4builders.ru

Строй журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое диспергирование цемента

Размера частиц цемента. Анализ гранулированного состава цемента сухим и мокрым диспергированием, анализ размера частиц цемента в изопропиловом спирте.

Анализ проводили на приборе Bettersizer 2600 с приставкой сухого диспергирования BT-902 (стандартный объем) и приставкой мокрого диспергирования BT-802 (стандартный объем).

Постановка задачи:

Проверка возможности анализа образцов цемента данного состава различными методами на приборе Bettersizer 2600.

Для проверки возможности анализа белого цемента на анализаторе Bettersizer 2600 были проведены измерения мокрым методом в водной среде, так как изначально была информация, что образцы подобного типа анализировали на приборе ХХХХХХХХХХХХХХ с использованием мокрого диспергирования в воде.

Анализ размера частиц цемента в воде:

На рисунке приведены кривые распределения зарегистрированные с интервалом 0.5 минуты.

Видно, что значение D50 непрерывно уменьшается. Кроме того в процессе эксперимента происходило постоянное снижение оптической плотности (затемнения), что может говорить о растворении образца или каком-то другом взаимодействии с растворителем. Данный фактор приводит к зависимости результата от времени пребывания образца в суспендированном состоянии, что в свою очередь заставляет усомниться в корректности результата измерения.

Для проверки корректности результатов было решено использовать стандартную методику анализа цемента мокрым методом с использованием изопропилового спирта в качестве среды. Данная методика широко распространена в иностранной литературе.

При анализе данным методом сразу заметна разница с методом анализа в водной среде. При добавлении цемента к среде в процессе перемешивания не происходит убывания затемнения. Наоборот, при ультразвуковом диспергировании в течении первых двух минут затемнение растет, что может говорить о разрушении агрегатов. По прошествии 3-4 минут сигнал затемнения стабилизируется и далее не меняется.

Анализ размера частиц цемента в спирте:


На рисунке приведен ряд последовательных измерений распределения частиц по размеру в том же образце цемента с использованием мокрого диспергирования в изопропиловом спирте.

Результаты показывают существенно более высокую сходимость и не зависят от времени диспергирования.

В данном случае по-видимому не происходит взаимодействие среды и диспергированного образца и данная среда подходит для проведения анализа таких образцов.

Для проверки корректности определения размера частиц было проведено измерение сухим методом. Так как прибор Bettersizer 2600 позволяет просто переключать приставки, то сухое диспергирование должно было дать ответ о корректности тех или других результатов мокрого метода.

Предварительно были проведены измерения при различных давлениях (от 2.0 до 4.0 атм с шагом 0.5 атм.) Было выбрано давление 3.0 атм, так как результаты не показали существенных различий (т. е. в данном диапазоне давление практически не влияет на результаты анализа)

Анализ размера частиц цемента сухим методом:

Сухое диспергирование также показало хорошую воспроизводимость результатов анализа. При этом результаты измерения D50 практически совпали с результатами мокрого определения в среде изопропилового спирта, что может подтверждать некорректность результатов при измерении в водной среде.

Далее приведено сравнение результатов измерения сухим и мокрым методом в среде изопропанола:

Красная кривая — сухое диспергирование
Зеленая кривая — мокрое диспергирование в изопропаноле.

Как видно обе методики дают близкие результаты, поэтому их можно рекомендовать для проведения измерений образцов данного состава.

Далее приведено сравнение результатов всех трех измерений:

Красная кривая — сухое диспергирование
Зеленая кривая — мокрое диспергирование в изопропаноле
Синяя кривая — мокрое диспергирование в воде.

Очень хорошо видно отличие результатов «водной» методики от двух других. Мы предполагаем, что измерение в водной среде приводит к существенной погрешности за счет взаимодействия образца с растворителем (т. е. со средой диспергирования), которое проявляется и как зависимость результатов от времени анализа, так и как падение оптической плотности суспензии в процессе анализа.

Далее приведена сводная таблица результатов разных методов диспергирования по шаблону «10-30»

Цемент

Ультразвуковое смешение цементного теста обладает большими преимуществами при выпуске предварительно сборного железобетона и сухих бетонных смесей. К таким преимуществам относят сокращение исходного и конечного установленного времени, уменьшение дозы суперпластификатора, более быструю и полную гидратацию, а также повышение прочности на сжатие.

