CC BY
28УДК 691.31 : 678.06
Д.В. ЛОМАЧЕНКО, инженер (dimitrije_ua@mail.ru), Н.П. КУДЕЯРОВА, канд. техн. наук,
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Влияние поверхностно-активных свойств добавок на размолоспособность цементного клинкера
Помол цементного клинкера является довольно затратной стадией производства в промышленности строительных материалов. В настоящее время ученые всего мира пытаются найти оптимальные условия, при которых бы достигалась требуемая тонкость помола, и затрачивалось наименьшее количество энергии. Одним из способов, позволяющих повысить размолоспособность цементного клинкера, а также снизить расход электроэнергии является введение добавок-диспергаторов при помоле. Современные представления об улучшении диспергации твердых материалов связаны с теорией П.А. Ребиндера [1, 2].
Согласно теории Ребиндера введение поверхностно-активных веществ, при измельчении материалов способствует их диспергации. Одной из величин, характеризующих свойства ПАВ, является поверхностная активность и чем больше поверхностная активность, тем больше выражены свойства ПАВ. Поверхностно-активные вещества не только помогают разрушить материал за счет действия расклинивающего давления, но и стабилизируют дисперсное состояние, так как, покрывая поверхность частиц, они уменьшают возможность обратного их слипания. Это способствует увеличению агрегативной устойчивости дисперсной системы и сохранению высокодисперсного состояния материала.
Применяемые в настоящее время в промышленности добавки-диспергаторы представляют собой, как правило, линейные анионактивные поверхностно-активные вещества. В отличие от существующих предлагаемая добавка ДР-3, имеет циклическое строение, и
представляет собой слабощелочной водный раствор кубовых остатков производства резорцина [3]. В статье представлены исследования поверхностно-активных свойств добавок, применяющихся при помоле цемента, а также произведена оценка физико-химических свойств цементов с исследуемыми добавками. Для сравнения были выбраны широко применяемые добавки триэтаноламин и Superfluid М-1М (Республика Македония), основой которой являются лигносульфонаты. Расчет поверхностной активности добавок производился по формуле:
g = - (da/dc)^ [4],
где g — поверхностная активность; a — поверхностное натяжение; с — концентрация добавки;
Значения поверхностной активности были рассчитаны по изотермам поверхностного натяжения добавок на границе раздела фаз водный раствор—воздух (рис. 1).
Измерения проводились сталагмометрическим методом и методом наименьшего давления пузырька воздуха. За конечные результаты принимались усредненные значения поверхностного натяжения. Расчеты показали, что добавка ДР-3 имеет наименьшую поверхностную активность — 0,75Дж-м/кмоль. Величина поверхностной активности возрастает в ряду ДР-3 — Superfluid-M1M — триэтаноламин.
В дальнейшем были проведены исследования по размолоспособности портландцементного клинкера с исследуемыми добавками одинаковой концентрации
80
60
40
20
60
50
40
30
20
10
10
C103, моль/л
Рис. 1. Поверхностное натяжение добавок на границе раздела водный раствор-воздух: 1 - триэтаноламин; 2 - 8ирег11|^-М; 3 - ДР-3
Рис. 2. Прочность цементов на сжатие в возрасте 28 сут с измельченными добавками: 1 - триэтаноламин; 2 - Superfluid-M; 3 - ДР-3
0
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fg.f rj ^ Г f 2 j | Lj;. | LJ i
58 август 2010
Таблица 1
Размолоспособность цемента в сравнении с поверхностной активностью добавок
Добавка Удельная поверхность, м2/кг Поверхностная активность, Дж-м/кмоль
Триэтаноламин 322,1 232,14
Superfluid-М1М 317 3,97
ДР-3 371,6 0,75
Таблица 2
Нормальная густота и сроки схватывания цемента измельченного с различными добавками
Добавка Начало схватывания, час-мин. Конец схватывания, час-мин. Нормальная густота, %
Триэтаноламин 2-50 4-10 24,75
Superfluid-М1М 3-10 4-10 24,5
ДР-3 2-40 3-30 24,5
(0,1%) и равным временем помола. Сравнительные данные поверхностной активности добавок и их влияние на диспергацию клинкера представлены в табл. 1.
