÷≈ћ≈Ќ“Ќјя —џ–№≈¬јя —ћ≈—№, —ѕќ—ќЅ »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј — ѕќЌ»∆≈ЌЌќ… ”—јƒ ќ… »« ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“Ќќ√ќ  Ћ»Ќ ≈–ј, ѕќЋ”„≈ЌЌќ√ќ ѕ”“≈ћ ќЅ∆»√ј ƒќ —ѕ≈ јЌ»я ” ј«јЌЌќ… —џ–№≈¬ќ… —ћ≈—», » —ѕќ—ќЅ ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ÷≈ћ≈Ќ“»–”ёў≈√ќ ћј“≈–»јЋј ƒЋя –≈ћќЌ“ј Ѕ≈“ќЌј » ” –≈ѕЋ≈Ќ»я √–”Ќ“ќ¬-ћ≈Ћ ќ… ‘–ј ÷»» ” ј«јЌЌќ√ќ ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј

÷≈ћ≈Ќ“Ќјя —џ–№≈¬јя —ћ≈—№, —ѕќ—ќЅ »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј — ѕќЌ»∆≈ЌЌќ… ”—јƒ ќ… »« ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“Ќќ√ќ  Ћ»Ќ ≈–ј, ѕќЋ”„≈ЌЌќ√ќ ѕ”“≈ћ ќЅ∆»√ј ƒќ —ѕ≈ јЌ»я ” ј«јЌЌќ… —џ–№≈¬ќ… —ћ≈—», » —ѕќ—ќЅ ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ÷≈ћ≈Ќ“»–”ёў≈√ќ ћј“≈–»јЋј ƒЋя –≈ћќЌ“ј Ѕ≈“ќЌј » ” –≈ѕЋ≈Ќ»я √–”Ќ“ќ¬-ћ≈Ћ ќ… ‘–ј ÷»» ” ј«јЌЌќ√ќ ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј


--- «акажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2213070 (13) C1

(51) 7 C04B28/02, C04B28/02, C04B7:02, C04B111:32, E01C21/00, E04G23/02 

(12) ќѕ»—јЌ»≈ »«ќЅ–≈“≈Ќ»я   ѕј“≈Ќ“” –ќ——»…— ќ… ‘≈ƒ≈–ј÷»» 
—татус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) ƒата публикации: 2003.09.27 
(21) –егистрационный номер за€вки: 2002107244/03 
(22) ƒата подачи за€вки: 2002.03.22 
(24) ƒата начала отсчета срока действи€ патента: 2002.03.22 
(45) ќпубликовано: 2003.09.27 
(56) јналоги изобретени€: Ѕ”““ ё.ћ. и др. ѕортландцемент (минералогический и гранулометрический составы, процессы модифицировани€ и гидратации). - ћ.: —тройиздат, 1974, с.29-36, 54, 77-79, 81- 82, 89-91, 112, 116, 132, 153, 240-247, 257-258, 265, 274, 276, 308-311. BARTA R. Chemie a technologie cemebtu, Praha, Nakl, CAV, 1961, c.984-1104. RU 2147016 C1, 27.03.2000. SU 779326 A, 15.11.1980. US 5776244 A, 07.07.1998. 
(71) »м€ за€вител€: ёдович Ѕорис Ёммануилович; «убехин —ергей јлексеевич; √убарев ¬иктор √еоргиевич 
(72) »м€ изобретател€: ёдович Ѕ.Ё.; «убехин —.ј.; √убарев ¬.√. 
(73) »м€ патентообладател€: ёдович Ѕорис Ёммануилович; «убехин —ергей јлексеевич; √убарев ¬иктор √еоргиевич 
(98) јдрес дл€ переписки: 125368, ћосква, 3-й ћитинский пер., 1, кв.80, ¬.√. √убареву 

(54) ÷≈ћ≈Ќ“Ќјя —џ–№≈¬јя —ћ≈—№, —ѕќ—ќЅ »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј — ѕќЌ»∆≈ЌЌќ… ”—јƒ ќ… »« ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“Ќќ√ќ  Ћ»Ќ ≈–ј, ѕќЋ”„≈ЌЌќ√ќ ѕ”“≈ћ ќЅ∆»√ј ƒќ —ѕ≈ јЌ»я ” ј«јЌЌќ… —џ–№≈¬ќ… —ћ≈—», » —ѕќ—ќЅ ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ÷≈ћ≈Ќ“»–”ёў≈√ќ ћј“≈–»јЋј ƒЋя –≈ћќЌ“ј Ѕ≈“ќЌј » ” –≈ѕЋ≈Ќ»я √–”Ќ“ќ¬-ћ≈Ћ ќ… ‘–ј ÷»» ” ј«јЌЌќ√ќ ѕќ–“ЋјЌƒ÷≈ћ≈Ќ“ј 

»зобретение может быть использовано в цементной промышленности, строительной индустрии, геотехническом и гидротехническом строительстве, при реставрационных работах. ÷ементна€ сырьева€ смесь, содержаща€ известковый, силикатный, железистый ингредиенты и 0,03-0,5 мас.% соединений стронци€ (на оксид стронци€), оксиды щелочных металлов и триоксид серы, содержит соединени€ стронци€ в известковом ингредиенте в виде кальцитостронцианита (стронцианита, целестина) при глиноземном модуле смеси 0,5 - 1,25 и мас. соотношении оксидов щелочных металлов (на оксид натри€) и триоксида серы 0,7-1,5. —месь дополнительно содержит 0,15-0,5% (на оксид бари€) соединений бари€ (сульфида, витерита, барита).  оэффициент насыщени€ клинкера известью 0,9-1,15. ¬ способе изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного из указанной сырьевой смеси, ее обжиг до спекани€ ведут в окислительной атмосфере до содержани€ в клинкере, мас. %: свободный оксид кальци€ 0,05-0,8 и монооксид железа 0,01-0,3, а совместный помол - при массовом соотношении клинкера и гипсового компонента 100: (0,3-6) до удельной поверхности 250-700 м2/кг и с учетом критери€ минимальной усадки образцов из цементного теста в воздушно-влажной среде. ¬ качестве гипсового компонента берут сульфат кальци€ - природный гипсовый камень, включающий 0,01-1,5 мас.% глинистых примесей. ѕри помоле дополнительно ввод€т 0,5-40 мас. % активной минеральной добавки влажностью 6-12 мас.%, а также водопонижающий компонент. ѕомол ведут при мас. соотношении клинкера и водопонижающего компонента 100:(0,3-2,5). ¬ качестве последнего используют материалы из группы: соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом или меламинсодержащих смол с формальдегидом, технический лигносульфонат, обычный или модифицированный фенолформальдегидной смолой, комплексные соли щелочноземельных металлов и серной (азотной, муравьиной, уксусной) кислоты с низкомолекул€рными моносахаридами —3-—5, парные смеси указанных материалов в мас. соотношении от 4:1 до 1:4. ѕомол ведут в вентилируемом измельчителе при степени аспирации, контролируемой по отсутствию пылени€ из входной горловины измельчител€, с дополнительном введением расшир€ющей добавки при массовом соотношении клинкера и добавки 100:(0,5-4). ¬ качестве добавки используют предварительно изготовленную смесь сульфоалюминатного клинкера или сульфата алюмини€, пленкообразовател€ и травильного агента, в качестве пленкообразовател€ - гидрофобизующие вещества: высшие жирные кислоты, олифы, воски, растительные масла, растворы веществ любой из приведенных выше групп в минеральном масле, а в качестве травильного агента - пировиноградную, левулиновую, мезоксалевую кислоты, альдоновые кислоты, ароматические кислоты, их кислые производные, непредельные карбоновые кислоты, оксикислоты, карбоциклические соединени€, дикарбоновые соединени€, ангидриды указанных кислот, смол€ные кислоты в парных смес€х с указанными веществами, спирты, альдегиды, парные и тройные смеси указанных веществ (содержащих их вторичных продуктов и отходов), при массовом соотношении составл€ющих в добавке 100:(2,5-30):(2-20). ¬ способе приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов - мелкой фракции указанного портландцемента, при получении которого помол ведут в вентилируемом измельчителе при отборе пылеосадительными устройствами из аспирационного воздуха пыли фракции с размерами частиц (0,3-20)10-6 м при удельной поверхности 400-2500 м2/кг, состав указанной фракции пыли регулируют путем изменени€ соотношени€ компонентов в портландцементе и механических режимов работы измельчител€ до получени€ содержани€ соединений стронци€ и бари€ 0,2-0,6 мас. %. ѕри совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент и/или расшир€ющую добавку до получени€ содержани€ водопонижающего компонента 1-6 или расшир€ющей добавки 0,7-8, или водопонижающего компонента и расшир€ющей добавки 1,2-5 и 1-8 соответственно, мас.% от указанной фракции пыли. “ехнический результат - снижение усадки портландцемента при отсутствии или пониженном содержании расшир€ющей добавки, повышение прочности цементирующего материала дл€ ремонта зданий и укреплени€ грунтов. 3 с. и 15 з.п. ф-лы, 2 табл. 


ќѕ»—јЌ»≈ »«ќЅ–≈“≈Ќ»я



»зобретение относитс€ к области строительных материалов, а именно к цементным сырьевым смес€м и к способам изготовлени€ цементов из клинкеров, полученных обжигом до спекани€ указанных смесей, а также цементирующих материалов дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов, и может быть использовано в цементной промышленности, строительной индустрии, геотехническом и гидротехническом строительстве, а также при реставрационных работах.

»звестна цементна€ сырьева€ смесь дл€ обжига портландцементного клинкера, включающа€ известковый, силикатный и железистый ингредиенты [1]. Ќедостатком этого технического решени€ €вл€етс€ относительно невысока€ прочность получаемого из указанного клинкера портландцемента - марки до 500 по √ќ—“ 10178-85 при удельной поверхности по методу воздухопроницаемости 250 - 320 м2/кг.

  насто€щему времени из уровн€ техники известен минеральный состав известкового и силикатного ингредиентов цементной сырьевой смеси, в том числе основные минеральные примеси [2, 3]. »звестно и вли€ние минералогического состава указанных ингредиентов на качество обожженного из указанной смеси портландцементного клинкера [4, 5].

»звестна также цементна€ сырьева€ смесь дл€ обжига портландцементного клинкера, включающа€ известковый, силикатный и железистый ингредиенты, в которой в качестве известкового ингредиента используют минерал арагонит или его смесь с кальцитом (оба этих минерала - карбонаты кальци€, различающиес€ только симметрией кристаллической решетки) [6]; их совместное использование позвол€ет ускорить процесс их декарбонатизации и твердофазные реакции взаимодействи€ с остальными ингредиентами указанной сырьевой смеси. “радици€ использовани€ отдельных природных минералов в качестве малых составл€ющих цементной сырьевой смеси, начата€ введением плавикового шпата (минерал флюорит) в цементную сырьевую смесь в 1932 г. („. —анада, “. Ќиси, япони€) с целью ускорени€ спекани€ при обжиге портландцементного клинкера, была существенно развита, вплоть до использовани€ многокомпонентных минерализаторов [7].

»звестно, что примеси, включающие т€желые элементы с крупными атомами, стабилизируют отдельные минералы портландцементного клинкера [8]. ƒл€ цементов с пониженной усадкой и повышенной морозостойкостью характерно повышенное содержание (маc. %) в клинкере двухкальциевого силиката - до 30 и алюмоферритной фазы 16-25 [9], обозначаемых при использовании общеприн€той в химии цемента сокращенной нотации: ј - јl2O3, — - CaO, S - SiO2, F - Fe2O3, а также R2ќ - Na2O + 0,568  2O следующим образом: двухкальциевый силикат, или белит - C2S, алюмоферритна€ фаза C2(A,F), или C4AF. ƒве другие главные фазы клинкера - трехкальциевый силикат, или алит - —3S и трехкальциевый алюминат - —3ј €вл€ютс€ носител€ми ранней прочности цемента, а —3S - и прочности в поздние сроки твердени€. »менно в фазах C4AF и C3S обычно сосредотачиваютс€ примеси соединений более т€желых и основных по сравнению с кальцием элементов II периода - аналогов кальци€: стронци€ (Sr) и бари€ (¬а) [10] , причем относительна€ основность оксида стронци€ составл€ет 1,09, оксида бари€ 1,12 по сравнению с относительной основностью оксида кальци€ 1,07 и относительной основностью эвтектического клинкерного расплава с эвтектической точкой при 1338o—, равной 1 (в работе [11] рассчитаны указанные данные по относительной основности и приведено определение этой характеристики на основе величины электроотрицательности атомов по Ћ. ѕолингу). ¬ более рыхлых и активных кристаллических решетках фаз C3S и —3ј примеси т€желых металлов удержатьс€ трудно: они легко разлагаютс€ в их присутствии, и содержание таких примесей в активных фазах существенно меньше, чем в более пассивных и прочных кристаллических решетках C2S и C4AF. “акова обычна€ ситуаци€, известна€ из уровн€ техники.

Ќаиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) €вл€етс€ цементна€ сырьева€ смесь, содержаща€ известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид в количестве 0,03 - 0,5% массы [12]. ”казанные соединени€ ввод€т, по мнению авторов указанной работы, дл€ ускорени€ твердени€ и повышени€ прочности цемента, приготовленного из портландцементного клинкера, полученного обжигом до спекани€ указанной сырьевой смеси. —ледует отметить, что рост прочности цемента, как известно [13] , линейно св€зан с повышением модул€ упругости цементных продуктов - цементного камн€, раствора и бетона, а последнее повышение при равных усадочных напр€жени€х ведет к снижению усадочных деформаций. ќтсюда заключаем, что введение соединений стронци€ ведет к снижению усадки цемента. ѕри этом, однако, в работе [12] зафиксированы неоднозначные результаты: в цитированных там источниках известно как повышение скорости твердени€ и прочности цементов, включающих соединени€ стронци€, так и отсутствие положительного эффекта последних; так, сами авторы данной работы и р€д других исследователей не нашли повышени€ скорости твердени€ и прочности цементов при введении в цементную сырьевую смесь соединений стронци€ как в указанном диапазоне содержани€ их в клинкере, так и в больших количествах. ¬ то же врем€ обзор уровн€ техники в этой работе и собственные данные ее авторов свидетельствуют, что временами создаютс€ услови€ дл€ вхождени€ т€желых аналогов кальци€ в кристаллические решетки активных минералов клинкера, прежде всего C3S. “аким образом, неоднозначность результатов, получаемых при введении соединений стронци€ в цементную сырьевую смесь, есть результат отсутстви€ данных об услови€х, обеспечивающих вхождение т€желых элементов в структуру C3S в получаемых клинкерах, и соответственно способа, обеспечивающего технологические услови€ дл€ этого, а также отсутствие данных о подобранных дл€ подобного способа концентраций указанных т€желых аналогов кальци€ в сырьевой смеси. ¬ этом состо€т главные недостатки технического решени€ согласно прототипу.

