Способ активации минеральных вяжущих

 

Изобретение относится к способам воздействия на свойства минеральных вяжущих и может быть использовано при приготовлении растворов и бетонов. Сущность способа активации минеральных вяжущих заключается в том, что отдозированные в определенном соотношении исходные компоненты в воздушно-сухом состоянии с модулем крупности наполнителя более 2,5 вначале предварительно перемешивают и затем полученную смесь активируют в противоточном струйном смесителе при встречном соударении направленных навстречу друг другу потоков частиц в газовзвеси при давлении сжатого воздуха на срезе сопел 0,5^oC0,8 МПа.

Изобретение относится к способу воздействия на свойства минеральных вяжущих и может быть использовано при приготовлении растворов и бетонов.

Известны способы получения активировавших вяжущих, состоящих, например, из портландцемента и минерального наполнителя в виде кварцевых, известковых, доломитовых, шлаковых, зольных и других материалов требуемой дисперсности и активности, при воздействии на них путем измельчения и смешивания в помольных установках, в турбулентных смесителях других конструкций. Повышение дисперсности, удельной поверхности и активности такого вяжущего позволяет сэкономить значительное количеством минерального вяжущего без ущерба для механических свойств изделий с одновременным повышением стойкости и других эксплуатационных свойств бетонов и растворов (1).

К недостаткам известных способов получения многокомпонентных вяжущих относятся микро- и макронеоднородность распределения наполнителя в объеме дисперсного вяжущего и цементного теста, низкая производительность, большая энерго- и материалоемкость оборудования.

Для этих способов характерен высокий уровень шума и вибрации, превышающий санитарные нормы.

Известен способ и устройство для измельчения твердых материалов в струйных мельницах. Способ предусматривает введение твердого материала в струйную мельницу с помощью инжектора и осуществление процесса обработки в присутствии вспомогательных измельчающих и диспергирующих средств. Способ отличается тем, что твердый материал подают принудительно с помощью инжектора (2).

Недостатком этого способа и устройства является то, что для его осуществления требуется сложное материалоемкое оборудование и высокий расход энергоносителя (сжатого воздуха) на инжектирование материала. Кроме того, он предусматривает измельчение только однокомпонентного материала и не может обойтись без вспомогательных измельчающих и диспергирующих средств.

Известен способ, по технической сущности наиболее близкий к заявляемому (прототип), включающий смешивание и активацию вяжущего и минерального наполнителя в среде "кипящего слоя", создаваемого встречными турбулентными потоками цементно-песчаной смеси и сжатого воздуха в струйном смесителе посредством сопел, устанавливаемых на штуцерах, расположенных по винтовой линии на двух встречно вращающихся полых валах, размещенных в корпусе смесителя. При таком перемешивании глинистые пленки счищаются с поверхности наполнителей, смесь пластифицируется, создаются условия для лучшего проникновения цементного теста во все неровности и микротрещины заполнителя. В результате бетон струйного перемешивания имеет большую плотность, чем приготовленный традиционным способом, и в жестких и особо жестких смесях прочность бетона увеличивается на 20 30% (3).

К недостаткам известного способа относятся значительный расход электроэнергии, в том числе на вращение валов смесителя, и повышенный абразивный износ, особенно вращающихся рабочих органов. Кроме того, характер движения твердых частиц, а следовательно, эффективность перемешивания и активации зависит от многих факторов и трудно управляемый.

В основу изобретения положена задача осуществить способ активации минеральных вяжущих, который бы позволил повысить эффективность процесса смешивания и доизмельчения частиц компонентов в противоточном струйном смесителе, активации их поверхности и достижения однородности зернового состава, например, при приготовлении активированного многокомпонентного вяжущего для бетонов и растворов на основе портландцемента и минерального наполнителя в виде отсева производства щебня из прочных горных пород или песка природного.

Для достижения такого технического результата предложенный способ содержит новые существенные признаки, ранее не использованные в технике для достижения аналогичного результата. К ним относится то, что предварительно отдозированные в соотношении 0,7: 0,3 до 0,5:0,5 масса частей вяжущего и минерального наполнителя в виде отсева или песка природного с модулем крупности более 2,5, при воздушно-сухой влажности, вначале перемешивают не менее 1,5 мин для осреднения зернового состава, например, в барабане бетономешалки принудительного действия, затем полученную смесь доизмельчают зернами из прочных пород, находящихся в самом наполнителей, в противоточном струйном смесителе при встречном соударении направленных навстречу друг другу равнозначных потоков частиц в газовзвеси при давлении сжатого воздуха на срезе сопел 0,4±0,8 МПа.

Сопоставительный анализ показывает, что предложенный способ отличается от известного тем, что в процессе активации предусматривается предварительное принудительное перемешивание вяжущего и минерального наполнителя, показатель модуля крупности наполнителя должен быть более 2,5, дополнительное измельчение и активизация поверхности частиц вяжущего и наполнителя зернами самого наполнителя при высокоскоростном встречном соударении равнозначных потоков смеси, применение в качестве энергоносителя сжатого воздуха при давлении 0,4±0,8 МПа.

Конкретное осуществление предложенного способа может быть реализовано на существующих бетоно-растворных узлах или специально построенных и состоит в следующем.

Предварительно отдозированные в соотношении 0,7:0,3 до 0,5:0,5 массочастей вяжущего и минерального наполнителя смесь подвергают предварительному перемешиванию для осреднения зернового состава, например, в бетономешалке принудительного действия, в течение не менее 1,5 мин. Наполнитель состоит из отсева производства щебня из прочных горных пород с МКр 2,5 или песка для бетона. После предварительного перемешивания смесь подают в расходную емкость противоточного струйного смесителя-активатора на базе блока-помола струйной мельницы, откуда она по наклонным течкам попадает в его эжекторные камеры, расположенные на концах разгонных труб, годе установлены сопла, направленные друг против друга и находящиеся на одной оси. Подводят через сопла сжатый воздух, с помощью которого из эжекторных камер захватывают частицы смеси и ускоряют их движение в разгонных трубах, придают им скорость к моменту соударения в смесительной камере 10 200 м/с при давлении воздуха на срезе сопел 0,4 0,8 МПа.

В процессе высокоскоростного соударения равнозначных материальных потоков частицы, которые являются одновременно мелящими телами, тщательно смешивают во взвешенном состоянии, дополнительно измельчают, активируют их поверхности путем очистки от глинистых и оксидных пленок и модифицируют форму зерен. После соударения готовая смесь в непрерывном потоке по пневмопроводу из смесительной камеры транзитом поступает на склад готовой продукции через циклон-осадитель, а отработанный воздух сбрасывают в атмосферу через рукавный фильтр.

В результате интенсивного взаимодействия частиц материала в противоточном струйном смесителе достигается повышенной равномерности перемешивание во взвешенном состоянии наполнителя и вяжущего, их доизмельчение и увеличение активности на 18 20% уменьшение водопотребности (нормальной густоты) многокомпонентного вяжущего на 5 6% по сравнению с водопотребностью исходного портландцемента, углубление процессов гидратации, улучшение контактной зоны между гидратированным вяжущим и заполнителем.

Производство экологически чистое, уровень шума и вибрации значительно ниже санитарных норм, а при отсутствии вращающихся деталей в противоструйном смесителе существенно снижается абразивный износ.

Практическое применение получаемого активированного вяжущего по предложенному способу в растворах и бетонах дает возможность снизить удельный расход минерального вяжущего и повысить качество бетона. Опыт работы Пинского комбината стройиндустрии (Белоруссия) показал, что при применении активированного многокомпонентного вяжущего, получаемого согласно предложенному способу в противоточном струйном смесителе, в качестве вяжущего для бетонов и растворов для сборных и монолитных конструкций и изделий, в том, числе железобетонных напорных трубах, позволяет при прочих равных условиях экономить до 20 и более процентов клинкерного портландцемента, улучшить качество бетона и снизить его энергоемкость ( за счет уменьшения расхода цемента на 15 20%) с учетом затрат на производство сжатого воздуха.

Формула изобретения

Способ активации минеральных вяжущих, включающий доизмельчение зерен вяжущего, например портландцемента, извести, гипса, и минерального наполнителя из прочных горных пород в газовых струях противоточного струйного смесителя, отличающийся тем, что предварительно отдозированные в соотношении 0,7 0,3 до 0,5 0,5 мас.ч. вяжущего и минерального наполнителя с модулем крупности более 2,5 в виде отсева производства щебня или песка природного в воздушно-сухом состоянии вначале перемешивают для осреднения зернового состава, например в барабане бетономешалки принудительного действия, в течение не менее 1,5 мин, затем полученную смесь активизируют (доизмельчают) зернами из прочных пород, находящихся в самом наполнителе, в противоточном струйном смесителе при встречном соударении направленных навстречу друг другу равнозначных потоков частиц в газовзвеси при давлении сжатого воздуха на срезе сопл 0,4 0,8 МПа.