Как видно из таблицы добавка ДР-3 обладает незначительной поверхностной активностью по сравнению с другими добавками и характеризуется значительно большей диспергирующей способностью. Увеличение удельной поверхности цемента при использовании ДР-3 составляет 15,4% по сравнению с добавкой триэтаноламин и 17,2% — по сравнению с добавкой Superflшd-M1M.
Исходя из данных представленных в таблице, можно выдвинуть гипотезу о том, что поверхностная активность добавки не является определяющей величиной, которая характеризует степень диспергации частиц. При более низких значениях поверхностной активности может быть достигнут равный или превышающий эффект воздействия поверхностно-активных веществ на измельчение твердых тел. Данные по расчету работы смачивания показывают, что добавка ДР-3 характеризуется большей работой смачивания при концентрациях 0,08—0,1% по сравнению с используемыми добавками. Из этого можно сделать вывод о том, что добавка ДР-3 в большей степени снижает поверхностное натяжение на границе раздела раствор-твердое тело, чем добавки триэтаноламин и Superfluid М-1М, и за счет этого достигается больший диспергирующий эффект. Кроме этого на степень диспергации цемента оказывают влияние строение, состав и свойства добавок.
Испытания по срокам схватывания и нормальной густоте цементного теста показали, что при использовании добавки ДР-3 достигается ускорение схватывания цементных паст при практически одинаковой нормальной густоте цементного теста (табл. 2).
Начало схватывания цемента уменьшается с 3 ч 10 мин до 2 ч 40 мин, а конец схватывания — на 40 минут по сравнению с цементами, измельченными с добавками триэтаноламина и Superfluid М-1М. Увеличение тонкости помола цемента приводит к увеличению прочности цементных образцов (рис. 2).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что прочность на сжатие стандартных цементных образцов
в возрасте 28 сут увеличивается на 11% на цементе, измельчаемом с добавкой ДР-3, по сравнению с цементом с добавкой триэтаноламина и на 12% — по сравнению с добавкой Superfluid-M1M.
Проведенные исследования показали, что наряду с поверхностной активностью добавок на диспергацию твердых тел оказывает влияние величина работы смачивания, а также строение и состав добавок. Установлено, что с использованием добавки ДР-3, которая обладает наименьшей поверхностной активностью, большей работой смачивания и циклическим строением, обеспечивается более эффективное измельчение портландцеме-нтного клинкера, что приводит к увеличению прочности цементного камня.
Ключевые слова: портландцементный клинкер, добавка, поверхностно-активные свойства.
Список литературы
1. Ребиндер П.А. Избранные труды. Коллоидная химия. М.: Наука, 1978. С. 74-82.
2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия. 1988. 464 с.
3. Ломаченко Д.В., Кудеярова Н.П. Характеристика добавки ДР-3 как интенсификатора помола цемента. Сборник статей международной научно-технической конференции «Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Пенза. Приволжский дом знаний, 2008. С. 91-92.
4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Альянс. 2004. С. 50.
В издательстве «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ»
вышел дайджест
«Материалы для дорожного строительства»
В дайджест вошли статьи, опубликованные в журнале «Строительные материалы»® за 2004-2009 гг. -всего более 100 статей по тематическим разделам:
- нормативная и методическая база отрасли;
- материалы для дорожного строительства;
- ремонт дорог.
Для приобретения дайджеста следует направить заявку произвольной формы в издательство по факсу или электронной почте. Не забудьте указать наименование организации, почтовый адрес доставки, ФИО получателя.
