CC BY
11
УДК 691.42/43:666.97.03
С. В. МАКСИМОВ
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КЕРАМИЧЕСКИХ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ И ЦЕМЕНТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО
Рассмотрены принципы направления и эффективности применения попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий, с позиции рационального ресурсопользованпя.
С целью повышения химической активности корковой части искусственных керамических пористых заполнителей и попутных продуктов промышленности целесообразно повышать в ней наиболее дефицитного и требующегося для данной цели компонента - оксида кальция. Для реализации данного положения эффективно производить опудривание гранул перед обжигом кальцийсодержащим компонентом (табл. 1). При этом НИИ керамзит рекомендует использовать в качестве кальций содержащего компонента известняк. Однако известняк имеет переменный химический состав с включением значительного количества инертных компонентов (до 40%). При производстве портландцемента делается взаимная корректировка компонентов, содержащихся в известняке, глине и других составляющих сырьевой смеси. Проведение опудривания гранул керамзита перед обжигом известняком не позволяет сделать этого, потому что имеются только два компонента и они смешиваются внедрением кальцийсодержащего компонента в состав корковой части. Это делает практически невозможным проведение точного химического расчета образования гидравлических ак-
тивных минералов. Наличие инертных примесей в кальцийсодержащих компонентах существенно снижает количество вяжущих минералов, образующихся на поверхности пористого заполнителя. Кроме того, при ускоренном обжиге известняка из него интенсивно удаляется до 40% СО2 (по массе), что приводит к существенному снижению плотности корковой части гранул.
В подтверждение вышеизложенного под руководством автора в Ульяновском государственном техническом университете были проведены соответствующие исследования, базировавшиеся на предварительных теоретических расчетах. Наряду с известняком использовалась недефицитная и недорогостоящая известь-пушонка. Результаты экспериментальных исследований представлены в табл. 1. Как видно из данных таблицы, в результате опудривания гранул заполнителей перед обжигом известняком происходит наряду с повышением гидравлической активности гранул снижение прочности заполнителей без существенного понижения средней насыпной плотности.
Таблица I
Влияние материала опудривания на свойства заполнителя
Технология Наименование характеристик заполнителя
Наличие опудрива- Номер состава Средняя на- Водопоглоще- Прочность при Количество
ния и вид материала исходного сы- сыпная плот- ние за 1 ч, в % сдавливании в химически свя-
рья ность, кг/м от веса цилиндре, МПа занной воды, %
через 28 суток
Без опудривания 1 515 12.5 2.8 2.4
2 680 11.0 6.1 2.6
3 828 8.7 8.2 2.8
Опудривание извест- 1 501 14.0 2.4 10.3
няком 2 66 0 12.8 5.6 10.8
3 812 9.3 7.9 11.2
Опудривание из- 1 445 11.1 3.5 16.2
весть-пушонкой 2 612 10.2 7.2 16.7
3 781 8.1 8.9 17.8
Таблица 2
Зависимость изменения количества тонкодисперсных частиц в песке и его удельной поверхности
при перемешивании в турбулентном смесителе
Скорость вращения вала, мин Интенсификатор помола Удельная поверхность, см/г Количество частиц размером 0-50 мкм п, % от массы Б/п
300 Вода 168 4 47
1000 Вода 260 6 43
2000 Вода 595 17 35
2000 СБД 1010 34 29.4
3000 Вода 820 21 39
Таблица 3
Влияние активации на кинетику гидратации цемента
Технология Начало Конец В/Д Количество химически связанной воды, %,
приготовле- схватывания, мин схватывания, за период, сут
ния м и н 1 2 3
Обычное 260 400 0.46 4.3 7.0 9.1
приготовле- 285 440 0.65 4.8 8.1 9.8
ние 305 480 0.8 5.6 9.3 10.1
С использо- 108 200 0.46 13.6 16.7 17.8
ванием акти- 120 215 0.65 13.8 18.1 18.8
вации 135 232 0.8 13.8 18.3 21.0
Данных негативных явлений при опудривании известь-пушонкой не наблюдается, увеличение же гидравлической активности гранул более значительно.
Повышение х и м ич ее ко й акти вн о сти п ортл а н д-цементного и глиняного вяжущего дополнительным измельчением предложено осуществлять в высокоскоростных смесителях. Для этой цели предлагается использовать смесители конструкций СФ ЦНИИОМТП и Санкт-Петербургского ЗНИИЭП. В экспериментальных исследованиях подтверждены установленные теоретическими расчетами возможности повышения удельной поверхности вяжущих до 1.5-2 раз. Действие воды и ПАВ, вследствие появления эффекта Ребиндера, позволяет интенсифицировать процесс разрушения поверхностных слоев частиц. В табл. 2 представлены данные, подтверждающие это. Важной особенностью таких перемешиваний является то, что увеличение дисперсности происходит в основном за счет тонких поверхностных слоев твердых компонентов смеси при реализации сдвиговых условий. Эффективность высокоинтенсивной обработки проверялась по количеству химически связанной воды в цементном камне, которая определялась по специальной методике. Резальтаты исследований представлены в табл. 3
С участием автора в СФ ЦНИИОМТП была изготовлена промышленная установка на кавитацион -
ной основе. Работа кавитационного активатора основана на колебательных импульсах, сообщаемых вращающими лопатками. Такой процесс сопровождается кавитационными явлениями, возникающими за вращающими лопатками, скорость вращения которых составляет 1200-1800 об/мин. Кавитационные явления, выражающиеся в образовании воздушных пузырьков вблизи частиц цемента, вызывают расчленение цементных агрегатов, дезаэрацию поверхности частиц, более полное их оводнение и интенсификацию ионообменных процессов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
КБоженов П. Н. Комплексное использование минерального сырья и экология: Учебное пособие / П. Н. Боженов. - М.: Издательство АСВ, 1994. -264 с.
2. Максимов С. В. Стеновые изделия с применением попутных продуктов / С. В. Максимов. - Ульяновск: УлГТУ, 2002. - 204 с.
Максимов Сергей Валентинович. доктор технических наук, заведующий кафедрой «Строительное производство и материалы» УлГТУ. Имеет монографии, учебник,, учебное пособие и статьи, изобретения и патенты в области строительных материалов.
