RU2766258C1 - Портландцемент с минеральными добавками - Google Patents
Портландцемент с минеральными добавками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766258C1 RU2766258C1 RU2021125848A RU2021125848A RU2766258C1 RU 2766258 C1 RU2766258 C1 RU 2766258C1 RU 2021125848 A RU2021125848 A RU 2021125848A RU 2021125848 A RU2021125848 A RU 2021125848A RU 2766258 C1 RU2766258 C1 RU 2766258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- portland cement
- limestone
- chamotte
- superplasticizer
- kaolin powder
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/26—Carbonates
- C04B14/28—Carbonates of calcium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/14—Cements containing slag
- C04B7/147—Metallurgical slag
- C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для изготовления бетонных смесей и растворов, применяемых на предприятиях по производству сборного железобетона и бетоносмесительных узлах. Техническим результатом является повышение предела прочности на сжатие в ранние сроки твердения за счет введения в состав портландцемента двух видов минеральных добавок (порошок шамотно-каолиновый и известняк) и снижение водопотребности портландцемента за счет введения химической добавки (суперпластификатора С-3). Сущность изобретения заключается в том, что портландцемент с минеральными добавками включает портландцементный клинкер, шлак ТЭС, порошок шамотно-каолиновый, известняк, двуводный гипс и химическую добавку в виде суперпластификатора С3, в следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцементный клинкер (ПЦК) - 63–75; двуводный гипс (ДГ) - 4,4–5,3 (в пересчете на SO3); шлак ТЭС - 5–10; порошок шамотно-каолиновый (ПШК) – 2,5–7,5; известняк (И) – 13–14; химическая добавка - суперпластификатор С-3 – 0,1–0,2. 2 ил., 5 табл.
Description
Изобретение относится к составам цементов и может быть использовано для изготовления бетонных смесей и растворов, применяемых на предприятиях по производству сборного железобетона и бетоносмесительных узлах.
Известен состав портландцемента (см. RU 2496728 C1, C04B 7/52, C04B 7/52, опубл. 27.10.2013), содержащий портландцементный клинкер, двуводный гипс и добавку. В качестве добавки применяют натрий фтористый. В состав портландцемента входит, масс. %:
портландцементный клинкер | 95,93–98,77 |
гипс двуводный | 0,50–1,92 |
натрий фтористый | остальное |
Известна смесь портландцемента с минеральной добавкой (см. RU 2476391 C1, C04B 7/02, C04B 7/02, опубл. 27.02.2013). В качестве минеральной добавки применяют природный волластонит с размером частиц менее 40 мк при следующем соотношении компонентов, масс. %:
портландцемент | 85–95 |
природный волластонит механоактивированный | 10–15 |
Наиболее близким техническим решением является состав портландцемента (см. RU 2460699 C1, C04B 7/02, C04B 7/02, опубл. 10.09.2012)., содержащий следующие компоненты, масс. %:
необожженный доломит (НД) | 5,0–15,0 |
доменный гранулированный шлак (ДГШ) | 5,0–15,0 |
портландцементный клинкер (ПЦК) | 75,0–77,5 |
двуводный гипс (ДГ) | 2,5–5,0 |
Наиболее существенным недостатком известного состава портландцемента является применение необожженного молотого доломита, относящегося к классу карбонатов с химическим составом CaCO3·MgCO3, так как в этом случае он может содержать вредный оксид магния MgO, который вызывает неравномерность изменения объема. Кроме того, содержание оксида магния ограничивается не более 5 % в портландцементах любого типа, данная минеральная добавка не предусмотрена стандартом ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные. Технические условия», а также обладает повышенной водопотребностью в сравнении с молотым известняком (CaCO3).
Задачей предлагаемого изобретения является получение портландцемента с более низкой водопотребностью и повышенным пределом прочности на сжатие в ранние сроки твердения.
