Remontoff23.ru

Про Ремонт
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить удельную поверхность цемента

Приборы для определения удельной поверхности и среднего размера частиц дисперсных материалов ПСХ-10а и ПСХ-10аК

ПСХ-10а

Базовый прибор всей серии приборов ПСХ.

Предназначен для быстрого контроля степени измельчения порошковых материалов. Прошёл ряд модернизаций, сделавших прибор надёжным средством лабораторных исследований и технологического контроля процесса измельчения широкого круга материалов.

ПСХ-10аК

Компьютеризированный вариант базового прибора ПСХ-10а.

Компьютеризированный вариант базового прибора ПСХ-10а. Поставляется вместе с ноутбуком, на который предустановлена программа управления прибором ПСХ-10аК, и шлейфом-адаптером для подключения его к прибору.

Область применения

Важнейшим показателем качества строительных, металлургических и других порошкообразных материалов — минеральных и органических пигментов, гипса, извести, известняка, а также электродов, лекарственных вспомогательных веществ, катализаторов и т.д. является дисперсность — удельная поверхность и средний размер частиц порошков.

При помощи приборов ПСХ-10а и ПСХ-17 осуществляется контроль качества строительных, дорожно-строительных, металлургических и других порошкообразных материалов — минеральных и органических пигментов, гипса, извести, известняка, а также электродов, лекарственных вспомогательных веществ, катализаторов и т.д.

Приборы типа ПСХ включены в качестве обязательного средства контроля и измерений удельной поверхности и среднего размера частиц многих порошковых материалов:

  • ГОСТ 11573-65 (Изделия огнеупорные. Метод определения коэффициента газопроницаемости)
  • ГОСТ 310.2-76 (Цемент)
  • ГОСТ 23789-79 (Вяжущие гипсовые)
  • ГОСТ 21043-87 (Руды железные и концентраты. Метод определения внешней удельной поверхности)
  • ГОСТ 30774-2001 (Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка)
  • ТУ фармацевтической промышленности для измерения дисперсности лекарственных и вспомогательных веществ (МУ 64-002-86, МУ 64-012-89).

Также нормативные документы на другие порошковые материалы.

ПРИМЕРЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА ПСХ-10а

МатериалУдельная поверхность, см²/гПогрешность измерения, см²/гСреднемассовый размер частиц
Диатомит молотый, плотн.= 2,3 г/см³21560±320 (1,5 %)1,2 мкм
Портландцемент, плотн.=3,1 г/см³3148±28 (1,5 %)6,2 мкм
Карбид вольфрама, плотн.=15,8 г/см³432±4 (1,1 %)8,8 мкм

Принцип действия

Для определения дисперсности в промышленном контроле общепринят метод фильтрации вязкой субстанции (газа) через пористые тела. Фильтрационный метод включен в стандарты США (ASTM) и европейских стран (DIN, ISO) на технологические параметры многих порошков.

Теоретические основы метода, разработанные Дарси, Козени и Карманом, прошли испытания временем и остаются неизменными. Однако основанные на этом методе приборы Блейна, Фишера, Товарова, АДП, ПСХ (измеряемые всеми ими значения удельной поверхности идентичны), созданные в середине XX века в соответствии с уровнем техники того времени, весьма устарели и не соответствуют современным технологическим требованиям по дизайну, точности, трудоемкости, продолжительности и удобству измерений. Достижения современной электроники открыли возможность создания прибора нового поколения, необходимость в котором оправдана возросшими запросами промышленности.

В приборах дисперсионного анализа серии ПСХ использован общепринятый в мировой практике метод газопроницаемости Козени и Кармана. Газопроницаемость слоя порошка определяют по продолжительности фильтрации через него воздуха при фиксированном начальном и конечном разрежении в рабочем объёме прибора. Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) материала порошка, массу порошка и высоту его слоя в кювете.

