Введение к работе
Актуальность темы. Современным методам индустриального строительства характерны не только увеличение объемов гражданского и промышленного строительства, необходимость сооружения и модернизации объектов инфраструктуры (автомобильные дороги, аэропорты, мосты и тоннели, морские порты и т.п.), но и рост потребности в высокоэффективных отделочных материалах, в частности белых и цветных цементах, применяемых для архитектурно-отделочных, скульптурных и покрасочных работ, а также изготовления строительных деталей - облицовочных и тротуарных плит, ступеней, и т.д.
Однако расширение объемов выпуска декоративных цементов сдерживается рядом факторов. Во-первых, разведанные и промышленно освоенные запасы маложелезистого минерального природного сырья ограничены и постоянно истощаются. Во-вторых, имеет место прогрессирующая тенденция роста стоимости энергии и топлива, связанная как с постепенным сокращением мировых запасов высококачественных природных горючих материалов, так и высокой стоимостью утилизации отходов энергетики в условиях возрастающей техногенной нагрузки на среду обитания Homo supiens. В-третьих, одним из основных способов получения цветных цементов является совместный помол цемента или клинкера с пигментом, однако резервы для повышения качества продукции при использовании традиционных измельчителей, например, таких как шаровая мельница, в настоящее время практически исчерпаны.
Анализ научно-технической информации свидетельстует о тенденции расширения масштабов применения декоративных цементов. В связи с этим особую актуальность приобретает поиск нетрадиционных технических решений, направленных на повышение качества декоративных цементов с применением новых видов помольного оборудования при оптимальном сочетании технологических параметров процесса.
Цель работы. За счет применения нетрадиционных способов механоактивации цементов и оптимизации режимов работы механоактиватора разработать способ получения декоративных цементов на основе рядовых серых цементов и клинкеров.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели было необходимо:
- проанализировать особенности работы разных механоактиваторов
(измельчителей) и выбрать оптимальный способ механоактивации;
- исследовать влияние способа механоактивации на тонкость помола,
строительно-технические свойства и белизну цемента;
определить оптимальный режим механоактивации;
исследовать влияние механоактивации на процесс старения цементов при их хранении;
использовать механоактивацию как способ улучшения декоративных и строительно-технических свойств цветных цементов.
Научная новизна.
С учетом особенностей переноса разрушающей нагрузки на твердое тело для получения декоративных цеметов было предложено использование виброцентробежной мельницы и определены оптимальные параметры ее работы.
Выявлено влияние механоактивации цемента в виброцентробежной мельнице на процесс гидратации, особенно в индукционный период.
Исследована кинетика адсорбции паров воды на зернах цемента после механообработки; показано, что адсорбционный слой влаги блокирует активные центры и тормозит гидратацию зерен в первый период.
Показано, что длительное хранение цемента сопровождается ростом его истинной удельной поверхности, увеличением равновесной и одновременным снижением кинетической адсорбционной активности. При этом виброцентробежная механоактивация в существенной мере предотвращает снижение активности цемента при длительном хранении.
Доказана возможность повышения белизны цементов за счет механоактивации. Предложен механизм пигментации цементов при виброцентробежной обработке, выявлены особенности прививки пигмента на зернах различного химико-минералогического состава.
Показана возможность при виброцентробежной механоактивации увеличения количества пигментов в декоративных цементах без потери их активности как после изготовления, так и обеспечения сохранности свойств цементов при хранении.
Практическая ценность работы. Разработан способ получения декоративных цементов методом механоактивации путем совместного домола низкосортных белых и рядовых серых цементов с пигментами в виброцентробежной мельнице. Обосновано аппаратурное оформление ее промышленного варианта и проведено полномасштабное испытание при отделке жилых домов для населения. Технология защищена патентом РФ № 2168474 от 12.10.2000.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на: II Международном совещании по химии и технологии цемента (Москва, 2000 г.), Всероссийском семинаре «Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции» (Иваново, 2003 г.); XVII Международной конференции молодых ученых «Успехи в химии и химической технологии» (Москва, 2003 г.), Юбилейной научной конференции «Герасимовские чтения», посвященной 100-летию со дня рождения член-корр. АН СССР Я.И. Герасимова (Москва, 2003 г.), X Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2004» (Москва, 2004 г.).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, включающего 133 источников, а также приложений. Работа изложена на 156 стр. машинописного текста, содержит 19 таблиц и 55 рисунков.