Сущность изобретения заключается в том, что портландцемент с минеральными добавками, включающий портландцементный клинкер, шлак ТЭС, порошок шамотно-каолиновый, известняк, двуводный гипс и химическую добавку в виде суперпластификатора С3, в следующем соотношении компонентов, масс. %:
портландцементный клинкер (ПЦК) | 63–75 |
двуводный гипс (ДГ) | 4,4–5,3 (в пересчете на SO3) |
шлак ТЭС | 5–10 |
порошок шамотно-каолиновый (ПШК) | 2,5–7,5 |
известняк (И) | 13–14 |
химическая добавка - суперпластификатор С-3 | 0,1–0,2 |
Технический результат получаем за счет введения в состав портландцемента двух видов минеральных добавок (порошок шамотно-каолиновый и известняк), что позволяет в процессе гидратации образовывать карбоалюминаты кальция, которые в свою очередь повышают предел прочности на сжатие в ранние сроки твердения, а химическая добавка – (суперпластификатор С-3) снижает водопотребность портландцемента.
Для экспериментальной проверки заявляемого состава были разработаны и испытаны несколько составов портландцемента с добавками, которые приведены в таблице 1.
Таблица 1
Расход компонентов портландцемента с минеральными добавками
№ | Расход материалов, % | |||||
ПЦК | ДГ | Шлак ТЭС | ПШК | И | Хим. добавка С-3 | |
1 | 60–80 | 3,5–5,5 | 4–11 | 2,0–8,3 | 10–15 | 0,1–0,2 |
2 | 63–75 | 4,4–5,3 | 5–10 | 2,5–7,5 | 13–14 | 0,1–0,2 |
3 | 63–75 | 4,4–5,3 | 5–10 | 2,5–7,5 | 10–15 | 0,1–0,2 |
4 | 63–75 | 4,4–5,3 | 5–10 | 2,5–7,5 | 13–14 | 0,1–0,2 |
5 | 60–80 | 3,5–5,5 | 4–11 | 2,0–8,3 | 10–15 | 0,1–0,2 |
Характеристика исходных компонентов:
1. Вяжущее вещество: портландцемент, полученный совместным помолом в лабораторной шаровой мельнице клинкера и гипсового камня до удельной поверхности 320 м2/кг;
Химико-минералогический состав вяжущего вещества представлен в таблице 2.
Таблица 2
Химико-минералогический состав вяжущего вещества
Химический состав, % | Минералогический состав, % |
||||||||||
MgO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | SO3 | ППП | R2O | C3S | β-C2S | C3A | C4AF |
Цементный клинкер | |||||||||||
1,22 | 23,69 | 4,06 | 5,06 | 64,61 | 0,48 | 0,66 | 0,22 | 58,61 | 25,15 | 6,3 | 9,94 |
Физико-механические свойства вяжущего вещества представлены в таблице 3.
Таблица 3
Физико-механические свойства вяжущего вещества
Наименование | Удельная поверхность, м2/кг |
Нормальная густота, % | Сроки схватывания, ч-мин | Активность, МПа | ||
начало | конец | Rиз | Rсж | |||
ЦЕМ I | 314 | 26,5 | 0-45 | 3-40 | 6,4 | 52,5 |
2. Химическая добавка: химический модификатор – суперпластификатор С-3 (ТУ 2481-001-51831493-00). Продукт на нафталинформальдегидной основе в виде водорастворимого порошка коричневого цвета или водного раствора темно-коричневого цвета, имеющего концентрацию не менее 32 %. Производитель – ТПО «Универсальные бетоны» (Россия, Ставропольский край, г. Лермонтов).
Согласно ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные. Технические условия» для цементов в качестве специальных и технологических добавок применяют органические или неорганические материалы. Количество органических добавок в сухом состоянии не должно превышать 0,2 % от массы цемента.
3. Минеральные добавки
- двуводный гипс (ДГ)
- шлак ТЭС;
- порошок шамотно-каолиновый (ПШК).
