Добавки, вводимые при помоле, их характеристика. Интенсификация процесса помола

I Теоретическая часть

1. Виды цемента и их состав

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками. Клинкер получают обжигом до спекания тонкодисперсной однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, доменного шлака и пр.). При этом обеспечивается преимущественное содержание в нем высокоосновных силикатов кальция (70-80%). Продукт, соответствующий по составу цементному клинкеру, может быть получен также путем полного расплавления сырьевой смеси.

Гипс в портландцемент добавляют для регулирования скорости схватывания и некоторых других свойств. Клинкерный порошок без гипса при смешивании с водой быстро схватывается и затвердевает в цементный камень, который характеризуется пониженными техническими свойствами.

На основе портландцемента разработан и выпускается широкий спектр цементов с учетом особенностей эксплуатации строительных конструкций и сооружений. Так, выпускается быстротвердеющий портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, портландцемент для асбестобетонных изделий, сульфатостойкий портландцемент, напрягающий и дорожный портландцементы и другие виды этого вяжущего.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают совместным тонким измельчением специального портландцементного клинкера и гипса; при помоле допускается введение не более 10% активных минеральных добавок осадочного происхождения и не более 15% доменных и электротермофосфорных гранулированных шлаков, глиежей.

Клинкер быстротвердеющего портландцемента содержит обычно 60-65% трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и ограниченное (до 0,5%) количество свободной окиси кальция. Содержание окиси магния в нем не должно превышать 5%. Гипс в быстротвердеющий цемент вводят в обычной дозировке: в пересчете на SO₃ не более 3.5% в зависимости от минералогического состава клинкера (содержание С₃А) и от тонкости помола. Для получения быстротвердеющего портландцемента применяют возможно однородные сырьевые материалы с пониженным содержанием МgО, SO₃ и R₂O.

При производстве быстротвердеющего портландцемента готовят сырьевые смеси с повышенным по сравнению с обычным портландцементом коэффициентом насыщения кремнезема окисью кальция (КН=0,9-0,92), их более тонко измельчают и тщательно гомогенизируют. Клинкер обжигают при несколько более высоких температурах, применяя по возможности беззольное топливо (природный газ, мазут) или высококалорийные каменные угли.

Быстротвердеющие цементы марок 550 и 600 изготовляют тонким измельчением клинкера с расчетным содержанием С₃S 60-65% и С₃А не более 8% совместно с добавкой гипса. Минеральные добавки в эти цементы не вводят.

Эти цементы предназначены для изготовления высокопрочных бетонов. При производстве железобетонных изделий сокращается продолжительность тепловой обработки.

Высокопрочные быстротвердеющие цементы производят помолом рядового клинкера с сульфоалюминатной добавкой, изготовляемой из продукта после кислотной экстракции глинозема из алюмосиликатных пород. Применение цементов экстра-класса в строительстве позволяет отказаться от самого длительного и дорогого процесса тепловлажностной обработки железобетонных изделий на заводах, требующей значительного расхода топлива и больших производственных площадей для размещения тепловых установок. Экстра-цементы позволяют особенно эффективно решать проблемы возведения зданий и сооружений из монолитного бетона с применением скользящих и переставных опалубок.

Портландцементы с пластифицирующими добавками. Некоторые свойства портландцементов могут быть улучшены, если ввести в них небольшое количество органических поверхностно-активных веществ. Пластифицирующие добавки (повышающие смачиваемость цементного порошка водой) можно вводить в различные виды портландцемента как при помоле клинкера с гипсом, так и при изготовлении растворных и бетонных смесей. Предельное количество этих добавок в портландцементах установлено 0,3% массы вяжущего. К пластифицирующим добавкам относятся ЛСТ, С-3 и др.

Пластифицированные портландцементы рекомендуются для бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, подвергающихся систематическому замораживанию и оттаиванию или увлажнению в пресной воде и высыханию. Эти цементы наряду с рядовым портландцементом применяют также при возведении обычных монолитных бетонных и железобетонных конструкций, а также при заводском производстве изделий.

