Строительство и архитектура/4.Современные строительные материалы

к. т. н., доц. Алфимова Н.И., аспирант Трунов П.В.,

инж. Вишневская Я.Ю., студент Бондаренко Д.О.

Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова, Россия, г. Белгород

К ВОПРОСАМ О СНИЖЕНИИ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ

В настоящее время разработана широкая номенклатура композиционных вяжущих (КВ), где в качестве кремнеземсодержащего компонента используется сырье как природного, так и техногенного происхождения [1–3 и др.].

Получение КВ возможно с использованием, как портландцементного клинкера, так и уже готового портландцемента. Первый случай возможен тогда, когда выпуском композиционных вяжущих занимается цементный завод, при этом для помола используются те же мельницы, что и для изготовления портландцемента. Однако, на настоящий момент, такие производства отсутствуют, а их организация затрудняется большими затратами по переналадке оборудования и отсутствием заинтересованности, ввиду неопределённости рынка сбыта у потенциальных производителей.

Другим вариантом является получение КВ путём домола товарного портландцемента с добавками, такой путь, на настоящий момент, является наиболее реальным и осуществимым.

Таким образом, помол является основной операцией при изготовлении композиционных вяжущих, а тот факт, что до 10 % всей вырабатываемой человечеством электроэнергии тратится на разрушение, дробление и измельчение, а энергоемкость сверхтонкого помола составляет почти
3600 Дж/г, это делает размолоспособность компонентов КВ определяющей в их себестоимости и себестоимости изделий на их основе.

Для выявления степени влияния генезиса различных пород на скорость нарастания удельной поверхности и как следствие – на энергоемкость в качестве объектов исследования были выбраны четыре разновидности песков входящие в различные генетические группы:

1. Осадочные (природные) – кварцевый песок Нижне-Ольшанского месторождения.

2. Магматические (природные) – полнокристаллический вулканический пепел (республики Эквадор).

3. Метаморфический (техногенные) – отсев дробления кварцитопесчаника зеленосланцевой степени метаморфизма (Лебединский ГОК).

4. Пирогенные (техногенные) – отход производства керамзитового гравия, образующийся на стадии сортировки (ОАО ЖБК-1, г. Белгород).

При получении композиционных вяжущих проводилось сопоставление длительности изготовления ТМЦ-50 при совместном и раздельном помоле компонентов в вибрационной лабораторной мельнице.

Совместный помол производился одностадийно до удельной поверхности 500–550 м²/кг. Раздельный – в две стадии: на первой – кремнеземсодержащий компонент мололся до удельной поверхности 300–350 м²/кг; на второй – добавлялся цемент и с целью достижения однородности смеси производился домол до 500–550 м²/кг. При использовании керамзитовой пыли совместный помол не осуществлялся, что обусловлено ее высокой начальной удельной поверхностью (630 м²/кг).

Анализ полученных результатов показал, что при совместном помоле для достижения удельной поверхности 500–550 м²/кг ТМЦ-50 на кварцитопесчанике необходимо 20 мин, а на кварцевом песке и вулканическом пепле – 30 мин. Это обусловлено тем, что кварцитопесчаник состоит из отдельных агрегатов с большой дефектностью кристаллов, в то время как вулканический пепел и природный песок представляют собой практически монодисперсное вещество с близкой твердостью породообразующих минералов.

При раздельном помоле время, необходимое для достижения идентичной удельной поверхности, сокращается в два раза. Это обусловлено тем, что при различной размолоспособности компонентов большая часть энергии тратится на диспергирование более мягких составляющих, которые препятствуют разрушению минералов с большей твердостью.

Необходимо отметь, что наименьшее количество энергии было затрачено при изготовлении ТМЦ-50 с использованием керамзитовой пыли, что обусловлено отсутствием необходимости доведения отходов производства керамзита до удельной поверхности 420–450 м²/кг, то есть энергоемкость изготовления вяжущего определялась размолоспособностью клинкерной составляющей.

Проведенные исследования позволили проранжировать исследуемое кварцсодержащее сырье по степени снижения энергоемкости помола композиционных вяжущих на их основе в следующем порядке «природный кварцевый песок – вулканический пепел – кварцитопесчаник – керамзитовая пыль».

Таким образом, можно сделать вывод, что при изготовлении ТМЦ-50 с использованием рассмотренного кремнеземсодержащего сырья наиболее целесообразным является раздельный помол компонентов композиционного вяжущего, который позволяет практически в два и более раз сократить длительность процесса диспергирования и как следствие снизить энергозатраты на их производство.

Литература:

1. Урханова, Л. А. Вяжущие и бетоны на основе вулканических шлаков /
Л. А. Урханова, М. Е. Заяханов // Строительные материалы. – 2006.–№7.–С. 22–24.

2. Лесовик, Р. В. Выбор кремнеземсодержащего компонента композиционных вяжущих веществ / Р. В. Лесовик, И. В. Жерновский // Строительные материалы. – 2008.–№8.–С. 78–79.

3. К проблеме повышения эффективности композиционных вяжущих / Н.И. Алфимова [и др.] // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. №1. – Белгород: изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2009. – С. 30–33.