В приборе ПСХ-10а измерения и расчеты газопроницаемости, удельной поверхности и среднемассового размера частиц порошков выполняются под управлением процессора, работающего по специально созданной программе. Используются встроенный таймер и высокоточный безинерционный электронный датчик давления. Специальный термодатчик измеряет температуру фильтруемого воздуха, которая автоматически учитывается в расчете его вязкости и, соответственно, в измерениях газопроницаемости и удельной поверхности порошков. Эти устройства значительно сокращают длительность и повышают точность результатов анализа, уменьшают погрешности субъективного характера, обусловленные участием оператора в выполнении измерений и расчетов.

Читайте так же:
Смешать цемент с бустилатом

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Удельная поверхность — цементный порошок

Удельная поверхность цементного порошка , измеренная сорбционным методом, составляет для обычного тампонажного портландцемента 700 — 900 м2 / кг, по методу воздухопроницаемости — 300 — 350 м2 / кг, по методу Вагнера ( по светопроницаемости) — 160 — 200 м2 / кг. [1]

Удельная поверхность цементного порошка может быть определена методом воздухопроницаемости. [2]

Удельную поверхность цементного порошка обычно определяют по методу воздухопроницаемости, так как коэффициент проницаемости порошка — функция его гранулометрического состава и формы зерен. [3]

Величина удельной поверхности цементного порошка указывается приближенно, без учета пористости материала; поэтому значение ее занижено. [4]

Зависимость скорости гидратации от удельной поверхности цементного порошка можно принимать прямо пропорциональной. [5]

Они показывают, что наибольшее увеличение удельной поверхности цементных порошков при одинаковых условиях помола дает полиэтилгидросилоксановая жидкость и фенилтриэтоксисилан. [6]

Тонкость помола портландцемента ( суммарная поверхность частиц, заключенных в 1 г порошка) выражается в см2 / г и определяется с помощью метода воздухопроницаемости прибором ПСХ-2 или другими приборами; для определения удельной поверхности цементного порошка применяют также ситовый анализ, который позволяет сравнительно быстро охарактеризовать гранулометрический ( зерновой) состав порошка. Для этой цели используют сито № 008 с размером стороны ячейки в свету 80 мк или сито с числом отверстий 4900 на площади 1 см2 с размером стороны ячейки в свету 88 мк. [8]

Данные табл. 18 характеризуют зависимость удельной поверхности цемента, полученного при помоле клинкера Николаевского цементного завода ( время помола — 8 ч), и физико-механических свойств цементных растворов ( 1: 3) от кремнеорганических добавок. Наибольший прирост удельной поверхности цементных порошков при одинаковых условиях помола дает полиэтилгидросилоксано-вая жидкость и фенилтриэтоксисилан. Удельная поверхность гидрофобизованного цемента при использовании метилсиликоната натрия и тетраэтоксисилана оказывается выше, чем контрольного, который размалывался без добавки. Однако в случае полидиэтилсилоксановой жидкости наблюдается лишь незначительное повышение удельной поверхности. [9]

Чем выше тонкость помола цемента, тем быстрее при прочих равных условиях наступают сроки схватывания раствора. Однако для сохранения первоначальной подвижности там-понажного раствора с увеличением удельной поверхности цементного порошка необходимо повышать количество воды для затворения, что несколько снижает ускоряющий эффект. При температуре ЮО С тонкость помола портландцемента на сроки схватывания не влияет, так как. [10]

Механическая прочность тампонажного камня быстрее нарастает при использовании высокой удельной поверхности. В этом случае ускоряются реакции гидролиза и гидратации. Однако беспредельно увеличивать удельную поверхность цементного порошка нельзя, так как это требует увеличения количества воды для затворения и повышает стоимость цемента. Для работы при высоких температурах и давлениях предпочтительно иметь портландцементы не высокой удельной поверхности, а определенного гранулометрического ( зернового) состава. [11]

Сухие строительные смеси на основе молотого портландцемента с кварцсодержащими микронаполнителями

Кварцсодержащие горные породы и промышленные отходы, используемые в качестве микронаполнителей, состоят из следующих породообразующих минералов: кварца, полевых шпатов, каолинита и кварцевого (аморфного) стекла.

