CC BY
23УДК 691.327.333
А.Б. ЛИПИЛИН, генеральный директор, Н.В. КОРЕНЮГИНА, главный технолог
Завод «ТЕХПРИБОР» (301247, Тульская обл., г. Щекино, ул. Пирогова, 43)
Дезинтегратор мокрого помола в производстве неавтоклавного пенобетона
Предложена технология повышения качества сырьевых компонентов для производства неавтоклавного пенобетона. Перечислены основные эффекты подготовки сырьевых компонентов, дано описание и принцип действия оборудования для их подготовки. Приведены результаты лабораторных исследований влияния оптимизации сырьевых компонентов путем их совместного мокрого помола.
Ключевые слова: высокопрочный ячеистый бетон, пенобетон, дезинтегратор, сырьевые материалы, мокрый помол.
A.B. LIPILIN, General manager, N.V. KORENYUGINA, Chief Technologist
«TECHPRIBOR» Plant (43, Pirogova Street, Schekino, 301247, Tula Region, Russian Federation)
Disintegrator of Wet Milling in Production of Non-Autoclaved Foam Concrete
The technology of improving the quality of raw material components for producing the non-autoclaved foam concrete is offered. Main effects of the preparation of raw material components are listed; the description and principle of operation of equipment for their preparation are given. Results of the laboratory study of the optimization of influence of raw material components by means of their joint wet milling are presented.
Keywords: high-strength cellular concrete, foam concrete, disintegrator, raw materials, wet milling.
В настоящее время изделия из ячеистого бетона нашли широкое применение в конструктивных системах гражданского и промышленного строительства. Низкая плотность и высокие теплоизолирующие свойства этих материалов позволяют возводить облегченные ограждающие конструкции с требуемым термическим сопротивлением, а легкодоступные сырьевые компоненты (песок, известь и цемент) способствуют развитию производства ячеистых бетонов. Однако далеко не все производители ячеистых бетонов могут похвастаться хорошим качеством продукции. Для достижения высоких физико-механических показателей и долговечности изделий нужно не только грамотно подобрать состав сырьевых компонентов, но и обеспечить необходимое их качество. Усредненные требования к качеству сырья: удельная поверхность цемента должна быть не менее 3000 см2/г, а кремнеземистый компонент, к примеру песок, должен быть чистым, с минимальным содержанием пылевидных и глинистых частиц с предельным размером зерна не более 1 мм [1]. Для организации технологического процесса изготовления ячеисто-бетон-ных изделий высоких физико-механических показателей необходимо повысить усредненные данные, предусмотрев подготовку сырьевых компонентов.
Подготовка сырьевых компонентов предполагает совместный помол вяжущего и кремнеземистого компонента, причем для облегчения процесса диспергирования рациональнее применять оборудование мокрого помола. При мокром помоле ярко выражен эффект понижения прочности твердых тел под влиянием физической сорбции на их поверхности активных веществ (вода, ПАВ и др.), обнаруженный П.А. Ребиндером [2]. Понижение предела упругости, прочности достигается за счет миграции активного вещества вглубь по вновь образованным при измельчении микротрещинам и оказания на них расклинивающего действия. Таким образом, мокрый помол в технологии ячеистого бетона не только облегчает диспергирование сырьевых компонентов, тем
самым снижая затраты на помол, но и позволяет использовать сырье естественной влажности.
Основные эффекты подготовки сырьевых компонентов, которых можно достичь в производстве ячеистого бетона:
— уменьшить расход цемента до 30% без ухудшения качества готовых изделий;
— повысить подвижность, уменьшить расслаивае-мость, другими словами, улучшить реологические свойства ячеисто-бетонных смесей, что позволяет расширить методы формования и транспортирования готовой смеси;
— ускорить твердение пенобетонных смесей без перерасхода цемента, а значит, увеличить оборачиваемость кассетных форм.
Совместный помол вяжущего и кремнеземистого компонента может быть выполнен с помощью дезинтеграторов мокрого помола производства завода «ТЕХПРИБОР». Оригинальный дезинтегратор мокрого помола «ГОРИЗОНТ-3000 МК-ВА»® (рис. 1) создан по классической схеме построения измельчителей ударного действия с горизонтальным расположением приводных валов. Роторы-корзины дезинтегратора приводятся во вращение от индивидуальных электродвигателей, что позволяет получить высокую скорость
Рис. 1. Дезинтегратор мокрого помола «ГОРИЗОНТ-3000 МК-ВА»®: 1 - рама-основание; 2 - разъемный корпус; 3 - загрузочный патрубок; 4 - подшипниковый узел привода роторов-импеллеров; 5 - электродвигатель; 6 - устройство очистки камеры помола с индивидуальным приводом
Рис. 2. Ротора-импеллеры, основные рабочие органы дезинтегратора: 1 - диски с наклонными пазами; 2 - сменные ударные элементы -износостойкие лопасти
научно-технический и производственный журнал QTfJfjyTf ~JJbllbJ" То июнь 2014
Состав цементно-песчаного раствора Предел прочности при сжатии, МПа
Портландцемент ПЦ 400 Д20/песок в соотношении 1:0,75 - контрольный состав 19,8
Портландцемент ПЦ 400 Д20/песок в соотношении 1:0,75 - гидроактивированный состав 23,5
Портландцемент ПЦ 400 Д20/песок в соотношении 1:1 - гидроактивированный состав 25,9
Рис. 3. «Z»-cxeMa движения частиц измельчаемых материалов
Рис. 4. Внедренный на предприятие по производству неавтоклавного пенобетона дезинтегратор «ГОРИЗОНТ-ЗООО МК-ВА»® (Новгородская обл.)
