Строительные материалы


Появление АВС очень сильно меняет представление о производстве, свойствах и источниках получения строительных материалов.
                                                               Керамзит

Сырье для производства керамзита (глина) подвергается гомогенизации и измельчению в глиномешалках, вальцах, бегунах. Избыточное содержание кремнезема SiO2 (10-30%) сильно ухудшает качество конечного продукта.

   После гомогенизации и измельчения шихты для производства керамзита в АВС было установлено, что в гранулах керамзита отсутствуют крупные частицы SiO2. Качество керамзита возрастает, увеличивается прочность.


                                                           Ячеистый бетон

Обычно ячеистый бетон получают вспучиванием массы за счет выделения водорода при реакции порошка алюминия с водной суспензией Са(ОН)2. Частицы порошка покрыты парафином и при обычных методах его активации водой с добавками ПАВ парафиновая пленка удаляется очень плохо. Поэтому газовыделение идет с малой скоростью и неравномерно.  Чтобы компенсировать этот недостаток в смесь вводят до 25% извести. Все эти факторы ухудшают прочностные характеристики газобетона.

   Применение АВС для активации порошка алюминия позволило устранить эти недостатки. Сущность изменений состоит в том, что достигнуто почти полное удаление парафиновой пленки. Следовательно, выделение газа стало стабильным и полным (весь алюминий вступает в реакцию) и практически отсутствует его коагуляция.
   Силикатный кирпич:

 Обработав компоненты кирпича (кварцевый песок 92-95% и известь 5-8%) в рабочей зоне  АВС  далее получают кирпич по обычной технологии.  При этом предел прочности на сжатие кирпича значительно повышается.  

                                                                Цемент

Есть такой очень важный показатель у цемента, как удельная поверхность, фактически после активности конечно он является пожалуй главным и составляет 3000,0 – 3500,0 см²/гр (то есть суммарная площадь поверхности всех частиц в 1 гр цемента составляет ту величину, которую я указал), отдельные частицы цемента достигают размера 70 микрон и выше. Вот они то участвуют в процессе гидратации не в полной мере и частично остаются в бетоне как «балласт» непрогидратированными. По многочисленным исследованиям установлено, что в связи с этим около 20% цемента в бетоне не «участвует» в процессе гидратации.

Дополнительный помол цемента и активация цемента, используя аппарат вихревого слоя, и доведение удельной поверхности до 4500,0 – 5000,0 см²/гр позволяют существенно экономить цемент и значительно повысить качество бетона. У домолотого цемента частицы реагируют с водой на 80 — 90 % их объема. Следовательно, на получение бетона с заданными характеристиками цемента потребуется меньше. Домолотый цемент обеспечивает получение более прочных бетонных изделий. Это обстоятельство позволяет снизить расход цемента.

Так же основной целью наших исследований являлось оценка возможности повышения активности частично гидратированного (лежалого) цемента, за счет дополнительного измельчения вяжущего в АВС. Обычный портландцемент при хранении в мешках теряет 8-15% своей активности  за месяц. Основной причиной потери активности является адсорбция влаги из воздуха и частичная гидратация цемента. В Центре инновационных технологий Ростовского государственного строительного университета проводили исследования по внедрению в строительство электромагнитных активаторов (разновидность аппаратов вихревого поля). Анализ результатов исследования подтвердил, что активация лежалого цемента  позволяет повысить среднее значение показателя удельной поверхности (почти в два раза). При этом активность цемента повысилась с Rсж = 15,2МПа до Rсж = 40,4МПа. Установлено, что для исследованного цемента достаточно 2-3 этапов обработки.

В настоящее время наиболее востребованы в России нанотехнологии, направленные на повышение качества минеральных вяжущих веществ и, в первую очередь, портландцемента (ПЦ). В нашей стране возникла крайне напряженная ситуация с этим строительным материалом. Из-за изношенности оборудования цементная промышленность не может увеличивать производство ПЦ в тех объемах, какие нужны для интенсивно развивающихся потребностей в нем.


                                                             Гипс

В настоящее время гипсовая промышленность в основном выпускает строительные изделия на основе гипсовых вяжущих веществ, получаемых путем низкотемпературного обжига природного сырья до полугидрата сульфата кальция. Другие виды гипсовых вяжущих веществ – безобжиговые и высокообжиговые, сегодня имеют ограниченное использование. Это обусловлено необходимостью продолжительного помола гипсового сырья совместно с активизаторами твердения при производстве безобжиговых гипсовых вяжущих веществ и значительными расходами энергии при получении высокообжиговых, а также длительным периодом твердения искусственных конгломератов, получаемых на основе этих вяжущих .

Результаты проведенных нами исследований показывают, что указанные выше недостатки безобжигового ангидритового вяжущего могут быть частично или полностью устранены с

одной стороны за счет использования для его получения мельниц с вихревым слоем ферромагнитных элементов, а с другой – применением для формования изделий метода жесткого прессования под высокими удельными давлениями.

В аппаратах с вихревым слоем ферромагнитных элементов измельчение ангидритового камня происходит вследствие ударных воздействий, что приводит не только к увеличению удельной поверхности получаемого вяжущего вещества, но также и к росту дефектности его частиц . Большое значение имеют продолжительность действия силы, которую оказывают ферромагнитные элементы на измельчаемый материал и частота ее приложения. Измельчение тем интенсивнее, чем большая прикладывается к измельчаемому материалу сила, чем меньше продолжительность действия этой силы и больше частота ее воздействия. Ангидритовое вяжущее вещество с высокой удельной поверхностью и развитой дефектностью отдельных частиц должно обладать и повышенной гидратационной активностью.

В настоящей работе исследовали влияние продолжительности измельчения природного сырья в мельнице с вихревым слоем ферромагнитных частиц на свойства получаемого ангидритового вяжущего вещества и прессованных мелкозернистых бетонов на его основе.

Для получения вяжущего использовали гипсоангидритовый камень Шедокского месторождения Краснодарского края, встречающийся на данном месторождении в виде подстилающего слоя в залежах гипсового камня. Вследствие незначительного содержания двуводного гипса (менее 30 %) гипсоангидритовый камень не используют в качестве сырья для производства обжиговых вяжущих веществ, а также и в других целях.

В качестве активизатора твердения применяли гашеную воздушную известь, в количестве 5 % от массы гипсоангидритового камня. С целью компенсации вредного влияния извести на прочность и водостойкость получаемого искусственного конгломерата в состав вяжущего дополнительно вводили кремнеземистый компонент – вулканический пепел Заюковского месторождения Ставропольского края в количестве 15 % от массы гипсоангидритового камня.

Гипсоангидритовый камень, известь и пепел совместно измельчали в лабораторной установке с вихревым слоем ферромагнитных частиц в течение от 30 до 210 с.

Соотношение между ферромагнитными элементами и загружаемым материалом приняли 1:1. Ферромагнитные элементы имели диаметр 1,2 и длину 12 мм, что соответствует l/d=10. Согласно результатам проведенных нами ранее исследований, соблюдение таких параметров обеспечивает наилучший эффект измельчения.

В качестве заполнителя для исследуемых мелкозернистых бетонов применяли фракционированный песок плотного зернового состава, с наибольшим размером зерен 5 мм, получаемый дроблением ангидритового камня.

Анализ полученных моделей показывает, что в принятых интервалах варьирования исследуемых факторов, прессованные мелкозернистые бетоны на основе предлагаемого ангидритового вяжущего характеризуются широким диапазоном физико-механических свойств: прочность при сжатии в сухом состоянии изменяется в пределах 25,0-35,7 МПа; то же в водонасыщенном состоянии – 12,5-20,2 МПа (рисунок 1). Коэффициент размягчения лабораторных образцов составил – 0,47-0,64; средняя плотность – 2340-2420 кг/м3, водопоглощение по массе – 4,4-6,0 %.

Как видно, прочность материала, как в высушенном, так и в водонасыщенном состоянии уменьшается с увеличением соотношения между ангидритовым цементом и заполнителем, в принятых интервалах варьирования этого фактора. Однако значительно большее влияние на прочность прессованных композитов оказывает второй исследуемый фактор - продолжительность измельчения сырьевых компонентов при получении ангидритового цемента. С удлинением времени помола от 60 до 180 с удельная поверхность получаемого вяжущего вещества увеличивается от 3700 до 5600 см2/г, что закономерно способствует повышению его гидратационной активности и прочности затвердевших мелкозернистых бетонов

 
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ СТЕКЛА, МЕЛА, МРАМОРА И ДР.
Вторичное использование различных материалов, в нашей стране, практикуется уже давно. Ведь с его помощью можно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, и снизить объёмы бытовых отходов, и получить определённую экономическую выгоду. Одним из материалов, способных проходить вторичную обработку, является стекло, вернее стеклобой, который используется в различных отраслях народного хозяйства. Процесс вторичной переработки стеклобоя обеспечивает потрясающую экономию таких природных ресурсов, как песок, сода, известковый порошок.

Работает эта линия следующим образом. Исходный материал, поступая в зону измельчения (помольную камеру роторной дробилки) ударяется о вращающийся ротор. Так происходит первичное измельчение , после чего материал шнековым (либо ленточным) транспортером подаётся в приёмный бункер, далее регулируя подачу шиберной задвижкой продукт попадает в аппарат вихревого слоя АВС (УАП). Сразу после загрузки исходного материала в загрузочную камеру и запуска АВС (УАП), стеклобой подвергается измельчению посредством воздействия электромагнитного поля, создаваемое обмотками статора, и интенсивно двигающиеся ферромагнитными телами, движение которых хаотичное.  Следовательно создается вихревой слой, который реализует все возможные виды воздействия на измельчение стекла. После этого цикл завершён и готовый продукт выгружается в вибрационный грохот, где классифицируется на необходимые фракции. Полученная пыль до 2 мкм готова к использованию. 
      Из вторичного сырья изготавливаются очень качественные стеклоблоки, доступные по цене и надёжные по качеству, а также декоративная плитка, антикоррозийная мастика и другие строительные и отделочные материалы.
Анализ и результат помола вы можете посмотреть в разделе  исследования.

                                                                       Мел

      Добыча и переработка мела в России известна давно. Мел, в основном, использовался в строительном деле. Из него производили известь, на базе мелового порошка приготавливались краски, шпаклевка, замазка и пр. Наиболее важными требованиями к продуктам из мела (кроме содержания карбонатов) является его крупность — тонина помола, выражаемая остатком на ситах определенных размеров, или процентное содержание частиц заданного размера (например 90% частиц размером 2,0 мкр.).
Создание новых производств по выпуску лакокрасочной продукции, полимерной, резинотехнической и других отраслей промышленности потребляющих меловую продукцию, привели к резкому разрыву между производством и потреблением мела. Особенно это сказалось при переходе бумажной промышленности с каолина на меловой порошок. Требования бумажной промышленности к меловому порошку это тонина помола и белизна.
В сфере сверхтонкого измельчения нашли применения мельницы трёх типов: шаровые (вибромельницы), имеющие низкий КПД и высокий намол шаров; струйные мельницы, нуждающиеся в сжатом воздухе и требующие дорогостоящей системы последующего выделения готового продукта из пылевоздушной среды (фильтры); роторно-вихревые механические мельницы.
Важен каждый микрон. Преимущества нашего устройства в том, что АВС (УАП)  ускоряет измельчение материала, повышая эффективность производства. В АВС (УАП) происходит одновременное воздействие на обрабатываемую среду нескольких видов процессов:
- электромагнитного;
- ударного;
Анализ и результат помола вы можете посмотреть в разделе  исследования.

                                                      МРАМОР

Полнокристаллическая метаморфическая карбонатная горная порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка или доломита.
Крупка или микрокальцит — это измельченный мрамор, который представляет собой белое или серое порошкообразное вещество.
Здесь содержится углекислый кальций и не менее, чем 94% от общей массы. Примерно 1- 5% — это всевозможные примеси. Микрокальцит иногда называют еще микромрамором. Эта продукции первичного дробления. Материал имеет тонкий помол и измельчается механическим путем с помощью специальных станков. Дробление кусков мрамора длится до тех пор, пока на выходе не получатся кристаллы кальция, которые ни в коем случае не должны превышать размер, что установлен стандартами.
Сегодня этот материал используется во многих отраслях промышленности. Чаще всего субстанцию приобретает производитель бумажной продукции. Но здесь степени белизны должна быть достаточно высокой и составлять 96-98%.
Широко используется субстанция в лакокрасочной продукции. Чаще ее используются качестве заменителя смол, полимеров, снижая стоимость конечного продукта. Еще можно вспомнить, что наполнитель с добавлением кальция, а конкретно молотого мрамора, широко используется при побелке, в водных красках, при отделке помещений.
Анализ и результат помола вы можете посмотреть в разделе  исследования.

Производство древесной муки и ее применение в промышленности. Измельченные опилки используются в строительной и сельскохозяйственной отрасли, при этом сырье перемалывается до мельчайшего состояния, по структуре напоминая муку.                                                  

                                                   Древесная мука

Продукт переработки натуральной древесины и ее производных. Популярность вторсырья древесины объясняется его низкой стоимостью, при этом эксплуатационные качества продукции, изготовленной из древесного порошка, гораздо выше, нежели у синтетических материалов и композитов.
В зависимости от марки древесной муки, ее можно применять при производстве фенопластов, строительных материалов, различных соединений (в том числе и для химической промышленности), фильтровальных элементов и столярных клеевых составов.
Древесная мука широко применяется:



  • в качестве одного из компонентов буровых тампонажных растворов в нефтедобывающей отрасли;
  • в составе древесно-полимерных композитов;
  • как основа для сухих смесей и затирок, активно используемых в строительно-ремонтной сфере;
  • в качестве наполнителя  шпаклевки для придания строительной смеси необходимых характеристик и свойств;
  • в сельском хозяйстве для улучшения плодородности почвы;
  • в роли мульчи, при помощи которой укрывают растения от агрессивных климатических проявлений.


 

 Анализ и результат помола вы можете посмотреть в разделе  исследования.

Кварцевый песок. Применение тонкодисперсных наполнителей в цементных бетонах позволяет улучшить их физико – механические характеристики.  Как правило,  их получают путем помола природных или техногенных материалов. Наиболее распространенным компонентом является кварцевый песок. Для помола песка в основном используются шаровые мельницы. Измельчение песка происходит за счет раздавливания истирания. Но этот процесс занимает много времени. К тому же, возникает вопрос энергоэффективности. В качестве альтернативного энергосберегающего способа обработки можно рассматривать применение аппарата вихревого слоя АВС (УАП). Тонкость помола песка должна характеризоваться остатком на сите № 021, не превышающим 3%. В остальном песок должен удовлетворять тем же требованиям, что и песок для строительных работ (по ГОСТ 8736-58). Но очень важно то что при излишне тонком измельчении песка увеличивается его удельная поверхность, вследствие чего на частицах такого песка будет удерживаться лишнее количество воды, что вызывает усадку изделий и появление в них трещин.                                                                   

Анализ и результат помола вы можете посмотреть в разделе  исследования.

ШЛАК.

Шлак в металлургии — побочный продукт или отход от производства металла, после очистки от остатков ценных компонентов (обеднения) отправляемый в отвал. Однако в некоторых случаях основным продуктом плавки, содержащим наиболее ценный компонент сырья, является именно шлак (титановые шлаки, получаемые при плавке ильменитовых концентратов; ванадиевые шлаки, образующиеся при конвертировании ванадий содержащего чугуна).

Шлак применяется для изготовления стройматериалов (кирпич, черепица), в качестве добавки к цементу (существуют также цементы полностью изготавливаемые из шлака), как удобрение. Также шлаки — твёрдые отходы некоторых химических производств и спёкшаяся зола от сжигания твёрдого и мягкого топлива (например, каменного угля или мазута).

Шлакощелочные вяжущие, получаемые путем затворения шлаков растворами щелочных компонентов, представляют большой интерес для применения в строительстве, благодаря своим уникальным свойствам. В качестве их алюмосиликатной составляющей целесообразно применение сверхтонкомолотых шлаков…

Как известно, на свойства шлакощелочных вяжущих значительное влияние оказывает тонкость помола шлака и его гранулометрический состав. При увеличении тонкости помола шлака и содержания в нем тонких частиц повышается скорость твердения и прочность вяжущего за счет увеличения числа дефектов структуры и образования на поверхности участков, обладающих большим запасом избыточной поверхностной энергии.

ООО Аппарат-НН предлагает к реализации аппарат вихревого слоя для измельчения и работы со шлаком. 


Научные статьи и патенты.