Введение к работе
Актуальность работы. По планам правительства РФ к 2014 г, строительная отрасль должна достичь уровня развитых стран по объему ввода жилья на 1 человека (1м /чел или 140 млн. м в год). В 2012 году, по информации Минэкономразвития, ввод жилья составил 60,0 млн.м .
Основой современного строительства, особенно крупнопанельного и монолитного, являются бетонные изделия и железобетонные конструкции. Но, несмотря на многие замечательные качества, бетон относится к весьма затратным строительным материалам. При этом наиболее дорогостоящей составляющей бетона является цемент.
Цемент - это дорогой и достаточно востребованный материал, кроме того сегодня его перерасход в строительстве очень велик. Нехватка качественных заполнителей для бетона, несоответствие фактической и заявленной марки цемента, грубые нарушения правил транспортировки и хранения (цемент любой марки и любого производителя при хранении теряет от 5 до 15 % своей активности за месяц) приводят к удорожанию строительства.
Лежалый цемент имеет низкую активность по ряду причин: агрегация в первую очередь тонких частиц (при приготовлении бетона размер частиц вяжущего приближается к песку, поэтому композита оптимальной структуры не образуется, много пор, высокое водопотребление, слабое пересыщение раствора и низкая прочность в итоге); карбонизация поверхности вследствие активного поглощения сначала влаги из воздуха, а следом углекислого газа - корка снижает скорость реакции частиц клинкерных минералов с водой при затворении.
Перечисленные факторы способны существенно изменить показатели активности цемента в худшую сторону, что заставляет увеличивать расход цемента для получения бетонных изделий нормируемых характеристик. Специфика производства изделий из бетона предполагает помимо точного соблюдения дозировок компонентов бетонной смеси, жесткий контроль основных физико-механических характеристик выпускаемой продукции.
Таким образом, для получения заданных показателей бетона (прочности) необходима частая корректировка состава смеси с учетом активности поступающего на предприятия цемента. Вынужденное увеличение расхода цемента для получения изделий нормируемых характеристик резко увеличивает себестоимость выпускаемой продукции и ставит производителя в жесткую зависимость от множества случайных факторов, оказывающих влияние на его активность. Одним из способов повышения активности цемента является механоактивация.
В связи с этим разработка новых видов оборудования для осуществления механической активации цемента непосредственно на месте получения товарного бетона и изделий на его основе, позволяющих повысить качество и снизить расход цемента, разработка методики расчета основных конструктивно-технологических параметров такого оборудования является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка рациональной конструкции и методики расчёта технологических и конструктивных параметров установки для пневматической механоактивации цемента.
Задачи исследований.
1. Разработать аналитические выражения, устанавливающие взаимосвязь между конструктивными и технологическими параметрами пневматического
механоактиватора.
-
Выполнить моделирование работы смесительно-разгонного узла активатора.
-
Аналитически установить характер развития двухфазных струй в рабочей камере активатора.
-
Математически описать взаимодействие газодисперсных струй с зернистым слоем клинкера.
-
Разработать модель аэродинамического расчета пылевоздушного тракта установки для пневматической механоактивации цемента.
-
Провести исследования установки для пневматической механоактивации цемента в лабораторных условиях и осуществить внедрение промышленного образца.
Научная новизна заключается в получении:
- выражений устанавливающих взаимосвязь между конструктивными и
технологическими параметрами пневматического активатора;
модели работы смесительно-разгонного узла и характера развития двухфазных струй в рабочей камере активатора;
математических выражений для описания взаимодействия газодисперсных струй с зернистым слоем клинкера;
аналитических зависимостей для аэродинамического расчета пылевоздушного тракта установки пневматической механоактивации цемента;
уравнений регрессии, позволяющих определить рациональные режимы процесса измельчения в установке предложенной конструкции;
новой патентно-чистой конструкции установки для пневматической механоактивации цементов.
Практическая ценность работы.
Заключается в создании математического аппарата для инженерного расчета конструктивно-технологических параметров установки для пневматической механоактивации цемента, в разработке новой патентно-чистой конструкции и её внедрении в промышленное использование, а также в рекомендациях по выбору рациональных технологических режимов её работы.
Апробация работы.
Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение: на V Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2011), VI Международной научно-технической конференции молодых ученых БГТУ им. В.Г. Шухова (Белгород, 2012), V Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум 2013» (Москва, 2013).
Реализация работы.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, методики расчета рациональных конструктивных и технологических параметров, разработанный вариант установки внедрены в промышленных условиях в ООО «Архстрой» (г. Липецк), а также в учебный процесс Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова на кафедре «Механическое оборудование».
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 7 печатных изданиях, в том числе 2 работы опубликованы в ведущих рецензируемых журналах рекомендованных ВАК РФ. Получен патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержащего основные результаты работы и выводы. Работа