Una dintre componentele importante din producția de amestecuri de beton este un agregat inert. Cea mai obișnuită umplutură inertă din țara noastră este nisipul. Întrebările legate de calitatea nisipului, în producția de materiale de construcție, de regulă, nu pot fi retrogradate în trecut. Dar, cu toate acestea, aceste întrebări sunt adesea unul dintre cele mai importante, în special în producerea de materiale de construcție eficiente din punct de vedere termic, cum ar fi beton spumos și polistiren beton. Problemele de economisire a cimentului, rezistența produselor din beton, se bazează adesea pe calitatea agregatului inert.
În acest articol vom analiza punctul de vedere al omului de știință sovietic Johannes Hint cu privire la problema utilizării nisipului în producția de materiale de construcție, pe care le-a descris în cartea "Bazele producerii produselor silicale".
Partea 1. Proprietățile suprafeței materiilor prime
Procesul de întărire prin autoclavă a amestecurilor de var și nisip este influențat de natura suprafeței granulelor de nisip. Kireenko împarte granulele de nisip natural prin natura suprafeței în opt grupe: grosimea netedă a maturilor pe suprafață este imperceptibilă, cu o creștere medie de până la 50 de ori; canturile semi-matte netede pe suprafață sunt imperceptibile chiar și cu o mărire mai mare; netedă lucioasă - perfect netedă; mat gros - întreaga suprafață a grâului este acoperită cu depresiuni nesemnificative, care se pot observa cu o creștere de 10-20 ori; semi-mat gros - întreaga suprafață a grâului este acoperită cu depresiuni punctate nesemnificative, care se văd cu o creștere de 40-60 de ori; dur, strălucitor - pe o suprafață complet netedă, rugozități individuale; spongioasă - suprafețele de granulație sunt acoperite uniform cu mici depresiuni (suprafață bumpy); caverna - una sau mai multe depresiuni semnificative (caverne) sunt observate pe boabe.
Într-adevăr, calitatea agregatelor inerte utilizate este de o importanță deosebită în producerea de materiale de construcție eficiente termic (beton spumos, beton din polistiren) și, în special, calitatea și natura suprafeței granulelor de nisip. În cazul în care suprafața este netedă și strălucitoare, aderența cimentului la nisip va fi mai mică decât, în cazul în care suprafața nisipului este mată sau dură. Acest factor poate afecta în mod semnificativ consumul de ciment atunci când obține produse de aceeași putere. Astfel, este necesar să se selecteze nisipul cu o suprafață optimă a cerealelor sau să se modifice structura sa, cu ajutorul unei case din dezintegrare. Procesele de abraziune a suprafețelor de nisip, cu formarea de microdefecte, care au loc la casă, contribuie la îmbunătățirea aderenței granulelor de nisip cu ciment, sporind rezistența produselor finite.
Dirtyness și cavernitatea pot fi considerate ca un defect în suprafața boabelor. În general, Kireenko descrie nisipurile naturale după cum urmează: "În majoritatea cazurilor, pe suprafața granulelor de nisip se observă particulele minuscule de minerale care se lipesc de suprafață - se obține o cămașă mai mult sau mai puțin groasă. Uneori, învelișul este pătat, acoperind doar o parte a suprafeței. Materialele acestor cochilii sunt: argilă, var, oxizi de fier (limonită) etc. Grosimea coșului în majoritatea cazurilor nu este aceeași. Shells umple toate neregulile ascuțite pe suprafața de cereale de nisip, ca în cazul în care înmoaie schimbarea conturului. Substanță transparentă galben-argilă, acoperire gălbuie-gălbui - oxizi de apă din fier. În granulele cu o suprafață fisurată, depresiile sunt adesea umplute cu o substanță albă sau gălbuie (posibil argilă). Cavitățile de granule de nisip sunt adesea umplute cu materie gălbuie sau maronie. "
Pe expunerea la membrană naturală care acoperă boabele de nisip, calitatea monoliți cimentului Kireenko scrie: „Calcarul cochilie sau oxidul de fier nu este dăunător pentru beton, deoarece acesta este dizolvat și o parte din ciment, săruri de var și argilos fier același înveliș poate fi dăunătoare; ea strâns facilita grăunte de nisip, umezit cu apă, formând un strat de izolare granule lipirea de nisip cu pasta de ciment ... forța de adeziune între suprafețele boabele de nisip și argilă mai mică decât forțele corespunzătoare de aderență cu lipici ciment. Prin urmare, nisipul bun, cu un material durabil de boabe, acoperit cu un strat gros de argilă, nu este potrivit pentru lucrările de beton ".