При измельчении микронаполнителей в мельницах происходит уменьшение среднего размера частиц, изменение их морфологии за счет экзогенных процессов [б], возникающих от удара и трения стальными шарами и цилиндрами, и самое существенное — глубокие изменения значений поверхностной энергии показателя структуры минералов.

Механизм происходящих процессов заключается в следующем. Сначала при дроблении кварца происходит разупорядочение его кристаллической решетки, а уже при дальнейшем помоле, вслед за разрушением частиц — образование на их поверхности аморфизированных продуктов. Эта тенденция еще больше проявляется с молотым кварцевым стеклом. В направлении глубины частицы слои кристаллов характеризуются возрастающими размерами, а в центре — неизмененной структурой [1]. Аморфизация, т.е. получение переохлажденной жидкости кварца с высоким коэффициентом вязкости, значительно снижает поверхностную энергию активации и повышает его химическую активность в пределах расстояний 0,5-1 нм, соответствующих формированию ближнего порядка атомов и молекул [2].

Читайте так же:
Как получают цемент химия

Для свежеизмельченных частиц или подвергнутых только поверхностному абразивному воздействию (например при простом смешивании) определяющей характеристикой является поверхностная энергия (активация) [З]. Дальнейший переход к термодинамически устойчивому состоянию способствует: адсорбции на частицах газообразных продуктов из воздуха, налипанию тонкоиз мельченных частиц к поверхности кристаллов, образованию экранирующих пленок из водных растворов химических добавок [4].

Из приведенного механизма процессов следует, что создание сухих смесей на основе портландцемента с введением кварцсодержащих микронаполнителей представляется важным направлением, позволяющим повысить в составе смешанного вяжущего химическую активность кварцевой составляющей и одновременно — клинкерной за счет абразивного эффекта микронаполнителя.

При режимах приготовления, способствующих именно активации поверхности микронаполнителя (малое измельчение, умеренное истирающее действие и т.п.), т.е. направленных только на повышение поверхностной энергии, возможно изготавливать обычные сухие смеси с порошкообразными добавками или компонентами различного назначения. Однако очень важно в этом случае использовать весьма короткий период (от долей секунды до нескольких минут), когда поверхностная энергия имеет высокие значения. По нашему мнению здесь весьма перспективно использование тонкодисперсных частиц основного вяжущего, которые хорошо адсорбируются на активируемой поверхности, повышая в конечном итоге контактную зону с микронаполнителями, играя уже роль ускорителей твердения — «кристаллических затравок».

Учитывая вышеизложенное, нами проводились исследования с различными кварцсодержащими наполнителями: пылью циклонной керамзитовой, порошком перлита, молотым гранитом, кварцевыми хвостами и молотым кварцевым песком. Удельная поверхность их колебалась в пределах от 1700 до 5300 см²/г. По активности наполнители (табл.1) можно расположить в следующей последовательности: пыль циклонная, керамзитовая — порошок перлита — молотый гранит — кварцевые хвосты — молотый кварцевый песок.

№ п/пНаименование микронаполнителейКоличество извести, поглощенной из известкового раствора в течение 30 суток (15 титрований) в мг CаО на 1 г добавки
1Пыль циклонная, керамзитовая44,49
2Порошок перлита42,07
3Молотый гранит16,58
4Кварцевые хвосты10,17
5Молотый кварцевый песок6,38

При домоле кварцевого песка с удельной поверхности 2000 см²/г до 4000 и 6000 см²/г его активность повышалась соответственно с 6,38 до 11,5 и 14,28 мг. О различиях в химическом составе микронаполнителей свидетельствует содержание растворимого кремнезема (табл.2).

С увеличением удельной поверхности кварцевого песка до 2000, 4000 и 6000 см²/г растворимость кварца повышалась и составляла соответственно 17,21: 32,29 и 32,89 мг/л.

Активность наполнителей (Н) в смесях с портландцементом (Ц) Подольского завода определяли при соотношениях (% по массе) Ц + Н: 90+10, 80+20 и 70+30 по нарастанию пластической прочности строительных растворов. Составы с 10% наполнителя характеризовались ранним наступлением структурообразования. Из них были изготовлены образцы размером 40х40х160 мм и испытаны через 7,28 и 90 суток. Результаты испытаний показали, что наиболее активным микронаполнителем во всех трех составах является керамзитовая пыль. Несколько меньшим по эффекту активности — перлит. Довольно активным оказался молотый гранит в составах 90+10 и 80+20%, который по эффективности не отличался от керамзитовой пыли.

№ п/пНаименование микронаполнителейВытяжка
ВодаCa(OH)2Раствор, близкий по составу к поровой жидкости цементного камня
1Пыль циклонная, керамзитовая11,114,52,9
2Порошок перлита26,321,62,05
3Молотый гранит50,551,45,8
4Кварцевые хвосты5,931,064,06
5Молотый кварцевый песок17,711,63,15
Читайте так же:
Растворы цементные гост действующий

Вопросы формирования структуры частиц в смешанных цементах [5] приобретают особое значение, так как микронаполнители являются абразивными телами. Опыты показали, что помол клинкерного цемента идет интенсивнее с увеличением количества абразивно-действующего материала, причем до того момента, пока его частицы будут крупнее зерен клинкерного компонента. После уравнивания их гранулометрии изменение носит затухающий характер и уже не зависит от наличия песчаного компонента. Но измельчение самого песка происходит интенсивнее.

Для получения оптимальной гранулометрической структуры существенным фактором является время введения песка, которое зависит от исходной гранулометрии порошка и от той гранулометрии и структуры, которую должны иметь после помола.

Для определения влияния фактора времени введения песка на структуру песчаного портландцемента было выбрано 6 цементов состава 80+20% (клинкер + песок). Время для помола клинкера без микронаполнителя до значений удельной поверхности соответственно 500; 1000: 1500; 2500; 3500; 4500 см²/г в каждом опыте принималось за 100%, а приведенные значения удельной поверхности соответствовали 50% от их окончательной величины. В дальнейшем вводился песок через период продолжительностью в 20,50,70 и 95% от времени, необходимого для получения портландцемента без микронаполнителя требуемой удельной поверхности. Из проведенных исследований было установлено, что максимальное увеличение удельной поверхности клинкерного компонента имело место для портландцемента с исходной удельной поверхностью 3000 и не менее 1500 см2/г, а для цементов с исходной удельной поверхностью менее 1500 и более 3000 см2/г интенсивность ее увеличения понижалась. Результаты испытаний показали, что наиболее рационально вводить микронаполнитель таким образом, чтобы оставшееся время окончательного домола портландцемента было близко или равно времени помола песка (в нашем случае 50% от времени помола). В этом режиме в песчаном портландцементе с удельной поверхностью 2000-4000 см²/г получается наибольшее количество фракции 40 мк, при наименьшем содержании песчаного компонента и его равномерном распределении среди фракций — более 40 мк. Опыты показали, что при большем времени (через 80%) до введения песка клинкерная часть измельчалась тоже весьма эффективно. Песок при этом еще не успевает полностью измельчиться и поэтому наиболее рационально за время его введения считать период, после которого микронаполнитель успевает измельчиться до значений удельной поверхности портландцемента.

Для выявления абразивного действия микронаполнителя предварительно измельченный (до удельной поверхности 2500 см²/г) клинкер и песчаный компонент с крупностью зерен более 200 мкм вводили в лабораторную мельницу без мелющих тел. После этого клинкерную часть и микронаполнитель разделяли просевом через сито с размером ячеек 100 мкм и затем определяли прочность цементного камня.

Результаты испытаний на прочность (табл.3) цементного камня, полученного из цементов, измельченных абразивным воздействием микронаполнителя на портландцемент, показали, что при увеличении песка до 80% прочность в возрасте 28 суток повышается на 10-12% по сравнению с прочностью цементного камня на цементе без абразивного воздействия.

Вещественный состав цемента клинкер + песок, %Прочность образцов размером 20×20×20 мм на сжатие, МПа в возрасте, сут.
13728
100+0*6,036,955,060,0
100+06,642,360,268,8
80+207,243,562,869,8
50+505,538,254,060,2
20+804,822,530,240,8
Примечание: * без домола.

