Повышение активности цемента

Повышение активности цемента на аппаратах вихревого слоя АВС-100, АВС-150

В настоящее время мировая тенденция такова, что на смену традиционным чистым портландцементам приходят цементы с высоким содержанием (больше 35%) минеральных добавок. Таких как доменный шлак, микрокремнезем, летучая зола, известняковая мука, природный и искусственный пуццолан. Целесообразность увеличения доли минеральных добавок в цементах не вызывает сомнений для цементных заводов, в то же время для потребителей цементов она не всегда однозначна.

Благодаря сепаратным технологиям измельчения отдельных компонентов и последующего гомогенного смешивания стало возможным целенаправленно регулировать гранулометрический состав цемента, получать цементы с оптимальной дисперсностью. Однако при нынешнем дефиците качественного цемента, говорить о применении цемента соответствующей марки сегодня не приходится. Хорошо, если удается работать с одним и тем же надежным поставщиком и цементом соответствующим Европейским стандартам. А получить сертификат на поставляемый цемент с фактическими характеристиками по активности, насыпной плотности, дисперсности и другими параметрами, а не разбросом, допускаемым ГОСТом – весьма затруднительно. Поэтому применять минеральные добавки, например доменные шлаки с оптимальной дисперсностью, имеющие функциональную зависимость от дисперсности цемента могут позволить себе только крупные предприятия, имеющие хорошо оснащенные лаборатории.

Эффективность цемента можно повысить, (а следовательно, снизить его расход), увеличив тонкость его помола. Хорошо известно, что основные свойства цемента, в том числе его активность и скорость твердения, определяются не только химическим и минералогическим составом клинкера, формой и размерами кристаллов алита и белита, наличием тех или иных добавок, но и, в большей степени, тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом, а также формой частичек порошка.

На предприятиях сборного железобетона для того, чтобы бетон как можно скорее достиг распалубочной прочности, часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента. Можно избежать этого, если использовать вяжущее более тонкого помола: на таком вяжущем твердение бетона в раннем возрасте происходит быстрее. Можно сэкономить цемент и другим путем: ввести в цемент песок, известняк, золу или какой-либо другой наполнитель и с ним осуществить помол цемента. Однако, как показывают исследования, при этом марка вяжущего снижается, хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенного заполнителя. Для получения бетона марок до 200 и даже выше такое вяжущее вполне приемлемо. В зависимости от количества введенного заполнителя (30-50%) можно сэкономить до 30 % цемента.

Так например, некоторые производители дезинтеграторов заверяют, что совместный помол товарного цемента с известняковым порошком и пластифицирующей добавкой, повышает прочность образцов в начальные сроки твердения, не менее чем на 46 %, а при замещении одной пятой части цемента микронаполняющей добавкой, прирост прочности в возрасте 3 суток составит более 90 %.

Однако надо осторожно относиться к таким заявлениям. Можно поверить в эти цифры для долго хранящегося цемента, с тонкостью помола 2000–2500 см 2 /г и очень плохой гранулометрией цементных зерен, но для цементов с тонкостью помола 3500– 4000 см 2 /г – сомнительно, особенно для цементов с минеральными добавками. Однако, для получения высокоактивного быстротвердеющего цемента необходимо увеличение тонкости помола с обычных 2000–3000 см 2 /г до 3500–4500 см 2 /г, в то же время увеличение удельной поверхности цементного порошка сверх 6000 см 2 /г сомнительно и есть много вопросов и не до конца изучено.

Измельчение цемента с добавками приобрело характер эпидемии. Качество добавок не контролируется – золы нестабильны и содержат несгоревший уголь. В США стандартом установлен предельный уровень содержания несгоревшего угля в золе для ее утилизации в бетон – 3.5%. При использовании золы вводят дополнительно органические добавки, уменьшающие захват воздуха в бетон угольными частицами. Очевидно, что у нас этого не делают.

Высокое качество цемента подразумевает целый набор свойств, а не только 28 суточную прочность на сжатие кубиков. Действительно, тонкий помол увеличивает скорость гидратации и быстрый набор прочности, уменьшает долю непрореагировавшего клинкера в бетоне (в основном C2S). Но в то же время реология цемента сильно меняется и он может уже не иметь свойств, которые позволяют транспортировать его в силоса и далее подавать питателем в бетоносмеситель. Более того, быстрая гидратация может создать проблемы быстрого схватывания.

Для того чтобы обычные заводы смогли внедрить эти технологии, нужны готовые небольшие технологические линии, или отдельные агрегаты типа АВС. Некоторые ученые считают выгодным поставлять на заводы цементы в виде клинкера. Помольные отделения обеспечивают наиболее экономичный расход вяжущих, позволяют в качестве минеральных добавок применять местное сырье, в том числе отходы, позволяют вести мокрый помол. Для организации помола могут быть использованы малогабаритные устройства, располагаемые в бетоносмесительных цехах между дозировочным и смесительным отделениями. В России имеются единичные экземпляры удачных установок, таких как электромассклассификатор (ЭМК), разработки В.В.Зырьянова, эффективные магнитно-индукционные реакторы-диспергаторы с вихревым слоем ферромагнитных частиц (АВС-100, АВС-150 Д.Д.Логвиненко) с использованием переменного электромагнитного поля для активации цемента и наполнителей, дезинтеграторы мокрого помола (рис. 1).

Повышение активности цемента

Рисунок 1. Аппарат вихревого слоя АВС-150КШ для повышения активности цемента

Максимальный экономический эффект от внедрения механической активации в технологию производства бетонов, достигается только при правильном сочетании таких параметров обработки, как избирательность домола товарного цемента аппаратами вихревого слоя АВС, оптимальной энергонапряженности процесса смешивания и доступности сырьевых компонентов опять же при помощи аппаратов вихревого слоя АВС. Процесс активации цемента это не только получение оптимальной гранунолометрии, формы и поверхности цементного зерна, но и обеспечение его полной гидратациию.

Компания GlobeCore готова помочь внедрить как в существующие производства линии активации цемента, его домола до любой тонины, АВС способен молоть до дисперсии 3-5 мкм на сухую, при этом производительность аппарата типа АВС-100 будет порядка 100 кг/час, а это не многим не мало на затраты в 4 кВт получаем помол из 70-80 мкм до размера 3-5 мкм за 1 час