< < < Назад к статьям

Усовершенствование метода определения дисперсности сыпучих материалов

Бабич М.В. - директор ГП «СЕПРОЦЕМ»

Холодный А.Г., к.т.н.

Выбор цемента для бетона конкретного назначения определяется его маркой и характеристикой дисперсности, которые и указываются в паспорте производителя. В последнее время при поиске эффективных решений улучшения качества цемента значительное внимание в технологии цемента уделяется совершенствованию процесса измельчения клинкера с добавками. При этом дискутируется вопрос об оптимальности показателя дисперсности, который оценивается по удельной поверхности и остаткам на стандартных контрольных ситах. Все большее внимание обращается на недооценку значимости зернового состава продуктов помола. Так, при сертификационных испытаниях, проводившихся в РХТУ им. Д.И.Менделеева [1], установлено, что высокая удельная поверхность при определеннии воздухопроницаемости пробы по Блэйну характеризует плотность упаковки зерен и при монофракционности может быть низкой, а цемент высокодисперсным. Однако, как показывают испытания, это не обеспечивает лучший результат в части свойств цемента. Это позволило исследователям сделать вывод о том, что удельная поверхность не является достаточно убедительным показателем в оценке качества цемента.

Наиболее распространенным способом оценки дисперсности материала, благодаря своей доступности и оперативности, является ситовой метод. Достоверность результатов ситового анализа особенно важна, если тонкость измельчения тесно связана с реакционной способностью материала. Однако получение достоверных результатов с помощью ситового анализа затруднено по ряду причин. Во-первых, согласно ГОСТ 6613-86 «Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия» допустимые отклонения в размере стороны ячейки для сетки нормальной точности № 008 составляют ± 8 мкм, т.е. она может иметь размеры стороны ячейки от 72 до 88 мкм. Во-вторых, не учитывается временное истирание проволоки сит, что также приводит к искажению истинных результатов. Наличие неконтролируемых факторов, влияющих на результаты ситового анализа, делают невозможным их сопоставление и воспроизведение в различных лабораториях, а также их использование для прогнозирования химической активности материала.

Решению указанных проблем способствует введение нового показателя – коэффициента сита. Применение данного показателя позволяет корректировать результаты ситового анализа с учетом технического состояния сита. Коэффициент сита периодически устанавливают с помощью стандартного образца (СО) следующим образом. Вначале на исследуемом сите просеивают СО и определяют на нем остаток (P). Затем вычисляют коэффициент сита (F), как: F = R 0 /P , где R 0 – аттестованный показатель СО (т.е. значение остатка на сите № 008, характеризующимся номинальным размером стороны ячейки).

В дальнейшем получаемые значения остатков на сите корректируют, умножая их на коэффициент сита. Через определенное количество просеиваний вновь определяют коэффициент сита. Метод вычисления и применения коэффициента сита реализован при оценке тонкости помола цемента в ДСТУ Б В. 2.7-188:2009 «Будівельні матеріали. Цементи. Методи визначення тонкості помелу».

С введеним этого показателя значительно возросла достоверность результатов ситового анализа, которые обоснованно могут быть использованы для прогнозирования свойств цемента. Известно, что влияние размеров цементных зерен на степень их гидратации весьма существенно как в ранние сроки твердения, так и после приобретения марочной прочности (рис.1). В свою очередь степень гидратации является объективным показателем, позволяющим оценить свойства цемента.

Решив одни проблемы, мы столкнулись с новой - не менее значимой. Эта проблема заключается в определении аттестованного значения остатка на сите в СО. В основном, для установления аттестованного показателя применяется межлабораторная аттестация. Однако применение ее в данном случае не представляется правильным, т.к. в различных лабораториях применяются сита с заведомыми отклонениями размеров стороны ячеек от номинальных значений. Поэтому для установления аттестованных показателей СО предлагается применять новую расчетно-экспериментальную процедуру. Она состоит в том, что R0 определяют не прямым экспериментальным измерением, а графически - анализом кривой крупности СО.

На примере разработки СО с известным остатком на сите № 008 продемонстрируем последовательность операций построения кривой крупности и использования ее для определения аттестуемых показателей.

Прежде всего, микроскопическим методом определяются фактические значения размеров стороны ячеек сит № 0063, № 008 и № 009, которые в данном случае составляют 62, 82,5, 96 мкм, соответственно. Затем определяют суммарные остатки на этих ситах, они составляют 32,0, 15,0, 8,0 %, соответственно. Полученные экспериментальные результаты используют для построения кривой крупности в координатах «размер стороны ячейки – остаток на сите». Затем с помощью кривой крупности графически определяют остаток на сите, имеющем размер стороны ячейки 80 мкм. Этот остаток и является аттестуемым показателем - R . Кроме того, используя кривую крупности, можно оценить пригодность сита. Для этого сначала устанавливают, какие остатки СО { , } соответствуют допустимым размерам сита. Если в результате просеивания СО значения остатка находятся в интервале {Rmax ; Rmin }, дальнейшее использование сита разрешается. Если значения остатка находятся за пределами этого интервала, то сито бракуется.

На рис.2 приведена кривая дисперсности СО, по которой определяют аттестованное значение остатка на сите № 008 (R ). Для рассмотренного примера оно составляет 16,6 %. Допустимые значения остатков на ситах (R и R ) с размерами сторон ячеек 72 мкм и 88 мкм согласно графику составляют 22,6 % и 12,0 % соответственно.

Указанные значения характеризуют лишь данный СО, так как кривая крупности строится для каждого стандартного образца индивидуально. Поэтому наиболее существенная погрешность аттестованных показателей СО, связанная с усреднением составляющих его фракций, исключается.

После выполнения всех перечисленных операций стандартный образец взвешивают и помещают в пластмассовый контейнер, защищающий образец от воздействия атмосферной влаги. Паспорт, сопровождающий СО, содержит данные о значении аттестуемого показателя, а также граничные значения и .

Описанная процедура была реализована при приготовлении СО, использованного для оценки тонкости помола цемента по ДСТУ Б В. 2.7-188:2009. При изготовлении СО учитывали, что это должен быть инертный и высокотекучий порошок. Последнее достигается окатанной формой зерен порошка. Указанным требованиям отвечает реактив Al2O3, который и был опробован в качестве СО (рис. 3).

Таким образом, предложенный метод позволяет значительно повысить достоверность результатов ситового анализа сыпучих материалов, прежде всего цемента.

Выражаем благодарность проф. Руновой Р.Ф. (КНУБА), принявшей участие в обсуждении подготовительных материалов для статьи.

1. Сивков С.П. Современные тенденции в производстве цемента в РФ./ Российский ежегодник сухих строительных смесей. М., 2010, с.76 – 80. 2. Ritzman, H. Uber Beziehunden zwischen der Kornverteilung und der Festigkeit von Portlandzement. Zement – Kalk – Gips, 21 (1968) № 9, S. 390-396 3. Мерик Ж. Влияние помола и хранения клинкера. Тр. VII Межд. конгресс по химии цемента. (1980). М., Стройиздат, стр. 87-106.



Дата публикации: 06/03/2012 года




© 2010-2018. Державне підприємство «Орган з сертифікації цементів СЕПРОЦЕМ». Всі права захищені.Посилання на ДП «СЕПРОЦЕМ» обов'язкове!