5.2. Разработка технологического регламента и технических условий на опытную партию цемента

Плотная заливка стыков и примыкающих частей сооружений может быть осуществлена лишь цементами, объем пластичной массы которых после затвердевания или не изменяется, или несколько увеличивается вследствие расширения за счет внутренних сил.

В последнее время производство расширяющихся и безусадочных цементов во всех странах неуклонно растет.

Расширение объема твердеющего цемента вызывается химическими реакциями гидратации СаО, MgO и образованием комплексных солей типа эттрингита.

Процесс расширения наблюдается, если скорость роста кристаллов расширяющейся фазы достигает максимума в период, когда структура цементного камня обладает заметной жесткостью. Если же кристаллы гидроксида магния завершают свой рост в еще слабо структурированном тесте, то они лишь сжимают гелеобразную массу, и расширения может не произойти. Для различных видов расширяющихся цементов период наиболее интенсивного и безопасного расширения цементного камня равен 1 - 7 сут. В этот период должны быть обеспечены требуемые интенсивности упрочнения цементной матрицы и кристаллизации расширяющего компонента Mg(OH)2.

Известны составы расширяющихся цементов без образования гидросульфоалюмината [96,], в которых в качестве расширяющего компонента использовался MgO.

Известен способ получения расширяющегося цемента [42,], включающий получение расширяющегося цемента на основе портландцемента и шлакового или глиноземистого цемента. При их помоле или затворении водой добавляют от 5 до 10 % активного оксида магния, полученного обжигом магнезита при 800 - 900°С.

С целью гидратации MgO в процессе схватывания цемента, а не тогда, когда цемент уже схватился, обжиг магнезита должен производиться в температурном интервале 800 - 1200°С в зависимости от вида цемента.

Недостатком данного способа является: во-первых, получение MgO обжигом магнезита в отдельной печи, как правило, для обжига извести, что усложняет реализацию предложенного способа; во-вторых, полученный MgO обжигом магнезита необходимо складировать, так как добавка к цементу при помоле составляет 5 - 10 %; в третьих, при регулировании скорости гидратации MgO, температура обжига достигает 1200°С, что увеличивает расход топлива на обжиг.

Однако в литературе содержится мало сведений о механизме действия MgO как расширяющейся добавки. В тоже время применение расширяющихся и безусадочных цементов на оксидной основе весьма перспективно, так как гидраты окиси магния являются стабильными соединениями и не претерпевают в цементном камне никаких фазовых превращений, ведущих к нарушению структуры и спадам прочности.

Цемент с компенсированной усадкой относится к строительным материалам, в частности, к составам вяжущих на основе цемента, используемых в производстве бетонных изделий и предназначенный для изготовления безусадочных бетонов и растворов общестроительного назначения и выполнения дорожных и тампонажных работ.

Получение цемента с компенсированной усадкой направлено на получение цемента с нормированным расширением, а в качестве расширяющего компонента использован MgO, полученный обжигом природного брусита Mg(OH)2-

Исследование кинетики разложения брусита в условиях изотермической выдержки при 700 - 800 - 900°С позволило определить время для полной

диссоциации брусита определенной фракции.

При подаче брусита с горячего конца печи он будет попадать на клинкер, выходящий из печи и поступающий в рекуператоры холодильника. С учетом нахождения клинкера в рекуператорном холодильнике до 12 мин, в интервале температур 1150 400°С, определен фракционный состав брусита, подаваемого с горячего конца печи в лейки рекуператоров.

Подбор сырьевых материалов в лабораторных условиях позволил установить вид используемых компонентов и оптимальное соотношение. Технологическая схема производства портландцемента с компенсированной усадкой не отличается от традиционной технологии производства портландцемента по мокрому способу, получение MgO происходит нагревом Mg(OH)2 в цементной печи, сопряженной с рекуператорным холодильником, при этом используется тепло цементного клинкера, поступающего в холодильник.

Для разложения брусита с целью получения 1 кг MgO необходимо затратить тепло 2265 кДж/кг MgO. Учитывая, что на 1 кг клинкера приходится 0,01 кг MgO, то для разложения потребуется 22,7 кДж/кг. Из печи в холодильник с клинкером поступает ~ 1100 кДж/кг клинкера, такого количества тепла вполне достаточно для разложения брусита.

На основании полученных в лаборатории результатов был разработан технологический регламент и временные технические условия (Приложение - 1) для выпуска опытных партий безусадочного цемента.

Обжиг клинкера, помол и хранение цемента с добавкой оксида магния в качестве компенсирующей усадочные деформации, осуществлялся в промышленных условиях в соответствии с технологическим регламентом и временными ТУ, согласованные с потребителем.

Выпуск опытных партий цемента произведен в условиях ОАО «Теплоозерский цементный завод» в количестве 500 и 1000т.

Цемент без усадочных деформаций представляет для строителей большую

ценность. В то же время для некоторых видов строительных и ремонтных работ чрезвычайно пригодился бы цемент с небольшим расширением, которое способствовало бы уплотнению швов между новой и старой кладкой.