水泥外加剂 SikaGrind®

动机代替熟料与辅助胶结材料(SCM)是众所周知的。然而,粒状高炉矿渣,天然火山灰,合格的粉煤灰和进一步SCM有限的可用性;全球的潜在替代熟料产量小于30%。石灰石越来越被用作一个组件在石灰石硅酸盐水泥:梅花鹿提供了一种添加剂提高磨削和性能。

石灰岩的优点

石灰石崛起的识别为辅助胶结材料(SCM)由于下列优势:

  • 成本效益
  • 缓解的可用性
  • 短的运输距离
  • 无限的保质期
  • 影响户外曝晒
  • 易磨性好

标准

在许多欧洲国家(如意大利、法国、瑞士)石灰石硅酸盐水泥(PLC)是广泛接受并已达到的市场份额超过60%。

这两种情况下鼓励发展:

  • 当地的石灰石和其他scm的低卷;
  • 欧洲水泥标准EN 197 - 1,其中包括:
    杰姆II /任何允许石灰石含量高达20%
    杰姆II / B-LL石灰石含量高达35%
    杰姆II / a - m -石灰石含量高达20%
    杰姆II / b m -石灰石含量高达35%
    杰姆II /决定物价(S-LL) -石灰石含量高达20%
    杰姆II /决定物价(P-LL) -石灰石含量高达20%
    杰姆II /决定物价(V-LL) -石灰石含量高达20%
    杰姆VI / (S-LL) -石灰石含量高达20%


如今,这些水泥不仅用于生产劣质混凝土的许多具体的类,但可以得到认可的博览会类根据EN 206 - 1。限制通常是由于营销政策,传统或特殊应用。

经过广泛审查的研究数据和基于欧洲和加拿大的经验,修订后的ASTM标准委员会C595和2012年引入水泥类型IL石灰石含量高达15%。发现石灰石硅酸盐水泥灰岩(15%)达到相当于普通硅酸盐水泥混凝土强度和耐久性。

机械强度

硅酸盐水泥的机械强度(PC)不能与石灰石硅酸盐水泥熟料的细度没有讨论和石灰岩。是正确比较PC与PLC和相同的比表面积(布莱恩),与相同的筛保留或相同的粒度分布吗?即使有可能生产硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥具有相同的粒度分布(PSD),它必须是认为激光方法是基于假设所有粒子有一个球形,地面石灰岩和熟料真的都没有。

  • 石灰石是容易得多比熟料磨,细石灰石颗粒丰富PSD段少熟料在哪里现在。1、4因此填充效应(致密颗粒包装),越快沉淀的溶解水合物更高的表面,进一步影响可以提高PLC的机械强度有限内容的石灰岩。这个极限取决于原料的质量,进一步参数:添加5%是安全可靠的。2
  • 在实践中,石灰石硅酸盐水泥地面更高比硅酸盐水泥细度。
  • 增加布莱恩100厘米的范围2/ g是必要的,以弥补之外产生的力量减少1%的石灰岩。3
  • 机的类型和过程系统发挥重要作用。Intergrinding (co-grinding)在经典球米尔斯(封闭系统)会导致广泛的PSD,通常被认为是有益的,例如关于和易性。然而,超过一定限制好石灰岩过度水adsorbtion和单独的研磨(球磨和搅拌设备)是青睐。4
  • 生产立式辊磨机的PLC (VRM)是有利的。比较两个水泥(CEM II /任何42.5),一个地面VRM与球磨机,另,显示了VRM的良好性能。VRM的细度参数标明可以产生更高的熟料的细度没有过度磨碎的石灰石。
  • 显然比较不完全正确,因为熟料、石膏、石灰石来自不同的来源,但是这两种水泥石灰岩相同内容的17 - 18%。

图1:石灰石粒度分布2 PLC具有相同内容的两种不同类型的工厂。

石灰石硅酸盐水泥的粒度分布

在图1中,两个PSD图显示典型的“肩膀”(范围1-10μm)来自石灰岩。球磨机的熟料显然不如VRM的地面,这将导致较低的机械强度。虽然VRM磨熟料更高程度,石灰岩的细度并不成比例地增加。

图1 b:两种水泥的细度参数相同的石灰岩的内容。

样本 1 2
磨机类型 球磨机,封闭的系统 立式辊磨机
石灰岩(%) 17.9 17.4
RRSB x”(μm) 24.6 17.0
n在RRSB 0.87 0.94
d90(μm) 57.7 38.8
d98(μm) 89.0 56.4
密度(公斤/ dm3) 2.98 2.96
一个规范布莱恩(cm2/ g) 3610年 4675年
保留在32μm筛(%) 20.9 4.5

