Спосіб механічної активації цементу

Власники патенту UA 2376067:

Винахід відноситься до галузі будівельних матеріалів та виробів, а саме до галузі активації цементних розчинів шляхом механічного впливу на них, і може бути використане у будівництві. Спосіб активації включає завантаження цементного розчину в робочу камеру з робочими органами, вплив на нього за рахунок відцентрової сили, зсувним зусиллям, що виникає в зазорі між нерухомою стінкою камери і робочим органом, що обертається, і вивантаження матеріалу. Створюють зсувні зусилля понад 40 Н при швидкості зсуву від 5 до 100 м/с. Частота обертання робочого органу становить до 1500 об/хв. Час перебування цементу у камері становить 5-10 с. Технічний результат – підвищення міцності цементу та збільшення терміну активності цементу при зберіганні. 3 іл.

З рівня техніки відомо, що підвищення ефективності гідратації цемент активують, зменшуючи розміри частинок. Активність цементу істотно збільшується при зменшенні розмірів частинок менш ніж до 1 мкм (Middendorf В., Singh N.B.

Відомий спосіб механічної активації цементу активаторами ударного типу (Ліпілін А.Б., Коренюгіна Н.В., Векслер М.В. Селективна дезінтеграторна активація портландцементу. Будівельні матеріали, 2007 №7, с.74-75). В апаратах, що використовують спосіб, таких як дезінтегратори, кульові та планетарні млини, струменеві млини, не вдається досягти тонини помелу менше 1 мкм при прийнятних показниках надійності,енергоємності та продуктивності. Через специфічний характер поверхні частинок, отриманих в результаті ударних впливів, відбувається швидка втрата активності при зберіганні. Втрата активності після ударної дії становить до 40% на місяць.

Відомий спосіб активації цементних розчинів і бетонів, в якому активація відбувається шляхом механічного впливу після витримки, що відповідає тривалості першої стадії процесу структуроутворення, що визначається повною кривою його кінетики (SU 310877, 09.08.1971).

Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб механічної активації цементу, що включає завантаження цементного розчину в робочу камеру, вплив на нього за рахунок відцентрової сили зсувним зусиллям, що виникає в зазорі між нерухомою стінкою камери і органом, що обертається, і вивантаження матеріалу (Швецьів М.Я. Механічне обладнання підприємств будівельних матеріалів виробів та конструкцій.Москва, Вища школа, 1971, с.142-144).

У цьому способі не усунуті перераховані вище недоліки.

Завдання, на вирішення якого направлено запропонований винахід, полягає у створенні такого способу механічної активації цементу, який виключав би зазначені недоліки.

Технічний результат, що досягається при реалізації даного винаходу, полягає у поліпшенні фізико-механічних характеристик цементу за рахунок підвищення ефективності гідратації цементу за допомогою збільшення питомої площі поверхні, підвищення міцності та збільшення терміну активності цементу при зберіганні.

Зазначений технічний результат досягається способі механічної активації цементу, в якому цемент активують зсувним зусиллям більше 40 Н при швидкостях зсуву від 5 до 100 м/с.

Сутністьвинаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображено вихідний цемент; на фіг.2 - цемент після ударної активації; на фіг.3 - цемент після активації зсувним зусиллям.

Стабілізувати активність цементу при зберіганні можна за умови активації його зсувним зусиллям. У заявленому способі механічної активації цементу активують цемент зсувним зусиллям більше 40 Н при швидкостях зсуву від 5 до 100 м/с.

Зсувні зусилля досягаються у вузькому зазорі між нерухомою циліндричною стінкою і робочим органом, що обертається (робочими органами), виготовленим із зносостійкого твердого матеріалу. Робочий орган притискається до стіни за рахунок відцентрової сили.

Вихідний цемент зверху безперервно завантажують у робочу камеру. За рахунок відцентрової сили цемент потрапляє у зазор між робочим органом та нерухомою стінкою камери і відбувається зміщення шарів цементу відносно один одного. Вивантажується знизу. Час перебування цементу у камері 5-10 с. Силу та швидкість зсувного зусилля регулюють вибором маси робочого органу та швидкістю його обертання.

При розмірах робочої камери діаметр 500 мм висота 400 мм отримана швидкість активації 0,06 м/с, що відповідає продуктивності 500 кг/год. Частота обертання робочого органу до 1500 об/хв.

У умовах для марки портландцементу ПЦ400Д20 Себряковського заводу отримані такі результати. На кресленнях наведені фотографії мікроскопічного дослідження вихідного цементу, отриманого цементу ударної активацією і цементу, отриманого зсувним зусиллям. Активність вихідного цементу при пропарюванні 210 кг/кв.см., активність цементу, активованого ударною дією 355 кг/кв.см., активність цементу, активованого зсувним зусиллям 364 кг/кв.см. Втрата активності за 28 діб останньої склала 7,4%,після ударного впливу – 22,2%.

Запропонований винахід дозволяє отримати вироби з високими фізико-механічними властивостями, скоротити енерговитрати та продовжити термін зберігання цементу.

Спосіб механічної активації цементу, що включає завантаження цементного розчину в робочу камеру з робочими органами, вплив на нього за рахунок відцентрової сили зсувним зусиллям, що виникає в зазорі між нерухомою стінкою камери і робочим органом, що обертається, і вивантаження матеріалу, який відрізняється тим, що створюють зсувні зусилля 40 Н, при швидкостях зсуву від 5 до 100 м/с, частота обертання робочого органу до 1500 об/хв, час перебування цементу в камері становить 5-10 с.