Традиционные технологии смешения бетона на базе асфальтобетона или поворотных миксеров обладают смесительным действием, недостаточным для диспергирования агломератов частиц цемента, летучей золы или кремнезёма. В то время как наружные частицы таких агломератов подвергаются воздействию воды, поверхности внутренних частиц остаются сухими. Это приводит к медленной и неполной гидратации.

Преимущества технологии ультразвукового смешения

Ультразвуковое диспергирование является самой современной технологией для деагломерирования и диспергирования микро- и наноразмерных материалов в жидкостях. Ультразвуковое смешение использует кавитационные поперечные силы, которые более эффективны для смешения мелкоразмерных материалов, а не для применения в обычных поворотных и роторно-статорных смесителях. У цемента, кремнезёма, летучей золы, пигментов или углеродных нанотрубок ультразвуковое диспергирование улучшает показатели, поскольку она улучшает распределение частиц и их контакт с водой.

Читать еще:  Гидроизоляция между бетон кирпич

Во время гидратации (реакции цемента с водой) фазы C S H выращивают игольчатые структуры. Картинки ниже показывают микроструктуру в цементном тесте после 5-часовой гидратации. В цементном тесте, обработанном ультразвуком, фазы, C S H имеют длину почти 500нм, тогда как в тесте, необработанном ультразвуком, фазы C S H имеют длину всего лишь около 100нм.

Микроструктура цементного теста после 5 часов гидратации
с обработкой ультразвукомбез обработки ультразвуком

Тесто для цемента Портленд (CEM I42.5R), C. Rössler (2009) – Университет Bauhaus Веймар

Ультразвуковое кавитационное смешение приводит к ускорению роста фаз C S H phases.

Температура гидратации

Прочность на сжатие

Скорость ультразвукового импульса

Reference – базовое значение, temperature – температура, power ultrasound – ультразвуковая мощность, temperature pulse – температурный импульс Compressive strength — прочность на сжатие, hydration period – период гидратации Ultrasound velocity – скорость ультразвука
C. Rössler (2009) Рост фаз C S H соотносится с температурой в цементном тесте в ходе гидратации (кликните на правый график). В цементном тесте, смешанном ультразвуком, гидратация начинается примерно на один час раньше. Более ранняя гидратация связана с более ранним увеличением прочности на сжатие (кликните на правый график). Увеличенную скорость гидратации можно измерить и скоростью ультразвукового импульса.

В частности, у предварительно сборного и сухого сборного бетона это приводит к значительному укорачиванию времени до того момента, как отлитый бетон можно будет извлекать из литейной формы. Исследования университета Bauhaus (Германия) показали следующее сокращение временных установок:

Базовое времяРазницаПосле ультразвука
Исходное5 ч 15 мин-29%3 ч 45 мин
Конечное6 ч 45 мин-33%4 ч 30 мин
Усадка122 мм+30%158 мм

Ещё одним интересным преимуществом ультразвукового смешения является его влияние на текучесть. Как показано в таблице выше, усадка увеличивается примерно на 30%, что может позволить снизить дозу суперпластификаторов.

Интеграция ультразвуковых смесителей в процесс

Компания Hielscher предлагает ультразвуковые смесители для эффективного диспергирования цемента, кремнезёма, летучей золы, пигментов или углеродных нанотрубок. Во-первых, любой сухой материал должен быть предварительно смешан с водой для того, чтобы образовать высококонцентрированную, но ещё поддающуюся перекачке массу. Ультразвуковой смеситель Hielscher деагломерирует и распыляет частицы, используя кавитационный сдвиг. В результате, вся поверхность каждой частицы полностью подвергается воздействию воды.

Ультразвуковая обработка цементного теста

В случае с цементным тестом гидратация начинается после ультразвуковой обработки. Поэтому, ультразвуковой смеситель Hielscher должен использоваться в потоке, поскольку цементное тесто невозможно хранить длительное время. Схема, приведённая ниже, иллюстрирует процесс. На следующем этапе добавляется заполнитель (песок или гравий) и смешивается с цементным тестом. Поскольку на этой стадии частицы цемента уже хорошо диспергированы, цементное тесто легко смешивается с заполнителем. Теперь бетон готов к заливке в литейные формы или к транспортировке. Рядом с ультразвуковым смесителем можно использовать дисперсионный бак для обеспечения непрерывной обработки в случае с неустойчивым спросом на бетон.