Fig. 1.а Nisip natural cu apa lavabila (Мк = 2,2)
Fig. 1.b Același nisip după prelucrare în mașina de dezintegrare "HORIZON-3000MK" ® pentru un ciclu (Mk = 0,57)
Pe baza schemei de formare a structurii micro-betonate a produselor calcaroase-nisipoase, oferim câteva puncte de vedere de bază privind natura suprafeței granulelor de nisipuri naturale.
1. Pentru amestecarea varului cu granule de nisip, argilă și compuși carbonați lipite în bucăți de dimensiuni diferite, este necesar să se proceseze nisip și var într-o unitate de amestecare, cum ar fi un dezintegrator, care distruge cimentarea naturale și eliberează de pe suprafața boabelor filmelor.
2. Învelișul de pe suprafața granulei împiedică întotdeauna procesul fizico-chimic între particulele de var și nisip în timpul procesului de abur. Dar coaja poate consta din astfel de compuși care nu vor avea un efect nociv asupra procesului. Cu toate acestea, problema unor astfel de compuși nu a fost încă clarificată. Prin urmare, tehnologia de preparare a amestecurilor calcaroase ar trebui să elibereze în toate cazurile granulele de nisip din cochilii.
3. În procesul de fabricare a produselor de nisip de var, granulele de nisip se află în procesul de apariție a unor noi formațiuni prin componente active, prin urmare forma granulelor în ceea ce privește calitatea produselor este de mare importanță. După cum se știe, din nisipul cu granulație rotundă este imposibil să se obțină astfel de monoliți puternici de nisip de var, care pot da nisip cu granule unghiulare. Forțele moleculare ale unui solid sunt pe o suprafață circulară într-un echilibru mai mare decât pe fețe. În consecință, suprafața sferică a boabelor este însăși inertă, iar producția de materiale siliciclice de înaltă calitate din astfel de nisip este cea mai laborioasă. Nisipurile cu granule ascuțite și unghiulare sunt mai potrivite pentru fabricarea produselor silicictice decât nisipurile cu semințe semicirculare și rotunde. Suprafețele mată abrazive ale boabelor din aceleași motive ar trebui să fie mai potrivite decât suprafețele strălucitoare lucioase.
4. Viteza și caracterul complet al formării unei structuri monolit solide depind de activitatea substanței de suprafață a granulelor.
Dacă moleculele granulelor de nisip natural sunt inerte (din punctul de vedere al procesului de autoclavă), atunci după zdrobirea mecanică a boabelor substanța noilor suprafețe are molecule active.
Fotografiile de nisip la microscop la o mărire de 40 de ori (Fig. 1.a, 1b) este în mod clar o schimbare vizibilă în nisip caracter de suprafață după tratare într-un tocător-dezintegrator „HORIZON-3000MK» ®. Granulele laminate au obținut forme distincte. Schimbarea culorii nisipului sa produs datorită curățării suprafeței de boabe de la formațiuni nedorite. Schimbat și natura suprafeței, puneți un strălucitor și neted, este plictisitoare și aspră. Procentul de măcinare a nisipului a fost de 77%. Toți acești factori au un impact pozitiv asupra caracteristicilor fizice și mecanice ale produselor în care vor fi aplicate nisipul de pulbere.
Proprietățile suprafeței granule de nisip naturale după tratament în dezintegratorul nu au aproape nici o influență asupra calității amestecurilor ca în procesul de dezintegrare a boabelor de suprafață crește în mod repetat. Dacă, de exemplu, în tratamentul nisip într-un dezintegrator cu o suprafață specifică de 100 cm2 / g se obține o suprafață suplimentară de 800 cm2 / g, suprafața specifică a nisipului este crescut la nouă ori, adică până la 900 cm2 / g ..; Suprafața inițială din nisipul tratat este de numai 11%. Prin urmare, este puțin probabil ca, după acest tratament, să se păstreze proprietățile naturale ale suprafeței nisipului. Dacă suprafața nisipului natural este, de exemplu, 600 cm2 / g, iar prelucrarea în dezintegratorul a dat suprafață de creștere de 300 cm2 / g, suprafața inițială a nisipului este de 67% din suprafața totală. Deoarece noua suprafață de nisip este mai activă atunci când durificării, rezistența eșantionului trebuie să fie mai mică atunci când o suprafață mai mare a suprafeței naturale. Această diferență în concentrațiile eșantioanelor este exprimată prin diferența dintre indicii de calitate.
Activitatea moleculelor de suprafață a particulelor de var, putem spune următoarele. Atunci când particulele de intarire a boabelor de var și nisip pentru a forma o stins structura de produse nisip-var, indiferent dacă produsul turnat cu nestins sau var stins, deci este suficient să se considere moleculele activi de suprafață particule de var stins. După cum se arată, dispersabilitatea particulelor de var după răcirea depinde în mare măsură de compoziția chimică și mineralogică a calcarului, modul de modul său de ardere și slaking de var decât pe modul în care piesele sunt distruse de var înainte de stingere, și dacă acestea sunt mărunțită, la toate. Șlefuirea varului până la dispariție nu are un efect semnificativ asupra calității varului hidratat. Prin urmare, văzut de siliciu creștere cărămidă putere prin creșterea finețea varul calcinat se datorează faptului că amestecul după stingere insuficient amestecat. Slaking întotdeauna dă o dispersibility mai mare decât măcinarea-l în orice moara, astfel omogenitatea amestecului, după stingere, cu agitare viguroasă ar trebui să fie mai mare decât cea a amestecurilor de nisip și sol nestins.
Nu există niciun material experimental care să determine efectul diferitelor metode de stingere asupra activității de suprafață a particulelor de var ars. Noi am constatat că articolele din aliaj silicalcite realizate din var stins în lapte sub amestecare puternică, cu o cantitate mare de apă, a avut o rezistență la compresiune ceva mai mare decât același produs realizat cu varul pulbere, nestins în Calmant cu o cantitate mică de apă. Nu se afișează aici afectează rezistența: o altă structură de suprafață a particulelor de calcar mari sau dispersie, obținută în călirea în laptele de var permite de a avea o mai bună amestecare a materiilor prime. Acesta din urmă este mult mai probabil. Pentru a determina dacă proprietățile amestecurilor și nisipurilor dezintegrate se schimbă în timpul îmbătrânirii, am produs următorul experiment.
În dezintegrator, două amestecuri de activitate diferite au fost măcinate și nisip separat (fără var). S-a obținut nisip cu o suprafață specifică de aproximativ 1050 cm2 / g. Din ambele dezintegrat și amestecuri ale diferitelor activități ale celor două amestecuri obținute prin amestecarea nisipului manual dezintegrată și var în cantități egale cu cantitatea de var în amestecuri dezintegrate au preparat trei exemplare. În plus, unele dintre amestecurile dezintegrate și nisipul dezintegrat și varul sângerat au fost plasate în sticle de sticlă cu gât îngust și sigilate. Amestecurile și nisipul pentru prepararea probelor au fost uscate și plasate în recipiente, pentru eșantioane din alte amestecuri de loturi și nisip au fost plasate în recipiente cu umiditate de 5%. Au fost pregătite patru seturi de vase de sticlă. Un set a fost deschis într-o săptămână, iar din amestecurile și nisipul stocat în ele s-au fabricat exact aceleași mostre ca și amestecurile proaspăt dezintegrate și nisipul. Un alt lot de probe a fost produs într-o lună, al treilea - în două, al patrulea - în șase luni. Toate probele au o densitate în vrac de 1,8 g / cm3 și au fost aburite timp de 8 ore la o presiune de 10 atm. Presiunea aburului a fost ridicată și scăzută timp de 1 oră. O zi după aburire, probele au fost testate pentru comprimare. Rezultatele testelor sunt prezentate în tabelul. 1.
Metoda de preparare a amestecului
Activitatea amestecului,% CaO
Un amestec de var și nisip a fost depozitat în vase
Din tabel. 1 care se dezintegrează când sunt expuse nisip într-un vas etanș la aer este crescută în activitatea sa pe parcursul primei luni, apare într-o măsură mai mare în nisip având 5% umiditate. Dizolvarea amestecurilor dezintegrate și nisip până la 2 luni. nu modifică semnificativ rezistența probelor. După 6 luni. se observă o scădere semnificativă a rezistenței, în special în cazul amestecurilor foarte active, ajungând la aproximativ 50%. În același timp, rezistența eșantioanelor este aproape independentă de faptul că nisipul dezintegrat a fost depozitat împreună cu var sau separat, într-o stare umedă sau uscată. Prin urmare, se poate presupune că scăderea rezistenței se datorează în principal scăderii activității nisipului dezintegrat în timpul depozitării pe termen lung.
În literatura de specialitate există o mulțime de date privind problema efectului de stingere a varului, împreună cu nisipul, asupra formării structurii produselor. Kosmann consideră că, în acest caz, varul are un efect chimic asupra granulelor de nisip și produsele conferă o rezistență mai mare. Dar există afirmații că, atunci când se stinge calcarul cu nisip, reacțiile rezultate sunt atât de slabe în comparație cu reacția formată în timpul procesului de abur, încât nu au niciun efect asupra rezistenței articolelor. Pentru a clarifica această problemă, am produs următorul experiment. 20 kg de carieră de nisip bine amestecată a plantei "Quartz" au fost împărțite în două părți egale. O porție a fost amestecată cu cantitatea de var la un amestec de activitate nu a fost mai mult de 6% CaO (var stins pre în pulbere și depozitat într-un vas închis ermetic, timp de 15 zile). O altă porție de nisip a fost amestecat cu activitate nestins sub formă de pulbere de 93% (dimensiunea particulelor după măcinare nu a fost mai mare de 0,3 mm) și același procent de activitate CaO în amestec. Apoi, fiecare amestec a fost împărțit în două părți, dintre care unul a fost tratat într-un dezintegrator experimental la 1450 rpm din ambele coșuri. Amestecurile cu vapori nețesute într-un recipient de staniu au fost plasate într-o autoclavă experimentală și au fost ținute timp de 45 de minute. sub presiunea aburului de 5-6 ati. Apoi, toate cele patru amestecuri au primit 6% umiditate și, din nou, le-au amestecat bine. Cinci probe au fost presate din fiecare amestec la o presiune de 200 kg / cm2. Toate probele au fost aburate într-o singură autoclavă industrială timp de 8 ore la o presiune de 10 atm. apoi a determinat puterea lor la compresiune. Rezultatele testelor sunt prezentate în tabelul. 2.
Experiența confirmă că stingerea varului împreună cu nisipul nu crește rezistența probelor. O ușoară creștere a rezistenței probelor realizate din var stins, comparativ cu mostre de nestins, deoarece pudra de var stins într-un nestins sol mult mai mici și, prin urmare, este mai uniform amestecat cu nisip.
Metoda de preparare a amestecului
Rezistența specimenelor la compresiune kgf / cm2
Rezistența medie la tracțiune a probelor la compresiune kgf / cm2
Nisipul natural este amestecat cu praf negru; Varul cu nisip se stinge într-o autoclavă experimentală
Nisipul natural este amestecat cu var de zgură
Nisipul natural este amestecat cu var stins; amestecul este prelucrat într-un dezintegrator experimental
Nisipul natural este amestecat cu vapori, amestecul este procesat într-un dezintegrator experimental, varul, împreună cu nisipul, este stins într-o autoclavă experimentală
Pohl a investigat această problemă în detaliu. Acesta a comparat efectul diferitelor metode de a schimba suprafața slaking boabe de nisip obișnuit, suprafața lustruită de boabe mari, și de a schimba puterea produselor și a constatat că var stins este amestecat cu nisip nu modifică puterea și nu influențează celelalte proprietăți ale produselor.
Acest lucru ne permite să concluzionăm că stingerea varului cu nisip nu afectează procesul de formare a structurii produselor.