图1 b显示了两个水泥的细度参数相同的石灰岩的内容。粒度分布以及筛余物清楚地表明,高细度不仅是由于石灰石也磨制熟料。

强度增强剂

强度增强剂,例如基于链烷醇胺tri-isopropanolamine (TIPA),广泛应用于PLC。TIPA的影响来自ironchelation提高C4AF解体,从而增加了硅酸三钙石表面积。不同的机制,包括carboaluminates形成的增加和矿物质的易磨性的影响进行了讨论。5

强度增强剂的性能不仅取决于熟料和水泥组成对水泥细度也。两个链烷醇胺的细度对效率的影响(A和B)测试了两种不同的波特兰水泥地面的梅花鹿技术的实验室球磨机AG)(见图2)。

图2:性能的两个强度增强剂(A和B)水泥细度的函数,在六个水泥样品。

两个强度的性能增强剂在水泥细度的函数
1 2 3 4 5 6
一个规范激光(cm2/ g) 2430年 2630年 3520年 3890年 4110年 4560年
在RRSB x”(μm) 33.2 29.7 22.6 20.1 18.9 18.8
打赌(cm2/ g) 7340年 8920年 9920年 12110年 13650年 18720年

和易性

如抗压强度,混凝土的和易性(测量衰退或流表传播)是由石灰石细碎的积极影响。与PLC出血通常是没有问题。石灰岩的最大内容不负面影响和易性取决于材料的质量和熟料、石灰石的粒度分布。一般来说,使用15%石灰可以改善混凝土的和易性和迫击炮的(参见图3)。

图3:石灰石含量对砂浆的和易性的影响(EN 196 - 1)在恒定w /碳比和持续的抗压强度。

熟料(%) 86.5 81.5 75.0
石灰岩(%) 9.0 14.0 21.0
石膏(%) 4.5 4.5 4.0
sikagrind - 840 (%) 0.035 0.035 0.035
一个规范布莱恩(cm2/ g) 3160年 3710年 4210年
保留在32μm筛(%) 32.1 27.2 19.1
RRSB x”(μm) 35.6 28.1 22.1
流表蔓延,0”(毫米) 194年 203年 196年
流表蔓延,30”(毫米) 185年 192年 185年
流表蔓延,60”(毫米) 168年 177年 173年
抗压强度,2天(MPa) 22.5 23.0 23.1
28天抗压强度(MPa) 47.5 47.9 47.4

更高水平的石灰石添加需要较高的比表面积来补偿强度的损失。强度增强剂可以减轻挑战机械强度和工作性之间一定的扩展。另一个概念是使用强度增强剂结合superplasticiser。

superplasticisers这抗拒轧机的使用环境条件和维护增塑效应尽管存储在碱性条件下被梅花鹿首创。6现在这种方法是承认和越来越多的应用于实践生产的石灰石硅酸盐水泥(见图4)。

图4:和易性是至关重要的市场接受新的水泥。低与PCE衰退可以提高水泥添加剂。

石灰石硅酸盐水泥

粉末流动特性

众所周知,石灰石硅酸盐水泥高粘性阻力,由于优良的石灰石颗粒之间的吸引力量。这可能阻碍卡车或筒仓的放电,因为固体可以生成停滞区。

许多实证测试方法如休止角、堆密度的比较或packset method7开发量化的流动特性水泥。pack-set指数提供了一个数值来控制所需的力量克服vibration-induced整合。测试是一个援助程序控制在水泥生产和不适合规范的目的。pack-set指数越高,流动性越低粉。

对PLC的特点要求措施明确定义的物理性能的测试装置。环剪切tester8提供定义流的测量属性有助于开发新的水泥和筒仓的设计。环剪切试验机,水泥样品中包含一个环形剪切细胞(参见图5)。一个垂直负载FN应用通过一个薄加载杆在盖子上。剪样,细胞相对于旋转盖子(方向ω)和剪切所需的转矩决定部队F1和F2表演的棒固定负载梁。

图5:Schulze环剪切试验机的剪切细胞环剪切试验机XSMr。

Schulze环剪切试验机的剪切细胞环剪切试验机XSMr。

固结应力比无侧限屈服强度数值用来描述流动性。流动性(FFC)数量越大,粉体流动性越高。

这是绝对有可能控制PLC的粉末流动性水泥添加剂含有polycarboyxlate醚(PCE)作为一个创新的配方的一部分(图6)。必须注意使用正确的剂量。以来,电脑是非常强大的分散剂、粉末流动性会变得过高,与负面影响例如当水泥输送斜皮带是必要的。磨削中的含尘量站或滤袋的容量可以另一个限制因素。PCE的内容制定SikaGrind可以量身定制优化流属性。

sikagrind - 870强度增强剂增加水泥的流动特性

图6:sikagrind - 870 (PCE-containing强度增强剂)增加水泥的流动特性。水泥样品准备在实验室轧机恒磨削时间,因此也与使用SikaGrind细度增加。

样本N° 1 2
3
4
熟料(%) 100.0 80.0 100.0 80.0
石灰岩(%) 0.0 20.0 0.0 20.0
sikagrind - 870 (%) 0.00 0.00 0.03 0.03
一个规范布莱恩(cm2/ g) 2515年 3295年 2670年 3575年
保留在
32μm筛(%)
32.0 35.6 30.3 30.9
RRSB x”(μm) 31.1 26.1 30.3 29.5
粉流,
环剪切,FFC
2.00 1.32 2.30 1.80
Pack-set指数 9 101年 4 15

耐用性

水泥类型会影响混凝土的耐久性,没有钢筋。主要的主题是环境行为和alkali-silica反应。环境行为进行分类根据EN 206 - 1为以下暴露类:

我:Carbonation-induced腐蚀;
XS: Chloride-induced腐蚀(海水);
XD: Chloride-induced腐蚀(除冰);
XF:冻融攻击;
XA:积极的化学环境(如硫酸)。

杰姆II /任何在大多数欧洲国家用于所有接触类除了XA.9杰姆II / B-LL增多,越来越多的水泥生产商获得批准这个水泥类所有接触类除了XA。

相应的标准规范混合液压水泥ASTM C595 / C595M-15 IL水泥类型是完全不允许作为一个温和的(MS)或高(HS)抗硫酸盐水泥。

德国水泥生产商协会发起的一个研究项目,目的是确定粒度分布的影响的属性包含石灰石水泥和混凝土生产使用它们10、11:

水泥厂生产四个plc与相同成分由intergrinding球磨机。所有水泥灰岩含量30%。轧机和分隔符的参数做了一些调整,产生不同的水泥表面(布莱恩)。一个完全相同的混凝土混合物(水泥= 300公斤/米3w / c = 0.60)是用于生产方块受到冻融试验根据岑/ TS 12390 - 9。混凝土必须少于10%亏损后体重100周期来满足标准的要求。尽管水泥N°1和2有一个更高的表面积根据布莱恩他们不符合要求而水泥N°4、较低的布莱恩,实现目标。

结论:

缩放级别不符合布莱恩,但熟料、石灰石的粒度分布是必要的。

SikaGrind对耐久性的贡献是什么?

定制SikaGrind PLC是非常高效磨削艾滋病。石灰岩的趋势减少SikaGrind结块非常好,因此份额的石灰岩段的微粒减少但熟料的细度增加。以这种方式SikaGrind有助于减少孔隙度和氯离子扩散避免点状腐蚀的一个重要因素。此外,SikaGrind PLC的性能增强剂改善混凝土的和易性,进一步对耐久性产生积极的影响,因为它避免了在混凝土如蜂窝的形成。

图7:PLC具有不同的PSD Freezethaw阻力。布莱恩并非决定性因素。

Freezethaw石灰石硅酸盐水泥电阻不同的粒度分布

图8:杰姆II /任何32.5 r。减少6%熟料内容。

图显示减少6熟料的内容

与SikaGrind LS方法

战略SikaGrind LS是补偿强度损失强度增强剂是有道理的,另外增加表面积。最终的影响表面生产率越高,粉末流动性、和易性是减少SikaGrind LS。

结论

实践经验和结果的研究符合当前的趋势,石灰石硅酸盐水泥。生态和经济方面使石灰岩最有趣的次生胶结材料。石灰岩的某些内容,其积极影响和机械强度,水泥粉流动性以及耐久性和混凝土的和易性是负面影响。

水泥添加剂可以帮助克服这些问题,但强度增强剂的好处是有限的。性能增强剂如SikaGrind LS可以扩展石灰石在PLC的内容,由于它们对水泥性能的影响和水泥生产。

引用

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  3. 网球,警察局;托马斯,M.D.A.;维斯,j•:State-of-the-art report on use of limestone in cements at levels of up to 15%, SN3148, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 2014, pp. 27-33.
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  8. Schulze C。:Flow properties of powders and bulk solids, Wolfenbüttel, 2011,www.dietmar-schulze.de
  9. 瑞士工程师和建筑师协会:注册der弗雷gegebenen Zemente和Kombination冯Zementen Zusatzstoffen,苏黎世,2015年。
  10. 联盟德国Zementwerke: VDZ-Tatigkeitsbericht 2009 - 2012年杜塞尔多夫,2012年,第89页。
  11. 联盟德国Zementwerke: VDZ-Activity报告2012 - 2015年杜塞尔多夫,2015年,页136 - 139。
马蒂亚斯•迪特里希

作者
马蒂亚斯•迪特里希
公司产品工程师:水泥添加剂
具体的目标市场
梅花鹿服务股份有限公司