СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТА
METHOD FOR DISPERSION OF CEMENT

Изобретение относится к производству строительных материалов, в химической технологии, и может быть использовано для получения строительных материалов, обладающих повышенной прочностью.
Известен способ диспергирования цементных паст с использованием ультразвуковых колебаний большой мощности, где диспергирование идет за счет процесса кавитации.
Одним из существенных недостатков использования ультразвуковых колебаний большой мощности является создание большой интенсивности ультразвуковых колебаний во всем объеме. При воздействии на раствор ультразвуковыми колебаниями с интенсивностью, превышающей порог кавитации, излучатель ультразвука подвергается разрушительным воздействиям.
Наиболее близким по техническому назначению является патент «Устройство для диспергирования жидких органических сред» РФ №2269374, 08.04.2003.
В заявляемом способе диспергирования цемента путем воздействия на воду затворения поверхностно-активным веществом и приготовления суспензии цемента в указанной воде на воду затворения предварительно воздействуют ультразвуковыми колебаниями частотой 100-140 кГц и мощностью 5-9 В·А в течение 3-4 часов. Для этого используется устройство, содержащее активатор с вибрационным элементом пьезокерамического типа, который питается от источника переменного тока частотой 50 Гц, излучаемая мощность - 5-9 В·А.
Вибрационный элемент односторонний, прикреплен без зазора внутри корпуса активатора к плоской стенке и через нее излучаются ультразвуковые колебания в воду. Материал корпуса химически нейтрален по отношению к водному раствору. Заявляемый способ воздействия на воду среднечастотных ультразвуковых колебаний основан на возникновении в воде нелинейных колебаний, вызывающих адиабатическое сжатие жидкости.
В качестве поверхностно-активного вещества ПАВ может быть применена добавка ОП-10 (ГОСТ 8433-81). Добавка представляет собой продукт обработки смеси диалкилфенолов окисью этилена, обладающий слабощелочной или слабокислой реакцией, хорошо растворимый в воде. Относится к классу неионогенных ПАВ. Структурная формула:
2
2
n
2
2
R(CHCHO)CHCHOH,
где R - алкильный остаток; содержащий 8-12 атомов углерода;
n=3-4 (для ОП-4);
n=10-12 (для ОП-10).
Таблица 1
Основные свойства добавки ОП-10
№ п/п
Наименование показателя
Фактические показатели
1
Внешний вид
Маслоподобная паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета
2
Внешний вид водного раствора концентрации 10 г/л
Прозрачная жидкость
3
Массовая доля основного вещества, % не менее
80
4
Массовая доля воды, %, не более
0,3
5
Водородный показатель рН водного раствора концентрации 10 г/л
6-8
6
Температурные пределы посветления водного раствора концентрации 10 г/л, °С
80-90
7
Поверхностное натяжение водного раствора концентрации 5 г/л, нм, не более
0,037
Пример конкретной реализации.
Для исследования влияния ультразвуковых полей на диспергирование цемента были приготовлены две суспензии. 1-я суспензия содержала 1 г цемента (ГОСТ 25328-82. Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа) и 0,05 г ПАВ - оксиэтилированный алкилфенол (ОП-10) в 100 мл водопроводной воды (ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»). 2-я суспензия отличается тем, что вода предварительно обработана в течение 3 часов ультразвуковыми колебаниями частотой 125 кГц и мощностью 9 В·А. Методом седиментационного анализа исследовано распределение частиц цемента по их размерам в суспензии цемента.
Таблица 2
Способ диспергирования
Размер частиц цемента, %
1-4 мкм
4-8 мкм
8-12 мкм
12-16 мкм
16-20 мкм
20-24 мкм
24-28 мкм
Заявляемый
2
7,2
15,2
31,2
35,2
-
-
Известный
1,6
3,2
14,0
16
22
25,2
24
Показано исчезновение фракций цемента от 20-28 мкм и увеличение мелкозернистой фракции. Заявляемое изобретение может быть использовано для получения строительных материалов повышенной прочности.