- известняк (И).
Для получения цемента с минеральными добавками применялись следующие минеральные добавки, которые представляют собой побочные продукты различных отраслей промышленности. Химический состав минеральных добавок представлен в таблице 4.
Таблица 4
Химический состав минеральных добавок
Содержание оксидов, % | Наименование добавки | ||
ПШК | Шлак ТЭС | И | |
SiO2 | 50,67 | 55,66 | 3,73 |
Al2O3 | 34,20 | 22,40 | 0,44 |
Fe2O3 | 1,13 | 15,00 | 0,63 |
TiO2 | 0,71 | 0,75 | 0,03 |
CaO | 5,11 | 2,10 | 50,90 |
MgO | 0,69 | 1,60 | 1,99 |
P2O5 | 0,03 | 0,07 | 0,40 |
K2O | 0,32 | 2,26 | 0,14 |
Na2O | 0,14 | 0,78 | 0,08 |
SO3 | <0,1 | <0,01 | 0,12 |
ППП | 6,62 | 0,02 | 41,50 |
3.1 Химически чистый двуводный гипс состоит из 32,5 % CaO, 46,5 % SO2 и 21 % H2O. Двуводный гипс является мягким минералом, его твердость по шкале Мооса равна 2. Цвет минерала приближается к белому (в зависимости от вида, наличия и количества примесей может быть серым, желтовато-бурым). Поставщик – ООО «Минерал-Хорс», г. Воронеж.
3.2 В составе стеклофазы присутствует достаточно большое количество кристаллических соединений в виде минералов акерманита (d = 0,309; 0,287 нм), геленита (d = 0,285; 0,243; 0,219 нм), мервинита (d = 0,268; 0,265 нм) и других соединений. При этом общее содержание кристаллических фаз составляет 33,3 %.
Шлаки ТЭС образуются в условиях высоких температур в результате физико-химического взаимодействия компонентов исходных твердых материалов (топлива, руды и плавня) и газовой среды. В основном шлак ТЭС представлен стекловидной фазой, без каких-либо кристаллических включений.
3.3 Анализ порошка шамотно-каолинового поясняется чертежами, где на фиг. 1 – рентгенограмма пробы порошка шамотно-каолинового, фиг. 2 – ИК-спектры образца порошка шамотно-каолинового.
Рентгенофазовый анализ проб порошка шамотно-каолинового показал наличие значительного количества минерала каолинита в пробе, о чем свидетельствуют дифракционные отражения (d = 0,277; 0,256; 0,248; 0,233; 0,199; 0,189; 0,178; 0,166; 0,148 нм).
Отмечено наличие кристаллического β-кварца (d = 0,424; 0,357; 0,334; 0,245; 0,231; 0,212; 0,181; 0,154 нм) и небольшое количество α-кварца (d = 0,230; 0,220 нм). На дифрактограмме присутствуют также линии минерала трехкальциевого алюмината (d = 0,270; 0,220; 0,189 нм).
По данным инфракрасной спектроскопии в пробе ПШК отмечено присутствие значительного количества минерала каолинита, о чем свидетельствуют линии на спектрограмме в области 1115-1110, 1035, 1010 см-1 – валентные колебания связи Si – O (Si) и Si – O; 940 и 915 см-1 – деформационные колебания структурных гидроксильных минералов, связанных с катионами Al3+; 545 см-1 – смешанные деформационные Si – O и валентные Al – O(H) колебания; 470 и 430 см-1 – деформационные Si – O колебания; 3695-3700, 3665-3670, 3620-3625 см-1 – валентные колебания структурных гидроксильных групп.
Таким образом, с помощью рентгенофазового и ИК-спектрального анализов установлено, что порошок шамотно-каолиновый представлен такими кристаллическими фазами, как каолинит, β и α-кварц, а также минералом трехкальциевого алюмината. Логично предположить, что в составе ПШК должно присутствовать значительное количество рентгеноаморфного метакаолинита, образующегося при дегидратации исходного каолинита. Это значит, что метакаолинит и трехкальциевый алюминат будут определять гидравлическую активность порошка шамотно-каолинового. Значительного влияния на процессы гидратации портландцемента с добавкой ПШК следует ожидать и от минерала каолинита.
3.4. Известняк (И) представляет собой природный каменный материал бело-серо-желтого цвета. Месторождение – Правобережное. Оно расположено в Краснодарском крае, Лабинском районе, на правом берегу р. Малая Лаба, в 4 км к востоку от ж.-д. станции Шедок. Химический состав приведен в таблице 4.
Составы изготавливали следующим образом:
Для всех составов определялось значение нормальной густоты, после чего формовали образцы-призмы с размерами 4×4×16 см согласно ГОСТ 30744-2001 «Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка». Полученные данные (таблица 5) свидетельствуют о том, что предел прочности на сжатие, определенный в возрасте двух суток нормального твердения на образцах-призмах, находится в пределах нормативных значений по ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные. Технические условия» для цементов и соответствуют классу по прочности не менее 42,5Б (прочность на сжатие, МПа, не менее 20 и 42,5 в возрасте 2 и 28 суток соответственно).
Значения предела прочности на сжатие для разработанного состава выше, чем у других аналогичных составов.
Таблица 5
Составы портландцемента
№ | Состав портландцемента, % | Предел прочности на сжатие в возрасте 2 суток твердения, МПа | Нормальная густота цементного теста НГ, % | |||||||
ПЦК | ДГ | ДГШ | Шлак ТЭС | ПШК | И | НД | С-3 | |||
1 | 60 | 5,5 | - | 11 | 8,3 | 15 | - | 0,2 | 12,1 | 25 |
2 | 63 | 5,3 | - | 10 | 7,5 | 14 | - | 0,2 | 21,2 | 23 |
3 | 70 | 5 | - | 8 | 5 | 11,9 | - | 0,1 | 8,1 | 26 |
4 | 75 | 4,4 | - | 5 | 2,5 | 13 | - | 0,1 | 20,8 | 23 |
5 | 78 | 5,9 | - | 4 | 2 | 10 | - | 0,1 | 13,8 | 24 |
RU 2460699 | 75,0 | 3,5 | 10 | - | - | - | 11,5 | - | 9,8 | 27 |
Выполнена разработка составов портландцемента с минеральными добавками на основе отходов промышленности. Определена область оптимальных значений в дозировках минеральных добавок, а также установлено, что введение порошка шамотно-каолинового в сочетании с молотым известняком оказывает значительное влияние на повышение предела прочности на сжатие цементного камня в ранние сроки твердения, а введение химического модификатора С-3 понижает водопотребность портландцемента.