Cement – цемент, water – вода, pre mixer – предварительный смеситель, aggregate – заполнитель (гравий, песок), ultrasonic mixer – ультразвуковой смеситель, mixer — смеситель, precast mold — литейная форма для сборного бетона

Ультразвуковое диспергирование кремнезёма, летучей золы и наноматериалов


Silica… — кремнезём, летучая зола, углеродные нанотрубки, сement – цемент, water – вода, pre mixer – предварительный смеситель, aggregate – заполнитель (гравий, песок), ultrasonic mixer – ультразвуковой смеситель, mixer — смеситель, precast mold — литейная форма для сборного бетона Диспергирование кремнезёма, летучей золы, пигментов или других наноматериалов, а также углеродных нанотрубок, требует другой интенсивности обработки и других энергетических уровней. По этой причине мы рекомендуем установить отдельный ультразвуковой смеситель для получения хорошо диспергированной пульпы/массы, которая затем добавляется в бетонную смесь. Кликните на график выше для получения схемы данного процесса.

Оборудование для ультразвукового смешения, необходимое для пропорционального увеличения, может быть точно определено на основании пилотных испытаний, использующих прибор UIP1000hd (1000 Вт). Таблица ниже приводит общие рекомендации по устройствам в зависимости от объёма порции или расхода цементного теста, подлежащих обработке.

Объем порцииРасходРекомендуемый прибор
0.1 – 10 л0.2 — 2 л/минUIP1000hd, UIP1500hd
10 — 50 л2 — 10 л/минUIP4000
10 — 50 л/минUIP16000
свышегруппа из UIP16000

При помощи ультразвуковой мощности до 16 кВт, приходящейся на один прибор, компания Hielscher предлагает варианты мощности, требуемой для обработки больших объёмов. Данную технологию легко испытывать и линейно масштабировать.

Читать еще:  Стеклоиономерный цемент для фиксации владмива

Устройство для активации цементных смесей

Изобретение относится к устройстагш для доиэмельчения сухих порошкообразных материалов и может быть использовано в строительной, горнорудной и других отраслях прокыишенности , например для активации цемента .

Известно устройство для активации содержащее генератор импульсов тока/ корпус, какюру диспергирования,выполненную в виде сферы, и электроды в виде полых трубок, заканчивающихся соплами, с размещенными внутри стержнями , а также приборы контроля и управления l .

Однако данное устройство невозможно использовать для активации сухого цемента и других порошков, и, следовательно, активатор приходится встраивать в технологическую линию по приготовлению цементной суспензии, что, в свою очрредь, вьщвигает требование , заключающееся в согласовании производительности активатора с производительностью смесительных и перемешивающих устройств, а так.как производительность последних достаточно высока, то металлоемкость и стоимость активатора резко возрастает . В случае активации сухого цемента с последующим его складированием производительность 1а следовательно и стоимость) уст юйства для активации может быть невелика.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для активации цементных смесей , содержащее камеру диспергирования со встречно направленными соплаfO ми, соединенными с разгонными трубами , имеющими загрузочный бункер исходной смеси и воздуха подводящие патрубки 2>.

Недостатком известного устройства

15 является невозможность повысить степень активации материала, поскольку уровень энергии газоносителя недостаточно высок.

Цель изобретения — повышение ка20 чества, готового продукта.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для активации цементных смесей, содержащем камеру диспергирования со встречно направленны25

ми соплами, соединенными с разгонными трубами, имеющими загрузочный бункер исходной смеси и воздухоподводящие патрубки, разгонные трубы выполнены из немагнитного материала и 30 снабжены коаксиально размещенными на

них кольцевыми камерами, в каждой из которых смонтированы охватывающий поверхность разгонной трубы соленоид и установленные по ее окружности параллельно образующим поверхности разгонной трубы встречно направленные разрядные электроды, а полость кольцевой камеры заполнена рабочей жидкостью , при этом разгонные трубы на участке между загрузочным бункером и . кольцевой камерой выполнены из материала , электризуемого трением.

