CC BY
2УДК 551.521.3,551.583
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МЕХАНО-ХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ В ЯЧЕИСТОМ БЕТОНЕ
ТУРАПБАЕВ АЙДАРБЕК АБДИРАЙЫМОВИЧ
Магистрант кафедры СМиЭС, Южно-Казахстанский университет им.М.Ауэзова,
Шымкент, Казахстан
КОПЖАСАРОВ БАХАДЫР ТАСТАНБЕКОВИЧ
Профессор кафедры СМиЭС, Южно-Казахстанский университет им.М.Ауэзова,
Шымкент, Казахстан
Докторант кафедры СМиЭС, Южно-Казахстанский университет им.М.Ауэзова,
Шымкент, Казахстан
МАЛИК ИНДИРА КАЙРАТОВНА
Преподаватель кафедры СМиЭС, Южно-Казахстанский университет им.М.Ауэзова,
Шымкент, Казахстан
МОМИНОВА САУЛЕ МАХМУДОВНА
РЬё, старший преподаватель кафедры иностранные языки для технических специальностей, Южно-Казахстанский университет им.М.Ауэзова, Шымкент, Казахстан
Аннотация:В данной статье приведены структурные особенности и технические свойства волластонита, различия в строении и примесях при наличии волластонитов различных месторождений. Так как состав волластонита может варьироваться в достаточно широких пределах. Волластонит - нетрадиционный природный минерал, способный частично или полностью заменить асбест, слюду, тальк и стекловолокна в ряде отраслей промышленности.
Ключевые слова: механохимической активации, активизаторы, мельницы, ячеистый бетон, теплоизоляция, химическое вспучивание, газообразующие добавки, шлак, пористость.
При получении механохимической активации (МХА) вяжущего существенное влияние на их свойства оказывают виды оборудований. Известно множество видов оборудований, предназначенных для тонкого размола материалов: бегуны, молотковые мельницы, дезинтеграторы, струйные и кольцевые мельницы, ротационно-пульсационные аппараты, акустические активизаторы, шаровые и вибрационные мельницы. Изучены все предложенных ранее способов и средства для активации вяжущих веществ. Бетонной смеси могут приготовляется в двухстадийном способе, сущность которого заключается в следующем: сначала в скоростном смесителе-активаторе получают тонкомолотую заполнитель, затем в обычном перемешивают ее раствоным смесями. При этом бетоносмесительный узел представляет собой в определенном смысле сложный комплекс, включающий оборудование для складирования, подачи и дозирования цемента, химической добавки, наполнителя, заполнителей мелкой и крупной фракции и воды, а также смесители-активаторы и мешалки принудительного действия. Кроме того, существенно усложняется и работа оператора, осуществляющего управление процессом приготовления растворной смеси.
Вместе с тем, следует подчеркнуть, что все же основные резервы экономии цемента и улучшения свойств бетона заложены в процессе приготовления смеси. Несмотря на
НУРЫМБЕТОВА РАУШАН УАЛИХАНОВНА
имеющиеся в этой области разработки, все еще остаются нераскрытыми возможности совершенствования вопроса приготовления смеси, особенно, в части повышения потенциальной активности цемента и создания для этого новых конструкций смесительных аппаратов.
В последние годы мельницы ударного действия стали с успехом внедряться в различные отрасли народного хозяйства, обусловлено тем, что мельницы данного класса компактны, имеют простую конструкцию, высокоэнергоемкий и позволяют получать продукт высокой тонкости помола.
Наиболее совершенной машиной этого класса является многоступенчатая мельница ударного действия в строенным сепараторам на каждой ступени. Высокая эффективность этих мельниц достигается, во-первых, за счет того, что процесс помола на каждой ступени осуществляется до энергетически выгодного размера; во-вторых, за счет того, что частицы мельче энергетически выгодного размера отводятся из зоны помола. Представим многоступенчатую сепарационную мельницу как ряд последовательно работающих одноступенчатых мельниц, каждая из которых агрегирована с встроенным сепаратором. В зависимости от того, куда направляется с каждой ступени измельченный материал, можно сформулировать две технологические схемы измельчения.
По первой схеме измельчения материал проходит зону измельчения и направляется на сепаратор, который делит его на две фракции - грубее и мельче энергетически выгодного размера. Грубая фракция возвращается на вход этой же ступени, а тонкие фракции направляются на следующую ступень мельницы, где процесс измельчения - сепарации протекает аналогично. Данная схема измельчения позволяет вести процесс измельчения при энергетически выгодных режимах, но если в измельчаемом материале попадают не дробимые включения, то такая технологическая схема измельчения из-за накопления, не дробимого материала становится неработоспособной.
Bo второй схеме измельчения с каждой ступени отводится только часть готового продукта, а доизмельчение - сепарация на последующих ступенях осуществляется при возрастающей нагрузке. Недробимые фракции отделяются на последней стадии. Предложен критерий измельчаемости и даны рекомендации по его определению в зависимости от физико-механических свойств, размера и числа нагружении измельчаемого материала. Исследования, проведенные на многоступенчатой мельнице с встроенной сепарацией на каждой ступени, показали, что за счет его осуществления при энергетически выгодных режимах можно снизить энергозатраты в 2-3 раза. Процесс измельчения в мельницах основан на принципе удара -разрушения структуры материала за счет механического воздействия.
Центробежные мельницы измельчает минеральных веществ до 40 мкм, однако происходить сильный износ рабочих органов.
Вибрационные инерционные мельницы - измельчает минеральных веществ до 30-40 мкм, однако имеет низкая производительность.
Планетарные центробежные мельницы - может быть использована во всех отраслях промышленности, где необходимы: тонкое измельчение минералов (до размеров 0,1-100 мкм); механохимическая активация неорганических соединений; смешение и гомогенизация сухих материалов; синтез новых материалов, композиций, катализаторов и т.д.
Бисерные мельницы - измельчает минеральных веществ до 40-50 мкм, недостаток -низкая производительность, частая замена мелющих тел.
Бегуны применяются для мелкого дробления и совместного помола материалов. Процесс измельчения обеспечивается раздавливанием и истиранием частиц материала массивными катками, перемещающимися по дну диска.
Измельчение в молотковых мельницах происходит за счет удара молотков. К разновидностям таких мельниц относится дезинтеграторы и аэробильные мельницы.
Дезинтеграторы отличается от традиционных мельниц высокой производительности и степени измельчения. По сравнению с дезинтеграторами аэробильные мельницы служат одновременного помола и сушки сырьевых материалов в потоке горячих газов.
Известны также кольцевые (роликовые) мельницы, где рабочими органами являются кольцо и ролики. Ролики катятся по одной из поверхностей кольца, измельчая исходный материал за счет истирания и раздавливания.
Для сверхтонкого измельчения материалов применяется струйные мельницы. В отличие от шаровых, вибрационных и кольцевых они не имеют мелющих тел, и процесс измельчения происходит благодаря высокой скорости частиц в воздушном потоке, за счет трения и соударения частиц материала между собой и о стенки камеры. В последнее время созданы также новые разновидности усовершенствованных смесителей-активаторов, которые, по мнению авторов, отличаются повышенной степенью активации, сниженной энергоемкостью, сокращенным временем перемешивания [1].
Ротационно-пульсационный аппарат применяется для гомогенизации водных эмульсий гидрофобных химических добавок, а также для механической активации вяжущих смесей, при этом механизм активации заключается в раскрытии активных поверхностей золошлаковой смеси, позволяющий таким образом интенсифицировать ее вяжущие свойства. Однако, практическое применение ротационно-пульсационный аппарат для активации цементной суспензии сдерживается из-за несовершенства конструкции рабочего органа.
В настоящее время наиболее распространение на заводах по выпуску строительных изделий получили шаровые мельницы. На шаровых мельницах измельчение происходит во вращающем барабане с помощью загруженных мелющих тел за счет удара и истирающимися процессами между ними. Шаровые мельницы обеспечивают высокую степень измельчения при значительной производительности.
Исследования по получению механоактивированных вяжущих веществ показали, что можно получить вяжущие с удельной поверхностью 300 м2/кг в роликовой, шаровой, планетарной, струйной мельницах и в дезинтеграторе, соответственно в течении 6, 5, 4, 4 и 3 минуты.
Результаты исследования подтверждают, что в зависимости от типа мельниц наблюдается различная эффективность механохимическая активация.
В работе [2] установлено, что в обработанных порошках высокочастотному гидродинамическому воздействием в роторно-пульсационном аппарате, происходит не только значительное увеличение дисперсности, но и изменение поверхностных слоев частиц. Увеличение степени дисперсности и изменение структуры частиц материала вызывает повышение реакционной способности сырьевых компонентов. При измельчение сырьевых компонентов на вибрационных мельницах могут значительной потеря электроэнергии, который зависит от типов электродвигателя и вибратора, режимов их работы.
В результате дезинтеграторной обработки цемента ускоряются реакции гидролиза и гидратации, а также кристаллизации новообразований, что приводит к росту прочности камня в ранние сроки.
Основным принципом измельчения является самоизмельчение частиц, то есть, их многократное столкновение друг с другом. Рабочим телом, инициирующим движение частиц, является воздух. Воздух разгоняется вращающимся ротором. В камере измельчения формируется пылевое облако, в котором частицы движутся подобно молекулам газа, хаотически соударяясь, что и обеспечивает эффективное измельчение и смешивание порошкообразных материалов.
В результате сухого помола цемента происходит увеличение потенциальной активности цемента, за счет резагрегации и некоторой дисперсности зерен, что приводит к росту гидратационной способности вяжущего. Однако, если немедленно после помола не использовать цемент, то он слеживается и эффект помола теряется. Поэтому был предложен мокрый помол, который осуществляется в вибромельницах, растворных и бетонных насосах, смесителях-активаторах. Анализ существующих методов и установок для измельчения материалов показал, что в различных отраслях промышленности, в зависимости от решаемых задач, используется большое многообразие конструкций и методов измельчениям. Однако,
необходимо отметить, что большинство вышерассмотренных методов и установок для измельчения не в полной мере обеспечивают получение необходимых объём высокодисперсных компонентов вяжущих веществ с высокой удельной поверхностью. Для изучения гидратных новообразований из теста МХА силикатного БОВ были подготовлены образцы диаметром 10 мм. Образцы были подвергнуты автоклавную обработке по режиму 2+8+2 час при температуре 175 оС и последующего естественного твердения в течение 1, 7 и 28 суток. Структуры МХА силикатного БОВ твердевшего в течение 1, 7 и 28 суток изучали рентгенографическим и дифференциально-термическим методом анализа.
1. Соломатов В.И. и др. Интенсивная технология бетонов. - Москва: Стройиздат, 2009. -289с.
2. Кривобородов Ю.Р., Корженевич А.М. Влияние механоактивации на процессы минерал образования при синтезе клинкеров. // Конференция по механохимии. М.: 2018. т2. С.93-
ЛИТЕРАТУРА
94.