Таким образом смешивание микронаполнителя с цементом по времени необходимо осуществлять тогда, когда период его домола будет равен времени помола микронаполнителя до величины удельной поверхности цемента. При этом достигается рациональный гранулометрический состав зерен клинкера и микронаполнителя, их равномерное распределение, а также наилучшим образом используются абразивные свойства микронаполнителя. Удельная поверхность получаемого смешанного цемента близка к удельной поверхности исходного портландцемента. В клинкерной составляющей наблюдается повышенное содержание мелких фракций. Исследования возможности получения смешанного цемента проводили потрем направлениям: совместным помолом клинкера и кварцевого песка; смешением портландцемента с молотым песком определенной дисперсии и помолом портландцемента последовательно по двум стадиям — сначала цемента, а затем совместно с наполнителем. Опыты показали, что для первого случая характерна тщательность перемешивания и наличие всех процессов, указанных выше; во втором — эффективность ограничивается повышением активации поверхности цемента и наполнителя, а в третьем способе — вводится новый элемент — повторный помол портландцемента. При этом зерна портландцемента за счет абразивного эффекта частиц песка дополнительно измельчаются, а уже измельченные частицы песка замещают крупные зерна клинкера, способствуя формированию благоприятной структуры при твердении цементного камня.

Читайте так же:
Жидкое стекло без цемента

Из анализа результатов помола установлено, что удельная поверхность клинкерного компонента заметно увеличивается при добавлении песка до 20% (в 1,5) и менее значительно — в количестве до 40% (в 1,8 раза). Дальнейшее увеличение песка не влияет на величину удельной поверхности. Максимальное количество его возможно ограничить до 30%.

Экспериментальные данные, анализ экономической целесообразности и технической реализации показали, что целесообразным является помол песчаных портландцементов до оптимальных структур при следующих условиях: помол клинкера в течении 135 мин. до удельной поверхности 3500 см²/г или помол до удельной поверхности 2500 см²/г в течение 90 мин., а далее добавляется песчаный компонент в количестве 20% и величина удельной поверхности песчаного портландцемента доводится до 4000 см²/г при общей продолжительности около 180 мин.

Выводы:

  1. Кварцсодержащие наполнители по активности располагаются в последовательности: пыль циклонная, керамзитовая -> порошок перлита -> молотый гранит -> кварцевые хвосты -> молотый кварцевый песок.
  2. Абразивное действие песка при помоле продолжается до тех пор, пока его частицы не уменьшатся до размеров частиц клинкера. При этом эффективное увеличение удельной поверхности песчаного портландцемента происходит при условии, если исходные значения ее у портландцемента находятся в пределах от 1500-1300 см²/г.
  3. Введение песка в помол через время, составляющее 80% от периода всего цикла помола, способствует получению оптимальной гранулометрии песчаного портландцемента.
  4. Наиболее эффективным способом получения песчаного портландцемента с высоким коэффициентом использования клинкерной составляющей является двухстадийный помол, оптимальным составом является: клинкер 80% + песок 20%.
  1. Ходаков Г.С. Физика измельчения. — М., Наука, 1972, 308 с.
  2. Китайгородский А.И. Порядок и беспорядок в мире атомов. — М., 1996.
  3. Усов Б.А., Домокеев А.А. Об эффекте активации добавок. Бетон и железобетон. № 41. 1991.
  4. Борщ ИМ., Вознесенский В.А. и др. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. — Киев. Высшая школа, 1981.
  5. Попов Л.Н. Домол цемента. В кн.: Технология бетонных и железобетонных изделий. — М., Высшая школа, 1972, с., 163-164.
  6. Якушева А.Ф. Динамическая геология. — М., 1970.