Портландцементы с гидрофобизирующими добавками. В качестве таких добавок (понижающие смачиваемость цементного порошка водой) находят применение многие вещества, например: битумы, кремнийорганические жидкости, древесный пек, неомыленная и омыленная абиетиновая смола, мылонафт и др. Гидрофобные добавки вводят в количестве 0,06-0,3% массы цемента, в пересчете на сухое вещество. Портландцементы с гидрофобизирующими добавками целесообразнее всего применять при изготовлении бетонов для гидротехнического, дорожного, аэродромного и других видов строительства, где наиболее эффективно используются его специальные свойства. Весьма рационально применять гидрофобизированный цемент для облицовки и оштукатуривания зданий.

Сульфатостойкие портландцементы. По ГОСТ 22266-76 к группе сульфатостойких цементов относятся: сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент. Все эти цементы получают измельчением портландцементного клинкера нормированного минералогического состава без добавок и с добавками (с минеральными добавками: гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком (10-20%), или активными минеральными добавками (5-10%)). В клинкере, используемом для изготовления сульфатостойкого портландцемента, должно содержаться (по массе, не более); С₃А-5%; C₃S-50%; (C₃A+C₄AF)-22%. Пониженное содержание C₃S и С₃А несколько снижает активность и тепловыделение при твердении цемента. При снижении содержания в клинкере С₃А повышается устойчивость цементного камня к агрессивному воздействию сульфатных вод. Сульфатостойкие портландцементы без добавок или с ограниченным их содержанием следует применять в бетонных и железобетонных конструкциях, в том числе и в преднапряженных, для тех зон гидротехнических сооружений, где они подвергаются действию сульфатных вод в условиях попеременного замораживания и оттаивания или увлажнения и высыхания.

Шлакопортландцемент - это гидравлическое вяжущее вещество,получаемое путем тонкого измельчением портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком, а также с двуводным гипсом. Для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента порошок портландцемента иногда размалывают с гранулированным шлаком. Шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 60% по массе (ГОСТ 10178-76). В шлакопортландцементе марки 300 содержание доменного гранулированного шлака допускается свыше 60%, но не более 80% от массы цемента. Гипс вводят в шлакопортландцемент для регулирования сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака. Клинкер на заводах шлакопортландцемента целесообразно изготовлять с применением в качестве глинистого компонента гранулированного шлака. При этом близость химических составов доменных шлаков и портландцемента позволяет получать сырьевую смесь надлежащего качества при небольших добавках известняка. Сырьевую смесь готовят тонким измельчением шлака и известняка, взятых в установленном соотношении. Содержание основных гранулированных шлаков в обычном шлакопортландцементе достигает 50-60%, а кислых – 30-40% (в зависимости от качества шлака и клинкера). Иногда в шлакопортландцементах до 8-10% заменяют кислой кремнеземистой добавкой (трепел, опока и т. п.), что по мнению некоторых исследователей, способствует значительному увеличению его прочности. Шлакопортландцемент применяют для бетонных ижелезобетонных подземных, надземных и подводных сооружений, подвергающихся действию пресных и минерализованных вод; при изготовлении бетонов для массивных сооружений,

а также в конструкциях горячих цехов.

Белые и цветные портландцементы. Белый и цветные портландцементы отличаются от обычного главным образом белым цветом или окраской чистых тонов, что позволяет использовать их в декоративных целях. В виде растворов и бетонов на белых и цветных заполнителях их применяют для облицовки панелей и блоков, для наружной и внутренней архитектурной отделки зданий и сооружений различного назначения, при изготовлении плит для полов, ступеней, скульптур, а также для изготовления цементных красок.

Грязноватый темно-серый цвет обычного портландцемента обусловлен высоким содержанием в нем окиси железа и таких соединений, как окись марганца, окись хрома и др., заметно влияющих на окраску цемента.

Белый и цветные цементы готовят на маложелезистом клинкере, отличающемся от обычного повышенным содержанием SiO₂ (23,5-25,5%) и А1₂О₃ (5,5-7%), а главное, незначительным количеством окиси железа (до 0,4-0,5%). В лучших образцах белого цемента содержание Fe₂O₃ не превышает 0,25-0,35%, а МnО — 0,005 — 0,015%. Минералогический состав клинкера для белых цементов колеблется в пределах: C₃S 35-50%; C₂S 35-45%; С₃А 14-17%; C₄AF 0,9-1,4%. Содержание в нем MgO не должно превышать 4,5%.

Для производства белого и цветного портландцементов используют наиболее чистые разновидности карбонатного и песчано-глинистого сырья. В частности, применяют чистые известняки или мел, содержащие не более 0,15% Fe₂O₃для белого цемента и 0,25% для цветного, а соединений марганца (в пересчете на МnО) соответственно не более 0,015 и 0,03%. Глинистым компонентом служат каолин, отходы от его обогащения и другие материалы. Для повышения силикатного модуля применяют тонкозернистые белые кварцевые пески, отходы кварцевого песка, получаемые при обогащении каолина, и др. Содержание Fe₂O₃ в глинистом и кремнеземистом сырье не должно превышать 1 %, а двуокиси титана (TiO₂)- 0,8%. Белый цемент получают тонким измельчением маложелезистого клинкера совместно с активной минеральной добавкой - белым диатомитом и необходимым количеством гипса.

Цветной портландцемент изготовляют совместным тонким измельчением белого маложелезистого или цветного клинкера, активной минеральной добавки - белого диатомита, красящей добавки (пигмента) и гипса. Цветной клинкер можно измельчать и без красящей добавки. Цветные клинкеры, по предложению П. И. Боженова, получают, вводя в сырьевые смеси небольшое количество соединений кобальта, хрома, марганца и др.

Содержание в белом и цветных портландцементах активной минеральной добавки не должно превышать 6%, а гипса, вводимого для регулирования сроков схватывания и твердения (в пересчете на SO₃) - 3,5%. Правильная дозировка гипса в этих цементах благодаря повышенному содержанию в них С₃А (15-18%) особенно необходима. Белый цемент с пониженным и повышенным количеством SO₃ имеет обычно более низкую прочность. Белизна гипса, активной или инертной минеральной добавки (тонкоизмельченной) должна быть не ниже установленной для цемента данного сорта.

Содержание в цветных портландцементах минеральных синтетических или природных красящих пигментов не должно превышать 15%, а органических - 0,3%. Красящие пигменты для цветных цементов должны обладать большой красящей способностью, высокой стойкостью к щелочам (в частности, к Са(ОН)₂, образующегося при твердении цемента), солнечному свету и атмосферным воздействиям. Они не должны содержать вредных для цемента примесей и растворимых солей. Этим требованиям удовлетворяют следующие пигменты: охра, придающая цементу желтый цвет; сурик, придающий красный цвет; двуокись марганца (пиролюзит), обусловливающий черный и коричневый цвет; окись хрома, дающая зеленый цвет; окись кобальта и ультрамарин, придающие голубой цвет; углеродистые пигменты, обеспечивающие черный цвет. При получении белого и цветного цементов можно также вводить пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, не ухудшающие цвет цемента, в количестве не более 0,5% его массы.

По соглашению сторон (поставщика и потребителя), в цветные цементы разрешается вводить стеарат кальция в количестве не более 1 % массы цемента или хлористый кальций в количестве не более 2% массы цемента. Эти добавки придают окрашенному декоративному слою изделий постоянную влажность, что способствует стабилизации цвета.

Пуццолановый портландцемент. Пуццолановым портландцементом называют вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава (ГОСТ 22266-76), кислой активной минеральной добавки (ОСТ 21-9-74) и двуводного гипса (ГОСТ 4013-74). Содержание трехкальциевого алюмината в клинкере для производства этого цемента должно быть не более 8%.

В этом цементе допускается следующее содержание активных минеральных добавок: осадочного происхождения – не менее 20 и не более 30%; вулканического происхождения, обожженной глины, глиежа или топливной золы – не менее 25 и не более 40%.

Гипс вводят в пуццолановый портландцемент для регулирования сроков схватывания. Содержание его зависит от качества портландцементного клинкера и не должно превышать 3,5% в пересчете на SO₃.

Для пуццоланового портландцемента целесообразнее всего применять кислые минеральные добавки повышенной активности. Использование малоактивных добавок вызывает необходимость для полного связывания выделяющейся при гидратации клинкера Са(ОН)₂ увеличивать их содержание в цементе. В ряде случаев это нежелательно, так как неизбежно значительное снижение прочности пуццоланового портландцемента, особенно в первые сроки твердения.

При помоле пуццоланового портландцемента, по соглашению между поставщиком и потребителем, допускается введение пластифицирующей или гидрофобизирующей добавки.

Расширяющиеся цементы - продукт, получаемый тщательным смешиванием глиноземистого цемента или портландцемента и расширяющейся добавки. Отличительное свойство расширяющихся цементов - способность к расширению в процессе схватывания и твердения. Расширение цементного камня основано на росте кристаллов образующегося при их твердении гидросульфоалюмината кальция. В качестве расширяющихся добавок предложено значительное количество веществ, среди которых алюминаты и сульфаты кальция, а также окиси кальция и магния. Изготовление расширяющегося цемента сводится к совместному помолу обычного портландцементного клинкера с клинкером, содержащим сульфоалюминат кальция, и гипсом. Соотношение между компонентами подбирают таким образом, чтобы получить продукт с требуемым объемным расширением в зависимости от свойств исходных компонентов. Расширяющиеся цементы изготовляют нескольких видов: гипсоглиноземистый водонепроницаемый - на основе глиноземистого цемента; расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент - на основе портландцемента.

Напрягающий цемент (ТУ 21-20-18-80) -быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое тонким совместным измельчением портландцементного клинкера (65%), алюминатных или сульфоалюминатных материалов (20%) и гипсового вяжущего (15%).

При твердении напрягающего цемента происходит значительное расширение цементного камня, достигающее 3%. При этом бетон уплотняется и расширяется, натягивая, таким образом, арматуру.

Напрягающий цемент изготовляют также на основе сульфоалюминатного клинкера (САК), получаемого путем обжига (при температуре 1150-1350°С) материалов, содержащих сульфаты. Сырьевыми материалами служат: золы ТЭС, шлаки вторичной переработки алюминия, каолины, алуниты и др. Введение САК при помоле клинкера в количестве 7-12^:% позволяет получать напрягающий цемент различного качества. Применение САК обеспечивает снижение расхода топлива и электроэнергии на 5-20% и повышает производительность действующих агрегатов на 20-30%. Напрягающие цементы предназначены для изготовления железобетонных конструкций, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (двух- и трехосное напряженное армирование).

Портландцемент для бетона дорожных и аэродромных покрытий

Бетон в дорожных покрытиях постоянно подвергается механическим, физическим и химическим воздействиям (температурный и влажностным колебаниям, влиянию, дождевых и грунтовых вод и т. п.). Чтобы обеспечить высокую долговечность дорожных бетонов, для их изготовления применяют специальные цементы.

Портландцемент для бетона дорожных и аэродромных покрытий отличается от обычного портландцемента повышенной морозостойкостью, стойкостью против истирающих и ударных воздействий, малой усадкой, повышенной прочностью на растяжение и изгиб.

По ТУ 21-20-32-77 эта разновидность портландцемента по своим свойствам должна отвечать требованиям ГОСТ 10478-76 со следующими специальными показателями:

содержание трехкальциевого алюмината С₃А в клинкере не более 8%

допускается добавка в этот цемент только доменного гранулированного шлака (ГОСТ 3476-74) в количестве не более 15% по массе

начало схватывания цемента должно наступать не ранее 2 ч от начала затворения.

По механической прочности эта разновидность портландцемента должна соответствовать маркам 400 и 500 ГОСТ 10178- 76 и ГОСТ (310.1-76 - 310.4-76).

Для снижения водопотребности бетонных смесей и повышения морозостойкости бетона на этом цементе полезно вводить в них пластифицирующие, воздухововлекающие и гидрофобизирующие добавки (СДБ, асидол-мылонафт, СИВ, ГКЖ-10, ГКЖ-11 и др.).

