ГДД 09 Глава 8 – 2

Содержание

Инновационные технологии производства вяжущих, пигментов и бетонов. Цементная промышленность занимает ведущее место в потреблении энергетических ресурсов. Наряду с черной и цветной металлургией, топливоперерабатывающей и химической промышленностями, производство строительных материалов и, в том числе, цемента, представляет одну из основных составляющих энергетического баланса промышленности. В энергопотреблении цементного производства ведущими технологическими процессами выступают процессы дробления, измельчения, обжига, смешения, реализуемые путем использования электрической энергии и энергии топлива. Правильное решение выбора рациональных видов топлива и электроэнергии, а также решение проблемы интенсификации процессов тепло- и массообмена является важной составной частью проблемы оптимизации топливно-энергетического баланса страны и повышения эффективности хозяйства энергетического и связанных с ним производств. new balance running nike tn pas cher homme Анализ возможных (альтернативных) способов снижения энергоемкости производства цемента высветил ряд проблем и показал возможность повышения их эффективности путем некоторых изменений в технологиях современных заводов. Насущной проблемой является необходимость удовлетворения запросов различных отраслей народного хозяйства в цементе, обусловившей выпуск широкого его ассортимента. Дефицит природного сырья обусловил широкое развитие комплексное производство цемента и других продуктов на основе кооперирования цементной промышленности с другими отраслями промышленности. adidas ultra boost В цементном производстве широко используются такие отходы производства, как доменные гранулированные шлаки, топливные шлаки и золы, нефелиновый (белитовый) шлам, фосфорные шлаки, отходы переработки сланцев и др. В качестве интенсификаторов производственных процессов применяют гипсовый камень, фосфогипс, плавиковый шпат, триэтаноламин, метасиликат, триполифосфат натрия и т. п. Снижению энергоемкости процесса способствует, наметившаяся в последние годы тенденция перевода новых заводов на работу по сухому способу, поскольку, как показала практика, таким способом можно обработать почти любой сырьевой материал, с более низкими энергозатратами, чем при мокром. Разработка новых методов интенсификации технологических процессов и создание на их основе высокоэффективных технологий, основываются на выявлении и применении соответствующих физических эффектов и физико-химических воздействий на технологические среды в процессе их обработки. Особый интерес представляет влияние дисперсности (крупности частиц) твердых фаз на условия проведения общих для большинства процессов, протекающих в условиях вынужденной конвективной диффузии, в том числе процессов смешивания, уплотнения, формования и т. п., а также массообменных процессов; сопровождающихся или завершающихся разнообразными химическими и фазовыми превращениями, например, окислением, растворением, выкристаллизацией, сушкой и т. п. Так как скорости гетерогенных химико-технологических процессов пропорциональны активной поверхности взаимодействия фаз, дисперсность твердой фазы — один из основных параметров, определяющих условия проведения этих процессов, а увеличение дисперсности—один из основных путей их интенсификации. Основу предлагаемых инновационной технологии получения цементов и пигментов составляют физико-химические эффекты воздействия энергии газовых потоков на технологические среды в процессе их измельчения. Виды и эффективность таких воздействий для каждого конкретного материала установлены в процессе теоретических исследований термо-, газодинамических и химических процессов в гетерогенных средах, а также экспериментальных исследований лабораторных, полупромышленных и промышленных образцов газодинамических дезинтеграторов различных конструкций. В результате получены образцы следующих продуктов

№ п/п Наименование продукта и исходного сырья Технические характеристики и эффективность применения продукции.
1 2 3
1 Производство ВНВ(вяжущее низкой водопотребности)   Исходные материалы:

  1. Портландцементный клинкер
  2. добавки:

— гранулированные доменные шлаки. — зола-уноса — песок и др. adidas messi 2017 — пластификаторы    

  1. Высокая дисперсность, удельная поверхность 4500 – 5000 см2/гр.
  2. Большая прочность цементного камня (до 1000 кг/см2)
  3. Быстрый набор прочности (в течении одних суток до 600 кг/см2) позволяет производить распалублевание конструкций через 16 часов. bottes ugg При тепловлажностной обработке сокращаются энергозатраты.
  4. Возможность бетонирования конструкций на ВНВ при температуре до -10 ºС.
  5. Сокращение расхода клинкерной части на 40 – 50%
  6. Приближение производства вяжущего к месту его использования, это снижает транспортные расходы до 70%
2 Быстротвердеющее смешанное вяжущее  Исходные материалы:

  1. Портландцементный клинкер
  2. Активная минеральная добавка
  3. Ускоритель твердения
  4. Пластификатор
  1. Сокращение портландцементного клинкера
  2. Сокращение сроков выдерживания конструкций (сборных и монолитных) в опалубке. Прочность бетона в размере от 60% марочной достигается за 24 часа.
  3. Сокращение энергозатрат.
3 Шлакопортландцемент (ШПЦ)  Исходные материалы:

  1. Портландцементный клинкер
  2. Доменный граншлак
  3. Двуводный гипс
  1. Сокращение клинкерной части до 50%
  2. Приближение производства цемента к месту его использования
  3. В сравнении с портландцементом шлакопортландцемент имеет повышенную прочность на растяжение и изгиб; тепловыделение при гидратации ШПЦ значительно ниже чем у ПЦ что положительно сказывается на изготовлении массивных конструкций.
  4. При высокой удельной поверхности ШПЦ можно получить водонепроницаемые бетоны.
  5. На основе ШПЦ можно получить быстротвердеющий ШПЦ, что позволяет сократить на 10 – 30% продолжительность тепловлажностной обработки железобетонных изделий.

6. Совместное газодинамическое диспернгирование шлака, гипса (либо ангидрида) и клинкера обеспечивается получение сульфатно-шлакового цемента, хорошо в бетонах и железобетонных конструкциях, подземных, наземных и подводных сооружений, в т.ч. и подвергающихся действию сульфатных вод.

4  4.1               4.2               4.3                 4.4           4.5               4.6           5.               6.                   7.               8.   Специальные тампонажные цементы  Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент   Исходные материалы:

  1. Портландцементный клинкер
  2. Гипс
  3. ПАВ

  Белитокремнезёмистый цемент (БКЦ) Исходные материалы:

  1. Белитовый компонент (отходы от производства глинезёма)
  2. Кварцевый песок

  Портландцемент тампонажный песчанистый   Исходные материалы:

  1. Тампонажный портландцемент (клинкер)
  2. Кварцевый песок (20 -50%)
  3. Гипс

  Утяжеленный тампонажный портландцемент   Исходные материалы:

  1. Клинкер ПЦ
  2. Железная руда (магнетит, гематит)
  3. Гипс

    Гельцемент   Исходные материалы:

  1. Тампонажный цемент
  2. Бентонитовая глина

      Облегченный тампонажный портландцемент  

  1. Тампонажный ПЦ

    не менее 30%

  2. Облегчающая добавка (трепел, опока, диатолит, пемза и др)
  3. Гипс

    Песчанистый портландцемент   Исходные материалы

  1. Клинкер ПЦ
  2. Кварцевый песок
  3. Гипс

    Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ)   Исходные материалы:

  1. Глиноземистый цемент
  2. Известь-пушенка
  3. Полуводный гипс

      Белый портландцемент   Исходные материалы:

  1. Отбеленный клинкер
  2. Гипс
  3. Диатолит

    Цветные цементы

  1. Клинкер белого цемента
  2. Диатолит белый
  3. Гипс
  4. Пигменты
  Не теряет прочности при длительном хранении.              

  1. Применяется для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин.

         

  1. Применяется для тампонирования «холодных» и «горячих» скважин.

             

  1. Хорошо показал себя при изготовлении цементных растворов высокой плотности, обеспечивающей более полное вытеснение из затрубного пространства тампонажного глинистого раствора.

         

  1. Раствор на гельцементе обладает повышенной пластичностью, пониженным водопотреблением, пониженной усадкой.

Добавка бентонитовой глины повышает трещиноустойчивость раствора при сохранении необходимой прочности на растяжение.    

  1. При бурении нефтяных и газовых скважин на глубину 3500 – 4000 м возникает необходимость поднимать цементный раствор за обсадными трубами на высоту более 2000м. В этих условиях необходимы облегченные цементные растворы.

           

  1. Сокращается клинкерная часть вяжущего, до 50%, при сохранении показателей прочности исходного клинкера за счет увеличения удельной поверхности вяжущего в процессе измельчения.

       

  1. Через час после затворения цементное тесто водонипроницаемое при 0,3 МПа, через сутки – 0,6 МПа.
  2. Применяется только в условиях повышенной влажности для устройства гидроизолирующих торкретных оболочек бетонных и железобетонных подземных сооружений фильтрующих воду.

1. Газодинамическое диспергирование клинкера (в сравнении с измельчением в шаровых мельницах) обеспечивает высокую удельную поверхность получаемого белого цемента, исключит его засорение продуктами износа рабочих органов в процессе его измельчения в результате увеличивается степень белизны и повышается прочность.  

Получение высококачественных цементов, являющихся основой получения композиционных строительных материалов, представителями которых являются бетоны, не решает проблемы повышения эффективности производства в этой отрасли. Современное состояние технологии бетонов и подобных им материалов представляется исключительно интересным. Очевиден быстрый переход от привычных экстенсивных (не качественных, но в большом количестве) методов к интенсивным технологиям, обеспечивающим резкое ускорение процессов с существенной экономией цемента, энергии и трудозатрат [Соломатов В. И., Тахиров М. К., Тахер Шах Мд. Интенсивная технология бетонов: Совм. Изд. СССР-Бангладеш. — М.: Стройиздат, 1989. –264 с.: ил. – НГАУ 691.32/С, 401 679 ]. Наблюдается смещение приоритета в развитии бетонов от традиционных путей совершенствования структуры и составов в сторону технологии их получения. При этом давнее противоречие между прогрессом в изыскании и оптимизации составов бетонов различного назначения и консервативностью технологии приготовления смесей получает новое и, в известной мере, неожиданное решение. Такое решение нашло отражение в интенсивной раздельной технологии бетонов, основное положение которой — разделение процессов и независимость режимов приготовления наполненных связующих (цементного теста) и бетонных смесей. Происходит коренное изменение многовековой сущности перемешивания — отход от принципа неторопливого перелопачивания бетонных масс, который лежит в основе работы и современных бетоносмесителей с их дистанционным и компьютерным управлением, в направлении резкой интенсификации процесса перемешивания. Раздельное приготовление означает качественно новый этап в технологии бетона, значение которого для строительства и других oтpacлей хозяйства долговременно и еще не осознается в полной мере. Внедрение интенсивных приемов с применением новых перспективных смесительных аппаратов — активаторов, турбулизаторов кавитационного типа, диспергаторов, дезинтеграторов и др. — возможно лишь при раздельной технологии бетонов. (???) Пониманию доминирующей роли принципа раздельности в технологии бетона в значительной мере способствовала полиструктурная теория, получившая развитие в последние годы. Необходимость раздельной технологии приготовления бетонных смесей — важнейшее следствие полиструктурной теории. Формирование микроструктуры эффективно путем интенсивных механических и физических воздействий на смесь для обеспечения оптимальных условий самоорганизации, распределения ПАВ, пластификаторов и модифицирующих веществ, активации вяжущих и наполнителей в контактной зоне. adidas yeezy boost Удовлетворительное структурообразование на макроуровне достигается простым обволакиванием заполнителей, для чего 6ыстроходные смесители не обязательны. Раздельная технология обеспечивает экономию цемента до 5% при изготовлении тяжелого и до 25% легкого бетона. Кроме того, повышается однородность смеси, возможность использования антагоничных модификаторов и ПАВ (гидрофобных и гидрофильных), не смешивающихся или реагирующих друг с другом, ведения процесса в разных температурных режимах, варьирования длительностью и интенсивностыо перемешивания, снижается необходимое количество пластификаторов и других модификаторов на 30-50%. Принцип раздельности послужил исходным моментом для создания в последнее время спектра новых эффективных технологий таких, как послойное бетонирование изделий, бетонирование с фиксацией каркаса заполнителей, кар» (сная технология изделий и покрытий и др. Из полиструктурной теории следует также необходимость оптимального наполнения связующих, т. е. объективно необходима оптимизация составов по количеству, дисперсности и физико-химической активности наполнителей. Цементный камень в бетонах не наполнен в таком понимании, поскольку содержание непрогидратировавшихся остатков це-ментных зерен в микроструктуре случайно, неконтролируемо и недостаточно для оптимального наполнения. Введение кварцевых, известковых, доломитовых, шлаковых, зольных и иных наполнителей требуемой дисперсности и активности позволяет экономить до 60% и более цемента без ущерба для механических свойств изделий с одновременным повышением стойкости и других эксплуатационных свойств. I Решению специальных задач уплотнения и упрочнения бетона, ускорения его твердения способствует наполнение его тонкодисперсными отходами производства ферросилиция, крентами, фосфорсодержащими породами, цементной пылью, диатомитами. nike air max 2013 Введение наполнителей — самый простой, доступный и эффективный путь экономии цемента, особенно при приготовлении легких и литых бетонов, кладочных и штукатурных растворов, бетонировании пассивных сооружений, использовании сухих смесей. Настало время признать наполнение бетонов не только желательным, но и обязательным. В современном строительстве наполненные бетоны должны стать нормой, а ненаполненные — исключением. Раздельное приготовление, оптимальное наполнение и целенаправленное использование модификаторов — основа современных интенсивных технологий бетонов. К интенсивным, по нашему мнению, следует относить технологии, обеспечивающие резкое сокращение продолжительности отдельных технологических операций и всего процесса в целом, существенную экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов при одновременном повышении качества изделий и строительных работ. Внедрение интенсивных технологий ставит перед исследователями комплекс новых научных и инженерных задач: создание эффективных высокоскоростных смесителей, оптимизация составов и режимов перемешивания, изучение процессов гидратации и структуро-образования бетонов в динамических режимах и в условиях интенсивных физических воздействий. В настоящей книге, написанной совместно специалистами-бетоноведами СССР и Народной Республики Бангладеш, отражены результаты теории и практики последних лет в области интенсификации технологии бетона на примере комплексного применения эффективных модификаторов, доступных и экономичных наполнителей, в том числе и золы-уноса, электротермофосфорного шлака, глиежа и других отходов. Показана эффективность раздельной технологии приготовлeния бетонных смесей с применением скоростных смесителей отечественного производства для улучшения качества смесей и физико-техничeских свойств бетонов, существенной экономии цемента и сокращения продолжительности технологических процессов.

1. ПУТИ И МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА
1.1. ugg auatralia ПОЛИСТРУКТУРНАЯ ТЕОРИЯ БЕТОНОВ

Полиструктурная теория как единая система научных представлений о закономерностях структурообразования, технологии и свойств композиционных строительных материалов, типичными представителями которых являются бетоны, получила признание и интенсивное развитие в последние годы. В соответствии с полиструктурной теорией бетоны на минеральных и органических вяжущих представляются полиструктурными, т. е. составленными из многих структур (от атомных и молекулярных до грубых макроструктур в объеме всего изделия), переходящих и проникающих одна в другую по принципу «структура в структуре». При этом принцип полиструктурности понимается не только классификационный фактор или методический прием, а как физическая реальность, как ключ к направленному формированию требуемых физико-технических свойств материалов и назначению их рациональной технологии. В рамках полиструктурной теории впервые опрeделены структурообразующие факторы для каждого структурного уровня и получены, количественные зависимости свойств бетонов от этих факторов. Оптимизация режимов формирования отдельных структур и полиструктуры определяет технологию изготовления бетонов, С инженерной точки зрения наиболее важно рассмотрение обпей структуры бетонов на двух уровнях: микроструктуры, присущей це рентному тесту и цементному камню, и макроструктуры, характерной для бетонной смеси и бетона. Такое разделение полиструктуры достаточно для практической технологии и хорошо отражает объективные закономерности структурообразования и формирования свойств бетонов. Итак, микроструктура бетонов формируется при совмещении минеральных вяжущих (цементов), воды, наполнителей, дисперсных армирующих элементов — волокон, пластификаторов и модифицирующих химических добавок. Цементное связующее (микроструктура) на начальном этапе представляет бинарную дисперсную систему, где роль дисперсионной среды выполняют вода и водные растворы компонентов вяжущих. Свойства микроструктуры в значительной мере определяются явлениями, протекающими в контакте жидкой и твердой фаз, т. е. зависят от количественного соотношения цемента, наполнителей и воды, дисперсности и физико-химической активности наполнителей. При этом имеется в виду, что частицы цемента гидратируются далеко не полностью и остатки их (ядра) играют роль наполнителей, т е. процесс структурообразования определяющим образом зависит от степени гидратации цемента. Поэтому объемное соотношение твердого и жидкого компонентов в цементном связующем Ср представляется в виде: Ср = (1.1) где а, β— соответственно степень гидратации цемента Ц и связывания воды В; Н — наполнитель. Особый интерес представляет экстремальный характер и универсальность зависимости свойств цементных связующих, например, прочности от структурообразующего фактора Ср. Наблюдаемое при малом наполнении снижение прочности сменяется затем в зоне метастабильных состояний резким повышением прочностных показателей, достигая максимума при оптимальной степени наполнения. При этом с увеличением В/Ц относительная величина упрочнения наполненных связующих возрастает, т. е. эффективность наполнения растет с увеличением водосодержания смесей. • Если зависимость R = f(Cp) в области структур, близких к оптимальным, удовлетворительно описывается параболической зависимостью, то количественные зависимости свойств цементных связуюших от дисперсности и активности твердой фазы (наполнителей) в явном виде пока не получены. Зависимость прочности микрокомпонентов от пористости следует экспоненциальной закономерности. Adidas Zx pas cher Активное участие частиц наполнителей в организации структуры цементных связующих подтверждается опытами по изучению кинетики изменения структурной прочности твердеющих композиций [3]. Установлено, что введение наполнителей размером dН / dВ = 1.. .5 ведет к снижению структурной прочности при увеличении его содержания, а наполнителей размером dН / dВ = 5. . .15 — к увеличению структурной прочности. Это позволяет в широких пределах изменять периоды формирования структуры связующих, не изменяя В/Ц и не применяя химических добавок. New Balance Homme В случае применения в качестве наполнителя молотого кварцевого песка выполняется условие АП< ,т. е.: поверхностная активность вяжущего доминирует над поверхностной активностью наполнителя АП. Оптимальное соотношение размеров дисперсной фазы dН / dВ= 5. Asics gel nimbus pas cher . .15 способствует повышению прочности при сжатии до 10% при содержании песка 10—20% по массе, высокие показатели прочности сохраняются при наполнении до 37% — по массе. Протяженность поверхностных трещин шириной 5—20 мкм в оптимально наполненных цементных композициях в 3 раза меньше по сравнению с ненаполненными и неоптимально наполненными композициями. Снижение поврежденное™ цементных связующих способствует повышению стойкости в условиях многократного увлажнения и высушивания. После 30 циклов увлажнения в пресной воде и высушивания при 50°С протяженность поверхностных трещин образцов, изготовленных из цемента с наполнителем крупностью dН /dВ = 1. . canada goose homme .5, увеличилась в 2,5—3,2 раза, в то время как идя образцов, изготовленных на оптимально наполненном цементе, она увеличилась в 1,6—1,9 раза. Это способствовало повышению коэффициента стойкости АГСТ до 0,82—0,92. Коэффициент стойкости же ненаполненных композиций и наполненных частицами размером t/H/t/B = 1. . .5 составил 0,18—0,24. Анализ поверхности разрушения образцов показал, что при d = = (1—5)t/B поверхность разрушения наполненных образцов практически не отличается от поверхности разрушения ненаполненных образцов. Увеличение размера частичек до dH = (5—15)d ведет к образованию на поверхности разрушения «ручейкового узора», что свидетельствует о взаимодействии наполнителей с фронтом движущейся трещины и стремлением сдержать ее рост в материале. Таким образом, влияние размера частиц наполнителей сказывается не только на начальных этапах структурообразования связующих, но и влияет на механизм рушения бетонов под действием внешних нагрузок и эксплуатационных сред. Гидрофобные и гидрофильные ПАВ изменяют условия межчастичных взаимодействий, что ведет к изменению прочности в среднем на 14—20%. Обработка наполнителей водоцементной суспензии повышает их поверхностную активность и, в итоге, прочность композиций. При совмещении цементных связующих и заполнителей (песка и щебня) образуются собственно бетоны, характеризуемые макроструктурой. Asics 2017 Формирование макроструктуры определяется иными факторами: объемными долями связующих и заполнителей и упаковкой последних, соотношением их прочностных и деформационных свойств, а также интенсивностью взаимодействия в контакте связующее — заполнитель. Введение заполнителей искажает картину армирования структурных блоков и протекания усадочных деформаций, вызывает возникновение полей собственных напряжений в струк-туре бетонов. При анализе механизмов формирования макроструктуры бетонов целесообразно выделить три характерных случая взаимодействия твердеющей растворной части с заполнителями. 1. Адгезия (способность в-ва удерживаться на поверхности другого в-варастворной части к заполнителю Rа выше ее когезионной прочности Rк, Ra > rk. Такой случай возможен при специат юй обработке заполнителей, инициирующей фронт затвердения от пов рх-ности раздела в периферийные зоны матричного материала (цем нт-ного связующего). louboutin pas cher В матричном материале возникают радиаль tbie трещины, которые, объединяясь, разделяют бетон на отдельные бл( ки, в которых трудно реализовать механические характеристики запо ни-телей при воздействии внешней нагрузки. 2. Адгезионная и когезионная прочность равны, Rа = Rk. Исследования, проведенные на модельных материалах, показали сложное распределение деформаций, напряжений и трещин в растворной чг ли. Трещины зарождаются и развиваются как в периферийных учас ках растворной части, так и на границах раздела с заполнителями в у ict-ках перехода от совершгнной к ослабленной адгезии. Прогнозиров ние процесса трещинообразования матричного материала при его избират лть-ной адгезии к заполнителям затруднено, что позволяет достат* чно надежно конструировать материалы с заданными физико-техничесь imh свойствами. 3. Адгезия растворной части к заполнителю ниже ее когезио! кой прочности, /?а < R . Такая ситуация возможна в реальных матери; iax, поскольку в начальный период твердения деформации усадки стрем тся вызвать увеличение поверхности раздела матричного материала заполнителями.

Добавить комментарий