Телефон/факс: (495) 976-22-08, 976-20-36
E-mail: mail@rifsm.ru. rifsm@mail.ru
(ЭДдаа^ШШ)'
«Материалы для дорожного строительства»
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы' ® август 2010 59
спЕтшшымт miMOF^mmms штт
ЖВ СТРОИПРИБОР
ПРИБОРЫ НЕВЛЗРУШЛЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
n п ,-, Реклама
тел/факс в Челябинске: (351) 790-16-13, 790-16-85, 796-64-14 в Москве: (495) 964-95-63, 220-38-58 e-mail: stroypribor@chel.surnet.ru www.stroypribor.ru
ИЗМЕРИТЕЛИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА, КИРПИЧА
ИПС-МГ4.01 /ИПС-МГ4.03
ударно-импульсный автоматическая обработка рЭ^ измерений
УКС-МГ4/УКС-МГ4 С
ультразвуковой поверхностное и сквозное прозвучивание
диапазон 3...100 МПа
ПОС-2МГ4 П
испытание прочности ячеистых бетонов
предельное усилие вырыва 2,5 кН
ПЛОТНОМЕРЫ ГРУНТОВ
ИНАМИЧЕСКИЕ
ПДУ-МГ4 "Удар" ,и ПДУ-МГ4 "Импульс"
определение динамического модуля упругости грунтов и оснований дорог методом штампа, ,.370МН/мг("Удар") ..300 МН/м2 ("Импульс")
ИЗМЕРИТЕЛИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ИТП-МГ4 "100" / "250" / "Зонд'
стационарный и зондовый режимы
диапазон 0,02...1,5 Вт/м-К
ИЗМЕРИТЕЛИ ВЛАЖНОСТИ
ВЛАГОМЕР-МГ4
для измерения влажности бетона, сыпучих, древесины диапазон 1...45 %
ИЗМЕРИТЕЛИ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ БЕТОНА
ИПА-МГ4
диаметр контролируемой арматуры 3...40 мм диапазон измерения защитного слоя 3...140 мм
АНЕМОМЕТРЫ, ГИГРОМЕТРЫ
ИСП-МГ4 / ИСП-МГ4.01 анемометр-термометр
диапазон 0,1...20 (1...30) м/с ^^^ -30...+100 °с
ТГЦ-МГ4 I ТГЦ-МГ4.01 термогигрометр
диапазон 0..,99,9 % I -30...+85 "С |
ТЕРМОМЕТРЫ
ТМР-МГ41ТЦЗ-МГ4/ ТЦЗ-МГ4.01
модульные регистрирующие для зимнего бетонирования и пропарочных камер (до 20 модулей в комплекте) зондовые I контактные 1...2-канальные диапазон-40,.,+1001250 °С
ДИНАМОМЕТРЫ
ДМС-МГ4/ДМР-МГ4
эталонные
сжатия / растяжения предельная нагрузка 1...1000 кН
ГЮС-50МГ4 / Г10С-50МГ4 Д / Г10С-50МГ4 "Скол" отрыв со скапыванием и скапывание ребра
частота 60...70 кГц диапазон 10...2000 мкс
Прессы испытательные малогабаритные
ПГМ-100МГ41ПГМ-500МГ4 I ПГМ-1000МГ4
с гидравлическим приводом для испытания бетона, асфальтобетона, кирпича □ предельная нагрузка
100/500/1000 кН и масса 70/120/180 кг
ПМ-1МГ41 ПМ-2МГ4 /ПМ-ЗМГ4 I ПМ-5МГ4 I ПМ-10МГ4
с ручным I электрическим приводом для испытания утеплителей на изгиб и сжатие при 10% линейной деформации 1 предельная нагрузка 1 /2/3/5/10 кН ■ масса 20125 кг
предельное усилие 60 кН диапазон 5...100 МПа
ПСО-ЮМГ4КЛ
испытание прочности -- сцепления в каменкой кладке а предельное усилие отрыва 15 кН ][ 1 Г '1
АДГЕЗИМЕТРЫ
ПСО-МГ4
испытание прочности сцепления покрытия с основанием предельная нагрузка Л 1 /2,5/5/10 кН [
ИЗМЕРИТЕЛИ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ И ТЕМПЕРАТУРЫ
ИТП-МГ4.03 "Поток"
3...5,10 и 100-канальные, регистраторы |
ili/=
диапазон 10...999 Вт/м -40...+70 °С
ИЗМЕРИТЕЛИ СИЛЫ НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
Д0-40 1 60 / 80МГ4
метод поперечной оттяжки
диапазон контрол усилий 2...120 кН
уемых
диаметр арматуры 3...12 мм
ИЗМЕРИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИИ В АРМАТУРЕ
ЭИН-МГ4
частотный метод диаметр
арматуры 3...32 мм диапазон 100...1800 МПа
п
ПРОИЗВОДИМ: ИЗМЕРИТЕЛИ ВИБРАЦИИ, МОРОЗОСТОЙКОСТИ, ТОЛЩИНОМЕРЫ, ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ И ДР.
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (g.yjij1^j jij fj'j ¡^ |'s
60 август 2010 ЩШ^ЙАШ
19-25 апреля 2010 г. в Мюнхене (Германия) состоялась 29-я Международная отраслевая ярмарка строительных машин, машин для производства стройматериалов, горных машин, автотехники для строительных работ и строительного оборудования ВАиМА 2010. Данное выставочное мероприятие по праву занимает лидирующее положение в секторе строительной техники.
Как и ожидалось, ВАиМА 2010 отразила ситуацию в строительном комплексе и промышленности. Извержение вулкана Эйяфьятлайокудль в Исландии стало причиной закрытия воздушного пространства ряда европейских стран. В результате часть посетителей и экспонентов выставки из Азии и Америки не смогли принять в ней участие. Многие гости из европейских стран и России вынуждены были добираться до Мюнхена наземным транспортом, что существенно задержало их в пути. В результате выставку посетили около 415 тыс. специалистов более чем из 200 стран мира, что на 17% меньше, чем в 2007 г. Посетители из Германии составили 65%. Несмотря на мировой финансово-экономический кризис число экспонентов выставки возросло - свою продукцию представили 3150 компаний из 53 стран (в 2007 г. - 3002 экспонента из 49 стран). Экспозиция выставки заняла рекордную площадь в 555 тыс. м2. Страной-партнером выставки ВАиМА 2010 выступила Индия, которая представила свои разработки практически во всех направлениях.
oumo
ЗОЮ
Экспозиция была развернута во всех 16 павильонах и на огромной открытой площадке. Традиционно самое большое количество участников было в секторе машин для строительных работ и специального транспорта, производства дорожно-строительных работ и перевозки грузов (более пяти павильонов) и значительная открытая площадь. В этом разделе принимали участие ОАО «Гали-чский автокрановый завод» и ОАО «Клинцовский автокрановый завод», который представил новый гусеничный кран RDK-36.
Вторым по объему выставочной площади стал сегмент систем перемещения, приводного оборудования, промышленных насосов, роботов, контрольного оборудования и систем автоматизации (четыре павильона).
Производители оборудования для строительных работ, ручного инструмента и различных аксессуаров разместились в двух павильонах.
Успешно развивается в рамках выставки BAUMA самостоятельный проект BAUMA MINING - оборудование для горной промышленности. Среди российских экспонентов в этом разделе были журналы «СТТ», «Mining Industy» и «Горная промышленность».
В разделе оборудование для производства строительных материалов Россию представляла фирма «Викон-Европа», специализирующаяся на поставке зарубежного оборудования для производства бетонных и железобетонных изделий, товарного бетона и инжиниринговых услугах.
Продукция немецкой компании Haver успешно применяется как на металлур- Характерная черта выставки BAUMA - экспонирование действующего обо-гических предприятиях, так и в промышленности строительных материалов рудования. Упаковка поддонов с мешками на стенде компании Mollers
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы- ® август 2010 61
Немецкая фирма Kraft Energy занимается производством оборудования для тепловлажностной обработки бетонных изделий. На стенде компании была представлена одна из последних разработок - камера тепловлажностной обработки мелкоштучных изделий полусухого прессования (элементов мощения, бордюрных каменй, бетонных блоков) Quadrix™. В ней в автоматическом режиме поддерживается температура 25-50оС и влажность 75-99%, система циркуляции обеспечивает равномерность параметров по всему объему камеры
В компании ТЕКА уже более 40 лет все вращается вокруг смешивания. В ассортименте продукции про-тивоточные планетарные смесители, кольцевые лотковые смесители, в том числе с завихрителями, двухвальные смесители, а также системы взвешивания и дозирования, - говорит инженер компании, работающий в Восточной Европе, А. Попов
Президент Национальной ассоциации производителей автоклавного газобетона, генеральный директор ПСО «Теплит» В.Н. Левченко (справа) обсуждает перспективы полносборного строительства домов из газобетонных изделий с представителем фирмы HESS А. Антоновым
