УДК-666.94.052
Артамонов А.В.
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Различия в гранулометрических составах цементов разных способов помола сказываются на процессах их твердения, показателе нормальной густоты цементного теста, водопотребности цементно-песчаного раствора.
В исследованиях использовался клинкер Магнитогорского цементно-огнеупорного завода. Клинкер измельчался совместно с гипсовым камнем в центробежно-ударной мельнице (МЦ) и лабораторной шаровой (ШМ). Химический состав клинкера и свойства полученных цементов представлены в табл.1 и 2 соответственно.
Из табл. 2 видно, что, несмотря на равную активность, удельные поверхности цементов различается существенно. Чтобы выяснить причины такого явления, необходимо определить зерновой состав каждого цемента.
Установлено, что зерновые составы цементов подчиняются уравнению Розина-Раммлера [1]:
В координатах lgx-lglg(100/R) зерновые составы цементов отображаются как прямые линии с различным углом наклона a (n=tga) и параметром положения xe (рис.1).
Параметр n больше у цемента из МЦ, поэтому рассеяние частиц по размерам у него меньше. Параметр xe, характеризующий общую тонину помола, значительно выше у цемента из ШМ.
Общую поверхность зерен во фракции х1-х2, содержащихся в одном грамме пробы можно вычислить [1]:
При вычислении удельной поверхности по формуле (3) возникают трудности при выборе пределов интегрирования (минимального и максимального размеров зерна). В системе MathCAD возможно за верхний предел интегрирования принять бесконечность.
На рис.2 приведены зависимости, показывающие влияние размера наименьшего зерна на величину удельной поверхности цементов различного способа помола.
Кривые, приведенные на рис.2, пересекаются при х1=0,1 мкм. Если принимать за минимальный размер зерна величину, меньшую 0,1 мкм, то удельная поверхность цемента шарового помола S2 будет выше удельной поверхности цемента центробежно-ударного измельчения S1. И наоборот, принимая х1>0,1, получим, что S1>S2. При значениях х1 0,7 и 0,16 мкм для цементов из МЦ и ШМ соответственно величина S, вычисленная по формуле (3) равна удельной поверхности, измеренной на приборе ПСХ (табл.2). Эти величины х1 могут являться минимальными размерами частиц (хmin).
Содержание зерен во фракции х1-х2 можно вычислить:
Известно, что содержание мелких фракций в цементе влияет на его прочность в начальные сроки твердения. Содержание частиц фракции хmin-3 мкм у исследованных цементов приблизительно равны (табл.3). Это согласуется с прочностными показателями в возрасте 2 сут. (табл.2). Поскольку хmin у цемента, полученного в ШМ меньше, чем цемента МЦ, поверхность зерен во фракции хmin-3 мкм (содержащемся в 1 г пробы) у него больше. По этой причине его Sуд значительно превышает Sуд цемента центробежного помола. Поскольку зерна размером менее 3 мкм гидратируются полностью в начальные сроки твердения, теряется смысл показателя поверхности зерен мелкой фракции, в значительной степени определяющей Sуд. Важно лишь их содержание.
Тот факт, что цементы, в значительной степени различающиеся по удельной поверхности, обладают схожим набором прочности, может быть объяснен различными величинами минимального размера зерна. Минимальный размер можно вычислить, исходя из равенства измеренной и расчетной Sуд.
Библиографический список
1. Андреев С.Е. Товаров В.В. Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисление характеристик гранулометрического состава. — М.: Металлургиздат, 1959. -326 с.
