпластификатор, отличающийся тем, что содержит кремнеземистый наномодификатор при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Портландцемент 50-100 Минеральный наполнитель 0-50 Суперпластификатор в пересчете на сухое вещество 0,3-3,0 Кремнеземистый наномодификатор 0,000004-0,0001 в пересчете на кремнезем

Способ получения цемента низкой водопотребности по аналогу характерен совместным измельчением портландцемента или его смеси с минеральным наполнителем и суперпластификатора, где дополнительно используют кремнеземистый наномодификатор, предварительно готовят сухую смесь тщательным перемешиванием портландцемента или его смеси с минеральным наполнителем, взятого в количестве (0,5-5)% от общей его массы, (0,1-5)% порошка суперпластификатора от общей его массы и наномодификатора или готовят раствор смеси тщательным перемешиванием портландцемента или его смеси с минеральным наполнителем, взятого в количестве (0,5-5)% от общей его массы, всего раствора суперпластификатора и наномодификатора, затем подготовленную сухую смесь совмещают с остальной частью портландцемента или его смеси с минеральным наполнителем и остальным суперпластификатором или указанный приготовленный раствор смешивают с остальной частью портландцемента или его смеси с минеральным наполнителем и проводят окончательное их измельчение до получения ЦНВ до удельной поверхности 5500-7500 см²/г.

В прототипе получают ЦНВ с большой плотностью зоны контакта цементного камня с зерном заполнителя.

Однако, используют дорогой суперпластификатор в немалом количестве, что делает применение ЦНВ исходно не столь выгодным. Введение в состав портландцементных бетонов суперпластификатора (СП) позволяет значительно повысить прочность материала за счет снижения водоцементного отношения в бетонных смесях. Однако значительное повышение прочности остается невостребованным в строительной практике. Использование высокопрочных бетонов оправдано только в уникальных зданиях и сооружениях. В массовом строительстве применяются бетоны класса В40 и ниже.

В аналоге указано, что случае использования порошкообразных суперпластификатора и наномодификатора подготавливается сухой премикс, поскольку из-за малой дозировки наномодификатора он может неравномерно распределиться в массе ЦНВ. Премикс получают путем тщательного смешения в вибрационном смесителе портландцемента, взятого в количестве (0,5-5)% от общей его массы, (0,1-5)% суперпластификатора от общей его массы и всей массы наномодификатора. Подготовленный премикс добавляют к остальной части смешанных портландцемента и суперпластификатора, при необходимости - твердого наполнителя, и проводят их измельчение в лабораторной вибрационно-шаровой мельнице СВМ-3 периодического действия (ООО «Опытный завод со специальным бюро», г. Москва) до получения ЦНВ с удельной поверхностью 5500-7500 см²/г.

После такого помола лишь только при необходимости используют минеральный карбонатный наполнитель (в т.ч. доломит), с которым производят домол полученного ЦНВ с ним до удельной поверхности 5500-7000 см²/кг.

Таким образом, в известном аналоге минеральный карбонатный наполнитель является возможной, но не основной добавкой при изготовлении ЦНВ.

Наиболее близким аналогом является патент RU2373163, опубликовано: 20.11.2009, в котором описан 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

Также в прототипе описан 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

Технической проблемой прототипа является такое же довольно значительное использование дорогого суперпластификатора в немалом количестве, что делает применение ЦНВ исходно не столь выгодным. Не смотря на низкие значения водопонижающего реагента в нижнем диапазоне, в целом расход реагента получается высоким, из-за кремнеземистой добавки, которая приводит к значительному повышению водопотребности цемента с этой добавкой.

Кроме того, при изготовлении ЦНВ используют пружинные мельницы, работающие по замкнутому циклу. Согласно [Юдович Б.Э., Зубехин С.А., Фаликман В.Р., Башлыков Н.Ф. Цемент низкой водопотребности: новые результаты и перспективы. // Бетон и железобетон – пути развития. Научные труды 2-ой Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону. - М., 2005.- Т. 3. - С. 613 – 622.] при получении ЦНВ в этих мельницах происходит «втирание» модификатора в поверхность клинкерных частиц, что и обуславливает уникальные свойства указанных цементов. Особенность этой технологии заключается в том, что сухие пластификаторы необходимо закрепить на поверхности клинкера, поэтому при этом способе изготовления ЦНВ очень сложно добиться стабильных строительно-технических показателей цемента.

Задачей изобретения является общее снижение потребности в суперпластификаторе при производстве ЦНВ.

Техническим результатом является расширение арсенала средств получения ЦНВ, в котором обеспечивается в целом снижение потребности в суперпластификаторе при производстве ЦНВ в сравнении с известными решениями.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ получения цемента низкой водопотребности, в котором осуществляют помол портландцемента, минерального наполнителя и суперпластификатора, отличающийся тем, что дополнительно в качестве минерального наполнителя берут карбонатсодержащий материал в виде доломитовой муки с удельной поверхностью 320 м²/кг, а также кремнеземистый материал в виде золы сепарированной летучей пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм, причем на 270 - 300 частей доломитовой муки берут 90 - 140 частей золы; осуществляют совместный помол в центробежно-ударной мельнице портландцемента с кремнеземистым материалом и добавлением доломитовой муки, с суперпластификатором в виде жидкости, причем компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор в виде жидкости 0,05-1

Также заявлен цемент низкой водопотребности - ЦНВ, содержащий портландцемент, карбонатсодержащий и кремнеземистый материалы, суперпластификатор, и полученный вышеописанным способом, отличающийся тем, что в качестве карбонатсодержащих добавок содержит доломитовую муку в виде отхода при производстве щебня с удельной поверхностью 320 м²/кг, а в качестве кремнеземистого материала - золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор в виде жидкости 0,05-1

Осуществление изобретения

В работе Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А., Кошкин А.Г. Оценка эффективности минеральных добавок в цементных композициях // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [https://web.snauka.ru/issues/2015/02/47294], опубл. в интернете: 10.10.2017. было установлено, что на водопотребность гранитной и доломитовой муки, а также измельченного бетонного лома влияет их плотность.

В опытах часть цемента замещалась минеральной добавкой.

Это исследование показало, что добавка доломита почти не влияла на водопотребность смешанного цемента без суперпластификатора, а измельченный бетон заметно повышает водопотребность. Замена даже небольшой части цемента микрокремнеземом приводит к значительному повышению водопотребности цемента с этой добавкой. Наименьшие показатели имеет доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг.

С учетом указанных результатов, полученных в исследовании [https://web.snauka.ru/issues/2015/02/47294], авторами настоящего изобретения было выбрано направление исследований по получению нового состава ЦНВ и способа его приготовления, в которых бы требовалось минимальное значение суперпластификатора.

При выборе решено было отказаться полностью от использования наномодификатора, который лишь увеличивает водопотребность и выбрать основным компонентов получения ЦНВ доломитовой муки с наименьшими показателями водопотребности 320 м²/кг.

В работе Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А. Влияние доломитовой муки на свойства растворной составляющей бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12. Ч. 1 [https://web.snauka.ru/issues/2014/12/42050] было показано, что хорошая прочность бездобавочного состава – 30 МПа может быть достигнута при введении 0,5% суперпластификатора при замещении 24 % цемента, а при дозировке добавки 1 % степень замещения может быть повышена до 33%.

Авторами настоящего изобретения данные показатели доломитовой муки были выбраны за основу в ходе дальнейших практических экспериментов по подбору различных составов. Но полностью отказаться от суперпластификатора не удалось.

В ходе экспериментов было установлено, что хорошая прочность бездобавочного состава может быть также достигнута при введении лишь 0,05-1 % суперпластификатора при замещении от 37 до 45% цемента.

Достичь таких показателей удалось путем введения в состав других минеральных добавок от 9,9 до 14,9% мас. Оптимальным оказалось использование золы сепарированной летучей пылевидного сжигания горючего сланца, зерновой состав которой брали с фракциями частиц 0,25-0,5 мм. Именно ее внесение обеспечило самые лучшие показатели замещения цемента, тогда как иные виды минеральных добавок лишь снижали процент замещения цемента и требовали повышения процента суперпластификатора. При использовании золы совместно с доломитовой мукой удалось снизить процент суперпластификатора до 0,05 - 1% мас.

Техническая проблема, характерная для прототипа и аналогов, связана с измельчением на мельницах, работающих по замкнутому циклу, где при получении ЦНВ в этих мельницах происходит «втирание» модификатора в поверхность клинкерных частиц, выражена тем, что сухие пластификаторы необходимо закрепить на поверхности клинкера, поэтому в таких мельницах очень сложно добиться стабильных строительно-технических показателей цемента.

В заявленном изобретении решение данной проблемы было найдено за счет использования жидких пластификаторов и ведения процесса помола в центробежно-ударных мельницах. Измельчение в этих мельницах основано на механическом разгоне твердых частиц и осуществляется путем свободного удара частиц о неподвижную преграду, возможно взаимное соударение частиц. Совокупность таких измельчающих воздействий и наличие встроенного воздушного классификатора определяет узкий гранулометрический состав полученного продукта, одинаковую форму частиц с высокой дефектностью. За счет изменения скорости и направления движения воздушных потоков в зоне измельчения и в классификаторе мельницы можно в достаточно широких пределах регулировать размер частиц получаемого материала.

Измельчение в центробежно-ударной мельнице основано на механическом разгоне твердых частиц и осуществляется путем свободного удара частиц о неподвижную преграду, возможно взаимное соударение частиц. Совокупность таких измельчающих воздействий и наличие встроенного воздушного классификатора определяет узкий гранулометрический состав полученного продукта, одинаковую форму частиц с высокой дефектностью. За счет изменения скорости и направления движения воздушных потоков в зоне измельчения можно в достаточно широких пределах регулировать размер частиц получаемого материала.

Отличительной особенностью центробежно-ударных мельниц является их высокая энергонапряженность (более 10 кВт/кг), что предопределяет осуществление в них процесса механохимической активации, т.е. создание структурных микродефектов и активных поверхностных центров. Эти структурные дефекты и активные центры характеризуются избыточной свободной энергией, следовательно, обладают высокой адсорбционной способностью. Поэтому именно на них и будет происходить закрепление модификатора, который вводится в мельницу в виде жидкости. При использовании жидкого пластификатора происходит его тонкое распыление в высокоскоростном потоке воздуха в камере помола (скорость движения порядка 100 м/с), т.е. раствор пластификатора превращается в аэрозоль.

В процессе измельчения «доза» механической энергии, передаваемой материалу, достигает 102 кДж/г, что переводит его в неравновесное состояние. При этом осуществляется «прививка» пластифицирующей добавки к поверхности клинкерных частиц, которая реализуется по механизму молекулярного наслаивания.

Таким образом, опытным путем подошли к способу получения цемента низкой водопотребности, в котором осуществляют помол портландцемента, добавок доломитовой муки, золы летучей и суперпластификатора.

Новым является то, что дополнительно в качестве минерального наполнителя берут карбонатсодержащий материал в виде доломитовой муки с удельной поверхностью 320 м²/кг, а в качестве кремнеземистого материала - золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм, причем на 270 - 300 частей доломитовой муки берут 90 - 140 частей золы; осуществляют совместный помол в центробежно-ударной мельнице портландцемента с кремнеземистым материалом и добавлением доломитовой муки, с суперпластификатором в виде жидкости, причем компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор в виде жидкости 0,05-1

Таким способом получают цемент низкой водопотребности - ЦНВ, содержащий портландцемент, карбонатсодержащий и кремнеземистый материалы, суперпластификатор, где в качестве карбонатсодержащих добавок ЦНВ содержит доломитовую муку в виде отхода при производстве щебня с удельной поверхностью 320 м²/кг, а в качестве кремнеземистого материала - золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор в виде жидкости 0,05-1

Полученный ЦНВ требует в общем процессе производства в 3 - 3,125 раза меньшего количества суперпластификатора, чем в прототипе при тех же объемах.

Это показали производственные испытания. Проводили сравнение производственного цикла приготовления цемента низкой водопотребности согласно прототипа и заявленным изобретением. Результаты сравнительных испытаний отражены в таблице 1.

Таблица 1.

Метод производства Объемы производства цемента низкой водопотребности
(тонн/сут) Расход (% по массе) Портландцемент Карбонатсодержащий и кремнеземистый материалы Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм Органический водопонижающий реагент (суперпластификатор) Согласно прототипа (патент RU2373163) 50 50 47 - - 3 70 54 43 - - 3 85 58 39 - - 3 100 61,5-62 35 - - 2,5-3 120 66,5-67 30 - - 2,5-3 Согласно заявленного изобретения 50 55 - 30 14 1 70 56 - 30 13 1 85 57 - 29 13 1 100 59 - 28 12,0-12,2 0,8-1 120 63 - 27 9,0-9,2 0,8-1

Опытные испытания прототипа показали, что минимальный расход органического водопонижающего реагента (указанный в прототипе 0,3% мас.) достигается только на завершении процесса приготовления смеси, когда в процессе помола в пружинной мельнице остается часть ранее внесенного органического водопонижающего реагента. В 93% объема производства смеси при приготовлении используют максимальные значения органического водопонижающего реагента (от 2,5 до 3%).

Аналогичным образом, минимальные показатели (0,05% мас.) согласно заявленного изобретения достигаются также на завершении процесса приготовления смеси, когда в процессе помола в центробежно-ударной мельнице остается часть ранее внесенного органического водопонижающего реагента. В 90% объема производства смеси при приготовлении используют максимальные значения органического водопонижающего реагента (от 0,8 до 1% мас.).

Приготовление цемента низкой водопотребности осуществляют следующим образом.

В качестве минерального наполнителя берут карбонатсодержащий материал в виде доломитовой муки с удельной поверхностью 320 м²/кг, а также кремнеземистый материал - золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм, причем на 270 - 300 частей доломитовой муки берут 90 - 140 частей золы.

Для приготовления цемента низкой водопотребности использовали портландцемент (55-63% по массе) марок:

- ПЦ500Д0;

- ПЦ400Д0;

- портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н;

- портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б;

кремнеземистые материалы (9-14% по массе):

- золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм;

карбонатные материалы (27-30% по массе):

- доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг;

органический водопонижающий реагент - суперпластификатор (концентрированные растворы):

- SikaPlast-40, водная добавка;

- Дофен (жидкость);

- 10-03 (раствор);

- Меламиноформальдегидная анионоактивная смола марки МФ-АР;

- водный раствор СМФ;

- водный раствор НКНС 40-03.

В качестве суперпластификатора (0,05-1% по массе) может использоваться раствор или водная дисперсия с концентрацией 20-40%.

Для жидкого суперпластификатора готовится раствор премикса. Для этого необходимо тщательно смешать наномодификатор любой формы (гель или водную дисперсию наномодификатора) с концентрированным раствором всего суперпластификатора. Полученный премикс вводится в общий помол центробежно-ударной мельницы с остальными ингредиентами и осуществляется их совместное измельчение, до получения ЦНВ с удельной поверхностью 5500-7500 см²/г и влажностью не более 2%.

Помол в центробежно-ударной мельнице (см. пример на чертеже - Фиг. установки центробежно-ударной мельницы) вышеуказанной смеси из портландцемента, доломитовой муки с удельной поверхностью 320 м²/кг, золы сепарированной летучей пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм, суперпластификатора в виде жидкости, осуществляют путем подачи через бункер 5 исходной смеси в камеру измельчения 1, где ведется помол смеси.

В процессе помола недоизмельченный материал 8 оседает сначала в нижнем ярусе камеры измельчения 1 центробежно-ударной мельницы, откуда он увлекается принудительной подачей воздуха 4 в патрубки 11 отвода недоизмельченного материала 8 вниз, откуда его затем повторно направляют на домол через желоба 7 в камеру измельчения 1 центробежно-ударной мельницы.

Измельчение в центробежно-ударной мельнице основано на механическом разгоне твердых частиц и осуществляется путем свободного удара частиц о неподвижную преграду в виде отбойного кольца 2, где происходит взаимное соударение частиц.

Вращение смеси задается лопастным ускорителем потока.

Легкие фракции готового продукта 3 увлекаются воздухом через каналы отведения 10 готового продукта в воздушный классификатор 6, где возможна дальнейшая сортировка продукта при необходимости. В верху классификатора 6 имеется окно 12, куда подают готовый продукт 9 нужной фракции.

Совокупность таких измельчающих воздействий и наличие встроенного воздушного классификатора определяет узкий гранулометрический состав полученного продукта, одинаковую форму частиц с высокой дефектностью. За счет изменения скорости и направления движения воздушных потоков в зоне измельчения можно в достаточно широких пределах регулировать размер частиц получаемого материала.

Сущность изобретения поясняется примерами выполнения составов цементов низкой водопотребности, отраженных в Таблице 2.

В Таблице 3 приведены характеристики составов цементов низкой водопотребности в соответствии с Таблицей 2.

Таблица 2. Примеры составов ЦНВ.

Состав и его № 1 2 3 4 Портландцемент, мас.%         ПЦ500ДО 55 - - - ПЦ400Д0 - 58 - - портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н - - 61 - портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Б - - - 63 Кремнеземсодержащий минеральный материал, мас.%         - зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц: - 0,25 мм 14 - - - - 0,5 мм - 12 - - - 0,25-0,5 мм - - 10 9 Карбонатсодержащий минеральный материал, мас.%         - доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 30 29-29,95 28-28,95 27 суперпластификатор, мас.%         - SikaPlast-40, водная добавка 0,5 - - 0,5 - Дофен (жидкость) 0,5 - - 0,5 - 10-03 (раствор) - - 0,05-1 - - Меламиноформальдегидная анионоактивная смола марки МФ-АР; - 0,025-0,5 - - - водный раствор НКНС 40-03 - 0,025-0,5 - -

Таблица 3. Физико-механические и реологические характеристики цементов низкой водопотребности.

№ состава 1 2 3 4 Физико-механические свойства:         Нормальная густота цементного теста НГ, % 15,7 14,8 16,1 15,4 Водоредуцирующий эффект ΔВд, % 38,0 37,5 39,8 39,7 Плотность цементного теста ρ, г/л/% 2,234
/103 2,251
/105 2,249
/105 2,239
/104 Прочность цементного камня через 28 суток, МПа 145 138 141 153 Реологические свойства:         Водоцементное отношение цементного теста 0,236 0,230 0,232 0,236 Расплыв миницилиндра РЦ, мм 28 30 31 29 Предельное напряжение сдвига, τ0, Па 4,3 3,6 3,5 4,2 Усиление реологической способности, ΔP, % 310 290 330 300

Результаты испытаний предлагаемого решения показывают, что заявляемый цемент низкой водопотребности обладает такими же характеристиками по водоредуцирующему эффекту, что и прототип, сходными реологическими характеристиками, высокой прочностью на сжатие цементного камня.

При этом, удалось достичь минимальных значений в применении суперпластификатора до 0,1% по массе.

Группа изобретений относится к технологии вяжущих материалов и может быть использована взамен общестроительных цементов при производстве самоуплотняющихся, тяжелых, высокопрочных, мелкозернистых и высококачественных бетонов. Способ получения цемента низкой водопотребности (ЦНВ) включает совместный помол в центробежно-ударной мельнице портландцемента, минерального наполнителя - карбонатсодержащего материала и кремнеземистого материала, и суперпластификатора в виде жидкости. В качестве карбонатсодержащего материала используют доломитовую муку с удельной поверхностью 320 м²/кг в виде отхода при производстве щебня, в качестве кремнеземистого материала используют золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца фракции 0,25-0,5 мм, причем на 270-300 частей указанной доломитовой муки берут 90-140 частей указанной золы. При этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: портландцемент 55-63, доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30, зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14, суперпластификатор 0,05-1. Технический результат – расширение арсенала средств получения ЦНВ, в котором обеспечивается снижение потребности в суперпластификаторе при производстве ЦНВ. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Способ получения цемента низкой водопотребности, включающий совместный помол портландцемента, минерального наполнителя - карбонатсодержащего материала и кремнеземистого материала, и суперпластификатора, отличающийся тем, что в качестве карбонатсодержащего материала используют доломитовую муку с удельной поверхностью 320 м²/кг в виде отхода при производстве щебня, в качестве кремнеземистого материала используют золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца фракции 0,25-0,5 мм, а в качестве суперпластификатора - суперпластификатор в виде жидкости, причем на 270-300 частей указанной доломитовой муки берут 90-140 частей указанной золы; осуществляют совместный помол в центробежно-ударной мельнице портландцемента с указанным кремнеземистым материалом и добавлением доломитовой муки, с суперпластификатором в виде жидкости, причем компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор 0,05-1

2. Цемент низкой водопотребности - ЦНВ, содержащий портландцемент, минеральный наполнитель - карбонатсодержащий и кремнеземистый материалы, суперпластификатор, отличающийся тем, что в качестве карбонатсодержащего материала содержит доломитовую муку с удельной поверхностью 320 м²/кг в виде отхода при производстве щебня, в качестве кремнеземистого материала - золу сепарированную летучую пылевидного сжигания горючего сланца фракции 0,25-0,5 мм, а в качестве суперпластификатора - суперпластификатор в виде жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент 55-63 Доломитовая мука с удельной поверхностью 320 м²/кг 27-30 Зола сепарированная летучая пылевидного сжигания горючего сланца с фракциями частиц 0,25-0,5 мм 9-14 Суперпластификатор 0,05-1