Клинкер и вопросы его размалываемости. Влияние минералогического состава цементного клинкера на размалываемость. Условия кристаллизации и свойства клинкера.

Портландцементный клинкер обычно получают в виде спекшихся мелких и более крупных гранул и кусков размером до 10-20 ли до 50-60 мм в зависимости от

типа печи.

По микроструктуре клинкер, получаемый спеканием, представляет собой сложную тонкозернистую смесь многих кристаллических фаз и небольшого количества стекловидной фазы.

Тонкое измельчение клинкера с гипсом и активными минеральными добавками - завершающая технологическая операция производства портландцемента. Его основные свойства определяются степенью измельчения.

Измельчение осуществляется под действием внешних сил, преодолевающих силы взаимного сцепления частиц материала. Макро- и микронеоднородность кусков материала, агрегирование порошка, взаимодействие измельчаемого материала и измельчающих поверхностей предопределяют стадийность процесса. При измельчении клинкера можно выделить три этапа: грубого, среднего и тонкого измельчения. Удельная работа измельчения последовательно возрастает от первой к третьей стадии. На первой сопротивляемость размолу определяется в основном пористостью материала, на второй – микроструктурой и минералогическим составом вещества. На третьей стадии сопротивляемость размолу увеличивается с ростом удельной поверхности вследствие агрегации тонких частиц и их налипания на рабочие поверхности. По мере измельчения энергетические потенциалы частиц настолько возрастают, что происходит самопроизвольное их агрегирование с уменьшением удельной поверхности. В результате на третьей стадии измельчения большая часть энергии тратится не на измельчение исходного продукта, а на разрушение вновь образующихся агломератов. Поэтому вводятся определенные ограничения, устанавливающие целесообразную степень измельчения каждого материала в зависимости от его назначения.

Размол портландцемента - наиболее энергоемкая операция. На 1 т портландцементного клинкера расходуется 90-110 МДж энергии. Энергоемкость процесса обуславливает стремление к уменьшению массы размалываемого материала. Из него целесообразно предварительно выделять куски меньше того размера, до которого производится измельчение на данной стадии. В результате уменьшается расход энергии, повышается производительность мельницы, конечный продукт получается более однородным по размерам. Положительные результаты дает также уменьшение тонкости питания мельниц за счет предварительного тонкого дробления подаваемого на помол клинкера. При питании мельниц мелкодробленой крупкой (2-3 мм) их производительность возрастает на 25-30%.

В зависимости от химического состава исходной сырьевой смеси, продолжительности пребывания материала при максимальной температуре в зоне спекания, состава газовой среды, скорости охлаждения клинкера меняется не только размер кристаллов алита, белита и алюмоферритов кальция, но и их форма, количество в них примесей других фаз, количество и состав клинкерного стекла, размеры и суммарный объем пор. Все эти параметры существенно влияют на размалываемость клинкера, которая сильно зависит от его конечного химического состава, присутствия легирующих и модифицирующих добавок, пористости клинкера и его гранулометрического состава, применяемых интенсификаторов помола – поверхностно-активных веществ.

Размалываемость клинкера – это сравнительная характеристика, определяющая способность клинкерных гранул размалываться в порошок стандартной тонкости; она может быть описана как функциональная зависимость удельного расхода электроэнергии и удельной поверхности или по остаткам на контрольных ситах.

При воздействии на клинкерное зерно ударных нагрузок или истирания оно крошится, размалывается по направлению наиболее слабых связей в зоне контакта между минералами, по стекловидной фазе и порам или непосредственно по кристаллам. В зависимости от химического и минералогического состава измельчаемых зерен могут образовываться как моно-, так и поликристаллические частицы материала.

В клинкере обычного состава главные окислы образуют силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в виде минералов кристаллической структуры, часть их входит в стекловидную фазу.

Рассмотрение шлифов цементного клинкера под микроскопом показывает, что он состоит преимущественно из кристаллов минералов-силикатов, между которыми размещается так называемое промежуточное вещество. Последнее в свою очередь включает алюминаты и алюмоферриты кальция в кристаллическом виде, а также стекловидную фазу.

Основными минералами цементного клинкера являются алит - ЗСаО • SiO₂ или СзS и белит - 2СаО • SiO₂ или C₂S.

Алит - важнейший клинкерный минерал-силикат, определяющий высокую прочность, быстроту твердения и ряд других свойств портландцемента. В клинкере он содержится обычно в количестве 45-60%. По современным данным алит рассматривают как твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества MgO, А1₂Оз, Р₂О₅, Сr₂Оз и др. Хотя содержание этих примесей в трехкальциевом силикате и небольшое (2-4%), но они определенным образом влияют на его структуру и свойства. Кристаллы алита имеют обычно шестигранную или прямоугольную форму, которая хорошо просматривается в полированных шлифах клинкера и отраженном свете. На прочность и другие свойства портландцемента значительно влияют форма кристаллов алита в клинкере, их размеры, распределение по величине, степень закристаллизованности и др.

Белит - второй основной минерал портландцементного клинкера, отличается медленным твердением, но обеспечивает достижение высокой прочности при длительном твердении портландцемента. Гидравлическая активность белита зависит от строения кристаллов (их величины, плотности, наличия трещин и включений). Цементы, в которых белит представлен округлыми плотными кристаллами с зазубренными краями со средним размером 20-50 мкм, характеризуются повышенной прочностью. Расщепление кристаллов, приводящее к развитию удельной поверхности системы, способствует повышению ее гидравлической активности.

Промежуточное вещество, расположенное между кристаллами алита и белита, включает алюмоферритную и алюминатную фазы, а также второстепенные минералы в кристаллическом виде и, наконец, стекловидную фазу. Все эти фазы при высоких температурах обжига находятся в расплавленном состоянии.

Алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой

твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, который в свою очередь зависит от состава сырьевых смесей, условий обжига и т. п. В клинкерах обычных портландцементов алюмоферритная фаза по своему составу близка к четырехкальциевому алюмоферриту. В этой фазе часто содержится около 1% MgO и TiO₂.

Алюминаты кальция могут встречаться в промежуточном веществе клинкера в виде двух соединений: трехкальциевого алюмината и пяти кальциевого трехалюмината. Однако в обычных клинкерах с высоким содержанием окиси кальция в сырьевой смеси С₅А₃ обычно отсутствует.

Содержание алитовой фазы увеличивает производительность цементных мельниц. Алюмоферритная, белитовая фазы, клинкерное стекло на производительность мельниц влияют плохо.

Добавки, вводимые при помоле, их характеристика. Интенсификация процесса помола

При изготовлении портландцемента в клинкер при его помоле вводят активные минеральные добавки, а также гипс или его заменители.

Активные минеральные добавки - это природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с гидратной известью и затворении водой образуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и в воде. Количество вводимых в цемент активных минеральных добавок может достигать 80% массы цемента.

Природными активными минеральными добавкамислужат горные породы: осадочного происхождения - диатомит, трепел, опока и глиежи; вулканического происхождения - пеплы, туфы, пемзы, витрофиры, трассы, порфироиды.

К искусственным активным, минеральным добавкамотносят:

доменные гранулированные шлаки (ГОСТ 3476-74), получаемые при выплавке чугуна и превращаемые в мелкозернистое состояние путем быстрого их охлаждения;

электротермофосфорные гранулированные шлаки (ГОСТ 3476-74),

получаемые при производстве фосфора методом возгонки в электропечах и превращаемые в мелкозернистое состояние путем быстрого их охлаждения на припечной гранулированной установке;

нефелиновый (белитовый) шлам.

Топливные шлаки, золошлаковые смеси, золы уноса - отходы, образующиеся при сжигании твердого топлива.

Активные минеральные добавки должны отвечать следующим техническим требованиям:

обеспечивать конец схватывания теста, приготовленного на основе добавки, гидратной извести и гипсового камня, не позднее 7 суток после затворения;

обеспечивать водостойкость образца из того же теста в течение не менее 3 суток после помещения схватившегося образца в воду;

содержание гидрата окиси кальция в жидкой фазе, которая находится в контакте с цементом, приготовленном на основе добавки, клинкера и гипсового камня, должно быть ниже состояния насыщения на величину не менее чем 0,5 миллимоль на литр (для природных добавок, кроме глиежей, порфироидов и вулканических шлаков);

предел прочности образцов - балочек из теста, приготовленного на основе искусственных добавок, гидратной извести и гипсового камня, после пропаривания должен быть не менее 1 МПа - при изгибе, и 3 МПа - при сжатии.