«адачей изобретени€ в части цементной сырьевой смеси €вл€етс€ создание цемента с пониженной усадкой, причем последнее свойство достигаетс€ путем введени€ примесей соединений стронци€, а также бари€ - более т€желых и более основных по сравнению с преобладающими катионами кальци€ - в гидросиликатный и гидросульфоалюминатный каркасы цементного камн€ путем регулировани€ состава указанной сырьевой смеси, обеспечивающего обогащение т€желыми аналогами кальци€ структуры C3S, что позвол€ет устранить нестабильность результатов, известную из уровн€ техники.

”казанна€ задача решаетс€ тем, что цементна€ сырьева€ смесь, содержаща€ известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид стронци€ в количестве 0,03-0,5% массы, оксиды щелочных металлов и триоксид серы, она содержит соединени€ стронци€ в известковом ингредиенте в виде природных минералов из группы кальцитостронцианита и/или стронцианита, и/или целестина при глиноземном модуле указанной смеси 0,5 - 1,25 и мас. соотношении оксидов щелочных металлов в пересчете на оксид натри€ Na2O и триоксида серы 0,7-1,5.

¬ варианте изобретени€ смесь дополнительно содержит соединени€ бари€ в виде сульфида и/или витерита, и/или барита в пересчете на оксид бари€ в количестве 0,15-0,5 мас.%.

¬ другом варианте изобретени€ коэффициент насыщени€ известью в пересчете на портландцементный клинкер берут в пределах 0,9-1,15.

—ущность изобретени€ заключаетс€ в том, что соединени€ стронци€:

1) используютс€ в виде примесей стронцийсодержащих природных минералов из группы кальцитостронцианита и/или стронцианита, и/или целестина к известковому ингредиенту указанной смеси. »менно этот источник соединений стронци€ обеспечивает с позиций геохимии (после медленно протекающего химического выветривани€ основных магм и переотложени€ полученных продуктов вместе с кальциевыми осадочными породами) свободу соединений стронци€ в указанных горных породах от сопутствующих им в стронцийсодержащих промышленных отходах примесей соединений таких т€желых металлов, как кадмий, таллий, свинец и хром, €вл€ющихс€ биологическими €дами. “акой процесс формировани€ стронцийсодержащих известковых пород в услови€х подщелачивани€ грунтовыми водами известн€ковых и/или меловых отложений при изол€ции последних как сверху, от проникающих со стороны земной поверхности окислительных агентов, так и снизу, от движущихс€ снизу магниевых примесей, "ст€гивающих" кристаллические решетки известковых пород ввиду меньшего кристаллохимического радиуса магни€ по сравнению с кальцием. ѕодобные услови€ сохранени€ в известковых породах соединений стронци€ создаютс€ в полезных толщах мелов и/или известн€ков, снизу и сверху окруженных глинистыми пластами или сло€ми, включающими немного песка или при отсутствии последнего. “огда изначальные примеси соединений стронци€ в известковых осадках мелководных океанских, морских или озерных бассейнов не размываютс€ и не вынос€тс€ из полезных толщ последних, остава€сь в виде автохтонных минералов, подобно тому, как это имеет место в цементных известн€ках, мелах и мергел€х, образовавшихс€ на местах окраин великого океана “етис, существовавшего в меловом периоде на месте ÷ентральной и ¬осточной ≈вропы, в том числе ≈вропейской части –оссии, в частности в месторождени€х —реднего ѕоволжь€, а также в соответствующих месторождени€х ¬еликой мергельно-меловой дуги, начинающейс€ в районе Ќовороссийска в –оссии и продолжающейс€ через восток ”краины (юг ƒонбасса) - мергели, Ѕелгородскую область –оссии, ¬олынь в ”краине, ћолдавию, –умынию, ¬енгрию, —ербию, ’орватию - преимущественно мела, в долину ѕо в »талии с разветвлени€ми указанной дуги в южную ѕольшу (Ћюблинское воеводство) - мергели, в южные земли √ермании, в частности Ѕаварию - мергели, и далее в долину –оны во ‘ранции, и в среднюю »талию - преимущественно мергели, а в ёжном полушарии подобные же услови€ создавались в мелах Ќовой «еландии и южной јвстралии. “аким образом, известковые осадки с примес€ми соединений стронци€ достаточно широко распространены, но указанные примеси при корректировании состава сырьевых смесей не учитываютс€. ѕоэтому нельз€ утверждать, что сырьевые смеси с указанным содержанием соединений стронци€ стабильно используютс€ цементными заводами, примен€ющими указанные стронцийсодержащие известковые ингредиенты. — другой стороны, введение стронцийсодержащих минералов отдельно, в виде специального ингредиента, в частности сульфата стронци€, имеющегос€ в отработанных фейерверках, в цементную сырьевую смесь согласно изобретению не допускаетс€, поскольку в этом случае независимо от условий усреднени€ ингредиентов, распределение соединений стронци€ не будет равномерным, и, следовательно, больша€ часть стронци€ попадет практически в щелочно-сульфатную эвтектику независимо от "щелочного" модул€ и глиноземного модул€ сырьевой смеси, и, следовательно, перейдет преимущественно в алюмоферритную фазу клинкера, где, как уже упоминалось, положительного вли€ни€ на свойства цемента про€вить не может. ѕри наличии соединений стронци€ в силикатном ингредиенте благодар€ присутствию атомов алюмини€ в координационных многогранниках со св€з€ми Sr - ќ - јl и их более раннему по сравнению с аналогичными группами, включающими атомы кремни€ взамен алюмини€, выходу в жидкую фазу стронций извлекаетс€ последней в состав эвтектики и его присутствие в силикатных фазах существенно ниже, чем при его наличии в известковом ингредиенте сырьевой смеси. ¬ еще большей степени это относитс€ к соединени€м стронци€, присутствующим в железистом ингредиенте. Ётим и объ€сн€етс€ необходимость присутстви€ соединений стронци€ в сырьевой смеси согласно изобретению преимущественно в виде примесей в известковом ингредиенте;

2) при указанных значени€х глиноземного модул€ р = јl2ќ3/Fе2ќ3 проектное содержание алюминатных фаз в портландцементном клинкере, полученном обжигом указанной сырьевой смеси, не превышает 5% массы, а вблизи указанного нижнего предела р алюминатные фазы отсутствуют, при этом весь оксид алюмини€ попадает в алюмоферритную фазу указанного клинкера. ¬ этом случае стронций более активно входит в силикатные фазы клинкера, поскольку в эвтектике мало алюмини€ и при встраивании в кристаллическую решетку силикатной фазы более компактна€ и легка€ по массе атомна€ группа Sr - ќ - Si преобладает над столь же компактной, но более т€желой группой Sr - ќ - Fe и особенно - над разрыхл€ющей структуру группой Sr - ќ - јl. ѕри большем по сравнению с указанным интервалом значении глиноземного модул€ стронций разрушает кубическую кристаллическую решетку алюминатной фазы и высвобождает из нее кальций, формиру€ свободную известь при коэффициенте насыщени€ клинкера известью (далее сокращенно  Ќ) выше 0,85 (при расчете по ¬.ј.  инду). —ледовательно, при повышенных против указанного диапазона значени€х глиноземного модул€ невозможно в присутствии стронци€ обжигать высокоалитовые клинкера с повышенными значени€ми  Ќ, высокими прочностью и модулем упругости цемента, получаемого из таких клинкеров, тогда как известно, что чем выше модуль упругости цементного камн€, тем при прочих равных услови€х меньше усадочные деформации цементного камн€. ѕри меньшем по сравнению с указанным интервалом значении глиноземного модул€ стронций практически целиком идет в алюмоферритную фазу клинкера, что вследствие пониженной скорости гидратации последней после затворени€ полученного цемента водой практически исключает попадание примеси стронци€ в гидросиликатную матрицу цементного камн€. ѕри этом не может быть решена задача изобретени€ в данной его части;

3) при мас. соотношении оксидов щелочных металлов в пересчете на Na2O и триоксида серы, которое ниже сокращенно называетс€ щелочным модулем сырьевой смеси, и полученного ее обжигом портландцементного клинкера, равном примерно 0,7 - 1,5, алюминатна€ фаза клинкера не входит в состав первичных щелочных эвтектик. ѕротивное наблюдаетс€ при меньшем значении указанного щелочного модул€ по сравнению с приведенным диапазоном. ¬ последнем случае стронций извлекаетс€ возникающей сульфатно-щелочной эвтектикой из первичных фаз, в которые он попадает из известкового ингредиента сырьевой смеси, и направл€етс€ в форме сульфата в алюминатную фазу, разруша€ последнюю с неблагопри€тными последстви€ми, указанными выше, и образу€ стронцийсодержащий сульфоалюминат кальци€, в дальнейшем раствор€ющийс€ в белите и алюмоферритной фазе, в обоих случа€х вывод€ стронций из активно гидратирующихс€ фаз клинкера и резко сокраща€ его вли€ние на свойства цементной матрицы. ѕри большем значении указанного модул€ взамен высокоосновной алюминатной фазы (—3ј) с кубической кристаллической решеткой в клинкере возникает щелочной алюминат кальци€ (R—8ј3) с орторомбической решеткой, не принимающей стронций, но создающей избыток кальци€ по сравнению с расчетным, также мешающий обжигу высокоосновных клинкеров с повышенным содержанием алита (C3S) с упом€нутыми неблагопри€тными последстви€ми. —тронций же в этом случае через указанную эвтектику препровождаетс€ в алюмоферритную фазу с потерей его полезной роли.

»з анализа приведенных особенностей изобретени€ видно, что преп€тствует стабильности положительного эффекта от присутстви€ соединений стронци€ в сырьевой смеси, известной из уровн€ техники, прежде всего несоблюдение одновременно диапазонов глиноземного и щелочного модулей, что впервые экспериментально установлено авторами насто€щего изобретени€. Ёти услови€ дл€ про€влени€ положительного эффекта соединений стронци€ в сырьевой смеси и клинкере, полученной ее обжигом, €вл€ютс€ необходимыми.

ƒополнительно вводимый барий, будучи более крупным и более основным катионом по сравнению со стронцием, действует в том же направлении, но более грубо: вместо —3ј в его присутствии возникает не C2A7, как в присутствии стронци€ при более низком по сравнению с оптимальным диапазоном значении щелочного модул€, а минерал ¬аќ јl2ќ3 - моноалюминат бари€. ¬ алюмоферритную фазу при тех же неблагопри€тных услови€х, в частности при более высоких по сравнению с оптимальным интервалом значени€х щелочного модул€, барий попадает в большем количестве, чем стронций. ¬се это установлено авторами насто€щего изобретени€ методом пассивного эксперимента при селективном химическом анализе портландцементных клинкеров с примес€ми соединений стронци€ и бари€ с измен€ющимис€ в широких интервалах значени€ми глиноземного и щелочного модулей. ѕо этой причине барий €вл€етс€ в указанных малых по сравнению с приведенными в прототипе [12] концентраци€х полезной дополнительной к стронцию примесью. ѕримечательно, что в сырьевой смеси согласно изобретению его положительное вли€ние на свойства цемента про€вл€етс€ при концентраци€х, на пор€док пониженных по сравнению с оптимальными, известными из прототипа. ѕри диапазоне содержани€ соединений бари€ в пересчете на оксид, указанном в изобретении, данна€ примесь еще не про€вл€ет стабильного положительного эффекта в техническом решении согласно прототипу. ѕричины нестабильности полезного вли€ни€ оксида бари€ в техническом решении согласно прототипу, как следует из изложенного, таковы же, что и дл€ примеси соединений стронци€. ѕри этом природное происхождение соединений, в которых барий входит в состав цементной сырьевой смеси согласно изобретению, не столь существенно, как дл€ стронци€, именно потому, что действие бари€ про€вл€етс€ более отчетливо, независимо от тою, в каком ингредиенте сырьевой смеси он присутствует. “ребуемой дл€ достижени€ полезного эффекта в технических решени€х, известных из уровн€ техники, концентрации ¬аќ в клинкере нельз€ добитьс€, не ввод€ дополнительною барийсодержащего ингредиента в сырьевую смесь, в частности баритовой руды или отходов литопонного производства, тогда как требуемое согласно изобретению содержание соединений бари€ в сырьевой смеси согласно изобретению достигаетс€ нередко и без подобных меропри€тий, благодар€ примес€м соединений бари€ в известковом, силикатном и железистом ингредиентах, особенно в последнем.

ƒополнительным необходимым условием €вл€етс€ повышенное значение  Ќ сырьевой смеси в пересчете на клинкер, что позвол€ет обеспечить рост выхода стронций- и барийсодержащего алита в клинкере, получаемом обжигом сырьевой смеси согласно изобретению. —ледует отметить, что при значени€х  Ќ больше 1 значени€ глиноземного модул€ сырьевой смеси согласно изобретению должны находитьс€ в пределах 0,5 - 0,7, что исключает образование алюминатов кальци€ и обеспечивает формирование взамен части алита фазы гипералита —3,3 - 3,8 S [14] , также включающего примеси стронци€ и бари€, но значительно более активного во взаимодействии с водой по сравнению с алитом.

—ущность изобретени€ в части цементной сырьевой смеси становитс€ более €сной из примера его осуществлени€.

ѕример 1. ”слови€ осуществлени€ изобретени€ следующие. ƒл€ приготовлени€ сырьевых смесей согласно изобретению в первой серии опытов, проводимой в производственных и лабораторных услови€х, используют сырьевое отделение цементного завода, работающего по мокрому способу, путем двустадийного помола, сначала в мельнице самоизмельчени€ типа "√идрофол" диаметром 7,0 м и длиной 2,3 м, затем в двух трубных мельницах диаметром 3 м и длиной 8,5 м, однокамерных, с коэффициентом заполнени€ мелющей загрузкой 0,27. ѕолученный шлам с помощью корректирующих бассейнов довод€т до требуемого химического состава, усредн€ют его в горизонтальном бассейне емкостью 6000 м3 и перекачивают в печи через питательные устройства. ¬лажность шлама 35,6%, растекаемость по конусу ћ.—. Ќегинского 49 мм.

»сходные ингредиенты сырьевых смесей:

известковый - известн€к влажностью (здесь и ниже мас.%): в среднем 18,4, состава п. п. п. 41,18, SiO2 2,92; јl2ќ3 1,10; Fe2ќ3 0,88; CaO 52,21; MgO 0,53; SO3 0,42; R2O 0,09; в том числе Na2O 0,06; K2O 0,05, сумма 99,33 по главным оксидам, n 2,78; р 2,03, малые составл€ющие: Li2O 0,005, BaO 0,01, SrO 0,08, NiO 0,005, —оќ 0, ћn2O3 0,014, —r2O3 0,02, MoO 0,01, TiO2 0,25, P2O5 0,23, Cl2 0,005, F2 0,001;

алюмосиликатный - глина влажностью 20,2 состава: п.п.п. 10,99; SiO2 62,15; јl2O3 14,98; Fe2O3 7,38; CaO 0,89; MgO 0,69; SO3 0,39; R2O 2,21, в том числе Na2O 1,01;  2ќ 1,82; сумма 99,68 по главным оксидам, n 2,78; р 2,03, малые составл€ющие: Li2O 0,001, BaO 0,002, SrO 0,001, NiO 0,008, —оќ 0,001, ћn2O3 0,01, —r2ќ3 0,11, MoO 0,01, TiO2 0,136, P2O5 0,03, Cl2 0,01, F2 0,001;

железистый - пиритные огарки влажностью 12,10% состава: SiO2 11,17; јl2O3 0,97; Fe2O3 76,72; CaO 3,55; MgO 1,96; SO3 4,47; R2O 0,63, в том числе Na2O 0,35,  2O 0,43; сумма 99,47 по главным оксидам, n 0,14; р 0,12; малые составл€ющие: Li2ќ 0,001, BaO 0,08, SrO 0,002, NiO 0,037, —оќ 0,03, ћn2O3 0,09, —r2O3 0,24, MoO 0,06, TiO2 0,02, –2O5 0, —l2 0, F2 0;

стронцийсодержащие: —ј: стронцианитокальцит: известн€к с примесью данного минерала в виде стронцианитового просло€; содержание в пересчете на SrO 2,5 - 3% массы; —Ѕ: стронцианитова€ известкова€ руда, включающа€ стронцианит в пересчете на SrO 15 - 18% массы - продукт обогащени€ ингредиента ј; —¬ - целестинова€ известкова€ руда, включающа€ в пересчете на SrO 22 - 24% массы;

барийсодержащие: ¬ј: сульфид бари€ - вторичный промышленный продукт, включающий в пересчете на BaO 7 - 12% массы; ¬¬: витеритова€ руда, включающа€ в пересчете на BaO 2 - 4% массы; ¬— - баритова€ руда, включающа€ в пересчете на BaO 3 - 8% массы.

ƒл€ контрольной сырьевой смеси (без добавок стронций- и барийсодержащих минералов) соотношение указанных исходных ингредиентов (в мас. ч. и в кг/т клинкера) регулируют дл€ получени€ модульных характеристик в пересчете на клинкер, указанных в таблице 1.

ƒл€ сырьевой смеси согласно прототипу в качестве известковых ингредиентов берут указанный известковый ингредиент и ингредиенты —ј и ¬— в примерном соотношении 6 : 1 : 1 по массе, сохран€€ регулируемое соотношение исходных ингредиентов дл€ получени€ тех же модульных характеристик.

ƒл€ сырьевых смесей согласно изобретению соотношение исходных ингредиентов регулируют дл€ получени€ различных модульных характеристик, приведенных в таблице 1, в пересчете на клинкер. —ледует отметить, что как видно из фоновых характеристик исходных ингредиентов по содержанию SrO и BaO, в р€довой (контрольной) сырьевой смеси они существенно ниже достигаемых в сырьевой смеси согласно изобретению и тем более - согласно прототипу.

ƒл€ корректировки состава сырьевой смеси по стронцию и барию используют дл€ первого - спектроскопический метод, дл€ второго - стандартный химико-аналитический по √ќ—“ 5382-91.

ƒл€ получени€ клинкера и цемента из сырьевых смесей - контрольной, по прототипу и приготовленной согласно изобретению - в качестве клинкерообжигательной печи используют вращающуюс€ печь диаметром 5,8 и длиной 185 м, отапливаемую природным газом с теплотой сгорани€ примерно 6700 ккал/кг, или примерно 28000 кƒж/кг, при средней производительности по клинкеру из контрольной сырьевой смеси 70 т/ч, из смеси согласно прототипу - 72 т/ч и из смеси согласно изобретению - от 72 до 75 т/ч в зависимости от модульных характеристик, вычисл€емых по формулам

 Ќ = [— (1,65ј + 0,35F)] / 2,8S, (1)

силикатный модуль n = S/(A+F), (2)

глиноземный модуль р = A/F, (3)

откуда дл€ расчетного (потенциального) минералогического состава по ¬.ј.  инду имеем

—3S = 3,8SiO2(3KH - 2), (4)

C2S = 8,6SiO2(l - KH), (5)

—3ј=2,65(ј - 0,64F), (6)

C4AF = 3,04F. (7)

–езультаты опытов, приведенные в таблице 1, включают данные по характеристикам средних проб клинкеров: содержание двух важнейших в техническом отношении примесей - SrO и ¬аќ, а также существенные дл€ изобретени€ характеристики R2O/SO3 и јl2O3/Fe2O3 = р,  Ќ, а также содержание в готовых клинкерах свободного оксида кальци€ (—аќсвоб), или свободной извести и моноксида железа (FeO), или закиси железа. —одержание примесей SrO и ¬аќ приведено по данным спектрального и химического анализа средних проб сырьевых смесей, остальные характеристики - по данным химического анализа средних проб клинкеров, полученных обжигом указанных смесей. ѕодробности приведены в примечани€х к таблице 1.

ƒл€ испытани€ продуктов, полученных из сырьевых смесей - клинкера и цемента - первый измельчают совместно с гипсовым компонентом в лабораторной двухкамерной мельнице периодического действи€, футерованной чугунными бронеплитами, с размерами каждой камеры: длина 0,28 м, диаметр 0,5 м, частота вращени€ 48 мин-1, мощность привода 1,1 к¬т, частота вращени€ двигател€ 930 мин-1, мелюща€ загрузка на каждую камеру (при навеске портландцемента примерно по 10 кг в каждую камеру): цильпебс диаметром 20 мм и длиной L 32 мм 5 кг, длительность смешени€ 15 мин. ѕомол цемента осуществл€ют с измерением его удельной поверхности по методу воздухопроницаемости, в данном случае с использованием прибора по √.—. ’одакову. ƒалее прочностные показатели полученного портландцемента определ€ют в стандартном цементо-песчаном строительном растворе, приготовленном согласно √ќ—“ 310.4-81 путем испытани€ образцов-балочек размерами 4 х 4 х 16 см после стандартного хранени€: сначала в течение 1 суток в воздушно-влажной среде, затем в течение 3 и 28 суток - в воде с температурой 17-23o—.

ƒл€ определени€ деформативных свойств (усадки и расширени€) полученных цементов примен€ют следующую методику. ÷ементо-водную суспензию (цементное тесто) готов€т по √ќ—“ 310.3-76 вручную и заполн€ют им формы-призмы (балочки) размерами 2 x 2 x 13 см следующим образом. Ќа стальном листе, которым облицована поверхность лабораторного стола, собирают формы дл€ изготовлени€ указанных образцов, включающие кажда€ пр€моугольный металлический поддон, на который устанавливают стальную раму, включающую три гнезда дл€ формовани€ призм. ¬ центрах торцевых стенок (2 x 2 см) каждого гнезда имеютс€ полусферические углублени€, которые заполн€ют пластилином. ¬ последний на глубину 2 - 3 мм вдавливают стальные шарики диаметром 5 или 6 мм, закрепл€€ их тем самым на стенках гнезд в раме. «атем раму встр€хивают несколько раз, удар€€ о край стальной облицовки стола дл€ проверки прочности закреплени€ шариков. ”бедившись, что шарики держатс€ крепко, подготовленные рамы устанавливают на стальные поддоны. ћеста соприкосновени€ рам с поддонами тщательно замуровывают гор€чей смазкой, состо€щей из смеси парафина и канифоли (3 : 1) по 4 г на каждую раму. «атем формы заполн€ют указанными материалами и уплотн€ют так же, как это делают при изготовлении образцов дл€ испытани€ прочности по √ќ—“ 310.4-81, т.е. на вибростоле с частотой колебаний 3000 мин-1, предварительно жестко закрепл€€ формы на вибростоле с помощью механических зажимов.

„ерез 46-50 ч после затворени€ указанных материалов призмы с установленными в их торцах шариками извлекают из форм, маркируют и тотчас помещают в воздушно-влажную среду с относительной влажностью (W) не менее 95% и температурой 17-23o— (среда 1). ƒалее линейные размеры образцов измер€ют через установленные сроки и сравнивают с первым измерением, выполненным сразу после распалубки.

ƒл€ испытаний образцов на прочность при сжатии примен€ют стандартный гидравлический пресс с самоустанавливающейс€ верхней плитой, при изгибе (раст€жении при изгибе) - испытательную машину дл€ нагружени€ балочек по трехточечной схеме, при испытании усадочных деформаций - прибор по √ќ—“ 11052-74 дл€ измерени€ линейных деформаций усадки/расширени€, снабженный часовым индикаторным микрометром со шкалой с делени€ми через 0,01 мм и двум€ стрелками, из которых больша€ указывает доли миллиметра, а меньша€ - миллиметры, причем каждый миллиметр соответствует полному обороту большой стрелки. »ндикатор снабжен штырем с полусферическим углублением дл€ плотного контакта с шариками, закрепленными на образцах, и закреплен на направл€ющих таким образом, что рассто€ние между первым показанием стрелок индикатора и нижним концом измерительной €чейки, в которую устанавливают призму, остаетс€ всегда посто€нным, а затем измен€етс€ по мере изменени€ линейных размеров призм.

»сходные компоненты цемента, помимо упом€нутого портландцементного клинкера:

гипсовый компонент (√ ): гипсовый камень, включающий по данным петрографического анализа 1,5 мас.% глинистых примесей;

активные минеральные добавки (јћƒ):

природна€, осадочного происхождени€: опока состава (мас. %): п.п.п. 17,36; SiO2 52,03; Al2ќ3 6,25; Fe2O3 3,54; CaO 17,31; MgO 1,67; SO3 0,05; Na2O 0,25; K2O 1,54;

искусственна€: шлак доменный гранулированный состава (мас. %): п.п.п. 0,36; SiO2 31,75; јl2ќ3 10,63; Fe2ќ3 2,12; MnO 0,30; CaO 50,90; MgO 1,24; S (сульфид-ион) 2,09; Sќ3 0,30;

водопонижающие компоненты (¬ ):

модификатор дл€ цемента ћ÷-1 по “” 5743-026-00369171-01 - смесь полиметиленполинафталинсульфонатов и сульфата натри€ - аналог —-3 в виде порошка - микрогранул;

смесь ћ÷-1 и технических лигносульфонатов в мас. отношении 1 : 0,3 в виде порошка;

модификатор на основе меламиновой смолы - "ѕерамин" (импортный);

модификатор на основе нитрата кальци€ и низкомолекул€рных моносахаридов - собственного изготовлени€ авторов изобретени€.

ѕри введении указанных водопонижающих компонентов в состав цемента при совместном помоле компонентов цемента получаемый продукт носит название цемента низкой водопотребности и удовлетвор€ет разработанным дл€ этого вида цемента техническим услови€м;

расшир€юща€ добавка (–ƒ): –ƒ1: на основе сульфоалюминатного клинкера, синтетических жирных кислот фракции —17 - —20 и сульфобензойной кислоты в мас. соотношении 100;

–ƒ2: на основе сульфата алюмини€, олифы фталевой и фталевой кислоты в мас. соотношении 100 : 30 : 10; 9 - на основе сульфоалюминатного клинкера, смеси технической стеариновой кислоты и церезита (одного из ископаемых восков) в мас. отношении 1 : 1 и смеси сульфобензойной, малеиновой и маннуроновой (одной из альдоновых) кислот в мас. соотношении 1:1:1, при общем мас. соотношении составл€ющих –ƒ 100 : 2,5 : 20;

все исходные материалы соответствуют государственным стандартам и другой нормативно-технической документации.

–асшир€ющую добавку согласно изобретению готов€т путем смешени€ составл€ющих в лабораторной мешалке Ћћ1 цилиндрического типа длиной 30 см и диаметром 5 см, заполненной стальными шариками диаметром 1,0-1,2 см на 15 об. % при порошкообразных компонентах добавки и на 30 об.% при смеси порошкообразных и жидких компонентов добавки, в течение 20 мин.

–езультаты испытаний, как следует из данных, приведенных в таблице 1, цементные сырьевые смеси согласно изобретению в строках 3 и ниже по сравнению с контрольной сырьевой смесью и сырьевой смесью согласно прототипу, строки 1 и 2 соответственно, подтверждают существенный полезный эффект добавки согласно изобретению, а именно значительное повышение прочностных показателей и многократное снижение усадочных деформаций цементного камн€, что соответствует приведенному объ€снению сущности изобретени€. ѕри этом активна€ минеральна€ добавка в сочетании с высокоалитовым клинкером, полученным с использованием промотора, а также гипералитовым клинкером (строки 4 и 5 таблицы 1 соответственно) не приводит к повышению усадочных деформаций, а в случае с применением портландцемента на основе гипералитового клинкера - не преп€тствует достижению безусадочности цементного камн€. ѕри использовании стронций- и барийсо держащих сырьевых смесей согласно изобретению цемент низкой водопотребности (строка 6 таблицы 1) €вл€етс€ безусадочным в отсутствие расшир€ющей добавки, в отличие от опубликованных данных об этом цементе. —огласно данным, приведенным в строке 7 таблицы 1, при использовании стронций- и барийсодержащих сырьевых смесей согласно изобретению портландцемент становитс€ расшир€ющимс€ при введении лишь 0,5% по массе расшир€ющей добавки. Ётот результат €вл€етс€ рекордом: стоимость расшир€ющегос€ портландцемента при этом практически не отличаетс€ от стоимости обыкновенного портландцемента, если не учитывать предварительных затрат, в данном случае - на установление оптимальной дисперсности указанного Sr-Ba-содержащего портландцемента путем последовательного изменени€ содержани€ в нем расшир€ющей добавки и уровн€ дисперсности; при использовании методов математического планировани€ эксперимента число опытов дл€ достижени€ оптимумов переменных - содержани€ –ƒ и величины удельной поверхности цемента - сокращаетс€ до шести испытаний, занимающих примерно 30 суток, притом что эти затраты однократные; при дальнейшем производстве требуетс€ лишь их незначительна€ корректировка. „то касаетс€ цемента низкой водопотребности, то потребное содержание расшир€ющей добавки дл€ достижени€ расширени€ цементного камн€ также €вл€етс€ низким (1-4 мас. %, строки 8 и 9 таблицы 1), а превышение содержани€ указанной добавки в портландцементе (см. строку 7 указанной таблицы) объ€сн€етс€ пониженной удельной поверхностью последнего по сравнению с цементами низкой водопотребности (см. строки 8 и 9 таблицы 1). ѕри этом наблюдаютс€ закономерные зависимости свойств указанных материалов с расшир€ющей добавкой от ее состава: сульфоалюминатные составы добавки всегда более эффективны по сравнению с включающими сульфат алюмини€.

—ледует отметить, что как представленные в таблице 1 составы водопонижающего компонента, так и другие, указанные выше и включающие продукты конденсации меламинсодержащих смол, а также составы, основанные на моносахаридах и их комбинации, и смеси этих веществ, а также их смеси с электролитами позвол€ют получить результаты, практически аналогичные приведенным в таблице 1. –азличи€ относ€тс€ лишь к расходу водопонижающего компонента при изготовлении цемента низкой водопотребности, а также к св€зи указанного расхода с величиной щелочного модул€. —оли производных нафталинсульфокислоты и технические лигносульфонаты могут быть использованы при любом значении щелочного модул€ в пределах указанного диапазона, но с его повышением расход водопонижающего компонента следует увеличивать от примерно 0,8 - 1,2 до 1,5 - 2 маc. ч. на 100 маc. ч. клинкерного компонента. —оли производных меламинсодержащих смол следует примен€ть лишь в сочетании с клинкерным компонентом, характеризующимс€ значени€ми щелочного модул€ в пределах по 0,7 - 1 и при содержании соединений щелочных металлов в пересчете на R2ќ не более 0,8 маc.%, при их расходе от примерно 0,7 до 1,6 маc.ч. на 100 маc.ч. клинкерного ингредиента. Ќаконец, комплексные соли щелочноземельных металлов с моносахаридами следует примен€ть также в сочетании с низкощелочными клинкерами, при этом их расход следует поддерживать в пределах примерно на одну треть ниже по сравнению с указанным дл€ солей производных меламинсодержащих смол.

»спытани€ многочисленных составов расшир€ющей добавки, указанных выше, с применением пленкообразователей всех четырех перечисленных групп, а также травильных агентов всех 11 перечисленных групп также позвол€ют в оптимальных сочетани€х получить результаты, практически аналогичные приведенным в таблице 1, при учете следующих особенностей:

1) масса веществ-пленкообразователей в составе расшир€ющей добавки возрастает в пределах указанного диапазона по отношению к массе сульфоалюминатного клинкера или сульфата алюмини€ в следующем р€ду: техническа€ стеаринова€ кислота не более, чем смесь технических стеариновой и олеиновой кислот не более, чем синтетические жирные кислоты фракции C21 - —22 менее, чем синтетические жирные кислоты фракции —17 - —20 менее, чем техническа€ арахинова€ кислота менее, чем техническа€ олеинова€ кислота менее, чем ископаемые воски не более, чем смеси ископаемых восков с любой из вышеперечисленных кислот в данном р€ду менее, чем синтетические воски менее, чем смеси синтетических восков с любой из вышеперечисленных кислот в данном р€ду менее, чем льн€ной воск менее, чем смеси льн€ного воска с любой из вышеперечисленных кислот в данном р€ду менее, чем растительные масла жирные препарированные (касторовое, его кислые производные, арахисовое, соевое) примерно така€ же, как смеси указанных масел с любым из веществ, приведенных выше в данном р€ду менее, чем олифа натуральна€ быстровысыхающа€ примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду не более, чем олифа натуральна€ полимеризованна€ примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду менее, чем олифа полусинтетическа€ комбинированна€ классов  3 - K5 примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду олифа фталева€ примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду не более, чем олифа полусинтетическа€ полимеризационна€ примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду менее, чем олифа эмульсионна€ с эмульгатором CaO примерно така€ же, как смеси указанной олифы с любым из приведенных выше веществ в данном р€ду менее, чем растворы любого из приведенных выше веществ в данном р€ду в минеральном масле. ћинимальные значени€ массы пленкообразовател€ в расшир€ющей добавке относ€тс€ преимущественно к первым членам приведенного р€да, а максимальные значени€ - преимущественно к последним членам приведенного р€да;

2) масса веществ - травильных агентов в составе расшир€ющей добавки возрастает в пределах указанного диапазона по отношению к массе сульфоалюминатного клинкера или сульфата алюмини€ в следующем р€ду: техническа€ сульфобензойна€ кислота примерно така€ же, как бензойна€ кислота не более, чем оксиметилбензойна€ кислота примерно така€ же, как фталева€ кислота менее, чем гиппурова€ кислота менее, чем пропиолова€ кислота не более, чем сульфосалицилова€ кислота примерно така€ же, как салицилова€ кислота не более, чем пировиноградна€ кислота менее, чем малеинова€ кислота примерно така€ же, как метилмалеинова€ кислота примерно така€ же, как фумарова€ кислота не более, чем ангидриды указанных выше кислот в примерно том же пор€дке не более, чем гликолева€ кислота не более, чем глиоксалева€ кислота не более, чем мезоксалева€ кислота не более, чем глиоксилова€ кислота не более, чем сорбинова€ кислота не более, чем рицинолева€ кислота не более, чем акрилова€ кислота не более, чем альдоновые кислоты менее, чем кротоновый альдегид примерно така€ же, как маннит не более, чем этиленгликоль менее, чем адипинова€ кислота примерно така€ же, как ангидриды указанных выше кислот до гликолевой в примерно том же пор€дке примерно така€ же, как метилэтилкарбинол не более, чем адиполь не более, чем левулинова€ кислота фенилглицин менее, чем кротоновый альдегид менее, чем циклогептанол менее, чем смол€ные кислоты в парных смес€х с указанными выше веществами в данном р€ду примерно така€ же, как смеси любых из указанных выше веществ.  роме того, возможно применение в качестве составл€ющих последних также побочных продуктов и промышленных отходов, включающих указанные вещества из данного р€да в качестве неочищенных составл€ющих, а также кислые побочные продукты и отходы различных химических и фармацевтических производств, например муравьиной кислоты, уксусной кислоты, лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты, чистых химических реактивов кислого р€да, производства синтетических смол с летучестью не выше 5 мг/м3 воздуха рабочей зоны. ћинимальные значени€ массы травильного агента в расшир€ющей добавке относ€тс€ преимущественно к первым членам приведенного р€да, а максимальные значени€ - преимущественно к последним членам приведенного р€да. —ледует отметить, что салицилова€ и сульфосалицилова€ кислоты, а также их ангидриды особенно эффективны дл€ цементов на основе сырьевых смесей с глиноземным модулем в пределах 0,5 - 1, поскольку образуют не только алюминий-, но и железоорганические соединени€.

»з приведенных в таблице 1 результатов следует, что перва€ задача изобретени€ - создание цементной сырьевой смеси, позвол€ющей после обжига портландцементного клинкера на ее основе получить минимальные усадочные деформации цементного камн€, изготовленного из портландцемента на базе указанного клинкера, - решена.

”казанна€ цементна€ сырьева€ смесь не позвол€ет получить максимального технического эффекта без использовани€ способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой, полученного из клинкера на основе указанной смеси.

»з уровн€ техники известен предложенный ј.≈. Ўейкиным способ изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой, характеризующегос€ минералогическим составом, включающим четыре составл€ющих: трехкальциевый силикат (алит, C3S), двухкальциевый силикат (C2S), трехкальциевый алюминат (—3ј), алюмоферритную фазу (обычно четырехкальциевый алюмоферрит, C4AF), заключающийс€ в ограничении содержани€ —3ј и C2S значени€ми 5 и 15% массы цемента соответственно, то есть снижени€ содержани€ клинкерных фаз, образующих после затворени€ указанного цемента водой повышенную по сравнению с другими составл€ющими долю содержани€ гидратных фаз в виде гелей, претерпевающих большую усадку при твердении цемента по сравнению с гидратными фазами с повышенной долей кристаллов, образующихс€ из —3S и C4AF [15]. ’от€ указанное объ€снение, впервые высказанное автором данного технического решени€ еще в 1943 г. , в насто€щее врем€ не находит поддержки, сам способ был позднее подтвержден наиболее авторитетными источниками [16, 17] и учитываетс€ действующими —Ќиѕ: ограничение содержани€ трехкальциевого алюмината и белита в портландцементе с пониженной усадкой считаетс€ целесообразным и в насто€щее врем€. Ќедостаток этою технического решени€ заключаетс€ в том, что таким образом не удаетс€ получить безусадочный портландцемент: минимальна€ усадка в лучших образцах из цементного теста нормальной густоты при указанных ограничени€х минералогического состава клинкера равна примерно 1,2 - 1,4 мм/м в 28-суточном возрасте при хранении в воздушно-влажной среде с относительной влажностью более 95%.

»звестен также портландцемент с пониженной усадкой, выпускаемый в Ўвеции и характеризующийс€ следующим содержанием указанных минералов: —3S 81, C2S 1, —3ј 5, C4AF 7, примеси - остальное, характеризуемый глиноземным модулем примерно 1,4,  Ќ 0,996, совместный помол которого с гипсовым компонентом, вз€тым в количестве 3,5% массы цемента, осуществл€ют до удельной поверхности 4500 м2/кг, при величине усадочных деформаций, измеренных в указанных услови€х, примерно 1 мм/м [18]. Ётот результат превосходит полученный согласно предыдущему техническому решению и €вл€етс€ логическим завершением основной идеи ј. ≈. Ўейкина, изложенной выше, о максимальном ограничении содержани€ —3ј и C2S в портландцементном клинкере дл€ получени€ портландцемента с пониженной усадкой. »спытани€ этого шведского портландцемента проводились в ѕольше, а результаты были переданы в Ќ»»÷емент по соглашению о сотрудничестве с ѕольским институтом в€жущих материалов (г. ќполе) и помимо указанной публикации содержатс€ также в отчете Ќ»»÷емента о совместной работе. ќднако, по мнению шведских исследователей, выпуск такого клинкера требует высоких затрат электроэнергии на исключительно тонкий помол сырьевой смеси и высоких затрат топлива на ее обжиг, а получаемый продукт характеризуетс€ недостаточно стабильным качеством, в том числе непосто€нством усадки, поэтому к насто€щему времени выпуск цемента по способу согласно данному техническому решению в Ўвеции прекращен. “аким образом, указанна€ иде€ Ўейкина в логически завершенной форме оказалась промышленно неосуществимой, хот€ полученный результат по ограничению усадки цементного теста без введени€ расшир€ющихс€ добавок остаетс€ лучшим, известным из уровн€ техники.

Ќаиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) €вл€етс€ способ изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, содержащей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид в количестве 0,03 - 0,5% массы, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом [19]. ¬ присутствии указанной примеси, но в повышенных до 3% массы количествах, существенно повышались прочностные показатели цементов, в том числе в ранние сроки твердени€, за исключением высокоалитовых (с. 311 указанной работы). ¬ присутствии аналогичной по механизму действи€ стронцию примеси бари€ также наиболее эффективны белитовые и низкоалюминатные цементы (с. 308 - 311 упом€нутого источника).  ак указано выше, рост прочности цементов при прочих равных услови€х антибатен усадочным деформаци€м, следовательно, указанные примеси способствуют снижению усадочных деформаций цемента из клинкера, полученного обжигом указанной сырьевой смеси, без нежелательных последствий в виде роста энергозатрат на обжиг клинкера и помол цемента, в противоположность предыдущему техническому решению; напротив, в работе [19] упоминаетс€ о снижении в присутствии указанных примесей в клинкере энергозатрат на помол цемента. Ќо недостаток указанного технического решени€ аналогичен предыдущему: эксперименты авторов насто€щего изобретени€ свидетельствуют, что минимальна€ усадка, достигаема€ у цемента, изготовленного согласно данному способу, примерно равна 1-1,2 мм/м.

«адачей насто€щего изобретени€ в части способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой €вл€етс€ коренное снижение усадочных деформаций полученного цемента по сравнению с уровнем техники, вплоть до нулевых показателей при измерении в указанных выше услови€х без применени€ расшир€ющей добавки, а также снизить содержание указанной добавки до минимального уровн€, вплоть до 0,5 - 2% массы цемента. “акое снижение позвол€ет решающим образом увеличить объем внедрени€ указанного цемента в строительном комплексе.

”казанна€ задача решаетс€ тем, что в способе изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, содержащей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид стронци€ в количестве 0,03-0,5% массы, оксиды щелочных металлов и триоксид серы, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом, цементна€ сырьева€ смесь содержит соединени€ стронци€ в известковом ингредиенте в виде природных минералов из группы кальцитостронцианита и/или стронцианита, и/или целестина при глиноземном модуле указанной смеси 0,5-1,25 и мас. соотношении оксидов щелочных металлов в пересчете на оксид натри€ Na2ќ и триоксида серы 0,7-1,5, при этом обжиг ведут в окислительной атмосфере до содержани€ в клинкере, маc. %: свободного оксида кальци€ 0,05-0,8 и моноксида железа 0,01-0,3, а совместный помол ведут при массовом соотношении указанного клинкера и гипсового компонента в пересчете на триоксид серы 100: (0,3-6) до удельной поверхности в диапазоне 250-700 м2/кг и с учетом критери€ минимальной усадки в воздушно-влажной среде образцов из цементного теста.

¬ варианте изобретени€ указанна€ сырьева€ смесь дополнительно содержит соединени€ бари€ в виде сульфида и/или витерита, и/или барита в пересчете на оксид бари€ в количестве 0,15-0,5 %.

