facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

Автор Доклада: 
Ядыкина В.В., Траутваин А.И., Гридчин А.М.
Награда: 
МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

УДК 691.168

МЕХАНИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА

 

Ядыкина В.В., д-р. техн. наук, проф.
Траутваин А.И., аспирант
Гридчин А.М., д-р. техн. наук, проф.
Белгородский Государственный Технологический университет им. В.Г Шухова

 

В статье рассматривается наиболее рациональный помольный агрегат не только с точки зрения увеличения дисперсности исходного материала, но и повышения его реакционной способности и, как следствие, получения композитов на их основе с высокими физико-механическими характеристиками.
Ключевые слова: активация, минеральный порошок, органоминеральный композит

In article consideration the most efficient grinding machine, not only in terms of increasing the dispersion of the source material, but also increase the reactivity and, consequently, the production of composites based on them with high physical and mechanical characteristics.
Key worlds: activation, mineral powder, organic composite

Интенсивное развитие потребностей промышленности в тонкодисперсных материалах в последние годы повлекло за собой необходимость конструирования и изготовления в больших количествах специализированной измельчающей техники, что в конечном итоге привело к принципиально новому витку в развитии механохимии неорганических веществ. Свидетельством стремительного развития числа исследований по механохимии является проведение различных совещаний, появления большого числа статей, обзоров и монографий во всех странах мира. Можно утверждать, что в настоящее время отсутствует разновидность мельницы, которая позволила бы произвести эффективную замену всех видов измельчителей. Выбор мельниц для промышленных целей должен осуществляется с учетом конкретных свойств измельчаемого материала и условий его применения. Должны учитываться такие показатели, как дисперсность, которую необходимо получить, размеры исходного материала, его механические свойства, реакционная способность, возможная степень загрязнения материала продуктами износа мельниц и мелющих тел, а также экономичность процессов измельчения, простота конструкции измельчаемой установки и надежность ее работы [1].

Целью исследования явилось выявление наиболее рационального помольного агрегата не только с точки зрения увеличения дисперсности исходного материала, но и повышения реакционной способности и, как следствие, получения композитов на их основе с высокими физико-механическими характеристиками.

Исследования проводились на таких материалах, как кварцевый песок, гранит, кварцитопесчаник Лебединского ГОКа и отходы мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов (отходы ММС). Помол материалов производился с использованием трех различных лабораторных мельниц: шаровой планетарной, вибромельницы и вибрационного истирателя.

Гранулометрический состав наполнителей оказывает влияние на свойства асфальтобетонных смесей с их использованием. Он важен, в первую очередь тем, что содержание частиц определенной величины может существенно сказаться на активности его поверхности [2]. От величины частиц наполнителя в значительной степени зависит удельная поверхность последнего и соответственно – активность. Результаты определения гранулометрического состава минеральных порошков, измельченных в различных мельницах, определенные с помощью лазерного анализатора частиц, с распределением по долям поверхности, представлены на рис. 1.

Следует отметить, что материалы различной природы при измельчении в одной и той же мельнице имеют идентичный профиль гранулометрического состава.

Для наполнителей, измельченных в вибромельнице, характерно равномерное распределение частиц в области от 1,1 до 27,1 и отсутствие частиц размером более 60 мкм, в то время как для вибрационного истирателя высоко содержание частиц в области от 18,2 до 75 мкм. Кривая гранулометрического состава для шаровой планетарной мельницы в области от 0,33 до 12,2 мкм аналогична таковой для вибромельницы, однако проходит несколько ниже, затем наблюдается пик в области от 18,2 до 60,4 мкм, что сходно с вибрационным истирателем. Отличие заключается в количественном соотношении частиц указанного диапазона. При помоле материала в вибрационном истирателе их количество достигает 10%, а в шаровой планетарной мельнице – не превышает 7%. Отсюда можно сделать вывод, что в начале измельчения материала в шаровой планетарной мельнице, характер помола в ней сходен с измельчением в вибрационном истирателе (истирающее воздействие), а затем он частично переходит в ударное воздействие, как и в вибромельнице.

Гранулометрический состав наполнителей

 

Рисунок 1 - Гранулометрический состав наполнителей, измельченных в различных помольных агрегатах: а – кварцитопесчаник; б – песок; в – отходы ММС; г - гранит

Одним из наиболее эффективных способов увеличения прочности сцепления битума с минеральными материалами в асфальтобетонах является интенсификация физико-химических процессов взаимодействия в зоне контакта, что может быть достигнуто использованием заполнителей и наполнителей с активной поверхностью или модифицированием.

В работе [3] нами была установлена зависимость изменения активности поверхности различных материалов при помоле от величины их удельной поверхности.

Показано [3], что степень измельчения значительно влияет на концентрацию активных центров, причем полученные зависимости для всех материалов в различных мельницах имеют свои особенности. С повышением тонкости помола происходит рост концентрации обменных центров, то есть активности. Например, при помоле в шаровой планетарной мельнице оптимальной удельной поверхностью с точки зрения роста концентрации обменных центров для кварцитопесчаника и отходов ММС будет – 400 м2/кг, гранита – 650 м2/кг; песка – 200 м2/кг; в вибромельнице для кварцитопесчаника и отходов ММС эта величина составляет 400 м2/кг, песка - 300 м2/кг; гранита - 500 м2/кг; при измельчении отходов ММС и песка в вибрационном истирателе оптимальной удельной поверхностью является 300 м2/кг, кварцитопесчаника – 370 м2/кг, гранита - 450 м2/кг.

В результате помола происходит активация поверхности дисперсных материалов, которая должна привести к более высокой интенсивности взаимодействия вяжущего с поверхностью минеральных порошков по сравнению с наективированными. Для подтверждения этого предположения были определены физико-механические показатели асфальтовяжущего на свежеразмолотом минеральном порошке и в стабильном состоянии.

Полученные результаты, представленные в таблице 1, показывают, что исследуемые минеральные порошки, активированные в различных мельницах, обеспечивают гораздо лучшее взаимодействие с битумом, по сравнению с порошками в неактивированном состоянии, что приводит к повышению физико-механических характеристик асфальтовяжущего.

Таблица 1 – Физико-механические показатели асфальтовяжущего на материалах, измельченных в вибрационном истирателе

Наименование материала

Неактивированный порошок

Активированный порошок

20

Kвод

Набухание

20

Kвод

Набухание

Песок

2,3

0,56

5,8

3,2

0,81

4,2

Кварцитопесчаник

3,6

0,72

3,1

4,4

0,91

2,4

Гранит

3,3

0,70

3,3

4,1

0,86

2,8

Отходы ММС

4,0

0,78

2,4

4,8

0,94

1,8

 

При росте концентрации обменных центров на поверхности минеральных порошках в результате помола происходит увеличение предела прочности при сжатии, коэффициента водостойкости, уменьшение набухания образцов асфальтовяжущего, более того, повышение концентрации обменных центров коррелирует с изменением физико-механических показателей асфальтовяжущего. Так, например, активность свежеразмолотого песка в вибрационном истирателе с удельной поверхностью 350 м2/кг на 55% выше по сравнению с материалом в стабильном состоянии, что привело к повышению предела прочности при сжатии на 39%, коэффициента водостойкости на 43% и снижению набухания на 38%.

Таким образом, различные мельницы, в зависимости от способа воздействия на измельчаемый материал, дают продукты, характеризующиеся различной степенью дисперсности и активности. Наиболее реакционно способными являются материалы, измельченные в шаровой планетарной мельнице, наименее – в вибрационном истирателе. При этом, в результате активации наблюдается более высокая интенсивность взаимодействия битума с поверхностью минеральных порошков по сравнению с неактивированными, что положительно отразилось на качестве органоминерального композита.

Литература:

  • 1. Прокопец, В.С. Механоактивационная технология получения минерального вяжущего на основе кислых зол ТЭЦ: учебное пособие / В.С. Прокопец, Е.А. Бедрин. – Омск: СибАДИ, 2003. – 101 с.
  • 2. Комохов, П.Г. Нанотехнология, структура и свойства бетона / П.Г. Комохов // Третья международная научно-практическая конференция «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии». – Ростов-на-Дону, 2004. – Т. 1. - С. 265-267.
  • 3. Траутваин, А.И. Повышение реакционной способности наполнителей в результате помолам / А.И. Траутваин, В.В. Ядыкина, А.М. Гридчин // Строительные материалы. – 2010. - № 12. - С. 81-83.
8.75
Ваша оценка: Нет Средняя: 8.8 (4 голоса)
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.