Гипс при получении портландцемента вводится в клинкер в виде гипсового камня. Гипсовый камень CaSO₄*2H₂O - горная порода осадочного происхождения, добавляют в количестве 3-5% при помоле клинкера для регулирования сроков схватывания цемента. Требования к качеству гипсового камня регламентируются ГОСТ 4013-82. Содержание CaSO4*2H₂O в предварительно высушенном веществе должно составлять для гипса 1-го сорта -не менее 95%, для гипса 2-го сорта - не менее 90%, для гипса 4-го
сорта - не ниже 70 %.

При помоле цемента вместо гипса применяют также фосфогипс, борогипс и

фторогипс.

Интенсификаторы помола - группа веществ, введение которых в мельничное пространство в количестве десятых и сотых долей процента способствует повышению производительности мельниц благодаря их действию как понизителей твердости и как веществ, препятствующих агрегированию и налипанию частиц.

Интенсификаторами помола являются уголь, канифоль, лигнин, триэтаноламин, соапсток, пары воды, мылонафт, контакт Петрова, этаноламинацетат, гликоли, полигликоли. Интенсификаторами помола являются также добавки некоторых оксидов при обжиге, улучшающих размол клинкера.

Каждое мероприятие, способствующее интенсификации процессов измельчения, может в общем масштабе отрасли дать значительный экономический эффект.

Эффективность работы помольного агрегата зависит от факторов, которые условно можно разделить на три группы. К первой группе относятся факторы, которые связаны с конструкцией мельницы: схема измельчения (помол в открытом и замкнутом цикле, одно- и двухстадийный помол и т. п.); частота вращения мельницы; профиль и поверхность броневых плит.

Во вторую группу входят факторы, обусловливающие режим работы мельницы: степень заполнения объема мельницы мелющими телами; качество и ассортимент мелющих тел; интенсивность аспирации рабочего пространства мельницы; величина и равномерность питания мельниц материалом; автоматизация технологического режима мельниц.

Третью группу составляют физико-химические свойства размалываемого материала и среды в мельнице, определяющие его сопротивляемость размолу, крупность исходного и конечного продукта, температуру и влажность, адсорбционные свойства среды.

При помоле цемента в замкнутом цикле по сравнению с помолом в открытом цикле производительность мельниц возрастает
от 11 до 22% в зависимости от марки цемента.

Для повышения эффективности работы мелющих тел применяют предварительное измельчение клинкера в коротких мельницах большого диаметра. При этом возникает возможность сокращения ассортимента мелющих тел до двух-трех размеров и соответственно приблизить условия работы шаров к оптимальным за счет подбора их размеров с учетом частоты вращения корпуса мельницы и профиля броневых плит.

В практике применяют агрегаты двухступенчатого помола, работающие как в открытом, так и в замкнутом цикле. При этом повышается производительность и снижается расход энергии на помол.

Повышение эффективности процесса помола за счет степени заполнения объема мельницы мелющими телами, подбора оптимального ассортимента мелющих тел, аспирации.

Большое влияние на показатели работы мельниц оказывают размеры зерен клинкера, загружаемого в мельницу.

Максимальный эффект при измельчении будет достигнут в том случае, когда размеры мелющих тел (шаров) соответствуют зернам размалываемого материала.

Эффективность процесса измельчения по мере повышения тонкости помола материала снижается в результате налипания на мелющие тела мельчайших частиц цемента.

Размалываемый материал не налипает на мелющие тела, если при помоле твердых материалов в мельницу вводить в небольших количествах добавки: каменный уголь, канифоль, лигнин или поверхностно-активные вещества (ПАВ): триэтаноламин, мылонафт, сульфитно-спиртовую барду и др. При этом также повышается производительность мельниц.