¬ другом варианте изобретени€ коэффициент насыщени€ известью берут в пределах 0,9-1,15 в пересчете на портландцементный клинкер.

¬ третьем варианте изобретени€ в качестве гипсового компонента берут сульфат кальци€ в виде природного гипсового камн€, включающего 0,01-1,5 маc.% глинистых примесей.

¬ следующем варианте изобретени€ при совместном помоле дополнительно ввод€т активную минеральную добавку в количестве 0,5-40 мас.%.

¬ варианте изобретени€ влажность активной минеральной добавки перед совместным помолом 6-12 мас.%.

¬ другом варианте изобретени€ при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент при массовом соотношении указанного клинкера и водопонижающего 100:(0,3-2,5).

≈ще в одном варианте изобретени€ в качестве водопонижающего компонента указанного портландцемента используют материалы из группы: соль щелочноземельных и/или щелочных металлов продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, соль щелочноземельных и/или щелочных металлов продукта конденсации меламинсодержащих смол с формальдегидом, технический лигносульфонат щелочноземельных и/или щелочных металлов, обычный или модифицированный фенолформальдегидной смолой, комплексна€ соль щелочноземельного металла и серной и/или азотной, и/или муравьиной, и/или уксусной кислот с низкомолекул€рными моносахаридами —3-—5, парные смеси указанных материалов в массовом соотношении от 4:1 до 1:4.

¬ другом варианте изобретени€ совместный помол осуществл€ют в вентилируемом измельчителе при степени аспирации последнего, соответствующей санитарному минимуму, контролируемому по отсутствию пылени€ из входной горловины измельчител€.

¬ следующем варианте изобретени€ совместный помол осуществл€ют при дополнительном введении расшир€ющей добавки, включающей в качестве составл€ющих сульфоалюминатный клинкер или сульфат алюмини€, пленкообразователь и травильный агент, при массовом соотношении указанного клинкера и указанной добавки 100:(0,5-4).

¬ варианте изобретени€ в качестве указанной добавки используют предварительно изготовленную смесь сульфоалюминатного клинкера или сульфата алюмини€, пленкообразовател€ и травильного агента, причем в качестве пленкообразовател€ используют гидрофобизующие вещества из групп: высшие жирные кислоты - синтетические жирные кислоты фракции —17-—22, технические стеаринова€, арахинова€, олеинова€ кислоты, парные смеси этих веществ, олифы - натуральные - полимеризованна€ и быстровысыхающа€, полусинтетические - полимеризованна€, комбинированна€ классов  3-K5, фталева€, эмульсионна€ с эмульгатором оксидом кальци€ —аќ, парные смеси этих веществ, воски - льн€ной, ископаемый, синтетический - продукт этерификации окисленных парафинов, растительные масла

- жирные препарированные, их парные смеси с веществами предыдущих групп и/или содержащими их вторичными продуктами и отходами, растворы веществ любой из приведенных выше групп в минеральном масле, а в качестве травильного агента используют вещества, селективно активирующие алюминаты, сульфоалюминаты кальци€ и соли алюмини€ в указанной добавке, из групп: пировиноградна€ кислота, альдоновые кислоты, левулинова€ кислота, мезоксалева€ кислота, ароматические кислоты - техническа€ бензойна€ кислота, сульфобензойна€ кислота, оксиметилбензойна€ кислота, фталева€ кислота, гиппурова€ кислота, их кислые производные, ангидриды указанных кислот, непредельные карбоновые кислоты - акрилова€ кислота, пропиолова€ кислота, сорбинова€ кислота, рицинолева€ кислота, оксикислоты - гликолева€ кислота, глиоксалева€ кислота, их кислые производные, салицилова€ кислота, сульфосалицилова€ кислота, их производные, карбоциклические соединени€ - адипинова€ кислота, ее ангидрид, фенилглицин, циклогептанол, дикарбоновые соединени€ - малеинова€ кислота, метилмалеинова€ кислота, фумарова€ кислота, ангидриды указанных кислот, смол€ные кислоты в парных смес€х с веществами из предыдущих групп, спирты - адиполь, маннит, этиленгликоль, метилэтилкарбинол, альдегиды - глиоксилова€ кислота, кротоновый альдегид, парные и тройные смеси указанных веществ и/или содержащих их вторичных продуктов и отходов, при массовом соотношении составл€ющих в указанной добавке 100:(2,5-30):(2-20) соответственно.

—ущность изобретени€ в части способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой по процессу обжига стронций- и стронций-барийсодержащего клинкера заключаетс€ в том, что окислительную среду строго выдерживают на всем прот€жении зоны спекани€. ѕричина состоит в веро€тности образовани€ в составе эвтектики и общей клинкерной жидкой фазы в локальных зонах вращающейс€ печи с восстановительной средой феррита стронци€. ќдним из факторов, обеспечивающих по€вление последнего, €вл€ютс€ равные отклонени€ от относительной основности указанного эвтектического клинкерного расплава (далее сокращенно Ё –), равной 1, значений относительной основности SrO (+0,09) и FeO (-0,09). Ќаличие феррита стронци€ в клинкере, обожженном в восстановительной среде, действительно зафиксировано экспериментально при его недожоге и, как показывает опыт, полностью исключает положительное вли€ние соединений стронци€ на технические свойства цемента вследствие того, что феррит стронци€, попада€ при кристаллизации клинкерных минералов в процессе охлаждени€ клинкера в алюмоферритную фазу, практически исключает стронций из гидратных фаз, участвующих в формировании матрицы цементного камн€ в твердеющем цементе ввиду слишком медленной скорости гидратации алюмоферритной фазы, включающей указанный феррит. Ёто полностью относитс€ и к барию.

¬ св€зи с наличием технологически важных малых составл€ющих цементной сырьевой смеси и получаемого из нее клинкера согласно изобретению, какими €вл€ютс€ в данном способе стронций и барий, и их дезактивацией даже при незначительных отклонени€х от режима обжига в окислительной среде, допустимых дл€ клинкера высокого качества при известном уровне техники, меропри€ти€, осуществл€емые дл€ поддержани€ указанного режима обжига, также выход€т за рамки известных из уровн€ техники. ¬ данном случае даже речи не может быть ни о недожоге, ни о пережоге указанного клинкера, которые в равной степени неприемлемы: в первом случае - вследствие наличи€ в недожженном клинкере нар€ду со свободной известью майенита [20], который аккумулирует стронций вследствие избытка вакансий; это отвлекает значительную часть стронци€ от полезной функции встраивани€ после затворени€ цемента водой в основную матрицу цементного камн€. ¬о втором случае в пережженном клинкере майенит возникает как вторична€ фаза после длительного пребывани€ клинкера в зоне спекани€ печи; он вновь при этом собирает стронций из остальных фаз, концентрирует его и, раствор€€сь при охлаждении клинкера в алюмоферритной фазе, переводит в нее стронций. јлюмоферритна€ фаза в пережженных клинкерах, обожженных в окислительной атмосфере, также €вл€етс€ гидравлически сравнительно пассивной, хот€ и в меньшей степени, чем при восстановительной атмосфере, но в конечном счете с аналогичным неблагопри€тным эффектом дл€ активности примесей стронци€ и/или бари€. ѕоэтому практически обжиг клинкера по способу согласно изобретению недостаточно вести по двум указанным выше критери€м: содержанию свободной извести и содержанию моноксида железа, стрем€сь минимизировать их содержание в пределах указанных диапазонов, поскольку обе эти фазы определ€ютс€ в часовых пробах готового клинкера, между моментами отбора которых нестабильности режима обжига не фиксируютс€. ƒл€ стабилизации режима обжига клинкера по способу согласно изобретению в качестве сенсора на свободную известь используют показатель запыленности зоны спекани€ печи, определ€емый по разности величин поглощени€ света видимого и инфракрасного света в зоне спекани€ печи по двум соответствующим пирометрам. ѕоказани€ пирометров непрерывно записывают, и момент по€влени€ их разности, соответствующей доле более примерно 10% интенсивности светового потока, считают критерием дл€ повышени€ разрежени€ в печи путем частичного раскрыти€ диафрагмы запечного дымососа и/или частичного закрыти€ диафрагмы вентил€тора общего дуть€ клинкерного холодильника, если последний имеетс€, и поток первичного воздуха холодильника отдельно регулируем в данном печном агрегате. ќбоснование зависимости между клинкерным напылением и недожогом или пережогом клинкера и соответственно содержанием в последнем свободной извести, €вл€етс€ работа [20], получивша€ мировое признание. ¬ качестве сенсора на моноксид железа используют значение средней частоты спектра излучени€ зоны спекани€, анализируемое посредством спектрометра из световых потоков в указанных пирометрах.  расное или голубое смещени€ средней частоты спектра от среднего уровн€, зафиксированного при нормальном режиме работы печи как в видимом, так и в инфракрасном свете, примерно на 10%, соответствует росту веро€тности по€влени€ соответственно недожога или пережога и, следовательно, повышению веро€тности возникновени€ зон с восстановительными услови€ми и примеси FeO в клинкере, сопровождаемое дезактивацией указанных малых составл€ющих. ¬ажно, что в отличие от предыдущего метода результаты частотного анализа спектров излучени€ не завис€т от степени запыленности атмосферы печи и лучше "чувствуют" режим процесса обжига в удаленных от головки печи зонах обжига, что более существенно дл€ возникновени€ примеси FeO по сравнению с примесью свободной извести.

—ущность изобретени€ в части способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой по процессу совместного помола компонентов указанного стронций- и/или стронций- барийсодержащего цемента заключаетс€ в том, что удельную поверхность готового продукта выбирают в пределах указанного диапазона по минимальной усадке продукта помола. «ависимость усадки от удельной поверхности цемента, известна€ из уровн€ техники, а именно "усадка пропорциональна удельной поверхности цемента" [21] - дл€ стронцийсодержащих клинкеров при указанных значени€х глиноземистого и щелочного модулей отличаетс€ от известной в св€зи с тем, что стронцийсодержащие гидросиликаты кальци€ в существенно большей степени повышают значени€ модул€ упругости цементного камн€, чем прочностные показатели, а количество указанных гидросиликатов тем больше, чем выше удельна€ поверхность цемента и скорость, а также степень его гидратации. ѕоэтому зависимость усадки от удельной поверхности дл€ стронцийсодержащих, а также стронций- и барийсодержащих цементов носит экстремальный характер. ѕоложение указанных экстремумов, соответствующих минимальной усадке, на шкале удельной поверхности в данном случае зависит от содержани€ гипса в цементе. ѕри этом особенность по сравнению с уровнем техники заключаетс€ в том, что содержание гипсового компонента в пересчете на триоксид серы поддерживают близким к минимальному (0,3 - 0,5% массы), €вл€ющемус€ гораздо более низким по сравнению с общеприн€тым минимумом, известным из уровн€ техники (1,5% массы), при близких к минимальным значени€х глиноземного модул€ (0,5 - 0,7) клинкерного ингредиента и близких к минимальным значени€х "щелочного" модул€ (0,7 - 0,8). “олько в этом случае при подборе удельной поверхности стронцийсодержащего и/или стронций- и барийсодержащего цемента оптимум удельной поверхности, соответствующий минимальной усадке (0,5 - 0,7 мм/м) €вл€етс€ широким и находитс€ в пределах 320 - 450 м2/кг. ѕри близких к максимальным значени€х глиноземного модул€ внутри указанного диапазона, равных 1 - 1,25, и максимальных значени€х "щелочного" модул€, равных 1 - 1,5, следует поддерживать близкие к максимальным в пределах указанных диапазонов значени€ содержани€ соединений стронци€ и/или стронци€ и бари€, а удельна€ поверхность цемента, соответствующа€ минимальной усадке (примерно 0,7 - 0,8 мм/м), также €вл€етс€ пониженной по сравнению с указанным выше экстремумом, причем последний сужаетс€ и находитс€ в пределах примерно 280 - 380 м2/кг. —редние значени€ глиноземного и щелочного модулей, наход€щиес€ вблизи центров указанных дл€ них диапазонов, соответствуют и средним значени€м содержани€ стронциевых- и стронциево-бариевых соединений вблизи центров указанных дл€ них диапазонов, а также средних значений содержани€ гипсового компонента в цементе и соответствуют средним значени€м экстремумов удельной поверхности цемента (примерно 300 - 400 м2/кг), чему соответствуют показатели усадки в пределах примерно 0,6 - 0,7 мм/м. Ќа практике подбор оптимальной удельной поверхности дл€ цемента с заданным уровнем содержани€ указанных малых составл€ющих занимает длительное врем€. — этой целью из соответствующего клинкера изготавливают набор цементов различной удельной поверхности в пределах указанного диапазона и определ€ют усадочные деформации изготовленного из них по указанной процедуре цементного камн€, счита€, как уже упоминалось, значение удельной поверхности цемента с камнем минимальной усадки оптимальным. »менно таким путем получены оптимальные значени€ удельной поверхности и минимальные значени€ усадки, представленные в таблице 1 дл€ различных цементных сырых смесей, полученных из них клинкеров и смолотых на основе этих клинкеров цементов.

ѕри этом рост значений  Ќ в пределах диапазона 0,9 - 1 приводит к сужению указанных оптимумов удельной поверхности и снижению усадки примерно на 0,1 мм/м примерно на каждые 0,03 прироста значени€  Ќ. ѕри увеличении значений  Ќ сверх 1 в цемент, в противоположность вековому опыту технологии цемента (свидетельствующему о повышении усадки при введении активной минеральной добавки [22] ), следует дл€ снижени€ усадки вводить активную минеральную добавку. —нижение усадки достигаетс€ при этом благодар€ необычно быстрому началу пуццолановой реакции, еще в процессе помола, чему содействуют повышенна€ влажность указанной минеральной добавки, способствующа€ процессу помола при ее эмпирически установленном уровне не более 12 маc.%, и присутствие в клинкере согласно изобретению сверхбыстро гидратирующегос€ упом€нутого выше гипералита, соответствующего  Ќ выше 1; оба указанных фактора облегчают помол и повышают долю стронцийсодержащих и стронцийбарийсодержащих гидросиликатов в матрице цементного камн€, что приводит к особо низкой усадке портландцемента, полученного по способу согласно изобретению - от близкой к нулевым значени€м до 0,3 мм/м - при удельной поверхности в пересчете на клинкерный компонент 320 - 380 м2/кг. Ётот результат в ситуации, когда в течение летнего сезона практически не требуетс€ энергозатрат на сушку минеральной добавки, вводимой в состав цемента, а в течение зимнего сезона они примерно вдвое сокращаютс€ по сравнению с известными из уровн€ техники, €вл€етс€ первой главной неожиданностью изобретени€ по сравнению с уровнем техники. »з уровн€ техники столь низкий уровень усадочных деформаций известен или при содержании в портландцементе не менее 14% расшир€ющейс€ добавки, или в результате автоклавной обработки бетона. ¬ данном случае он получен у портландцемента без расшир€ющихс€ добавок при нормальном твердении, что €вл€етс€ второй главной неожиданностью изобретени€.