На фиг.1 схематически изображено устройство для активации цементных смесей, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит камеру диспергирования 1 со встречно направленными соплами 2, соединяемыгШ с разгоными трубами 3 (на фиг.1 другая труба не показана), загрузочный бункер 4, воздухоподводящие патрубки 5. Каждая разгонная труба 3 выполнена из немагнитного материала и снабжена коаксиальной кольцевой камерой 6. Полость -последней заполнена рабочей жидкостью, в которой помещены встречно направленные разрядные электроды

7.В кольцевой камере б на поверхности разгонной трубы размещен соленоид

8.Участок 9 разгонной трубы 3, расположенный между бункером 4 и кольцевой камерой б, выполнен из материала , электризуемого трением (могут быть применены соответствующие синтетические материалы).

Устройство работает следующим образом .

Цементный порошок подают в рабочее пространство трубы 3, одновременно подают по воздухопроводам 5 сжатый воздух. Цемент увлекается потоком воздуха в участок 9 трубы из синтетического материала, что приводит к электризации частиц в результате многократных соударений частиц цемента о стенки трубы. Величина заряда, приобрета мая частицгиии, соответствует заряду, возникающему под воздействием поля, образованного напряжением 35—60 кВ. Далее заряженные частицы цемента попсщают. S кольцевую камеру б, где в процессе создания высоковольтных разрядов между электродами 7 в соленоиде 8 возникают импульсные магнитные поля, взаимодействие которых с зарядом частиц позволяет последние разгонять до сверхзвуковых скоростей после прохождения их через насадки сопла 2. В камере диспергирования 1 происходит соударение импульсных потоков, за счет чего удельная поверхность цемент.а возрастает.

Увеличение удельной поверхности цемента позволяет регулировать строительно-технические свойства цементного теста и камня.

Устройство для активации цементных смесей, содержащее камеру диспергирования со встречно направленными соплами, соединенными с разгонными трубами, имекядими загрузочный бункер исходной смеси и воздухоподводящие патрубки, отличающееся тем, что с целью повьпиенйя качества готового продукта, разгонные трубы выполнены из немагнитного материала и снабжены коаксиально размещенными на них кольцевыми камереили, в каждой из которых смонтированы охватывакядий поверхность разгонной трубы соленоид и установленные по ее окружности параллельно.образунвдим поверхности разгонной трубы встречно направленные разрядные электроды, а полость кольцевой камеры заполнена рабочей жидкостью, при этом разгонные трубы на участке меяаду загрузочным бункером

и ;сольцевой камерой выполнены из материала , электризуемого трением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 587238, кл. Б 23 В 33/138, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 688221, кл. В 02 С 19/06, 1978.

К вопросу гидромеханохимической активации цемента при производстве бетона

Содержание, %, частиц размером, мкм

Ность но I БЭТ, м2/кг 1

После мокрого домола | через 1 мин

! После мокрого домола ; через 20 мин

Читать еще:  Средство для удаления цемента барракуда

© Е. Г. Величко, Д. Ф. Толорая, 199 <>

» title=»К вопросу гидромеханохимической активации цемента при производстве бетона» align=»left» width=»441″ height=»185″ />

Развитие строительной индуст­рии в условиях роста цен на сырь­евые материалы требует более пол ного использования потенциальных возможностей последних. Поэтому проблема совершенствования каче­ства и полного использования вя­жущих свойств цемента как наибо­лее энергоемкого и дорогостоящего компонента бетона требует поиска новых путей интенсификации про­цесса его твердения, обеспечиваю­щих снижение энергетических и топливных затрат на изготовление строительной продукции.

Одним из эффективных техноло­гических приемов повышения каче­ства цемента, сокращения времени достижения цементными системами нормативной прочности и обеспе­чения более полного использования физико-химической энергии вяжу­щего в сроки, лимитируемые вво­дом изделия в эксплуатацию, явля­ются увеличение дисперсности и оптимизация его гранулометриче­ского состава.

Повышение темпа твердения це­ментных систем на основе гонко- дисперсного вяжущего на ранней стадии обусловлено увеличением скорости гетерогенных реакций, за­висящей от концентрации вещества и удельной поверхности.