Claims (2)
- Портландцемент с минеральными добавками, включающий портландцементный клинкер, шлак ТЭС, порошок шамотно-каолиновый, известняк, двуводный гипс и химическую добавку в виде суперпластификатора С3, в следующем соотношении компонентов, масс. %:
-
портландцементный клинкер (ПЦК) 63–75 двуводный гипс (ДГ) 4,4–5,3 (в пересчете на SO3) шлак ТЭС 5–10 порошок шамотно-каолиновый (ПШК) 2,5–7,5 известняк (И) 13–14 химическая добавка - суперпластификатор С-3 0,1–0,2
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021125848A RU2766258C1 (ru) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | Портландцемент с минеральными добавками |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021125848A RU2766258C1 (ru) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | Портландцемент с минеральными добавками |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766258C1 true RU2766258C1 (ru) | 2022-02-10 |
Family
ID=80214943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021125848A RU2766258C1 (ru) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | Портландцемент с минеральными добавками |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766258C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794056C1 (ru) * | 2022-06-10 | 2023-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет" | Вяжущее, включающее доменный шлак и цемент |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460699C1 (ru) * | 2010-12-29 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Портландцемент |
CN109293262A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-01 | 广州极慧技术服务有限公司 | 一种高强度抗渗水泥及其制备方法 |
CN109354423A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-19 | 富蕴天山水泥有限责任公司 | 一种炉渣硅酸盐水泥及其制备方法 |
JP2020164409A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 三菱マテリアル株式会社 | セメント組成物 |
-
2021
- 2021-09-01 RU RU2021125848A patent/RU2766258C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460699C1 (ru) * | 2010-12-29 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Портландцемент |
CN109293262A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-01 | 广州极慧技术服务有限公司 | 一种高强度抗渗水泥及其制备方法 |
CN109354423A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-02-19 | 富蕴天山水泥有限责任公司 | 一种炉渣硅酸盐水泥及其制备方法 |
JP2020164409A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 三菱マテリアル株式会社 | セメント組成物 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ЕРМИЛОВА Е.Ю. Композиционные цементы с комплексными добавками термоактивированных полиминеральных глин и карбонатов, Авто на соискание уч. степени КТН, Казань, 2017, 20 с. * |
ЕРМИЛОВА Е.Ю. Композиционные цементы с комплексными добавками термоактивированных полиминеральных глин и карбонатов, Автореферат на соискание уч. степени КТН, Казань, 2017, 20 с. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794056C1 (ru) * | 2022-06-10 | 2023-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Череповецкий государственный университет" | Вяжущее, включающее доменный шлак и цемент |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11001527B2 (en) | Composite cement and method of manufacturing composite cement | |
US10065888B2 (en) | Method of enhancing the latent hydraulic and/or pozzolanic reactivity of materials | |
US10336652B2 (en) | Enhancing calcined clay use with inorganic binders | |
KR20130062162A (ko) | 고로슬래그와 csa계 시멘트를 포함하는 조강시멘트 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트 | |
EP2842923A1 (en) | Binder comprising calcium sulfoaluminate cement and magnesium compound | |
CA1061808A (en) | Process for producing low porosity cement | |
Thomas et al. | Equivalent performance with half the clinker content using PLC and SCM | |
JP6983963B1 (ja) | セメント組成物 | |
Chandara | Study of pozzolanic reaction and fluidity of blended cement containing treated palm oil fuel ash as mineral admixture | |
KR102255380B1 (ko) | 시멘트 조성물 및 시멘트 조성물의 제조 방법 | |
RU2766258C1 (ru) | Портландцемент с минеральными добавками | |
KR101306182B1 (ko) | 순환골재를 함유한 친환경 호안블록 결합재 조성물 | |
KR100724340B1 (ko) | 저가의 폐기물 고형화용 고기능 특수시멘트 | |
RU2373163C1 (ru) | Цемент низкой водопотребности и способ его получения | |
Venu et al. | Influence of alkaline ratios on strength properties of fly ash-ground granulated blast furnace slag based geopolymer mortars | |
Danner et al. | Thermally activated marl as a pozzolan for cementitious based products | |
Yong-Xin et al. | Microstructure and composition of hydration products of ordinary Portland cement with ground steel-making slag | |
RU2149843C1 (ru) | Расширяющая добавка к цементу | |
JP7181355B1 (ja) | セメント混和材、セメント混和材の製造方法及びセメント組成物 | |
Lallas | The Impact of Supplementary Cementitious Materials on Strength Development in Concrete | |
JPH0235698B2 (ru) | ||
EP4067321A1 (en) | Cement comprising cement clinker and a pozzolanic-type supplementary cementitious material | |
JP2023127725A (ja) | 水硬性組成物、水硬性組成物の製造方法、硬化体の製造方法、並びに、圧縮強さの変動を抑制する方法 | |
Jeevitha et al. | Strength Properties of Concrete with Partial Replacement of Mineral Admixtures and Marble Waste | |
Wang et al. | Research on Properties of MK–CFBCA Mineral Admixtures |