М. М. ОНИНА, инж. (СибЦНИИС), Новый способ активации цемента
В последние годы активация цемента приобрела особую актуальность. История развития способов активации цемента, их преимущества и недостатки подробно изложены в работах 11, 2].
Новосибирским филиалом ЦНИИСа совместно с институтом химии твердого тела и переработки минерального сырья (ИХТТИМС) была проведена активация цемента в лабораторном электромассклассификаторе.
Электромассклассификатор - активатор представляет собой барабан, в замкнутом объеме которого с помощью вращающего ротора и неподвижных мишеней создается воздушно-пылевая среда, так называемая холодная плазма, обеспечивающая взаимодействие частиц цемента между собой.
В процессе взаимодействия происходят дезинтеграция частиц, их зарядка, домол «хвоста» с выравниванием гранулометрического состава зерен цемента до тонкости помола примерно 40 мк, в том числе увеличение удельной поверхности цемента.
Устройство позволяет активировать цемент в сухом виде в замкнутом объеме, что полностью исключает загрязнение окружающей среды. Активацию цемента проводили в различном возрасте с момента изготовления на цементном заводе .(32, 180, 550 сут) и исследовали ее влияние на прочность бетона и раствора при кратковременном сжатии. Одновременно определяли возраст цемента до и после активации.
Опыты включали в себя 44 серии образцов с размером ребра 70 мм из мелкозернистого бетона состава 1:1, 68:2,38 по массе с/С=0,43 (возраст цемента 180 и 550 сут) и 78 серий образцов с размером ребра 50 мм из раствора состава 1:1:3 (возраст цемента 32 сут), приготовленных на портландцементе Чернореченского завода марки 400, речном Обском песке с Мк = 2,6, гранитном щебне карьера «Борок» фракций 5...10 мм. Бетонные смеси имели равную подвижность 4...6 v м
Образцы из мелкозернистого бетона пропаривали в лабораторной автоматической пропарочной камере, а образцы из раствора хранили 28 сут в камере естественного твердения. Перемешивание производили в вибрационном смесителе в течение 3 мин.
Образцы готовили из одного замеса в металлической опалубке горизонтального формования. После укладки в формы ее уплотняли на виброплощадке типа 435 А. В зависимости от назначения образцы выдерживали в пропарочной камере или помешали в камеру естественного твердения. Перед испытанием кратковременной сжимающей нагрузкой их выдерживали в течение 4 ч в температурно-влажностных условиях испытательного зала. Образцы готовили одновременно на цементе до и после активации. Образцы на неактивированном цементе приняты контрольными. Образцы из бетонной смеси готовили в день активации и ежедневно в последующие 10 сут.
Анализ результатов исследования прочности бетона и растворt при кратковременном сжатии показал повышение прочности как бетонных, так и растворных образцов на активированном цементе по отношению к контрольным образцам.
На рисунке заштрихована зона устойчивого превышения прочности для растворных образцов во времени в зависимости от возраста цемента после его активации, которая составляет 120... 170 % по отношению к прочности контрольных образцов. В течение 40 сут после активации падения прочности раствора не наблюдается.
Наибольшую активность активированный цемеьт приобретает в возрасте 3...9 сут хранения, при этом прочность может увеличиваться в 2...3 раза по сравнению с прочностью контрольного бетона. Так, цемент в возрасте 550 сут после активации намного повысил прочность бетонных образцов по отношению к контрольным. Это превышение составило 191г-286 % в возрасте активации цемента 3... 9 сут. Коэффициент вариации плотности и показателя прочности бетона и раствора от их средних значений не превышал 8%.
Проведенные исследования позволили научно-производственному предприятию «Полипром» (Екатеринбург) запроектировать и изготовить мобильный активатор марки АЦМ-ЭМК-005 производительностью 50 кг/ч. В основу его заложен принцип работы лабораторного электромассклассификатора, способного благодаря совокупности электрофизических и инерционных характеристик цемента повысить его активность.
Активатор имеет непрерывный режим работы и рассчитан на 7 лет эксплуатации.
Выводы
Предлагаемый способ активации цемента позволяет получить экономию цемента за счет повышения его марочной прочности.
Активатор прост в изготовлении, не требует применения дорогостоящего оборудования, надежен в эксплуатации, экологичен. При определенной производительности активатор устанавливается перед подачей цемента в дозатор или бункер-накопитель.
Бетон, приготовленный иа активированном цементе и предназначенный для эксплуатации в суровых условиях первой строительноклиматической зоны, нуждается в дополнительных экспериментальных исследованиях.
Бетон и железобетон, 1993