ѕри введении водопонижающего компонента в цемент при совместном помоле и переходе цемента соответственно из разр€да портландцемента в разр€д цемента низкой водопотребности согласно действующим “” [23] благодар€ снижению водопотребности примерно на 20 - 30% по сравнению с контрольными цементами аналогичной удельной поверхности без водопонижающего компонента экстремумы удельной поверхности, соответствующие минимумам усадки, возрастают, а значени€ усадки существенно снижаютс€. “ак, впервые удаетс€ достигнуть нулевых значений усадки в 7-, 28- и 90-суточном возрасте при удельной поверхности цемента низкой водопотребности в пределах 420 - 460 м2/кг и  Ќ в пределах 0,9 - 1. Ётот результат €вл€етс€ третьей главной неожиданностью изобретени€, поскольку из уровн€ техники известно, напротив, что усадочные деформации цементов низкой водопотребности выше, чем контрольного портландцемента [24]. ѕричина отсутстви€ усадки у цемента низкой водопотребности заключаетс€ в том, что, как указано в последней цитированной работе, в цементе низкой водопотребности матрица €вл€етс€ монолитизированной в том смысле, что в ней срастаютс€ все составл€ющие цементного камн€. “аким образом, положительное вли€ние стронций- и стронцийбарий содержащих соединений в составе гидратных фаз распростран€етс€ на цементный камень в целом, что и приводит к указанному, на первый взгл€д, неожиданному результату.

ѕри дополнительном введении комплексной расшир€ющей добавки на основе сульфоалюминатного клинкера, или сульфата алюмини€, пленкообразовател€ и травильного агента две последние составл€ющие €вл€ютс€ органическими веществами; в них соответственно представлены:

в пленкообразователе используют вещества из групп: 1) высшие жирные кислоты; 2) олифы; 3) воски; 4) растительные масла; 5) смеси указанных веществ. ¬се перечисленные вещества образуют кислородо-, водо- и углекислотозащитные коллоидные оболочки (пленки) на поверхности частиц расшир€ющей добавки, а затем и матричных компонентов;

в травильном агенте используют вещества из групп: 1) ароматические кислоты; 2) их альдегиды; 3) непредельные карбоновые кислоты; 4) оксикислоты; 5) карбоциклические соединени€; 6) дикарбоновые соединени€; 7) спирты: адиполь, маннит, этиленгликоль, метилэтилкарбинол; 8) альдегиды; 9) кетоны; 10) смол€ные кислоты; 11) смеси указанных веществ. ¬се перечисленные вещества избирательно взаимодействуют с алюминатными и сульфоалюминатными фазами сульфоалюминатного клинкера, сульфатом алюмини€, а также алюминатной фазой портландцементного клинкера с практически мгновенным образованием металлоорганических, в данном случае алюминийорганических комплексных соединений. ќни не могут образоватьс€ в присутствии атмосферных кислорода, влаги и углекислоты, но под защитной пленкой образуютс€.

ѕри этом в процессе совместного помола или при перемешивании с расшир€ющей добавкой как портландцемента, так и цемента низкой водопотребности формируетс€ неизвестна€ из уровн€ техники €чеечна€ текстура расположени€ расшир€ющего агента в виде €чеистой сетки, окружающей все частицы цемента. ¬нутренн€€ фаза сетки, формирующа€с€ на поверхности частиц расшир€ющей фазы и матричных ингредиентов, представлена указанными алюминийорганическими соединени€ми, а при наличии в портландцементном клинкере стронций и/или стронцийбарийсодержащих соединений благодар€ активации кристаллической решетки фаз - другими металлоорганическими соединени€ми, в том числе и кальцийорганическими; эти соединени€ защищены от атмосферных агентов внешней фазой сетки указанными защитными коллоидами. ѕосле затворени€ водой цемента, полученного по способу согласно изобретению, коллоидна€ защитна€ пленка разрушаетс€ водой по механизму, подробно рассмотренному в работе [25]. ѕосле этого металлоорганические соединени€ играют каталитическую роль в образовании алюминатов и далее - сульфоалюминатов кальци€, €вл€ющихс€ собственно расшир€ющими агентами, и, кроме того, обеспечивают включение в гидросиликатную матрицу стронциевых и стронциево-бариевых соединений. “ака€ матрица €вл€етс€ более прочной и в еще большей мере более упругой, что значительно снижает усадку. ј в цементе низкой водопотребности, полученном согласно изобретению, все элементы структуры матрицы, в том числе гидросиликаты кальци€, гидроалюминаты и гидросульфоалюминаты кальци€ объедин€ютс€, и благодар€ этому образуют еще более прочные матрицы с минимальной усадкой или с нулевым уровнем усадки. ¬ этом случае потребность в расшир€ющем агенте €вл€етс€ минимальной по сравнению с известной из уровн€ техники и при изготовлении цемента низкой водопотребности достигает минимума, равного 0,5 маc. % расшир€ющей добавки, необходимого дл€ достижени€ деформации расширени€ цементной матрицы. Ётот результат €вл€етс€ четвертой главной неожиданностью изобретени€ в целом по сравнению с уровнем техники и новым шагом в развитии технологии расшир€ющихс€ цементов. ƒо насто€щего времени, как упоминалось выше, считалось необходимым вводить в состав цемента не менее 14% расшир€ющей добавки дл€ надежного достижени€ эффекта расширени€ [26].

—ущность предполагаемого изобретени€ в части способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой становитс€ более €сной из примера его осуществлени€.

ѕример 2. ”слови€ осуществлени€ способа - по примеру 1. —пособ изготовлени€ цемента в описанной в указанном примере печи св€зан с контролем отсутстви€ восстановительной атмосферы в печи. —пециальные меры, принимаемые дл€ этого при обжиге цементной сырьевой смеси согласно изобретению, заключаютс€, как указано выше, в подборе оптимального т€годутьевого режима с регулированием разрежени€ в пыльной камере указанной печи по показани€м двух пирометров. ƒл€ данной печи было предварительно установлено, что частота по€влени€ в часовых пробах клинкера моноксида железа в "запредельном" количестве, то - есть превосход€щем максимум указанного выше диапазона, антибатна величине разрежени€ в пыльной камере. “ак, при уровне разрежени€ в указанной пыльной камере сверх примерно 160 мм вод. ст., или более примерно 1570 ѕа, частота по€влени€ таких проб клинкера равна в среднем одна за восемь часов работы, тогда как при уровне разрежени€ ниже чем одна за восемь часов работы, тогда как при уровне разрежени€ ниже 120 мм вод. ст., или менее примерно 1180 ѕа, частота по€влени€ таких проб превышает семь. ѕоэтому при обжиге клинкера согласно изобретению дл€ соблюдени€ критери€ по содержанию в нем моноксида железа поддерживают разрежение в пыльной камере на уровне не менее 180 мм вод. ст., дл€ чего оказалось необходимо реконструировать запечный дымосос. ƒл€ соблюдени€ критери€ по содержанию в клинкере свободной извести, нар€ду с описанным выше критерием по пирометрический измер€емой запыленности зоны спекани€, используют звуковой контроль шума падени€ клинкера в колосниковый холодильник и при снижении интенсивности шума до предела, характерного дл€ недожога, повышают расход топлива, а при повышении интенсивности шума до предела, характерного дл€ пережога, снижают расход технологического топлива. Ёто - более быстрый способ регулировани€ по сравнению с регулированием т€годутьевого режима, но он, в противоположность последнему, порождает в печи волны обжигаемого материала, что допустимо только дл€ случа€ пр€мого предотвращени€ выхода за браковочные пределы технологических показателей.

ѕолученные данные свидетельствуют, что портландцемент с пониженной усадкой согласно изобретению и, более того, расшир€ющийс€ действительно может быть изготовлен при столь низких расходах расшир€ющего агента (0,5-2,8%), не известных ни из уровн€ техники, ни из современной теории расширени€ цементов. ѕри этом стоимость указанного портландцемента согласно изобретению впервые лишь незначительно превосходит стоимость контрольного портландцемента, а из единицы массы расшир€ющего агента в данном случае можно изготовить от 20 до 40 и более единиц массы указанного портландцемента согласно изобретению, что позволит повысить достижимый объем производства и использовани€ цемента согласно изобретению примерно п€тикратно по сравнению с достижимым при известном уровне техники и технологии. Ёто €вл€етс€ п€той главной неожиданностью изобретени€ по сравнению с уровнем техники.

“ехнико-экономический эффект использовани€ изобретени€ существенно возрастает при осуществлении параллельно со способом изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой способа приготовлении из мелкой фракции указанного цемента цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов согласно изобретению.

»з уровн€ техники известно, что цементирующий материал, используемый дл€ ремонта бетона и железобетона и укреплени€ грунтов, должен отвечать по крайней мере трем требовани€м: 1) обладать в€жущими свойствами по отношению к старому бетону и св€зующими свойствами по отношению к укрепл€емым грунтам; 2) иметь возможность проникать в поры укрепл€емого грунта и корродированного бетона дл€ создани€ переходной зоны зубчатого строени€, обеспечивающей прочные контакты цементирующего материала с ремонтируемыми бетонами и грунтами; 3) характеризоватьс€ высокой прочностью и способностью поддерживать установленные св€зи и контакты с ремонтируемыми бетонами и укрепл€емыми грунтами, соответственно быть мало- или безусадочными [27]. Ётим требовани€м, как указано в цитированной работе, не полностью удовлетвор€ют цементирующие материалы, известные из уровн€ техники. Ќеобходимость резко повысить их качество представл€етс€ авторам цитированной работы не менее, чем историческим вызовом, на который необходимо отвечать.

»звестен способ приготовлени€ цементирующего материала, который может быть использован дл€ ремонта бетона и железобетона и укреплени€ грунтов, путем особо тонкого помола портландцемента с микронаполнител€ми [28], однако указанный способ существенно снижает производительность мельницы и повышает удельные энергозатраты на помол, а полученный цемент лишь благодар€ микронаполнител€м характеризуетс€ усадкой, примерно равной усадке обычного портландцемента. Ќо така€ усадка дл€ данной области применени€ неприемлема. ѕоэтому широкое внедрение указанного способа и соответствующего материала затруднительно.

»звестен также способ приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и железобетона и укреплени€ грунтов путем выделени€ из портландцемента обычной дисперсности его мелких фракций размерами менее 10 или 20 мкм, характеризующихс€ высокой проникающей способностью в указанные субстраты, обладающих высокими адгезионными свойствами по отношению к последним [29]. Ќедостатками этого материала €вл€ютс€ его короткие сроки схватывани€ и повышенные усадочные деформации. —очетание таких крупных недостатков продукта исключило широкое внедрение этого способа, известного с середины 60-х годов, и даже впервые предусмотренное в цитированном техническом решении введение водопонижающего компонента в состав указанного материала не приводит к коренному улучшению его свойств.

Ќаиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) €вл€етс€ способ приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов - мелкой фракции портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, включающей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом в вентилируемом измельчителе при отборе из исходного цемента в качестве указанного материала фракции с размерами частиц в пределах примерно (0,3 - 20) 10-6 м при удельной поверхности примерно 400-2500 м2/кг посредством пылеосадительных устройств из аспирационного воздуха указанного измельчител€, причем дл€ отделени€ указанной фракции от исходного цемента используетс€ высокопроизводительный динамический сепаратор [30]. ѕредусматриваетс€ также введение микронаполнителей и использование специального клинкера дл€ изготовлени€ исходного цемента с пониженной усадкой, а именно алюмоферритного. Ќедостаток способа согласно прототипу заключаетс€ в высокой усадке приготовленного материала: она, по данным авторов насто€щего изобретени€, значительно превосходит 1 мм/м при испытании в указанных выше услови€х при любом содержании микронаполнител€ (микрокремнезема) в пределах до 15% массы указанной фракции и при применении клинкера типа ‘еррари с  Ќ около 1 при р около 0,5 дл€ изготовлени€ исходного портландцемента.

«адачей насто€щего изобретени€ в части способа приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов €вл€етс€ коренное снижение усадочных деформаций приготовленного материала по сравнению с уровнем техники, вплоть до нулевых показателей при измерении в указанных выше услови€х без применени€ расшир€ющей добавки, а также снижение содержани€ последней до минимального уровн€, вплоть до 1,5 - 4% массы указанной фракции. “акое снижение позвол€ет решающим образом увеличить объем внедрени€ указанного способа и материала, приготовленного посредством этого способа, в строительном комплексе, прежде всего в геотехническом строительстве и реставрационных работах.

”казанна€ задача решаетс€ тем, что в способе приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов - мелкой фракции портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, включающей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, содержащей соединени€ стронци€ в пересчете на оксид в количестве 0,03-0,5% массы, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом в вентилируемом измельчителе при отборе пыли фракции с размерами частиц (0,3-20)10-6 м при удельной поверхности 400-2500 м2/кг посредством пылеосадительных устройств из аспирационного воздуха указанного измельчител€, состав указанной фракции пыли регулируют путем изменени€ соотношени€ компонентов в указанном портландцементе и механических режимов работы измельчител€ до получени€ в указанной фракции пыли содержани€ соединений стронци€ и бари€ 0,2-0,6 маc.%.

¬ варианте изобретени€ при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент до получени€ его содержани€ 1-6 маc.% от указанной фракции пыли.

¬ другом варианте изобретени€ при совместном помоле при совместном помоле дополнительно ввод€т расшир€ющую добавку до получени€ ее содержани€ 0,7-8 маc.% от указанной фракции пыли.

¬ следующем варианте изобретени€ при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент или расшир€ющую добавку до получени€ содержаний водопонижающего компонента и расшир€ющей добавки 1,2-5 и 1-8 маc.% от указанной фракции пыли.

—ущность изобретени€ в части способа приготовлени€ цементирующего материала заключаетс€ в концентрировании в указанной мелкой фракции цемента в процессе его помола значительного количества соединений стронци€ или стронци€ и бари€, чтобы снизить усадочные деформации продукта, проникающего в поры или пустоты ремонтируемого бетона или укрепл€емого грунта по описанной выше схеме действи€ указанных соединений.  ак показывают опыты авторов, в указанной фракции концентрируетс€ не менее двух третей общего количества последних, что и позвол€ет им благодар€ быстрой гидратации указанных фракций про€вл€ть свое снижающее усадку действие. ¬ вариантах изобретени€ в снижение усадки указанной фракции, используемой в качестве цементирующего материала, легко проникающего в ремонтируемый старый бетон и укрепл€емый грунт, внос€т свои дополнительные вклады водопонижающий компонент цемента, так же на две трети сосредотачиваемый в указанной фракции, и расшир€юща€ добавка, направл€ема€ в ту же фракцию в количестве примерно три четверти общего содержани€ в цементе. ¬ среднем это впервые позвол€ет довести усадку указанной фракции до нулевых значений, чего ранее не удавалось сделать столь простым способом, без дополнительного, весьма сложно осуществимого смешени€ ее с дополнительно вводимыми водопонижающим и расшир€ющим компонентами. ѕоследн€€ операци€ ввиду высокой степени агрегированности частиц данной фракции не завершаетс€ до конца, и это, отмечаемое независимыми экспертами, отсутствие подлинной гомогенности существенно снижает качество известных цементирующих материалов известных иностранных торговых марок, представленных на отечественном рынке. Ёто и послужило основанием дл€ данного технического решени€.

„то касаетс€ качества остального портландцемента, выпускаемого одновременно с цементирующим материалом по способу согласно изобретению, то данна€ схема помола с одновременным выпуском двух готовых продуктов, ранее известна€, была в свое врем€ подробно проанализирована в работе [31], где использовалась дл€ одновременного выпуска быстротвердеющего и обычного портландцемента, и было показано, что достаточно вести контроль качества обоих продуктов по более грубому из них, выход€щему из самого измельчител€ (в цитированной работе - из трубной мельницы), тогда качество мелкой фракции, отбираемой из аспирационного воздуха, также будет гарантированным. ¬ услови€х осуществлени€ способов согласно изобретению это положение полностью подтверждено и означает, что дл€ достижени€ гарантированных выше результатов по прочности и деформативным свойствам необходимо и достаточно, чтобы удельна€ поверхность основного продукта измельчител€ - безусадочного портландцемента - была не ниже примерно 320 м2/кг. ѕри этом проектные значени€ содержани€ соединений стронци€ и/или стронци€ и бари€ в цементной сырьевой смеси и портландцементном клинкере на ее основе должны быть в пределах от центров до верхних пределов указанных диапазонов, значени€ глиноземного и "щелочного" модулей - в пределах от центров до нижних пределов указанных диапазонов, значени€  Ќ - не ниже 0,95, значени€ свободного —аќ и моноксида железа в портландцементном клинкере - в пределах указанных диапазонов, а триоксида серы в общей пробе цемента, полученной путем пропорционально весовым дол€м путем смешени€ продукта измельчител€ и отобранной мелкой фракции дл€ целей химического анализа, - в пределах от центра до нижнего предела указанного диапазона. ѕри выполнении этих требований качество как безусадочного портландцемента, так и цементирующего материала - мелкой фракции указанного цемента превышает показатели, известные дл€ указанных продуктов из уровн€ техники, а сроки схватывани€ цементирующего материала укладываютс€ в рамки ограничени€, накладываемого практикой применени€, - не менее 30 мин.

—ущность изобретени€ в части способа приготовлени€ указанного цементирующего материала становитс€ более €сной из примера его осуществлени€.

ѕример 3. ”слови€ осуществлени€ способа приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов согласно изобретению - по примерам 1 и 2 и следующие дополнительные.

ƒл€ совместного помола компонентов цемента в качестве измельчител€ используют производственную цементную мельницу размерами 2,4 х 10,6 м, двухкамерную, работающую в замкнутом цикле с центробежными сепараторами. ћелюща€ загрузка обеих камер шарова€, в первой камере коэффициент заполнени€ мелющими телами рабочего объема () принимают равным 0,22, во второй камере берут равным 0,26, при среднем диаметре шаров в первой камере 62 мм, во второй 25 мм, средний уровень разрежени€ в аспирационной камере 60 мм в отсутствие, 20 мм - в присутствии водопонижающего компонента в шихте помола. ƒва сепаратора диаметрами 2,4 и 3,2 м снабжены циклоном и рукавным фильтром каждый, причем аспирационный тракт дл€ второго из них на выходе из рукавного фильтра снабжен также общим шнеком дл€ собранной в обоих фильтрах цементной пыли, а также упаковочной установкой дл€ упаковки указанной пыли в бумажные мешки, тогда как цементную пыль из циклонов возвращают, как и тонкие продукты сепараторов, в общий продукт мельницы. √рубые продукты сепараторов (крупки) подают в мельницу: первого сепаратора - в первую камеру через входную цапфу, второго сепаратора - во вторую камеру мельницы по системе "ƒоппельротатор", описанной в книге [32] в модификации дл€ помола цемента. ѕри этом средние значени€ разности между значени€ми удельной поверхности продукта мельницы и пыли из циклонов и фильтров равны соответственно примерно 70 - 100 и 150 - 200 м2/кг и имеют тенденцию к снижению по мере прироста удельной поверхности продукта мельницы от примерно 250 до 450 м2/кг. ƒл€ отделени€ фракции указанных выше размеров берут только пыль, отделенную из аспирационного воздуха фильтром воздушного тракта из второго сепаратора, тогда как пыль, отделенную из аспирационного воздуха фильтром воздушного тракта из первого сепаратора возвращают в общий продукт мельницы, и дл€ регулировки размеров частиц вз€той фракции измен€ют механический режим работы второго сепаратора и/или аспирационный режим работы мельницы и/или режим работы первого сепаратора, что вместе объедин€етс€ пон€тием: измен€ют "механический режим работы мельницы".

¬ св€зи с концентрацией примесей Sr и ¬а на границах клинкерных минералов и повышением при этом размолоспособности клинкера, в отдел€емой фракции тем больше указанных малых составл€ющих, чем выше удельна€ поверхность данной фракции. ¬ последней концентрируютс€ также другие компоненты цемента с пониженной по сравнению с портландцементным клинкером сопротивл€емостью измельчению - гипсовый камень, расшир€юща€ добавка. ¬ эту же фракцию попадает и значительна€ часть водопонижающего компонента.

¬ этой св€зи данна€ фракци€ цемента, характеризующа€с€ в известном уровне техники повышенными усадочными деформаци€ми, в указанном цементирующем материале, полученном по способу согласно изобретению, характеризуетс€ относительно пониженными усадочными деформаци€ми, и даже безусадочностью и расширением, но при больших по сравнению с портландцементом с пониженной усадкой, полученным по способу согласно изобретению, количествах расшир€ющей добавки. ѕоследнюю можно добавл€ть в указанную фракцию и посредством дополнительного перемешивани€ в соответствующем смесителе, но это существенно менее экономично, чем получать необходимое содержание расшир€ющей добавки в указанной фракции непосредственно в процессе ее отбора из аспирационного воздуха.

–езультаты испытаний фракций, полученных указанным способом, и представл€ющих собой цементирующий материал согласно изобретению, а также контрольной фракции, отобранной при помоле из контрольного цемента, и аналогичной фракции, отобранной из цемента, изготовленного на основе цементной сырьевой смеси по прототипу обжигом соответствующего клинкера, приведены в таблице 2. ќсновным показателем дл€ сравнени€, нар€ду с показател€ми прочности и усадки/расширени€, €вл€етс€ глубина проникани€ цементирующего материала L в ремонтируемый бетон или укрепл€емый грунт. ћетодика определени€, используема€ в практике авторов насто€щего изобретени€, следующа€. —начала готов€т эталонный пенобетон со следующими характеристиками: марка по плотности в сухом состо€нии 450 30 кг/м3, прочность - не менее 0,5 ћѕа, возраст - не менее 28 суток. ќстальные показатели соответствуют √ќ—“ 25485-89. ѕористость этого материала составл€ет примерно 75 5 об. %. —редний размер входов в поры, определ€емый оптико-микроскопическим методом, составл€ет от 100 до 300 мкм, или 0,1 - 0,3 мм. ќбразцы-призмы размерами 4 х 4 х 16 см, изготовленные из этого материала методом заливки, после 28 - 40 сут твердени€ в воздушно-влажных услови€х, сушат при 50 -70o— до посто€нной массы и вакуумируют под форвакуумом (остаточное давление примерно 150 - 280 торр), после чего погружают в сосуд со свежеприготовленным тестом из цементирующего материала и воды при ¬/÷ 0,5 - 0,6 и отсутствии видимого расслаивани€, выдерживают в течение 1 суток в воздушно-влажной среде при температуре 20 3o—, после чего полученные конгломераты пенобетонных образцов и цементного теста вынимают из сосуда и раскалывают таким образом, чтобы изломы шли через тело пенобетона. √лубину пропитки эталонного пенобетона цементирующим материалом измер€ют по нормали к исходной поверхности пенобетона. ”средненные результаты этих измерений представлены в последней, 23-й колонке таблицы 2.

ѕолученные результаты свидетельствуют, что: 1) зафиксировано концентрирование технологически важных малых составл€ющих в указанной фракции (сравните данные, приведенные в строках 1 - контрольна€ фракци€ и строках 3 и ниже таблицы 2; 2) водопотребность цементирующего материала согласно изобретению существенно ниже, а проникающа€ способность в эталонный пенобетон по крайней мере на пор€док выше по сравнению с известными из уровн€ техники, что имеет важное техническое значение; 3) прочностные показатели цементирующего материала согласно изобретению существенно выше, а усадочные деформации - ниже, чем у контрольного; 4) глубина пропитки цементирующим материалом согласно изобретению.

“аким образом, задача изобретени€ в части создани€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов, характеризующегос€ повышенной прочностью и пониженной усадкой, вплоть до безусадочного, решена. Ѕезусадочность данного материала, достигаема€ без применени€ заполнителей, на пор€док снижающих проникающую способность, имеет существенное значение дл€ повышени€ долговечности отремонтированных конструкций, зданий и сооружений из бетона и железобетона, а также дл€ укреплени€ грунтов и других работ в геотехническом и гидротехническом строительстве.

”казанные особенности цементной сырьевой смеси, способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ указанной сырьевой смеси, и способа приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов - мелкой фракции указанного портландцемента согласно изобретению способствуют широкому промышленному внедрению последнего.

“аким образом, насто€щее изобретение полностью подготовлено к промышленному внедрению.

Ћитература

1. Ѕутт ё.ћ. ÷ементы.  ратка€ химическа€ энциклопеди€. ћ.: —ов. энциклопеди€, 1967, т. 5, с. 801 - 803.

2.  равченко ». ¬. и др. ’ими€ и технологи€ специальных цементов. ћ.: —тройиздат, 1979, 208 с., см. с. 136 - 139.

3.  оуги€ ћ.¬. и др. ’имические и минералогические характеристики сырьевых материалов цементного производства. II ћеждународное совещание по химии и технологии цемента. ќбзорные доклады. ћ.: –ос. хим. об - во им. ƒ.». ћенделеева и др., 2000, т. 2, с. 3 - 9.

4. Ѕутт ё.ћ. и др. ћеханизм процессов образовани€ клинкера и модифицирование его структуры. VI ћеждународный конгресс по химии цемента. ћ. 1974. “руды. ћ.: —тройиздат, 1976, т.1, с. 132 - 154.

5. “имашев ¬.¬. и др.  ислотно-основное взаимодействие в клинкерном расплаве. 12-€  онференци€ силикатной промышленности и науки о силикатах. Ѕудапешт: "—иликонф", 1977, т. 1, с. 25 - 47.

6. ѕатент —Ўј 2706942, 1977.

7. ¬олконский Ѕ.¬. и др. ћинерализаторы в цементной промышленности. ћ. - Ћ.: —тройиздат, 1964, 198 с., см. с. 9 и ниже.

8. Ѕойкова ј. ». и др. –аспределение стронци€ и бари€ по клинкерным фазам. II ћеждународное совещание по химии и технологии цемента. —тендовые доклады. ћ.: –ос. хим. об - во им. ƒ.». ћенделеева и др., 2000, т. 3, с. 31 - 32.

9. ‘еднер Ћ.ј. ¬ли€ние строительно-технических свойств цементов на свойства бетонных смесей и бетонов. II ћеждународное совещание по химии и технологии цемента. ќбзорные доклады. ћ.: –ос. хим. об - во им. ƒ.». ћенделеева и др., 2000, т. 2, с. 106 - 118.

10. Ѕойкова ј. ». и др. –аспределение стронци€ и бари€ по клинкерным фазам. ѕ ћеждународное —овещание по химии и технологии цемента. —тендовые доклады. ћ.: –ос. хим. об - во им. ƒ.». ћенделеева и др., 2000, т. 3, с. 31 -32.

11. ѕтицын ¬.¬. и др. ћинерализующий эффект поликомпонентных (комплексных) добавок при обжиге алитовых клинкеров. “руды Ќ»»цемента, 1986, вып. 89, с. 28-33.

12. Ѕутт ё. ћ. и др. ѕортландцемент (минералогический и гранулометрический составы, процессы модифицировани€ и гидратации). ћ.: —тройиздат, 1974, 328 с., см. о модификации соединени€ми Sr и ¬а: с. 29 - 36, 240 - 247 (C2S), 54, 77 - 79, 81 - 82, 89 - 91, 257 - 258, 265 (—3S), 112, 116, 132, 274, 276 (промежуточной фазы) (прототип в части цементной сырьевой смеси)

13. Ѕерг ќ. я. ‘изические основы прочности бетона и железобетона. ћ.: √осстройиздат, 1961.

14. Zoubekhine S.A. et al. Non shrinkage frost resistant pozzolanic cement. 10-th International Congress on the Chemistry of Cement. Gothenburg, Sweden, June 2 -6, 1997. Proceedings, ed. by H.Justnes, Publ. "Amarkai", Gothenburg, 1997, v. 4, 4i036,4 pp.

15. Ўейнин ј.≈. —труктура, прочность и трещиностойкость цементного камн€. ћ.: —тройиздат, 1974, 199 с., см. с. 10 и ниже.

16. Boguе R. H. The chemistry of Portland cement.: 2-nd ed., N.Y., "Reinhold Publ. Corp.", 1955, 793 pp., see pp. 695 - 700.

17. Barta R. Chemie a techologie cementu. Praha, Nakl. CAV, 1961, 1104 s., s. 147 etc.

18.  равченко ».¬. и др. ¬ысокопрочные и особо быстротвердеющие портландцементы. ћ.: —тройиздат, 1971, 232 с., см. с. 174 - 176, 198 - 200.

19. Ѕутт ё. ћ. и др. ѕортландцемент (минералогический и гранулометрический составы, процессы модифицировани€ и гидратации). ћ.: —тройиздат, 1974, 328 с. , см. о модификации соединени€ми Sr и ¬а: с. 308 - 311,153 (прототип в части способа изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой).

20. Entine Z.B. et al. The liquid phase alite generation model in sintering portland cement clinker. 10-th International Congress on the Chemistry of Cement. Gothenburg, Sweden, June 2-6,1997. Proceedings, ed. by H. Justnes, Publ. "Amarkai", Gothenburg, 1997, v. 1, 1i046. 4 pp.

21. ≈ршов Ћ.ƒ. ¬ысокопрочные и быстротвердеющие цементы.  .: Ѕу-дiвельник, 1975, 187 с., см. с. 130 и ниже.

22. Taylor H. F.W. Cement Chemistry. Acad. Press, London et al., 1990, 473 pp., see p. 386.

23. “” 5730-001-23454867-01 ÷емент низкой водопотребности дезагрегированный (ƒ-÷Ќ¬) дл€ коррозионностойких бетонов.

24. Ioudovitch B. E. et al. Low-water requirement binders as new-generation cements. 10-th International Congress on the Chemistry of Cement (ICCC). Gothenburg, Sweden, 2-6 June 1997. Proceedings, ed. by H. Justnes. Amarkai AB and Congrex Gutenberg AB, 1997, vol. 3 (Additions. Admixtures. Characterization Techniques), 3 iii 021, 4 pp.

25. “арнаруцкий √. ћ. и др. ќ природе гидрофобности портландцемента. “руды Ќ»»÷емента, 1977, 32, с. 134 - 156.

26. Mehta –.  . et al. Expansive cements. 6-th International Congress on the Chemistry of Cements. Preprint of General Report. Moscow, Strojizdat, 1974, 45 p.

27. ¬айсбурд ј. ћ. и др. “ехнологи€ ремонта бетонных конструкций дл€ устойчивого развити€ в XXI веке. 1-€ ¬сероссийска€ конференци€ по проблемам бетона и железобетона. ¬ 3 кн.  н. 1: ѕленарные доклады, ћ.: "√отика", 1991, с. 254-268.

28. Goldman et al. The influence of microfillers on enhancement of conctere strength. Cement a. Concrete Research, 1993, v. 23, pp. 962 - 972.

29. ѕатент —Ўј 4069062, 1981.

30. Barta R. Chemie a techologie cementu. Praha, Nakl. CAV, 1961, 1104 s., s. 984 etc. (прототип).

31. Ћевин Ќ.». и др. —войства цементов, полученных при помощи сепарации. ÷емент, 1956, 3, с. 6 -11.

32. ƒуда ¬. ÷емент. ћ.: —тройиздат, 1981, 464 с., см. с. 114 - 115. 


‘ќ–ћ”Ћј »«ќЅ–≈“≈Ќ»я



1. ÷ементна€ сырьева€ смесь, содержаща€ известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид стронци€ в количестве 0,03-0,5% массы, оксиды щелочных металлов и триоксид серы, отличающа€с€ тем, что она содержит соединени€ стронци€ в известковом ингредиенте в виде природных минералов из группы кальцитостронцианита и/или стронцианита, и/или целестина при глиноземном модуле указанной смеси 0,5 - 1,25 и массовом соотношении оксидов щелочных металлов в пересчете на оксид натри€ Na2O и триоксида серы 0,7-1,5.

2. —месь по п. 1, отличающа€с€ тем, что она дополнительно содержит соединени€ бари€ в виде сульфида, и/или витерита, и/или барита в пересчете на оксид бари€ в количестве 0,15-0,5 мас. %.

3. —месь по п. 1 или 2, отличающа€с€ тем, что коэффициент насыщени€ известью в пересчете на портландцементный клинкер берут в пределах 0,9-1,15.

4. —пособ изготовлени€ портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, содержащей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, а также соединени€ стронци€ в пересчете на оксид стронци€ в количестве 0,03-0,5% массы, оксиды щелочных металлов и триоксид серы, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом, отличающийс€ тем, что обжигаема€ цементна€ сырьева€ смесь содержит соединени€ стронци€ в известковом ингредиенте в виде природных минералов из группы кальцитостронцианита, и/или стронцианита, и/или целестина при глиноземном модуле указанной смеси 0,5-1,25 и массовом соотношении оксидов щелочных металлов в пересчете на оксид натри€ Na2ќ и триоксида серы 0,7-1,5, при этом обжиг ведут в окислительной атмосфере до содержани€ в клинкере, мас. %: свободного оксида кальци€ 0,05-0,8 и моноксида железа 0,01-0,3, а совместный помол ведут при массовом соотношении указанного клинкера и гипсового компонента в пересчете на триоксид серы 100: (0,3-6) до удельной поверхности 250-700 2/кг и с учетом критери€ минимальной усадки в воздушно-влажной среде образцов из цементного теста.

5. —пособ по п. 4, отличающийс€ тем, что указанна€ сырьева€ смесь дополнительно содержит соединени€ бари€ в виде сульфида, и/или витерита, и/или барита в пересчете на оксид бари€ в количестве 0,15-0,5 %.

6. —пособ по п. 4 или 5, отличающийс€ тем, что коэффициент насыщени€ известью в пересчете на портландцементный клинкер берут в пределах 0,9-1,15.

7. —пособ по любому из пп. 4-6, отличающийс€ тем, что в качестве гипсового компонента берут сульфат кальци€ в виде природного гипсового камн€, включающего 0,01-1,5 мас. % глинистых примесей.

8. —пособ по любому из пп. 4-7, отличающийс€ тем, что при совместном помоле дополнительно ввод€т 0,5-40 мас. % активной минеральной добавки.

9. —пособ по п. 8, отличающийс€ тем, что влажность активной минеральной добавки перед совместным помолом 6-12 мас. %.

10. —пособ по любому из пп. 4-9, отличающийс€ тем, что при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент при массовом соотношении указанного клинкера и водопонижающего компонента 100: (0,3-2,5).

11. —пособ по п. 10, отличающийс€ тем, что в качестве водопонижающего компонента указанного портландцемента используют материалы из группы: соль щелочноземельных и/или щелочных металлов продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, соль щелочноземельных и/или щелочных металлов продукта конденсации меламинсодержащих смол с формальдегидом, технический лигносульфонат щелочноземельных и/или щелочных металлов, обычный или модифицированный фенолформальдегидной смолой, комплексна€ соль щелочноземельного металла и серной, и/или азотной, и/или муравьиной, и/или уксусной кислот с низкомолекул€рными моносахаридами —3-—5, парные смеси указанных материалов в массовом соотношении от 4: 1 до 1: 4.

12. —пособ по п. 10 или 11, отличающийс€ тем, что совместный помол осуществл€ют в вентилируемом измельчителе при степени аспирации последнего, соответствующей санитарному минимуму, контролируемому по отсутствию пылени€ из входной горловины измельчител€.

13. —пособ по любому из пп. 4-12, отличающийс€ тем, что совместный помол осуществл€ют при дополнительном введении расшир€ющей добавки, включающей в качестве составл€ющих сульфоалюминатный клинкер или сульфат алюмини€, пленкообразователь и травильный агент, при массовом соотношении указанного клинкера и указанной добавки 100: (0,5-4).

14. —пособ по п. 13, отличающийс€ тем, что в качестве указанной добавки используют предварительно изготовленную смесь сульфоалюминатного клинкера или сульфата алюмини€, пленкообразовател€ и травильного агента, в качестве пленкообразовател€ используют гидрофобизующие вещества из групп: высшие жирные кислоты - синтетические жирные кислоты фракции —17-—22, технические стеаринова€, арахинова€, олеинова€ кислоты, парные смеси этих веществ, олифы - натуральные - полимеризованна€ и быстровысыхающа€, полусинтетические - полимеризованна€, комбинированна€ классов  3-K5, фталева€, эмульсионна€ с эмульгатором оксидом кальци€ —аќ, парные смеси этих веществ, воска - льн€ной, ископаемый, синтетический - продукт этерификации окисленных парафинов, растительные масла - жирные препарированные, их парные смеси с веществами предыдущих групп и/или содержащими их вторичными продуктами и отходами, растворы веществ любой из приведенных выше групп в минеральном масле, а в качестве травильного агента используют вещества, селективно активирующие алюминаты, сульфоалюминаты кальци€ и соли алюмини€ в указанной добавке, из групп: пировиноградна€ кислота, альдоновые кислоты, левулинова€ кислота, мезоксалева€ кислота ароматические кислоты - техническа€ бензойна€ кислота, сульфобензойна€ кислота, оксиметилбензойна€ кислота, фталева€ кислота, гиппурова€ кислота, их кислые производные, ангидриды указанных кислот, непредельные карбоновые кислоты - акрилова€ кислота, пропиолова€ кислота, сорбинова€ кислота, рицинолева€ кислота, оксикислоты - гликолева€ кислота, глиоксалева€ кислота, их кислые производные, салицилова€ кислота, сульфосалицилова€ кислота, их производные, карбоциклические соединени€ - адипинова€ кислота, ее ангидрид, фенилглицин, циклогептанол, дикарбоновые соединени€ - малеинова€ кислота, метилмалеинова€ кислота, фумарова€ кислота, ангидриды указанных кислот, смол€ные кислоты в парных смес€х с веществами из предыдущих групп, спирты - адиполь, маннит, этиленгликоль, метилэтилкарбинол, альдегиды - глиоксилова€ кислота, кротоновый альдегид, парные и тройные смеси указанных веществ и/или содержащих их вторичных продуктов и отходов, при массовом соотношении составл€ющих в указанной добавке 100: (2,5-30): (2-20) соответственно.

15. —пособ приготовлени€ цементирующего материала дл€ ремонта бетона и укреплени€ грунтов - мелкой фракции портландцемента с пониженной усадкой из портландцементного клинкера, полученного путем обжига до спекани€ цементной сырьевой смеси, включающей известковый, силикатный и железистый ингредиенты, содержащей соединени€ стронци€ в пересчете на оксид стронци€ в количестве 0,03-0,5% массы, и последующего совместного помола указанного клинкера с гипсовым компонентом в вентилируемом измельчителе при отборе пыли фракции с размерами частиц (0,3-20)10-6м при удельной поверхности 400-2500 м2/кг посредством пылеосадительных устройств из аспирационного воздуха указанного измельчител€, отличающийс€ тем, что состав указанной фракции пыли регулируют путем изменени€ соотношени€ компонентов в указанном портландцементе и механических режимов работы измельчител€ до получени€ в указанной фракции пыли содержани€ соединений стронци€ и бари€ 0,2-0,6 мас. %.

16. —пособ по п. 15, отличающийс€ тем, что при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент до получени€ его содержани€ 1-6 мас. % от указанной фракции пыли.

17. —пособ по п. 15, отличающийс€ тем, что при совместном помоле дополнительно ввод€т расшир€ющую добавку до получени€ ее содержани€ 0,7-8 мас. % от указанной фракции пыли.

18. —пособ по п. 16 или 17, отличающийс€ тем, что при совместном помоле дополнительно ввод€т водопонижающий компонент или расшир€ющую добавку до получени€ содержаний водопонижающего компонента и расшир€ющей добавки 1,2-5 и 1-8 мас. % от указанной фракции пыли.




ѕ–ќ„»“ј“№ Ќ”∆Ќќ ¬—≈ћ !
—удьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланет€н



Ќезависимый научно технический портал

ѕодборка патентов изобретений и технологий относ€щихс€ к —“–ќ…»Ќƒ”—“–»»: строительные составы, смеси и композиции дл€ производства строительных материалов и ведени€ строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки дл€ бетона, вли€ющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизол€ционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получени€, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные издели€, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и издели€. приспособлени€ и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначени€, новые технологии и способы ведени€ ремонтно-строительных работ, строительна€ техника и оборудование дл€ производства строительных материалов и ведени€ строительных работ.



Ќовые технологии и изобретени€ в стройиндустрии




—ќ¬≈–Ў≈ЌЌќ Ѕ≈—ѕЋј“Ќќ!
¬ам нужна ѕќЋЌјя ¬≈–—»я данного патента? —ообщите об этом администрации портала. ¬ сообщении об€зательно укажите ссылку на данную страницу.


ѕќ»—  »Ќ‘ќ–ћј÷»» ¬ Ѕј«≈ ƒјЌЌџ’


–ежим поиска:"и" "или"

»нструкци€.  лючевые слова в поле ввода раздел€ютс€ пробелом или зап€той. –егистр не имеет значени€.

–ежим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречаетс€ каждое из ключевых слов. Ќапример, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". ѕри использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречаетс€ хот€ бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

¬ любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. ≈сли вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Ќапример: "+силикатный -кирпич".

ѕоиск выдает все данные, где встречаетс€ введенное ¬ами слово. Ќапример, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. ¬осклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


—троительные составы, смеси и композиции дл€ производства строительных материалов и ведени€ строительных работ | —пециальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизол€ционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получени€ | Ћакокрасочные, клеевые составы и композиции | —троительные издели€ | Ќовые технологии и способы ведени€ ремонтно-строительных работ | ќкна и двери. Ўторы и жалюзи. ‘урнитура, гарнитура и комплектующие | ”стройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и издели€. ѕриспособлени€ и устройства | Ѕетон. ƒобавки дл€ бетона, вли€ющие на его физические и химические свойства | ”стройство покрытий полов. Ќаливные полы. —меси и композиции | —троительство и ремонт гидротехнических сооружений | “ехнологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначени€ | —троительна€ техника и оборудование дл€ производства строительных материалов и ведени€ строительных работ | —пособы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


–ейтинг@Mail.ru