Вопросы и ответы
Густота цементного теста
Вопрос: Цементы нашего производства имеют высокие значения В/Ц, требуемые для достижения нормальной густоты. Например, В/Ц для ЦЕМ I составляет 30%, для ЦЕМ II 42,5 – 29,5%, для ЦЕМ II 32,5 – 28,5%. Существует ли принципиальная возможность понизить эти значения?Ответы (1)
Алексей Сергеевич Брыков, д-р техн. наук, проф., Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Россия
Ответ: Под нормальной густотой цемента, как известно, подразумевается водо-цементное соотношение, при котором образующееся цементное тесто имеет стандартную консистенцию, определяемую на приборе Вика по ГОСТ 310.3. Нормальная густота цемента зависит от большого числа факторов, к числу которых относятся удельная поверхность, параметры распределения частиц по размерам, особенности фазово-минералогического состава цемента (в том числе состояние гипса и наличие минеральных добавок).
Увеличение нормальной густоты может быть обусловлено недостаточным количеством гипсового компонента или недостаточно высокой скоростью его растворения (низкой скоростью растворения характеризуется двуводный гипс); в условиях дефицита сульфат-ионов в растворе формируются гидраты алюминатов или моносульфоалюмината кальция в виде кристаллов пластинчатой морфологии, следствием чего является повышение нормальной густоты. Между тем избыток гипса в полуводной форме также приводит к росту нормальной густоты вследствие его гидратации и кристаллизации в виде дигидрата.
Отметим, что на состояние гипса в цементе влияет температурный режим в ходе совместного помола клинкера и гипса, который, в свою очередь, определяется в том числе и типом используемого помольного оборудования. Так, при валковом способе измельчения гипс преимущественно сохраняется в форме медленнорастворимого дигидрата, тогда как при измельчении в шаровых мельницах он активнее теряет воду и превращается в полуводный гипс или растворимый ангидрит. Кроме того, при измельчении в валковых мельницах гипс хуже распределяется между частицами клинкера по сравнению с шаровыми мельницами.
Тип помольного оборудования влияет и на распределение частиц по размерам. При использовании валковых мельниц, работающих на принципе истирания, получаемые цементы характеризуются более узким распределением частиц по размерам и, следовательно, менее плотной упаковкой частиц по сравнению с цементами из шаровых мельниц.
Следствием перечисленных выше обстоятельств является то, что цементы «валкового» измельчения имеют более высокую нормальную густоту по сравнению с цементами, помол которых осуществлялся в шаровых мельницах (при одинаковой удельной поверхности). Что касается использования обычных шаровых мельниц, то, может быть, имеет смысл проконтролировать температуру, развивающуюся при помоле, с целью оценки ее влияния на нормальную густоту цемента.
Если говорить собственно об удельной поверхности цемента, то следует иметь в виду, что ее увеличение на 100 м2/кг влечет за собой увеличение нормальной густоты на 2,0—2,5 %.
Влияние на нормальную густоту оказывает морфология алюминатной фазы, которая определяется скоростью охлаждения клинкера, содержанием щелочных компонентов, технологией помола. В принципе это должно учитываться при выборе оптимального содержания гипсового компонента.
Безусловно, присутствие минеральных добавок в составе цемента, влияет на нормальную густоту. В зависимости от их содержания, природы и дисперсности, добавки могут уменьшать или увеличивать нормальную густоту, или же не влиять на не существенным образом. Например, распределение частиц по размерам и плотность их упаковки в портландцементах с добавкой известняка, получаемых совместным измельчением соответствующих компонентов, таковы, что такие цементы имеют меньшую нормальную густоту по сравнению с бездобавочным цементом, несмотря на более высокую удельную поверхность.
В имеющейся ситуации нужно тщательно оценить необходимость проведения каких-либо технологических мероприятий, направленных на снижение нормальной густоты цементов, тем более, что приведенные значения нормальной густоты не являются помехой для их отнесения к определенным, в том числе и высоким, классам прочности.
Увеличение нормальной густоты может быть обусловлено недостаточным количеством гипсового компонента или недостаточно высокой скоростью его растворения (низкой скоростью растворения характеризуется двуводный гипс); в условиях дефицита сульфат-ионов в растворе формируются гидраты алюминатов или моносульфоалюмината кальция в виде кристаллов пластинчатой морфологии, следствием чего является повышение нормальной густоты. Между тем избыток гипса в полуводной форме также приводит к росту нормальной густоты вследствие его гидратации и кристаллизации в виде дигидрата.
Отметим, что на состояние гипса в цементе влияет температурный режим в ходе совместного помола клинкера и гипса, который, в свою очередь, определяется в том числе и типом используемого помольного оборудования. Так, при валковом способе измельчения гипс преимущественно сохраняется в форме медленнорастворимого дигидрата, тогда как при измельчении в шаровых мельницах он активнее теряет воду и превращается в полуводный гипс или растворимый ангидрит. Кроме того, при измельчении в валковых мельницах гипс хуже распределяется между частицами клинкера по сравнению с шаровыми мельницами.
Тип помольного оборудования влияет и на распределение частиц по размерам. При использовании валковых мельниц, работающих на принципе истирания, получаемые цементы характеризуются более узким распределением частиц по размерам и, следовательно, менее плотной упаковкой частиц по сравнению с цементами из шаровых мельниц.
Следствием перечисленных выше обстоятельств является то, что цементы «валкового» измельчения имеют более высокую нормальную густоту по сравнению с цементами, помол которых осуществлялся в шаровых мельницах (при одинаковой удельной поверхности). Что касается использования обычных шаровых мельниц, то, может быть, имеет смысл проконтролировать температуру, развивающуюся при помоле, с целью оценки ее влияния на нормальную густоту цемента.
Если говорить собственно об удельной поверхности цемента, то следует иметь в виду, что ее увеличение на 100 м2/кг влечет за собой увеличение нормальной густоты на 2,0—2,5 %.
Влияние на нормальную густоту оказывает морфология алюминатной фазы, которая определяется скоростью охлаждения клинкера, содержанием щелочных компонентов, технологией помола. В принципе это должно учитываться при выборе оптимального содержания гипсового компонента.
Безусловно, присутствие минеральных добавок в составе цемента, влияет на нормальную густоту. В зависимости от их содержания, природы и дисперсности, добавки могут уменьшать или увеличивать нормальную густоту, или же не влиять на не существенным образом. Например, распределение частиц по размерам и плотность их упаковки в портландцементах с добавкой известняка, получаемых совместным измельчением соответствующих компонентов, таковы, что такие цементы имеют меньшую нормальную густоту по сравнению с бездобавочным цементом, несмотря на более высокую удельную поверхность.
В имеющейся ситуации нужно тщательно оценить необходимость проведения каких-либо технологических мероприятий, направленных на снижение нормальной густоты цементов, тем более, что приведенные значения нормальной густоты не являются помехой для их отнесения к определенным, в том числе и высоким, классам прочности.
Поделиться:
