< < < Назад к статьям

Добавка известняка в цемент

Бабич М.В. - директор ГП «СЕПРОЦЕМ»

Киряева Э.Е.

Ввиду того что энергетические затраты составляют большую часть затрат на изготовление цемента, цементная промышленность сейчас, как никогда, заинтересована в снижении расхода топлива и электроэнергии на тонну производимого цемента.

При этом технологический потенциал снижения энергоемкости практически почти исчерпан. Доказательством этому могут служить приведенные в периодической литературе за 2003 г. данные об изменении удельного расхода топливной энергии в цементной промышленности Германии. Уже с 1991-1992 гг. удельный расход энергии топлива практически не изменяется и составляет около 3500 кДж/кг клинкера.

Чтобы всё же достичь дальнейшего снижения энергозатрат и в то же время повысить экологическую безопасность изготовления цемента, цементная промышленность Европы в последнее время сконцентрировалась на расширении использования вторичного топлива и увеличении производства многокомпонентных цементов.

В настоящее время в Европе по экологическим и экономическим причинам происходят изменения в номенклатуре производимых и потребляемых цементов. Развитие этого направления было ускорено введением нового европейского стандарта EN 197-I, которым теперь стандартизованы 27 разных типов цементов общестроительного назначения. В соответствии с EN 197-I наряду с клинкером в качестве основных составляющих цемента могут применяться гранулированный доменный шлак, пуццоланы, золы-уноса, обожженный сланец и силикатная пыль, образующаяся при производстве силициевых и ферросилициевых сплавов.

Государственным стандартом Украины на общестроительные цементы ДСТУ Б В.2.7-46-96 по аналогии с европейским стандартом предусмотрено деление на 5 основных типов цементов: І – портландцемент, ІІ – портландце-мент с добавками, ІІІ – шлакопортландцемент, IV – пуццолановый цемент, V – композиционный цемент. В качестве основных компонентов разрешается в составе цемента кроме клинкера использовать гранулированный доменный шлак, золы-уноса, естественные и искусственные пуццоланы, известняк.

Однако в настоящее время в Украине при производстве цементов общестроительного назначения используется в качестве основного компонента практически только гранулированный доменный шлак.

На Николаевцементе в составе композиционного портландцемента по ДСТУ Б В.2.7-46 использовали опоку и периодически золу-уноса. А такая до-бавка, как известняк, которую не надо возить через всю страну, не используется ни одним цементным предприятием Украины.

Для сравнения приведем данные Цембюро по статистике об изменениях в сбыте цемента в Европе. В то время как в классе прочности цемента 52,5 сей-час, как и раньше, доминирующую роль играет чистый портландцемент СЕМ I, в классах прочности 32,5 и 42,5 в последние годы произошли значительные сдвиги в сторону цементов СЕМ ІІ с несколькими главными составляющими. Для класса прочности 32,5 тенденция изменения в сбыте цемента видна из рис. 1.

Как видно из рис. 1 в этом классе прочности СЕМ ІІ – портландцементы с добавками уже давно играют доминирующую роль. Их доля за последние годы возросла до 65 %, в то время как СЕМ І – цементы в этом классе прочности иг-рают относительно малую роль и в 2000 году составили только 15 % продаж. В распределении количества других типов цемента – СЕМ ІІІ, СЕМ IV, CEM V – в последние годы мало что изменилось. Их доля осталась неизменной и сравнительно низкой. Это видно из рис. 2 (данные Цембюро).

И что интересно – наибольшую долю в сбыте цементов СЕМ II класса 32,5 составляют портландцементы с добавкой известняка – 45 %. На втором месте – 31 % - композитные (по нашему ДСТУ – композиционные ПЦ ІІ/К) портландцементы, содержащие более чем две основные составляющие, причем доля этих цементов особенно возросла за последние годы. Эти СЕМ ІІ/К наряду с дальнейшей экономией средств имеют преимущество в том, что несколько основных составляющих могут применяться в разных выгодных комбинациях и целенаправленно позитивно влиять на свойства свежеизготовленной бетонной смеси и затвердевшего бетона. Портландцементы с добавкой шлака составляют в сбыте класса прочности 32,5 – 9 %, другие цементы СЕМ ІІ – с золой-уноса, сланцем, пуццоланой – в сумме менее 5 %.

Еще более драматично в цементной промышленности Европы произошло изменение от СЕМ І к СЕМ ІІ в классе прочности 42,5. Это видно на рис. 3.

В 1992 г. СЕМ І – цемент покрывал почти 90 % общего объёма продаж, в то время как доля продаж СЕМ ІІ в этом классе прочности составляла всего 10 %. Всего через 8 лет – в 2000 г. – в классе прочности 42,5 продано уже столько же СЕМ ІІ – цемента, сколько и СЕМ І. Причем наибольшее количество – рыночная доля 53 % - продано СЕМ ІІ с известняком (рис. 4).

Неплохо используются цементы с золой-уноса и композитные их доля продаж по 17 %. Сравнительно малую роль в этом классе прочности играют портландцементы со шлаком и с пуццоланой. Их доля на рынке – по 6,5 %. В Украине же в портландцементах с добавками всех марок используется почти в 99-100 % гранулированный доменный шлак.