Источник: «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века»

Москалев Александр

Смесители сухих смесей, оборудование для производства ССС,
Станции растаривания, Пневмокамерные и пневмошлюзовые насосы, Телескопические загрузчики, Весовые бункера-дозаторы
Тел.: +7 909 261-13-29
info@stroymehanika.ru
Skype: A.Moskalev_SM

Лабазин Илья

Вопросы дилерского сотрудничества, Фасовочные станции, Станции затаривания, Дозаторы малых добавок
Тел.: +7 962 272-62-77
info@stroymehanika.ru
Skype: stroymehanika71

Лозовский Михаил

Ленточные конвейеры и элеваторы, Винтовые конвейеры АРМАТА, Силосы цемента, Дробильно-сортировочное и помольное оборудование, Виброгрохоты и вибросита
Тел.: +7 960 616-30-22
info@stroymehanika.ru

Читайте так же:
Mapefill цементный раствор для анкеровки

Определение удельной поверхности измельчаемых материалов

Не так давно в нашей публикации мы рассматривали один из методов определения качества измельчения материала при использовании мелющих шаров. Данный показатель основывался на определении “остаток на сите”. В данной статье рассмотрим другой метод, который подразумевает расчет “величины удельной поверхности”. Оба перечисленных показателя полностью характеризуют понятие “качество помола” и оптимальность измельчительного процесса в шаровых мельницах.

Удельная поверхность, или удельная площадь поверхности, — это суммарная поверхность всех частиц измельченного материала, как правило, дисперсного или пористого, разделенная на массу изучаемого материала. Удельная поверхность материала складывается из суммы площадей поверхности всех его зерен. Чем меньше размер этих зерен (тоньше помол), тем больше площадь их общей поверхности. Если частицы измельченного материала имеют развитую пористую поверхность, то площадь поверхности отдельно взятого зерна становится еще больше по сравнению с абсолютно гладким его аналогом, равным по геометрическим параметрам.

По показателю величины удельной поверхности (измеряется в см 2 /см 3 или см 2 /г) можно судить о физических свойствах полученного после измельчения материала. Данный показатель измельчения материала очень важен при подготовке сырья для производства цемента, газобетона или обогащении полезных ископаемых.

Как же рассчитывается данный показатель? Для расчета теоретически мы предполагаем, что все частицы (зерна) в измельченном материале имеют одинаковый размер и шарообразную форму. В такой идеальной математической модели величина удельной поверхности S определяется по следующей формуле:

где n – число частиц, S и V – соответственно внешняя поверхность и объем частиц, имеющих диаметр δср.

Не будем сильно углубляться в формулы расчетов и теорию дисперсионного анализа измельченного материала. Сегодня все расчеты выполняются автоматически при помощи специальных приборов. В основном наши клиенты пользуются приборами серии ПСХ (приборы системы Ходакова).

В приборах серии ПСХ используется дисперсионный анализ методом определения газопроницаемости. Показатель газопроницаемости измельченного материала определяют по продолжительности времени фильтрации проходящего сквозь него воздуха. При этом за константу берут начальное и конечное разрежение воздуха (давление) в рабочем объеме прибора. Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) изучаемого материала, массу и высоту его слоя в кювете. Все процессы полностью автоматизированы, прибор сам рассчитывает величину удельной поверхности, газопроницаемость и средний размер частиц, который должен совпадать с результатами просеивания данного материала через набор сит. Прибор контролирует следующие параметры: время прохождения воздуха через загруженную пробу, температуру воздуха, давление в рабочей камере, вязкость воздуха и т.д. Эти устройства существенно уменьшают длительность проведения такого рода анализов. Так как все процессы (за исключение отбора пробы) полностью автоматизированы, точность измерения и правильность расчетов обеспечивается за счет сведения к нулю действия “человеческого фактора”. Единственным условием получения точных результатов является постоянный контроль за исправностью устройства и проведение регулярных проверочных работ.

Для каждой отрасли промышленности есть свои требования к показателю удельной поверхности измельченного материала. Так, для производства газобетонных блоков, удельная поверхность готового шлама должна колебаться в пределах 2800-3300 см 2 /г. Для цемента этот диапазон составляет 2500-3500 см 2 /г (зависит от марки выпускаемого цемента).

Подводя итог нашей публикации, еще раз напомним нашим читателям, что правильно подобранные мелющие шары, которые используются в шаровой мельнице, являются основным фактором, который на прямую влияет на качество измельчения, что, в свою очередь, минимизирует затраты на измельчение одной тонны материала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector