СПОСОБ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ЦЕМЕНТА
METHOD OF CHEMICAL CEMENT ACTIVATION

Изобретение относится к области строительных материалов и изделий, а именно к области активации цементных растворов путем механического воздействия на них, и может быть использовано в строительстве.
Из уровня техники известно, что для повышения эффективности гидратации цемент активируют, уменьшая размеры частиц. Активность цемента существенно увеличивается при уменьшении размеров частиц менее чем до 1 мкм (Middendorf В., Singh N.B. Nanoscience and nanotechnology in cementitious materials // Cement International. 2006. №4. Pp.80-86).
Известен способ механической активации цемента активаторами ударного типа (Липилин А.Б., Коренюгина Н.В., Векслер М.В. Селективная дезинтеграторная активация портландцемента. Строительные материалы, 2007, №7, с.74-75). В аппаратах, использующих способ, таких как дезинтеграторы, шаровые и планетарные мельницы, струйные мельницы, не удается достичь тонины помола менее 1 мкм при приемлемых показателях надежности, энергоемкости и производительности. Из-за специфического характера поверхности частиц, полученных в результате ударных воздействий, происходит быстрая потеря активности при хранении. Потеря активности после ударного воздействия составляет до 40% в месяц.
Известен способ активации цементных растворов и бетонов, в котором активация происходит путем механического воздействия после выдержки, соответствующей продолжительности первой стадии процесса структурообразования, определяемой по полной кривой его кинетики (SU 310877, 09.08.1971).
Наиболее близким к предложенному изобретению является способ механической активации цемента, включающий загрузку цементного раствора в рабочую камеру, воздействие на него за счет центробежной силы сдвиговым усилием, возникающим в зазоре между неподвижной стенкой камеры и вращающимся органом, и выгрузку материала (Сапожников М.Я. Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций. Москва, Высшая школа, 1971, с.142-144).
В данном способе не устранены перечисленные выше недостатки.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого способа механической активации цемента, который исключал бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в улучшении физико-механических характеристик цемента за счет повышения эффективности гидратации цемента посредством увеличения удельной площади поверхности, повышении прочности и увеличении срока активности цемента при хранении.
Указанный технический результат достигается в способе механической активации цемента, в котором цемент активируют сдвиговым усилием более 40 Н при скоростях сдвига от 5 до 100 м/с.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен исходный цемент; на фиг.2 - цемент после ударной активации; на фиг.3 - цемент после активации его сдвиговым усилием.
Стабилизировать активность цемента при хранении возможно при активации его сдвиговым усилием. В заявленном способе механической активации цемента цемент активируют сдвиговым усилием более 40 Н при скоростях сдвига от 5 до 100 м/с.
Сдвиговые усилия достигаются в узком зазоре между неподвижной цилиндрической стенкой и вращающимся рабочим органом (рабочими органами), изготовленным из износостойкого твердого материала. Рабочий орган прижимается к стенке за счет центробежной силы.
Исходный цемент сверху непрерывно загружают в рабочую камеру. За счет центробежной силы цемент попадает в зазор между рабочим органом и неподвижной стенкой камеры и происходит смещение слоев цемента относительно друг друга. Выгружается снизу. Время пребывания цемента в камере 5-10 с. Силу и скорость сдвигового усилия регулируют выбором массы рабочего органа и скоростью его вращения.
При размерах рабочей камеры диаметр 500 мм, высота 400 мм получена скорость активации 0,06 м/с, что соответствует производительности 500 кг/час. Частота вращения рабочего органа до 1500 об/мин.
В этих условиях для марки портландцемента ПЦ400Д20 Себряковского завода получены следующие результаты. На чертежах приведены фотографии микроскопического исследования исходного цемента, цемента полученного ударной активацией и цемента, полученного сдвиговым усилием. Активность исходного цемента при пропаривании 210 кг/кв.см., активность цемента, активированного ударным воздействием 355 кг/кв.см., активность цемента, активированного сдвиговым усилием 364 кг/кв.см. Потеря активности за 28 суток последнего составила 7,4%, после ударного воздействия - 22,2%.
Предложенное изобретение позволяет получить изделия с высокими физико-механическими свойствами, сократить энергозатраты и продлить срок хранения цемента.