В определенной степени такой расклад на европейском рынке продаж обусловлен экономическими факторами и, возможно, отсутствием в ряде европейских стран значительных количеств гранулированного доменного шлака. Но существенную роль играют и положительные свойства цементов, а затем и бетонов при введении известняка в цемент.

Установлено, что известняк не является инертным разбавителем, а в процессе гидратации портландцемента реагирует с трехкальциевым алюминатом с образованием карбоалюминатов кальция. При этом имеет место образование как высококарбонатной формы карбоалюмината С3А.3СаСО3.32Н2О, так и низкокарбонатной С3А.СаСО3.12Н2О. Эти разновидности приближаются по физическим свойствам соответственно к высокосульфатной форме (эттрингит) и моносульфатной форме сульфоалюминатов кальция.

Добавка известняка в цемент аналогично добавке гипса может оказывать регулирующее воздействие на схватывание цемента и скорость реакций гидратации С3А и С3S. Наилучший эффект от применения известняка в цементе достигается при повышенном содержании С3А в клинкере.

Исследования зарубежных ученых и опыт широкого использования известняковых портландцементов в Европе показали, что на таких цементах получается высококачественный бетон, характеризующийся приятной окраской и высокими физико-механическими свойствами. Цементы с известняком, полученные на базе клинкеров с повышенным содержанием С3А, а такие цементы, как известно, хуже ведут себя при гидротермальной обработке, прежде всего следует применять в бетонах, твердеющих в нормальных условиях.

Учитывая реалии производства и потребления портландцементов с известняком в Европе и стремление Украины также занять свое место на европейском рынке цементов, представляется весьма целесообразным рассмотреть вопрос выпуска таких цементов в Украине, тем более что запасы гранулиро-ванного доменного шлака как добавки в цемент не являются неиссякаемыми, и транспортирование их на цементные заводы в ряде случаев сопряжено с определенными трудностями.

В настоящее время для этого есть все предпосылки:

  1. Позитивные теоретические и экспериментальные наработки в этом вопросе зарубежных и отечественных ученых. Следует сказать, что ещё в 1980-1981 гг. в работах Тимашева, Колбасова, Малининой и других авторов отмечалось, что применение карбонатных добавок в составе цемента способствует уменьшению водопотребности, расслаиваемости и водоотделения бетонных смесей, повышению их водоудерживающей способности, пластичности, плотности и однородности, снижению усадки, водопоглощения и тепловыделения бетонов, а также улучшает их атмосфероустойчивость, водо-, морозо-, кислотостойкость, стойкость к агрессивному воздействию морской воды и, что немаловажно, придает цементному камню и бетону более светлый цвет (Цемент, №10, 1981).
  2. Большой европейский опыт производства и применения таких цементов.
  3. Имеющаяся в настоящее время в Украине необходимая нормативная база – государственным стандартом ДСТУ Б В.2.7-46-96 разрешено вводить в портландцемент с добавками до 20 % известняка.
  4. Наличие цементных предприятий, которые могут производить цементы с известняком.

Наиболее эффективно может быть использована реакционная способность известняка по отношению к алюминатам кальция на ОАО «Югцемент», где содержание в клинкере С3А составляет 12-13 %. Выпуск таких цементов может быть организован также на ОАО «Ивано-Франковскцемент», ОАО «Николаевцемент», Одесском ООО«Цемент». Что касается ОАО «Подольский цемент», то по статистическим данным известняк этого предприятия характеризуется, судя по содержанию СаО (40-41 %), недостаточным содержанием СаСО3 и, возможно, значительным количеством глинистых примесей. Это надо проверить, учитывая, что стандартом ДСТУ Б В.2.7-46-96 в известняке регламентируется содержание глинистых и органических веществ, содержание СаСО3 (не менее 85 %). Самые чистые известняки у нас на Николаевском и Ивано-Франковском заводах –53-55 % СаО.

Выпуску портландцемента с известняком должен предшествовать выбор оптимальных технологических параметров с учётом условий каждого конкретного завода. Если будет необходимость, СЕПРОЦЕМ может оказать помощь в этом вопросе.

Следует также иметь в виду, что в ближайшее время в Украине будет введен в действие новый стандарт на цемент для строительных растворов. В этом цементе с успехом может использоваться известняк. В США и в Европе для строительных растворов и низкомарочных бетонов производится большое количество кладочного цемента (по аналогичным техническим условиям), получаемого путём совместного помола клинкера и известняка. Выпуск такого цемента в Украине представляет обоюдный интерес как для производителей, так и для потребителей, поскольку будет способствовать исключению в ряде случаев неоправданно завышенной марки бетона и перерасхода цемента. Надеемся, что строители Украины поддержат нас в этом вопросе.



Дата публикации: 06/03/2012 года




© 2010-2018. Державне підприємство «Орган з сертифікації цементів СЕПРОЦЕМ». Всі права захищені.Посилання на ДП «СЕПРОЦЕМ» обов'язкове!