Особенности порошков тонкого помола. Назначение процесса измельчения в технологии строительных материалов различно в зависимости от размеров конечного продукта

Назначение процесса измельчения в технологии строительных материалов различно в зависимости от размеров конечного продукта. Дробление связано с получением конечного продукта относительно больших размеров, которые определяются чисто механическими особенностями смесей – возможностью получения наиболее плотного скелета.

Помол помимо этой цели преследует еще и увеличение скорости протекания различных химических процессов. Применение тонкомолотого материала в промышленности строительных материалов связано с тем, что при высокой степени дисперсности твердой фазы резко увеличивается скорость химических процессов в любых системах: гетерогенных, одно- и многокомпонентных. Объясняется это не только большим увеличением реакционной поверхности, но и повышением ее удельной реакционной способности.

В некоторых случаях помол вызывает химические изменения измалываемого материала. Например, тонкое измельчение кварца вызывает деформации кристаллической решетки с образованием участков аморфного кремнезема (Ходаков Г.С., Ребиндер П.А. Коллоидный журнал, т. 22, 1960, №3, с. 365…375).

Высокая химическая активность тонкоизмельченной твердой фазы объясняется не только аморфизацией поверхностного слоя зерен, но и образованием на поверхности свободных радикалов.

Важной особенностью порошков тонкого помола является повышение их растворимости, а также понижение температуры фазовых превращений и значительное повышение их реакционной способности при взаимодействии с другими веществами.

Так, в производстве изделий на основе извести песок в известково-песчаных смесях инертен и не способен химически взаимодействовать с известью. В результате этого приобретение прочности известково-песчаными растворами в естественных условиях достигается, главным образом, за счет твердения извести.

Однако в среде насыщенного пара (100% влажности) при температуре 170 ⁰С и выше (в автоклаве) кремнезем песка приобретает химическую активность и начинает быстро взаимодействовать с известью по реакции:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + (n-1)∙H₂O → CaO∙SiO₂∙n∙H₂O,

образуя гидросиликаты кальция – прочное и водостойкое вещество.

Регулируя степень измельчения тонкомолотого песка, можно изменять физико-механи-ческие свойства силикатного бетона. При этом прочность и морозостойкость его значительно повышаются.

В практической деятельности технологу всегда необходимо учитывать экономический фактор. Ведь даже незначительный домол, например, цементного клинкера или кварцевого песка резко увеличивает затраты энергии (рис. 3.9-3.10).

1 – через 1 сут.; 2 – через 28 сут.

Рисунок 3.9 – Зависимость прочности R_сж портландцемента от удельной поверхности s

1 – доменный шлак; 2 – кварцевый песок; 3 – клинкер; 4 – известняк

Рисунок 3.10 – Зависимость удельного расхода электроэнергии Е от удельной

поверхности s готового продукта

Сравнивая кривую 2 прироста прочности цемента от его удельной поверхности, приведенную на рис. 3.9, с кривой 3 на рис. 3.10, нетрудно подсчитать, что увеличение активности цемента с 50 до 70 МПа (на 40%) повлечет за собой увеличение энергозатрат примерно с 20 до 50 кВт∙ч, т.е. в 2,5 раза. Что на данном этапе технического развития выгоднее, представляется решать совместно технологу и экономисту.