соударения частиц без чрезмерного увеличения частоты вращения каждого ротора.
Совместный помол вяжущего и кремнеземистого компонента в дезинтеграторе мокрого помола происходит на заранее приготовленном в соответствии с установленной рецептурой цементно-песчаном растворе.
Готовый цементно-песчаный раствор из растворо-насоса через загрузочный патрубок дезинтегратора подается к центральной части малого ротора-импеллера. Роторы-импеллеры (рис. 2), основные рабочие органы дезинтегратора, представляют собой диски с наклонными пазами 1, в которые устанавливаются сменные ударные элементы — износостойкие лопасти 2. Наклонные пазы на поверхности дисков расположены по концентрическим окружностям, таким образом, чтобы один ряд ударных элементов входил внутрь другого. Такая конструкция роторов-импеллеров обеспечивает эффективный разгон частиц измельчаемого материала лопастями малого импеллера и производит их выброс в направлении лопастей большого импеллера, движущихся во встречном направлении. Получив удар, частицы разрушаются, в виде узконаправленных потоков сходят с поверхности лопастей большого ротора-импеллера и выбрасываются в пространство камеры помола (рис. 3).
Использование «^»—схемы движения частиц измельчаемых материалов позволяет увеличить размольную мощность дезинтегратора, повысить его производительность, уменьшить абразивный износ рабочих органов.
В целом совместный помол цемента и песка в заранее подготовленной растворной смеси способствует ускорению процессов гидролиза и гидратации с образованием хорошо пластифицированной пасты, пригодной для изготовления быстротвердеющей ячеисто-бетонной смеси заданной плотности без перерасхода цемента.
В частности, тонкий помол вяжущего позволяет более полно использовать потенциал клинкера, который зачастую остается нереализованным из-за неоптимального гранулометрического состава рядового цемента. Помол песка, в свою очередь, улучшает его гранулометрию путем разрушения крупных частиц, не пригодных для создания прочного межпорового скелета, а также увеличивает реакционную поверхность зерен.
В лабораторных условиях было проведено несколько экспериментов на дезинтеграторе мокрого помола «ГОРИЗОНТ-ЗООО МК-ВА»® по помолу заранее приготовленного цементно-песчаного раствора с различным Ц/П отношением. Расход воды подбирался в количестве, обеспечивающем одинаковую текучесть растворов по Суттарду. Предел прочности при сжатии раствора в возрасте 3 сут определен на образцах-кубах и представлен в таблице.
Наблюдаемый процесс нарастания прочности связан с углубленной гидратацией цемента, снижением пористости цементного камня и образованием новых поверхностей, обеспечивающих упрочнение зоны контактов между цементными зернами и заполнителем. Обработка приготовленного раствора с соотношением 1:0,75 на дезинтеграторе «ГОРИЗОНТ 3000 МК-ВА»® (мокрый помол) интенсифицировала процессы твердения в цементе вследствие возрастания реакционной поверхности его частиц, ускорила химическое взаимодействие между твердыми реагентами. Увеличение прочности цементно-песчаного раствора, прошедшего помол на дезинтеграторе «ГОРИЗОНТ 3000 МК-ВА»®, служит наглядным подтверждением высокой степени насыщения цементного камня заполнителем, повышения плотности структуры.
Полученные лабораторные результаты эффективного мокрого помола цементно-песчаного раствора, способствовали организации промышленных испытаний дезинтегратора «ГОРИЗОНТ-3000 МК-ВА»® на действующих предприятиях производства неавтоклавного пенобетона в Новгородской области (рис. 4).
Дезинтегратор устанавливался на линии подготовки сырьевых компонентов пенобетонной смеси. Предварительно подготовленная цементно-песчаная смесь посредством растворонасоса подавалась в помольную камеру дезинтегратора, где происходил совместный помол с одновременной гомогенизацией получаемой массы. Продукт помола (пластифицированная паста) посредством растворонасоса по гибким рукавам подавался в поризатор, где в непрерывном режиме происходило формирование ячеистой структуры материала.
Внедрение операции мокрого помола цементно-песчаного раствора способствовало получению конструкционно-теплоизоляционного неавтоклавного пенобетона со значительной (до 19%) экономией цемента без ухудшения требуемых характеристик готовых изделий.
Список литературы
1. Сажнев Н.П., Гончарик В.Н., Гарнашевич Г.С., Соколовский Л.В. Производство ячеисто-бетонных изделий: теория и практика. Мн.: Стринко, 1999. 284 с.
2. Попов Н.А., Орентлихер Л.П., Дерюгин В.М. Быстротвердеющие легкие бетоны на цементе мокрого помола. M.: Госстройиздат, 1963. 148 с.
3. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. М., 1972. 240 с.
References
1. Sazhnev N.P., Goncharik V.N., Gamashevich G.S., Sokolovskii L.V. Proizvodstvo yacheistobetonnykh izdelii: teoriya i praktika [The production of cellular concrete products: theory and practice]. Minsk: Strinko, 1999. 284 p.
2. Popov N.A., Orentlikher L.P., Deryugin V.M. Bystro-tverdeyushchie legkie betony na tsemente mokrogo po-mola [Rapid-lightweight concrete on the cement wet grinding]. Moscow: Gosstroiizdat, 1963. 148 p.
3. Khodakov G.S. Tonkoe izmel'chenie stroitel'nykh mate-rialov [Fine grinding of construction materials]. Moscow: 1972. 240 p.
Cj научно-технический и производственный журнал
® июнь 2014 TT
