Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций

Авторы патента:

C04B111/20 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2748328:

Овчаренко Геннадий Иванович (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей. Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций включает совместное измельчение портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного гранулированного шлака, добавление высококальциевой золы в вяжущее в момент приготовления бетонной или растворной смеси, перед добавлением высококальциевой золы предварительно определяют содержание в ней свободной извести, после чего добавляют золу в вяжущее в следующем соотношении, мас.% от массы цемента: содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 11%, но больше 7% до 20, или содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 7%, но больше 5% до 30, или содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 5% до 40. Технический результат – сокращение расхода цемента, снижение стоимости портландцементного вяжущего, упрощение технологии изготовления цемента и бетонных смесей с сохранением прочности и деформативности бетона. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве различных бетонных и растворных смесей.

Известен способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы (ВКЗ) теплоэлектростанций (ТЭЦ), включающий смешивание и помол портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного гранулированного шлака, активной минеральной добавки, высококальциевой золы теплоэлектростанций (RU 2376253, 20.12.2009).

Недостатком способа является то, что на цементном заводе или на помольной установке у потребителя вяжущего, технологически невозможно производить вяжущее с широким диапазоном соотношений: портландцемент : высококальциевая зола ТЭЦ. В то же время для разных бетонных и растворных смесей часто требуется оперативное изменение этого соотношения в широких пределах, что позволит экономить большее количество портландцемента и улучшать технологические свойства бетонных и растворных смесей.

Наиболее близким, по своей технической сущности является способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного гранулированного шлака, активной минеральной добавки искусственного или природного происхождения, добавление высококальциевой золы в вяжущее в момент приготовления бетонной или растворной смеси (RU №2553667, 20.06.2015).

Недостатком данного способа является использование портландцемента с минеральными добавками (типа ЦЕМ II 32,5 или М 400 Д20), в котором часть (3-10%) доменного гранулированного шлака заменяется активной минеральной добавкой (АМД) искусственного или природного происхождения. Производство таких цементов ограничено, оно требует дополнительных экономических затрат на АМД, технологических возможностей по подаче и дозированию дополнительных компонентов смеси (четырех вместо трех на цементном заводе, либо трех компонентов (цемент, ВКЗ, АМД) вместо двух (цемент и ВКЗ) на бетонном заводе.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение затрат на компоненты портландцементного вяжущего, упрощение технологии изготовления цемента и бетонных смесей.

Настоящая задача решается тем, что в способе приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающем совместное измельчение портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного гранулированного шлака, добавление высококальциевой золы в вяжущее в момент приготовления бетонной или растворной смеси, перед добавлением высококальциевой золы предварительно определяют содержание в ней свободной извести и после чего добавляют золу в вяжущее в следующем соотношении, мас.% от массы цемента:

содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 11%, но больше 7%	до 20
или содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 7%, но больше 5%	до 30
или содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 5%	до 40

Зола электростанций в литературе встречается под названием зола-уноса по своей природе может быть кислой (богатой кремнеземом - SiO₂), либо основной (богатой оксидом кальция - СаО). Первая проявляет пуццоланические свойства, вторая дополнительно проявляет свойства самостоятельного вяжущего.

Технической сущностью настоящего изобретения является дозирование высококальциевой золы электростанций в состав приготавливаемого портландцементного вяжущего в зависимости от содержания в ней свободной извести и состава компонентов. Это сокращает расход цемента, снижает затраты на компоненты портландцементного вяжущего, упрощает технологии изготовления цемента и бетонных смесей.

Пример конкретного осуществления способа.

На Барнаульской ТЭЦ-3 с периодичностью два раза в неделю отбирают пробы высококальциевой золы, определяют их свойства. В золах, в числе прочих показателей, определяют содержание свободной извести СаО св. Показатели заносят в таблицу 1.

На цементном заводе осуществляли производство портландцемента с активными минеральными добавками по прототипу класса прочности ЦЕМ II 32,5 по ГОСТ 31108-2016 «Цементы общестроительные. Технические условия» (или марки ПЦ М400 Д20 по ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия»). Данный цемент получают помолом клинкера Голухинского цементного завода ОАО «Цемент», Алтайский край, 5% гипсового камня, 8-15% доменного гранулированного шлака (ДГШ) Западно-Сибирского металлургического комбината и 3-10% АМД в виде Инзенской опоки (Ульяновская область) - природная пуццолана.

Так же на цементном заводе осуществляли производство портландцемента ЦЕМ II 32,5 (ПЦ М400 Д20), который получают совместным помолом смеси 78% ПЦ клинкера, 5% двуводного гипса и 17% доменного гранулированного шлака Западно-Сибирского металлургического комбината.

Пять проб высококальциевой золы Барнаульской ТЭЦ-3, взятые после электрофильтров, использовали для производства тяжелого бетона класса прочности В15 (М200) из бетонной смеси подвижностью П4 по ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия (с Поправкой)».

На основе полученных портландцементов и отобранных проб высококальциевой золы изготавливали вяжущие и тяжелые бетоны на их основе. Пример конкретного осуществления изобретения.

Состав бетонной смеси из вяжущего по прототипу для изделий кассетной технологии КПД включает (кг/м³):

- портландцемент с активными минеральными добавками класса ЦЕМ II 32,5 (ПЦ 400 Д20) - 380

- песок обской с модулем крупности Мк=1,1 - 685

- щебень из гравия Верх-Катунской дробильно-сортировочной фабрики (ДСФ) фракции 5-15 мм - 1000

- вода - 210-230

- добавка-пластификатор - 2,5

При добавлении высококальциевой золы в бетонную смесь по прототипу в соотношении ВКЗ : ПЦ=(30:70) расход вяжущего увеличивают на 20% для достижения бетоном равной прочности (см. примечание к таблице 2). При этом получаем расход компонентов золо-цементного вяжущего как 135 кг ВКЗ и 320 кг ПЦ, или 455 кг вяжущего на 1 м³ бетона. При этом в составе бетона уменьшается расход песка на увеличенное количество вяжущего - 75 кг/м³. Новый расход песка (с округлением для дозатора) 610 кг/м³.

Состав бетонной смеси из заявляемого вяжущего включает (кг/м³):

- портландцемент ЦЕМ II 32,5 (ПЦ 400 Д20) - 320;

- песок обской с модулем крупности Мк=1,2 - 610;

- щебень из гравия Верх-Катунской дробильно-сортировочной фабрики (ДСФ) фракции 5-15 мм - 1000;

- вода - 210-230

- добавка-пластификатор - 2,5.

Результаты испытания бетонных смесей, полученных из компонентов, содержащих портландцемент и высококальциевую золу, приготовленных по предлагаемому способу, приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, применение портландцемента ЦЕМ II 32,5 (ПЦ 400 Д20) без АМД в составах бетонов сокращает расход цемента, снижает затраты на компоненты портландцементного вяжущего, упрощает технологию производства как портландцемента, так и бетонной смеси.

Снижение затрат на компоненты ПЦ-вяжущего заключается в исключении дорогостоящей АМД как природного (опоки, трепелы, диатомиты), так и искусственного (микрокремнезем - МК) происхождения. Месторождения природных АМД ограничены по территориальному признаку и их доставка становится дорогостоящей. Средняя цена МК в 3-4 раза дороже клинкера (10-15 тыс. рублей за тонну). Упрощение технологии производства портландцемента заключается в том, что на большинстве цементных заводов перед цементной мельницей расположены 3 тарельчатых дозатора под тремя бункерами: клинкера, гипсового камня и доменного гранулированного шлака. Для дополнительного введения АМД в состав цемента, АМД предварительно смешивают с каким-либо из компонентов (например, с гипсовым камнем) на грейферном складе и дозируют эту смесь как единый компонент. Это усложняет технологию производства портландцемента, ухудшает однородность смеси компонентов и точность дозирования. Заявляемая смесь не содержит АМД, поэтому технология производства ПЦ упрощается. Подобная ситуация отмечается и в случае введения АМД в бетонную смесь. Обычно в бетоносмесительном цехе имеется резерв тракта подачи, бункера и дозатора только под один компонент. Таким крупнотоннажным компонентом является ВКЗ. Для другого компонента (АМД) в бетоносмесительном цехе нет дополнительных бункеров и дозаторов. Поэтому заявляемая технология упрощается по сравнению с прототипом.

Вместе с тем, этот способ ограничивает количество золы в бетоне в зависимости от содержания в ней свободной извести до 40% при содержании в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 5%; до 30% при содержании в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 7%, но больше 5%; до 20% при содержании в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 11%, но больше 7%.

Применение предлагаемого способа приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций позволило сократить расход цемента, снизить затраты на компоненты портландцементного вяжущего, упростить технологии изготовления цемента и бетонных смесей с сохранением прочности и деформативности бетона.

Способ приготовления портландцементного вяжущего

с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций

Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций, включающий совместное измельчение портландцементного клинкера, гипсового камня, доменного гранулированного шлака, добавление высококальциевой золы в вяжущее в момент приготовления бетонной или растворной смеси, отличающийся тем, что перед добавлением высококальциевой золы предварительно определяют содержание в ней свободной извести, после чего добавляют золу в вяжущее в следующем соотношении, мас.% от массы цемента:

содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 11%, но больше 7%	до 20
или содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 7%, но больше 5%	до 30
или содержание в высококальциевой золе
свободной извести равно или меньше 5%	до 40

Группа изобретений относится к области строительных материалов и может быть использована при производстве различных бетонных и растворных смесей. Способ приготовления портландцементного вяжущего с добавлением высококальциевой золы теплоэлектростанций включает совместное измельчение портландцементного клинкера, гипсового камня, добавление высококальциевой золы в вяжущее в момент приготовления бетонной или растворной смеси, перед добавлением высококальциевой золы предварительно определяют содержание в ней свободной извести, после чего добавляют золу в вяжущее в следующем соотношении, мас.% от массы цемента: содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 10, но больше 6% до 20, или содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 6, но больше 4% до 30, или содержание в высококальциевой золе свободной извести равно или меньше 4% до 40.

Способ получения цемента на белитовом клинкере и полученный на его основе медленноотвердеющий цемент // 2736594

Предложенная группа изобретений относится к способу получения медленнотвердеющего цемента и цементу, полученному на его основе. Способ включает приготовление сырьевой смеси, содержащей карбонатный компонент в количестве 89,2-90,2 мас.

Литая и самоуплотняющаяся бетонная смесь для производства монолитного бетона и сборных изделий из железобетона // 2725559

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к литым и самоуплотняющимся бетонным смесям, и может быть использовано при изготовлении монолитных и сборных бетонных и железобетонных строительных изделий и конструкций широкого назначения Литая и самоуплотняющаяся бетонная смесь для производства монолитного бетона и сборных изделий из железобетона, включающая наноцемент одного из типов 30, 35, 45, 55, строительный песок, щебень, воду, содержит щебень гранитный фракции 5-10 мм и дополнительно - отсев гранитного щебня фр.

Способ получения расширяющейся цементной смеси // 2694653

Изобретение относится к промышленности, производящей расширяющиеся цементы, применяемые, например, для крепления анкеров в горных выработках, в строительстве подземных сооружений, при гидроизоляции и в других целях.

Применение поликарбоксилатных простых эфиров в комбинации с другими добавками для помола цемента // 2690592

Настоящее изобретение относится к применению водной композиции, содержащей по меньшей мере один простой поликарбоксилатный эфир, в качестве интенсификатора помола цемента, где указанная водная композиция содержит одну или более добавок, или указанную водную композицию применяют в комбинации с одной или более добавками, причем указанная добавка выбрана из сульфонированного аминоспирта, борной кислоты, соли борной кислоты, соли фосфорной кислоты, сульфата железа, сульфата олова, соли сурьмы и их смесей.

Способ возведения монолитного здания, сооружения методом 3d печати и устройство для его осуществления // 2683447

Изобретение направлено на создание способа монолитного бетонирования методом 3D печати с армированием непрерывной и дискретной арматурой. Технический результат достигается тем, что в способе возведения монолитного здания, сооружения методом 3D печати, включающем приготовление бетонной смеси, выдавливание ее в виде пластичного филамента через раздаточную головку принтера и послойную укладку в проектное положение, в процессе укладки бетонной смеси одновременно с помощью подающего устройства позиционируют в тело филамента гибкие армирующие элементы в виде витых или плетеных арматурных канатов из полимерных или минеральных волокон для непрерывного и/или дискретного армирования бетонной смеси.

Сверхвысокопрочный бетон с низким содержанием цемента // 2683295

Настоящее изобретение относится к гидравлическому вяжущему, содержащему, в массовых процентах: от 17 до 55% портландцемента, частицы которого имеют D50 от 2 до 11 мкм; по меньшей мере 5% микрокремнезема; от 36 до 70% минеральной добавки А1, частицы которой имеют D50 от 15 до 150 мкм; где сумма этих процентов составляет от 80 до 100%; сумма процентного содержания цемента и микрокремнезема составляет более 28%; минеральная добавка А1 выбрана из шлаков, пуццолановых добавок или кремнистых добавок, таких как кварц, минеральных добавок кремнистого известняка, добавок известняка, таких как карбонат кальция, или их смесей.

Способ получения высокомарочного цемента // 2678749

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для получения высокомарочных цементов. Способ получения цемента заключается в совместном измельчении компонентов цемента в мельнице, заполненной рабочими элементами.

Способ получения вяжущего для бетонов и строительных растворов // 2664567

Изобретение относится к производству безобжиговых вяжущих и может быть использовано при изготовлении строительных изделий гидравлического твердения. Техническим результатом изобретения является снижение расхода портландцементного клинкера и повышение прочности вяжущего.

Сухая сырьевая смесь для приготовления замазки // 2748178

Изобретение относится к составам сухих сырьевых смесей для приготовления замазок, которые могут быть использованы для выравнивания поверхностей бетонных, асбестоцементных изделий, заполнения дефектов.