Компания Rimatem® более 25 лет специализируется на разработке и поставке оборудования для изготовления сборных каменных стен. Установки компании успешно перерабатывают керамический и силикатный кирпич и блоки, блоки из ячеистого бетона и керамзитобетона различного формата. Также разработана специальная система транспортировки готовых панелей и их монтажа на строительной площадке. На выставке фирма представила свою последнюю разработку - полуавтоматическую установку НА IV, с помощью которой можно изготовлять стены шириной 12 м и шириной 4 м
На стенде фирмы MASA демонстрировалась работа нескольких видов оборудования, а также ассортимент силикатных изделий, который можно на нем выпускать. На фото слева, слева направо: главный редактор журнала «Строительные материалы»® Е.И. Юмашева, начальник отдела информации и рекламы, менеджер проекта СИЛИКАТэкс С.Ю. Горегляд и глава представительства фирмы MASA в СНГ и странах Балтии А.К. Иванов
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (Q.f rj ^ Г f 2 j | Lj;. | LJ ¿
62 август 2010
При организации поездок российских руководителей промышленных предприятий на специализированные зарубежные выставки редакция предусматривает посещение зарубежного профильного предприятия. При поездке на выставку BAUMA 2010 нашим партнером стала известная немецкая фирма Masa-Henke Maschinenfabrik, производитель широкого спектра оборудования для силикатной промышленности. Коллеги организовали для нашей группы экскурсию на завод силикатного кирпича Kalksandsteinwerk в г. Кре-фельд недалеко от Дюссельдорфа. Он выпускает широкую номенклатуру изделий от одинарного, двойного и полуторного кирпича немецкого формата до блоков и крупных силикатных элементов. Производительность завода по условному кирпичу (российская норма) составляет до 200 млн шт. в год.
Работа даже знакомого оборудования всегда вызывает неподдельный интерес специалистов. На фото справа: Д.С. Карна-ков, генеральный директор ООО «Торговая компания «Брянский силикат» (слева) и В.А. Сазонов, генеральный директор ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий»
На заводе установлены прессы HDP 800 двухстороннего формования (с 2002 г. MASA является владельцем торговой марки Dorstener)
Обширный парк сменных прессформ позволяет производить широкий ассортимент продукции
Силикатные блоки большого формата могут стать перспективной продукцией и для российского рынка, считает генеральный директор ЗАО «Клинцовский силикатный завод» А.Л. Филин
Предприятия оснащено проходными автоклавами
■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы- ® август 2010 63
Армированные перемычки изготовляются в специальном отделении обработки продукции
Высокую сохранность продукции при транспортировке обеспечивают фирменные машины, оснащенные краном со специальным захватом
Профессионалы высочайшего класса, старейшие работники силикатной промышленности Германии и России Гюнтер Люткенхорст (слева) и Василий Алексеевич Сазонов сразу прониклись друг к другу симпатией.
Гюнтер Люткенхорст - потомственный машиностроитель. Его отец проработал на фирме Dorstener почти полвека. Гюнтер также посвятил работе в этой известной компании практически всю трудовую жизнь, где прошел путь от инженера-механика до руководителя проектов, получил десятки патентов и авторских свидетельств, которыми в настоящее время владеет вместе с новым владельцем брэнда Dorstener - фирмой MASA.
Василий Алексеевич Сазонов, генеральный директор ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий», заслуженный строитель России, Почетный гражданин Липецкой области, депутат областного парламента, почти 40 лет трудовой деятельности посвятил работе на силикатном заводе, 24 из них - на должности генерального директора. Под его руководством предприятие было полностью реконструировано и добилось лучших экономических показателей в Липецкой области. 18 августа 2010 г. Василию Алексеевичу исполнилось 65 лет. Поздравляем, коллега! Новых достижений и новых успехов!
Традиционно в рамках деловых поездок редакция предусматривает экскурсионную программу. В этот раз наша группа познакомилась с достопримечательностями Дюссельдорфа, одного из старейших городов Германии - Регенсбурга и конечно же Мюнхена.
www.rifsm.ru
64
научно-технический и производственный журнал
август 2010
ы ®
