Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология тугоплавких неметаллических материалов

Диссертационная работа:

Рыбакова, Марина Владимировна. Интенсификация процесса твердения цементного камня на основе механоактивированной суспензии : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.11 / Рыбакова Марина Владимировна; [Место защиты: Белгород. гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова].- Белгород, 2011.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/953

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность. Индустрия вяжущих материалов играет важную роль в современном общественном и экономическом развитии, так как во многом определяет потенциал промышленного и жилищного строительства. В цементной промышленности измельчение является одной из наиболее энергоемких операций, в связи с чем большое значение в решении этой проблемы приобретают задачи снижения удельных норм расхода производственных ресурсов и повышения качества продукции.

Около 50 % электроэнергии, затрачиваемой в производстве цемента, расходуется на помол цементного клинкера. Тонкий помол способствует росту суммарной поверхности частиц, что повышает гидравлическую активность цемента, особенно в начальные сроки твердения. Увеличение дисперсности, как правило, влечет за собой снижение производительности мельниц. Поэтому исследования в этой области направлены на поиски путей интенсификации процессов тонкого измельчения.

Одновременно интенсифицировать процессы измельчения, гидратации, твердения цемента возможно, если помол портландцементного клинкера проводить в водной среде. Однако данное направление недостаточно изучено, в связи с чем исследования процессов структурообразования цементного камня на основе концентрированной суспензии мокрого помола представляются весьма актуальными.

Диссертационная работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Керамические композиционные материалы на модифицированных вяжущих дисперсных системах» и тематического плана НИР, финансируемых из средств федерального бюджета 2009-2013 гг.

Цель работы - повышение активности цемента и экономия энергетических ресурсов путем механоактивации процесса помола клинкера в водной среде.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

разработать оптимальный режим помола концентрированной цементной суспензии;

исследовать особенности процессов гидратации в концентрированной суспензии мокрого помола;

разработать и изучить способы формования изделий на основе активированной суспензии;

исследовать реологические свойства, состав и структуру концентрированной цементной суспензии мокрого помола;

изучить физико-химические процессы, протекающие при гидратации и твердении цементных композиций на основе активированной суспензии;

- разработать принципиальную технологическую схему реализации
способа получения изделий на основе тонкомолотой цементной суспензии.

Научная новизна. 1. Установлен особый, интенсифицирующий механизм измельчения при помоле цементной суспензии, состоящий в отслаива-

ний с поверхности зерен тонких слоев клинкерных фаз в результате интенсивного гидродинамического воздействия мелющей среды, обеспечивающий формирование матрицы ультрадисперсных гидратных фаз и последующего образования однородной мелкокристаллической структуры.

  1. Выявлено, что цементная суспензия мокрого помола представляет собой однородную, уплотненную совокупность близких по размеру высокодисперсных частиц, окруженных четко видимыми прослойками адсорбированной жидкости. В суспензии по всей массе равномерно распределены игольчатые зародыши кристаллов эттрингита - потенциальный источник множества центров кристаллизации гидратных фаз, которые обеспечивают последующий синтез мелкокристаллической структуры быстротвердеющего высокопрочного цементного камня.

  2. Установлено, что при помоле клинкера в воде, одновременно с увеличением дисперсности, интенсифицируются процессы гидратации и гидролиза цементных частиц, существенно ускоряется растворимость клинкерных фаз, выделяется большее количество гидроксильных ионов (численное значение рН суспензии мокрого помола выше, чем у суспензии сухомолотого цемента, на 0,2 - 0,4 единицы). Об этом также свидетельствует и установленное, по данным РФА, более высокое содержание портландита в цементном камне на суспензии мокрого помола во всем интервале твердения вплоть до 90 суток.

  3. Методом энергодисперсионного анализа установлено, что при меха-ноактивации клинкера в жидкой среде обеспечивается равномерно распределенная концентрация атомов кальция в цементном камне на основе суспензии мокрого помола с последующим формирование плотной, однородной, мелкокристаллической структуры.

Практическая значимость работы. 1. Предложен и разработан способ модифицирования цементного камня механоактивацией клинкера в воде с последующим формированием заданной структуры и свойств композиционных материалов, что позволяет повысить марку получаемых изделий и экономить энергоресурсы в процессе их производства.

2. Помол клинкера в водной среде позволяет увеличить удельную поверхность практически в 2 раза в сравнении с сухим способом измельчения цемента (600 и 320 м2/кг соответственно); существенно повысить гидравлическую активность цементного камня из теста нормальной густоты в 28-ми суточном возрасте с 74 до 119 МПа. Исследование реологических характеристик цементной суспензии мокрого помола и теста на ее основе с определением вязкости, растекаемости, динамического предела текучести позволило совместно с применением поликарбоксилатного пластификатора Melflux 265 IF снизить влажность цементной суспензии (Wc) с 37,5 % до 23 % и получить быстротвердеющий и высокопрочный цементный камень и изделия на его основе. Предложены и отработаны оптимальные составы модифицированного цементного камня на основе концентрированной суспензии мокрого

помола, обладающего в суточном возрасте прочностью в 2,9 раза выше, чем при сухом помоле (32 и 11 МПа соответственно), а в 2-х суточном - в 1,4 раза выше (до 51 МПа) и сохраняющего до 40 % более высокую прочность вплоть до 28-ми суточного твердения. На практике это позволит отказаться или значительно сократить тепловую обработку бетонных изделий и получить дополнительную экономию тепловой энергии.

  1. Разработан способ формования теста нормальной густоты на основе цементной суспензии мокрого помола, состоящий в том, что в цементную суспензию мокрого помола добавляется сухой молотый клинкер, количество которого рассчитывалось по уравнениям: К = Т.ф. - Ц; Т.ф.= В/Х., где К -количество клинкерного порошка, дошихтованного к суспензии; Т.ф. - общее количество твердой фазы в тесте нормальной густоты; Ц, В - количество цемента и воды в исходной цементной суспензии; X - экспериментально подобранное водотвердое отношение (В/Т) цементного теста.

  2. Предложена принципиальная технологическая схема реализации способа получения изделий на основе тонкомолотой цементной суспензии в условиях, близких к реальному производству. За счет повышения марки готовых изделий с М350 до М450 экономический эффект составит 222 руб/т цемента.

Апробация работы. Результаты работы представлены на 3-м (XI) Международном совещании по химии и технологии цемента. - Москва, 2009 г., на Международной научно-практической конференции «Научные исследования, наносистемы и ресурсосберегающие технологии в промышленности строительных материалов». - Белгород, 2010 г., на Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Керамика и огнеупоры: перспективные решения и нанотехнологии». - Белгород, 2010 г., на Международной научно-практической конференции «Инновационные материалы и технологии». - Белгород, 2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3 в рецензируемых журналах, рекомендованных списком ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, изложенной в четырех главах, общих выводов, списка использованных источников, включающего 163 наименования. Работа изложена на 133 страницах и включает 28 таблиц, 32 рисунка.

На защиту выносятся:

способ модифицирования структуры и повышение прочности цементного камня активацией клинкера в воде при помоле;

свойства цементной суспензии мокрого помола по составу, структуре и реологическим показателям;

оптимальный режим помола активированной суспензии;

реологические свойства активированной цементной суспензии: пластическая вязкость, предельное напряжение сдвига;

способ формования теста нормальной густоты на основе цементной суспензии мокрого помола;

оптимальные составы модифицированного цементного камня и композиционного материала на основе активированной суспензии;

принципиальная технологическая схема получения изделий на основе тонкомолотой цементной суспензии в условиях, близких к реальному производству.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net