Поэтому диспергирование це­мента, в том числе способом мок­рого домола, при котором содержа­ние мелких фракций (цо 30 мкм) увеличивается приблизительно в

2 раза (определено лазерным ана­лизатором), ускоряет процессы гид­ратации минералов клинкера и твердение цементной системы, осо­бенно в раннем возрасте, т. е. при кинетической стадии протекающих реакций. При этом мокрый домол цемента может быть особо эффек­тивен в присутствии пластифициру­ющих и суперпластифицируюших добавок, так как в результате адсорбции полярных молекул силы когезии, определяющие связь по­верхностных элементов кристалли­ческой решетки частиц цемента, уменьшаются на величину, обуслов­ленную адсорбцией [1], что позво­

24 ляет значимо интенсифицировать процесс их диспергирования.

Дисперсность и гранулометриче­ский состав цемента, активизиро­ванного способом мокрого домола, приведены в табл. 1.

В работе [1] показано также, что адсорбция (Г) Вызывает понижение поверхностного натяжения (а) на поверхности твердого тела на вели­чину А0 — аг = ИТГ к предельной области весьма малых Г. Действие адсорбционных слоев сводится к их двумерной миграции по поверхно­сти в устье микрошелей, которые, по Смекалю [2], всегда присутствуют в хрупких телах, до стерического препятствия, обусловленного собст­венными размерами адсорбирую­щих молекул и соответствующего критической толщине зазора в мик­рощели. В критическом зазоре ес­тественная граница адсорбционного слоя образует линейный барьер, на каждую единицу длины которого действует двумерное давление

Оо — ог в сторону дальнейшего про­движения в глубину микрощели, способствуя, таким образом, разви­тию микрощелей (при постоянстве внешних усилий) и нарастанию деформаций. Эффект означенного давления пропорционален увеличе­нию внешнего усилия /•» на величину Р — о„ — А, , заменяющую собой действие адсорбционных слоев и являющуюся их механическим экви­валентом.

При адсорбции из смачивающей жидкой среды (если деформируе­мое тело помещено в раствор поверхностно-активного вещества

— ПАВ) жидкость проникает в устья микрошелей под влиянием капил­лярного давления. При этом с ме­ниска отрываются молекулы наибо­лее поверхностно-активного компо­нента, которые мигрируют в первую очередь и покрывают поверхность щели со значительно большей ско ростью. чем всасывается жидкость в целом, испытывающая вязкое сопротивление. В части мнкроше — лей. заполненной жидкостью (вбли­зи устья), тонкая пленка жидкости, заполняющая зазор щели, может создавать дополнительное раскли­нивающее давление [3]. Это давле­ние служит мерой лиофильности твердого тела, его сродства с данной жидкостью, а поэтому может усили­ваться при адсорбции в результате соответствующей ориентации ад­сорбционного слоя.

Таким образом, процесс диспер­гирования цементных систем в по­мольных установках в присутствии добавок ПАВ, названный гидроме­ханической активацией цемента, может быть значимо интенсифици­рован и будет характеризоваться существенным сокращением расхо­да энергии на получение вяжущего вещества требуемого качества. При этом продолжительность мокрого помола (гидромеханохимическои активации) цементного теста до требуемой дисперсности может ока­заться соизмеримой с продолжи­тельностью приготовления бетон­ной смеси, что будет способствовать его внедрению в технологию про­изводства бетона и сборного желе­зобетона и обеспечению определен-

Ного технико-экономического эф­фекта.

Экспериментальные исследова­ния по определению оптимальных параметров технологии гидромеха — нохимической активации цемента (ГМХАЦ) и изучению свойств бе­тона на его основе проводили с использованием низкоалюминатно го портландцемента ПЦ 400-Д 5 и среднеалюминатного ПЦ 500-Д 5 соответственно Белгородского и Воскресенского цементных заводов.

В качестве заполнителей для бе­тона применяли гранитный щебень Питкярантского месторождения фракционного состава, %: 5—10 мм

— 35 и 10—20 мм — 65, кварцевый песок Академического карьера с мкр = 2,1 и проходом 4 % через сито 0,16 мм. Песок но содержанию пылевидных и глинистых частиц удовлетворяет требованиям ГОСТ 10260-80.

1 Расход компонен­тов, кг/м3

СП С-3, способ вве­дения, % от Ц

П р о долж ител ь — ность процес­са активации в вибромель­нице, мин

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector