автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Цементы центробежно-ударного измельчения и бетоны на их основе

На правах рукописи

Артамонов Андрей Владимирович

ЦЕМЕНТЫ ЦЕНТРОБЕЖНО-УДАРНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И БЕТОНЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Специальность 05.23.05 - «Строительные материалы и изделия»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2005

Работа выполнена на кафедре «Строительные материалы и изделия» Магнитогорского государственного технического университета

им. Г.И. Носова.

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент Шишкин Владимир Иванович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

доцент Недосеко Игорь Вадимович;

1

кандидат технических наук Шикирянский Анатолий Маркович.

Ведущая организация ГОУ ВПО «Уральский

государственный технический университет - УПИ».

Защита состоится «18» ноября 2005 года в 15-30 на заседании диссертационного совета Д.212.289.02 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « б» октября 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Денисов О.Л.

4'о м

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Цемент является одним из основных строительных материалов и используется главным образом для производства бетонов различных видов. Доля стоимости цемента в общем объеме затрат на строительно-монтажные работы составляет около 7,5%. Большие объемы применения цемента в строительстве обусловливают актуальность проблемы по снижению энергоемкости его производства, поскольку это приводит к уменьшению энергоемкости бетонов.

Около 70% энергозатрат при получении цемента приходится на помол клинкера и добавок. В этой связи приоритетным направлением снижения энергозатрат при производстве цемента является понижение энергоемкости процесса измельчения.

Снижение энергозатрат при помоле клинкера с добавками может быть обеспечено применением принципиально новых измельчителей, в частности центробежно-ударных мельниц (МЦ).

Качество цементов, получаемых измельчением клинкера в МЦ, в настоящее время остается неизученным. В литературе отсутствуют сведения о свойствах бетонов на их основе. Исследование свойств получаемых в МЦ цементов и бетонов на их основе даст возможность применения МЦ в цементной промышленности и, следовательно, будет способствовать снижению энергозатрат на процесс измельчения.

Цель работы - Оптимизировать свойства цементов, полученных в МЦ, и исследовать свойства бетонов на их основе.

Исходя из цели, были сформулированы задачи исследования:

1. Установить взаимосвязь между зерновым составом и строительно-техническими свойствами цементов центробежно-ударного измельчения и определить оптимальные режимы работы МЦ для получения цементов требуемых свойств.

2. Разработать составы и исследовать физико-технические и эксплуатационные свойства бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения.

3. Оценить экономическую эффективность применения цементов центробежно-ударного измельчения и бетонов на их основе.

Научная новизна

1. Установлено, что при центробежно-ударном способе измельчения цемент характеризуется узким зерновым составом со степенью однородности

и=1,1-1,4 и изометрической формой частиц.

2. Определено влияние зернового состава цементов различных способов помола на их строительно-технические свойства и установлено, что цементы центробежно-ударного измельчения характеризуются меньшей водо-потребностью в цементно-песчаных растворах и бетонах.

3. Выявлена взаимосвязь режимных параметров работы центробежно-ударной мельницы, зернового состава, строительно-технических свойств получаемых цементов.

4. Установлены режимы работы центробежно-ударной мельницы, обеспечивающие требуемые строительно-технические свойства цементов.

5. Установлено, что технология измельчения с использованием МЦ является энергосберегающей за счет более низкого агрегирования частиц.

Практическая ценность работы

1. Измельчение клинкера в центробежно-ударной мельнице обеспечивает получение цементов марок ПЦ400 и ПЦ500 согласно ГОСТ 10178-85.

2. Разработаны составы тяжелых бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения.

3. Бетоны, полученные на основе цементов центробежно-ударного измельчения, по физико-механическим, деформативным и эксплуатационным свойствам не уступают аналогичным бетонам на товарных цементах Магнитогорского цементно-огнеупорного завода (МЦОЗ) и удовлетворяют требованиям СНиП 2.03.01-84.

4. Экономически обосновано применение МЦ в технологии измельчения клинкера.

5. Разработана «Технологическая инструкция по получению портланд-цементов в центробежно-ударной мельнице».

Реализация результатов работы

Результаты проведенных исследований использованы при выпуске опытно-промышленной партии бетонов класса В15 на основе цемента центробежно-ударного измельчения на заводе ЖБИ ЗАО «Строительный комплекс».

Результаты диссертационной работы приняты ЗАО «Урал-Омега» для дальнейшей модернизации помольных установок с целью применения их в цементной промышленности.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены на П Международном совещании по химии и технологии цемента (Москва, 2000), на Ш Международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии»

(Ростов-на-Дону, 2004), на 61-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2001 -2002 гг. (Магнитогорск, 2002).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в семи печатных работах.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы и 5 приложений. Работа изложена на 128 страницах печатного текста, включающего 41 таблицу, 42 рисунка и фотографии. Список литературы содержит 109 наименований.

На защиту выносится

- влияние режимных параметров работы центробежно-ударной мельницы на зерновой состав, строительно-технические свойства получаемых цементов;

- результаты исследования строительно-технических свойств цементов центробежно-ударного измельчения;

-результаты исследования свойств бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения;

-результаты оценки экономической эффективности применения цементов центробежно-ударного измельчения и бетонов на их основе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, ее цель и научное значение; приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обзор современной техники и технологии измельчения клинкера, а также анализ работ по изучению влияния зернового состава цемента на его строительно-технические свойства.

Исследованием гранулометрического состава цемента и его влиянием на прочность, скорость ее нарастания и строительно-технические свойства цемента занимались многие исследователи: Баженов Ю.М., Миронов С.А., Комохов П.Г., Кравченко И.В., Иванов-Городов А.Н., Новгородцев Г.И., Юдович Б.Э., Шестоперов С.В., Бутт Ю.М., Тимашев В.В., Рояк С.М., Пи-роцкий В.З., Шейкин А.Е., Юнг В.Н., Штейерт Н.П., Беке В., Бапат Дж., Кюль Г., Кульман К., Элленброк Г., Эйгер А. и др.

Анализ литературных источников показал, что на большинстве цементных заводов в качестве измельчителя клинкера применяются трубные мельницы. Многочисленные способы модернизации технологических систем

измельчения с использованием трубной мельницы (укрупнение помольных установок, применение внутримельничных энергообменных устройств, использование предызмельчителей и сепараторов), даже при комплексном применении, позволят уменьшить удельные энергозатраты не более чем на 1520%, а металлоёмкость - на 10-15%. Поэтому на современном этапе стоит задача разработки новых энерго- и ресурсосберегающих технологий измельчения клинкера и добавок, исключающих применение трубной мельницы.

Среди альтернатив традиционным измельчителям при помоле клинкера существует множество вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Способ помола (тип мельницы, схема измельчения) влияет на зерновой состав цемента. \

Зерновой состав цемента оказывает влияние на его водопотребность, скорость твердения. В последнее время исследователи оценивают зерновой состав через коэффициенты уравнения Розина-Раммлера (параметры зернового распределения):

-И"

Я = 100е {х'),

где Л - суммарный выход класса, крупнее х, %; е - основание натурального логарифма; х - диаметр частиц, мкм;

Хе - характеристический размер зерна (размер частицы, свыше которого содержится 36,8% материала);

и - коэффициент равномерности зернового состава, характеризующий рассеяние частиц по размерам.

Переход на новые измельчители неразрывно связан с изменением зернового состава получаемого цемента и, следовательно, его строительно-технических свойств.

Возможность применения центробежно-ударных мельниц типа МЦ в качестве измельчителя клинкера остается неизученной. Необходимо определить, в какой степени изменяется зерновой состав цемента по сравнению с традиционными измельчителями, технико-экономические показатели работы мельницы. Не исследовано влияние зернового состава цементов, полученных в МЦ, на строительно-технические свойства цементов и бетонов на их основе.

В заключительной части главы определены цель и задачи исследования.

Во второй главе дана характеристика применяемых материалов и ис- 1

пользованных методов исследования.

В качестве сырьевых материалов для получения портландцемента в центробежно-ударной мельнице приняты клинкер МЦОЗа, гипсовый камень

Дубининского месторождения. На основе этих материалов МЦОЗ выпускает ПЦ500, ПЦ400. Клинкер характеризуется коэффициентом насыщения КН=0,94, силикатным модулем СМ=1,93, глиноземистым модулем ГМ=1,35. Минеральный состав клинкера представлен в табл. 1.

Таблица 1

Расчетный минеральный состав клинкера

Массовая доля минералов, %

Сзв С^ С3А С4АР

62,5 9,4 8,2 13,2

Для оценки свойств цементов в бетонах использовались щебень гранитного карьера ОАО «Магнитострой» фракций 5-10 и 10-20 мм, а также песок речной Агаповского месторождения с модулем крупности 3,2.

Измельчение клинкера совместно с гипсовым камнем проводилось в центробежно-ударной мельнице МЦ-0,36 со встроенным сепаратором. Принцип работы мельницы основан на механическом разгоне частиц и ударе их о преграду.

С целью установления взаимосвязи режимных параметров работы центробежно-ударной мельницы, зернового состава, строительно-технических свойств получаемых цементов использовали метод планирования эксперимента. Применена методика полного факторного эксперимента типа 22 (с дополнительными опытами со звездным плечом). Оценка однородности построчных дисперсий откликов производилась по критерию Кохрена С7. Оценка значимости коэффициентов регрессии производилась по критерию Стьюдента (Р. Полученные математические модели проверялись на адекватность критерием Фишера /у

Зерновой состав цементов определяли лазерным гранулометром «Мэб-1егз12ег», строительно-технические свойства цементов - по стандартным методикам ГОСТ 310.1-76, ГОСТ 310.2-76, ГОСТ 310.3-76 и ГОСТ 310.4-81.

Подбор составов тяжелых бетонов производили по методу «абсолютных объемов». Физико-механические, деформативные, эксплуатационные свойства бетонов определяли согласно действующим стандартам.

Третья глава посвящена изучению зернового состава и строительно-технических свойств цементов центробежно-ударного измельчения.

С целью изучения всего спектра зерновых составов и строительно-технических свойств цементов, которые возможно получить в центробежно-ударной мельнице, был поставлен полный факторный эксперимент. Работа мельницы определяется двумя факторами: углом наклона лопаток сепаратора, регулирующим направление воздушного потока в сепараторе; углом наклона воздушной заслонки, изменяющим скорость движения воздуха (рис. 1). От этих факторов зависит продолжительность пребывания материала в мельнице

и, соответственно, зерновой состав продукта.

Характеристиками зернового состава служат: содержание различных фракций (0-5; 5-30; более 30 мкм), параметры зернового распределения по уравнению Розина-Раммлера (и и Хе). Эти характеристики были выбраны в качестве откликов.

С использованием метода планирования эксперимента получены функциональные зависимости характеристик зернового состава от факторов, которые определяют работу мельницы:

для содержания частиц размером 0-5 мкм Qo-s=4, 026+0,162x1-0,016x2-1,4*1(ГХ]Х2-7,4*1(Г4Х12+13*10Г5Х22;

дня содержания частиц размером 5-30 мкм (¿5-зо=27, 77+0,530хг0,242х2+8, 1 *1(Г4 х1х2-1,2*1(Г3х2+1,0*1(Г3х22;

для содержания частиц размером более 30 мкм й>30=67,547-0,662x1+0,267хг6,7*1(Г4 Х,Х2+1,6*1(Г3Х12-1,1*1(Г3Х22;

для параметра п зернового распределения п=1,039+6,5*1СГ3х,-1.5*1СГ3х2+3,2*1СГ6 Х1ХГ2,3*1СГ!Х12+7,7*1(Г6х22;

для параметра Хе зернового распределения Хе >=61,563-0,905х]+0,313хг2,9*1(г3х1х2++5,2*10г3х12-5,8*1(г4х22.

Готовый продукт

Рис. 1. Факторы, определяющие работу мельницы

Из полученных зависимостей следует, что с увеличением угла наклона лопаток сепаратора и при уменьшении угла наклона воздушной заслонки тонина помола цемента увеличивается. При этом растет содержание частиц размером 0-5 и 5-30 мкм, а количество частиц размером более 30 мкм -уменьшается.

Параметр уравнения Х„ убывает. Это свидетельствует об увеличении

тонины помола, поскольку Хе - размер частиц, менее которого содержится 36,8% частиц по массе. Параметр п характеризует рассеяние частиц по крупности. Чем больше величина п, тем больше однородность частиц по размерам, большее количество материала сосредоточено в узком диапазоне размеров (при п=оо все частицы приобретают одинаковый размер). Увеличение тонины помола влечет за собой увеличение параметра п. Это говорит о том, что зерновой состав продукта становится более узким, частицы цемента имеют меньший разброс по размеру.

Полученные зависимости не имеют экстремального характера. Минимальные и максимальные значения для откликов (в данных областях варьи-* рования факторов) находятся в двух точках. Первая точка соответствует углу

а наклона лопаток сепаратора, равному 80°, и полному закрытию воздушной заслонки ф=0°). В этой точке цемент имеет наибольшую тонину и наиболее узкий зерновой состав. Вторая точка соответствует углу наклона лопаток сепаратора а, равному 20°, и полному открытию воздушной заслонки (/?=90°). В этой точке цемент имеет наименьшую тонину (самый грубомолотый цемент) и самый широкий зерновой состав. По уравнениям регрессии для этих точек рассчитаны минимальные и максимальные значения для всех откликов. Результаты расчета представлены в табл. 2.

Таблица 2

Гранулометрический состав и параметры зернового распределения

цементов центробежно-ударного измельчения

Наименование показателя Значения показателей

Минимальное Максимальное

Содержание частиц размером 0-5 мкм, % 5,4(при*/=20,*г=90) 12,3 (при х/=80, х^=0)

Содержание частиц размером 5-30 мкм, % 26,0 (при */=20, х2=90) 62,7 (при Х]=&0, х2=0)

Содержание частиц размером более 30 мкм, % 24,9 (при .ху=80, х?=0) 68,5 (при х,=20, х2=Щ

Параметр п зернового распределения 1,095 (при */=20, хг=90) 1,412 (при Х/=80, хг=0)

Параметр Хе зернового распределения 22,7 (при дг;=80,*г=0) 63,7 (при ^/=20,^90)

Из данных табл. 2 следует, что зерновой состав цемента варьируется в широких пределах. Результаты табл. 2 хорошо согласуются с рекомендациями А.Н. Иванова-Городова по зерновому составу обычных портладцементов в отношении содержания средней и крупной фракций. Содержание фракции 0-5 мкм должно составлять около 20% для обычных портладцементов и менее 15% для цементов, предназначенных для службы в условиях многократного замораживания и оттаивания при переменном уровне воды. Таким образом, цементы центробежно-ударного измельчения согласно Иванову-Городову

соответствуют по зерновому составу цементам, используемым в гидротехническом строительстве.

Содержание частиц 5-30 мкм может достигать более 60%. Исследования Г.А. Новгородцева, С.М. Рояка и М.Т. Власовой, Б.Э. Юдовича показали, что для обеспечения высокой марки цемента ему необходимо содержать в своем составе от 30 до 70% частиц размером 5-30 мкм. Содержание частиц средней фракции довольно высоко для цементов центробежно-ударного измельчения. По этому показателю исследуемые цементы можно отнести к высокопрочным.

Следует отметить, что цементы, полученные в МЦ, обладают более узким зерновым составом (высокий параметр п) по сравнению с цементами, полученными в трубной мельнице. Известно, что при измельчении в трубной мельнице по открытому циклу параметр п составляет 0,85-1,1, а при работе с сепаратором редко достигает 1,2 для промышленных мельниц.

Параметр Хе, по данным В.З. Пироцкого, составляет 26-28 мкм (при удельной поверхности продукта 300 м2/кг) для различных измельчителей и различных технологических схем измельчения. Хе товарных портландцемен-тов, выпускаемых в Германии, составляет 8,5-31,3 мкм в зависимости от марки. Цементы центробежно-ударного измельчения при параметре Хе, равном 22,7-30 мкм, соответствуют товарным цементам, следовательно, такие цементы обладают достаточной тониной.

Цементы различных способов помола отличаются не только зерновыми составами, но и формой частиц. Микроскопический анализ (рис. 2) показывает, что частицы цемента центробежно-ударного измельчения обладают высокой дефектностью, наблюдаются острые грани подобно частицам цемента струйного помола. Частицы более однородны по форме, что предотвращает их агрегацию и может способствовать снижению водопотребности бетонных смесей и строительных растворов.

Рис. 2. Частицы цемента под микроскопом (отраженный свет): 1-ценробежно-ударная мельница; 2-трубная мельница

На поверхности частиц цемента (шарового измельчения) размером 3080 мкм находятся частицы размером 1-2 мкм. Наблюдается высокое содержание агрегатов. Различия в форме частиц и содержании агрегатов для цементов различных способов помола объясняются различными измельчающими воздействиями, происходящими в мельницах. Частицы клинкера в центробежно-ударной мельнице измельчаются почти исключительно путем свободного удара, а в трубной мельнице преобладает стесненный удар и истирание.

Таким образом, цементы центробежно-ударного измельчения имеют следующие отличия по зерновому составу от цементов традиционного помола:

■ 1) пониженное содержание частиц размером 0-5 мкм (5,4-12,3%);

2) высокое содержание частиц средней фракции (5-30 мкм) даже для высокопрочных цементов;

3) низкое содержание частиц крупной фракции (>30 мкм);

4) более узкий зерновой состав;

5) рядовая тонина помола, оцениваемая по параметру^.

Влияние режимов измельчения на строительно-технические свойства цемента изучено методом планирования эксперимента. Для каждого цемента по матрице планирования определялись следующие свойства (отклики): тонкость помола, нормальная густота цементного теста, водоцементное отношение цементно-песчаного раствора, предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут, предел прочности при изгибе в возрасте 28 сут, удельная поверхность, удельные энергозатраты на измельчение.

С использованием метода планирования эксперимента получены функциональные зависимости строительно-технических свойств цементов от факторов х, и х2 (а и Д):

для тонкости помола тоо8=32,18-0,873х1+0,154хг117*1сг3х1х2+5,6*1<г3х11+1,2*10г5х22; для нормальной густоты цементного теста

НГ=23,34+0,142х,3,8*1(Г2х2+1,6*1(Г'ох,Хг8>2*1(Г4х12+1,9*1(Г4х72;

для водоцементного отношения цементно-песчаного раствора

В/Ц=0,329+9,9*КГ4хг7,4*т4х2+3,9*10гбх,хг4,2*1(Г6х12+3,б*1(Г6х}2; для предела прочности при сжатии в возрасте 28 суток ( Исж 28=11,888+0,929Х,+9^*1(Г^ХГ1,3*1(Г3Х1Х7-5,8*1(Г3Х,2+1,5*1(Г4Х22;

для предела прочности при изгибе в возрасте 28 суток 28=2,884+9,9*1<Г2х,-2,2*1СГ2х2+2,1 *1СГ4 х1хгб,1*КГ4х,2+9,2*1СГ5х22; ! - для удельной поверхности

Буд=1401,7+34,190х,-3,708х2+3,9*1(Г3 х,х7-0,178х2-7,9*10Г3х22;

для удельных энергозатрат на измельчение Е=2,229+1,036х,+0,052хг3,4*1(г3х1хг4,46*10г3х,2+2,5*1(г4х22-

По уравнениям регрессии рассчитаны минимальные и максимальные

значения для всех откликов. Результаты расчета представлены в табл. 3.

Таблица 3

Строительно-технические свойства цементов

Наименование показателя Значения показателей

Минимальное Максимальное

Тонкость помола по остатку на сите №008, % 0 (при х,=80,х2=0) 27,7 (при Х/=20, х2=90)

Нормальная густота цементного теста, % 23,9 (при Х!=20, х2=90) 29,4 (при *;=80, *r=0)

Водоцементное отношение цементно-песчаного раствора 0,32 (при Х/==20, Х2=90) 0,38 (при Лт=0)

Предел прочности при сжатии в возрасте 28 сут, МПа 27,9 (при л,=20, л2=90) 48,9 (прил;=80,^=0)

Предел прочности при изгибе в возрасте 28 сут, МПа 3,8 (при *;=20, хг=90) 7,2 (при х/=80, xf=0)

Удельная поверхность, м2/кг 162,3 (при х,=20, х2=90) 299,8 (при Xj-SQ, х2=0)

Удельные энергозатраты, кВт-ч/т 21,7 (при*;=20,*г=90) 56,6 (при JE 1=80, *2=0)

Следующим этапом исследований являлось определение пределов варьирования факторов, при которых цементы соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85.

Среди цементов, удовлетворяющих требованиям стандарта, преимущество имеют те цементы, у которых низкая водопотребность, высокая удельная поверхность, низкие энергозатраты на их получение. Для поиска режимов работы мельницы, при которых цементы соответствуют требованиям ГОСТ 10178-85 и имеют наиболее благоприятные значения водопотребности, удельной поверхности, энергозатрат на их получение; использовался метод обобщенного отклика. В результате определены два режима работы мельницы: для марок ПЦ400 и ПЦ500 (соответственно точки 1 и 2 на рис. 3).

В режимах, обозначенных указанными точками на рис. 3, был произведен помол клинкера совместно с гипсовым камнем. Для сравнения строительно-технических свойств цементов центробежно-ударного измельчения со свойствами цементов, полученных в трубной (шаровой) мельнице (ТМ), производился отбор проб из ТМ 2,6x13 МЦОЗ. Свойства цементов приведены в табл. 4.

Цементы, полученные в МЦ, обладают более узким зерновым составом. Более узкий зерновой состав предопределяет содержание частиц в различных фракциях. Содержание частиц средней фракции (0-30 мкм) в цементах, полученных в МЦ, выше, а содержание частиц мелкой (0-5 мкм) и крупной (>30 мкм) фракций ниже по сравнению с цементами, полученными в ТМ.

Содержание частиц размером 0-5 мкм определяет удельную поверхность. Поэтому цементы, полученные в трубной мельнице, обладают большей удельной поверхностью. Тонкость помола цементов центробежно-ударного измельчения ниже тонкости помола цементов, полученных в ТМ. Это связано с тем, что у цементов различное содержание частиц размером более 80 мкм. В МЦ можно получать цементы с тонкостью помола (по остатку на сите №008), равной нулю (табл. 4). Этот факт подтверждается выпуском партии цемента ПЦ500, у которого отсутствует остаток на сите №008. Получить цемент такой тонкости помола в шаровой мельнице, работающей по открытому циклу, крайне затруднительно из-за агрегации частиц и неизбирательности процесса измельчения.

У цементов, полученных в МЦ, более высокий показатель нормальной густоты цементного теста. По данным Бапата Дж., Кульмана К. и Элленброка Г., у цементов с более узким зерновым составом увеличивается реакционная способность С3А. Это приводит к тому, что в первые минуты после затворения водой, большее количество С3А вступает в реакцию с гипсовым камнем. Образуется гидросульфоалюминат, имеющий в своем составе химически связанную воду. Поэтому для достижения одинаковых показателей нормальной густоты цементу с более узким зерновым составом требуется большее количество воды.

э

&

к *

35 о

5

к»

<п «

О Ж

а

6

8 со ев X

0 к? ье се X

908070. 605040. 3020100-

Це> енты, 1

уде ¡летво- 9 1

тре юванш

ГО Я' МП 7 ЦВМ: нты, 0"

/ щие

/ ГОС Г10178 •85

/

\

20 30 40 50 60 70 80 Угол наклона лопаток сепаратора, град.

Рис. 3. Области цементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10178-85, и режимы работы мельницы для получения цементов с оптимальными свойствами

Таблица 4

Свойства цементов различных способов помола_

Наименование показателей Тип измельчителя

МЦ ТМ

ПЦ500 ПЦ400 ПЦ500 ПЦ400

Тонкость помола по остатку на сите №008, % 0,00 6,32 5,00 6,50

Удельная поверхность, м2/кг 278,0 234,0 362,9 295,0

Нормальная густота, % 29 26 25 26,5

Сроки схватывания цементного теста, ч - мин начало 2-35 3-00 2-05 3-30

конец 6-50 5-50 2-50 4-25

В/Ц раствора 0,39 0,34 0,40 0,40

Диаметр расплыва стандартного конуса, мм 110 112 112 113

Предел прочности, МПа, через, сут 2 при изгибе 4,05 2,08 3,71 1,40

при сжатии 17,07 10,28 18,12 15,68

28 при изгибе 6,92 5,85 6,50 5,23

при сжатии 50,60 41,28 49,4 39,4

Зерна с более узким зерновым составом в насыпном состоянии имеют больший объем пустот. Так как вода затворения должна заполнить пустоты прежде, чем частицы начнут перемещаться относительно друг друга и смесь станет текучей, порошки с более узким зерновым составом требуют большее количество воды (до протекания химических реакций) для достижения определенной консистенции. Это является второй причиной, по которой у цементов центробежно-ударного измельчения повышен показатель нормальной густоты цементного теста.

Однако высокая водопотребность в цементном тесте (НГ) не приводит к высокой водопотребности цементно-песчаного раствора. Таким образом, существуют различные зависимости между НГ и В/Ц для цементов различных способов помола. Делать вывод о том, что повышение НГ приведет к повышению водопотребности цементных растворов и бетонов, можно лишь для цементов одного способа помола.

Сроки схватывания цементного теста для марки ПЦ500, полученной в МЦ, более отдаленные сроки вследствие более высокой скорости образования гидросульфоалюмината и повышенной водопотребности цементного тес-

та. Несмотря на это, полученные цементы удовлетворяют требованиям ГОСТ 10178-85.

Зерновые составы цементов влияют на кинетику их твердения. Предел прочности при сжатии в возрасте 1-2 сут (рис. 4) понижен у цементов центробежного измельчения. Это связано с пониженным содержанием мелкой фракции цемента (0-5 мкм), пониженной удельной поверхностью. Однако в последующие сроки твердения (3-14 сут) прирост прочности цементов центробежного измельчения превышает аналогичный показатель цементов, полученных традиционным измельчением. Высокий рост прочности объясняется высоким содержанием частиц с размерами 5-30 мкм. К 28 сут твердения цементы, полученные в МЦ, достигают марочной прочности.

Продолжительность твердения, сут

Рис. 4. Кинетика набора прочности цементов различных способов помола

В четвертой главе описаны свойства бетонов на основе цементов цен-тробежно-ударного измельчения. Для изучения свойств бетонов применяли цементы, полученные по режимам 1 и 2 (рис. 3).

Составы равноподвижных и равнопрочных бетонов на основе цементов различного способа помола приведены в табл. 5.

Данные табл. 5. свидетельствуют, что равноподвижные (ОК=6-8 см) бетонные смеси на равнопрочных цементах имеют одинаковые Ц/В-отношения и равные плотности. Однако смеси на цементах центробежно-

Таблица 5

Составы и свойства бетонных смесей

Тип измельчителя Марка цемента Класс бетона Ц/В Средняя плотность смеси, кг/м3 Расход материалов, кг/м3

Вода Цемент Песок Щебень фракции

5-10 мм 10-20 мм

МЦ ПЦ400 В15 1,35 2505 204 275 835 417 774

В25 1,95 2510 203 396 726 415 770

ПЦ500 В25 1,75 2510 192 336 789 418 776

ВЗО 2,15 2515 198 426 705 415 771

тм ПЦ400 В15 1,35 2505 209 282 830 414 770

В25 1,95 2510 207 404 721 412 765

ПЦ500 В25 1,75 2510 196 343 784 415 771

ВЗО 2,15 2515 204 439 698 411 763

ударного измельчения, вследствие более узкого зернового состава их по сравнению с цементами шарового измельчения, имеют несколько меньшую водопотребность (на 4-6 л/м ), что обеспечивает снижение расхода вяжущего на 7-13 кг/м3. Кроме того, цементно-песчаные растворы на основе цементов, полученных в МЦ, обладают меньшей водопотребностью (табл. 4).

Более узкий гранулометрический состав цементов центробежно-ударного измельчения, а вследствие этого пониженное содержание частиц мелкой фракции, обусловливает замедленное твердение в ранние сроки (рис. 5).

я* 100

В 90

в 80

s в- 70

60

о 50

1 40

с 30

§ 20

1 10

0

iX

Цемент, полученный в ТМ 1- Цемент,

/

Л Т

4 п злуч еннь ш в МЦ

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Продолжительность твердения, сут

Рис. 5. Кинетика твердения бетонов класса В15, П2

Из приведенных данных видно, что в возрасте 1-3 сут прочность бетона на цементе, полученном в МЦ, на 3-6 % меньше, чем у бетона на товарном цементе МЦОЗ. К проектному возрасту (28 сут) прочности бетонов выравниваются. Эти результаты хорошо согласуются с данными рис. 4. Такой характер кинетики роста прочности бетона связан с высоким содержанием в цементах, полученных в МЦ, частиц размером 5-30 мкм, наличие которых и обусловливает нормативную прочность бетона.

У бетонов, составы которых приведены в табл. 5, после 28-суточного твердения в нормальных условиях определяли призменную прочность, а также прочность на сжатие и раскалывание.

Результаты испытания образцов показали, что бетоны на цементах центробежно-ударного измельчения по средней и призменной прочности на сжатие имеют показатели не ниже стандартных, устанавливаемых СНиП 2.03.01-84 для заданных классов бетона по прочности на сжатие, и не уступают аналогичным показателям бетонов на основе товарных цементов. Принимая во внимание, что прочность бетонов на местных материалах на раскалывание превышает прочность его на осевое растяжение примерно в 1,7 раза, можно утверждать, что прочность бетона на осевое растяжение также удовлетворяет требованиям СНиП 2.03.01-84 для заданных классов бетона на сжатие (В15, В25, ВЗО) и соответствует классам В,08, Btl,6.

Для определения начального модуля упругости изготавливали образцы-призмы на основе бетонов, составы которых приведены в табл. 5. Были установлены зависимости напряжений в бетоне 5/RIip от его относительных деформаций. На основе зависимостей рассчитывались значения начальных модулей упругости.

Результаты расчетов показали, что величина начального модуля упругости бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения не ниже аналогичного показателя для товарных цементов МЦОЗ. По начальному модулю упругости бетоны на основе цементов различного измельчения удовлетворяют требованиям СНиП 2.03.01-84.

Морозостойкость исследованных бетонов определяли ускоренным способом по 2-му методу испытаний (ГОСТ 10060.0-95). Результаты определения морозостойкости бетонов представлены в табл. 6. Значения в скобках соответствуют количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Из данных табл. 6 следует, что бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения превосходят по морозостойкости (по количеству циклов) на 6-19 % бетоны на основе товарных цементов МЦОЗ. Это объясняется более низкой водопотребностью бетонных смесей на основе цементов МЦ (табл. 5). Пониженная водопотребность бетонных смесей на основе цементов центробежно-ударного измельчения обусловливает меньший объем

капиллярных пор в бетоне и, следовательно большую морозостойкость. По ГОСТ 10060.0-95 бетоны на основе цементов различного способа измельчения имеют одинаковую марку по морозостойкости.

Таблица 6

Марка цемента Класс бетона Тип измельчителя

МЦ ТМ

ПЦ400 В15 Р200 (51) Р200 (47)

В25 Р200 (70) Р200 (59)

ПЦ500 В25 П50 (41) Р150 (35)

ВЗО Б200 (70) Р200 (66)

Сульфатостойкость бетонов оценивали по коэффициенту сульфато-стойкости в возрасте 3 и 6 мес. Результаты испытаний образцов показали, что сульфатостойкость удовлетворительна для бетонов на основе цементов различных способов измельчения. Цементы получены из клинкера идентичного состава. Различный зерновой состав цементов не повлиял на сульфатостойкость бетонов.

В пятой главе показана эффективность помольной системы на основе центробежно-ударной мельницы, а также экономическая эффективность применения цементов, полученных в МЦ, и бетонов на их основе.

Получение цементов в мельнице МЦ-0,36 показало, что технология измельчения с использованием центробежно-ударной мельницы является энергосберегающей по сравнению с традиционной. Экономия общих удельных энергозатрат при получении ПЦ400 составляет 30%, а при получении ПЦ500- 10,5 %.

Общая металлоемкость системы центробежного измельчения более чем в 3 раза меньше аналогичного показателя системы, включающей трубную мельницу. Это связано с тем, что измельчение материала в МЦ происходит в сравнительно небольшом объеме и отсутствуют мелющие тела.

Удельный уровень износа материалов центробежной мельницы (ускорителя частиц, отбойных плит) составляет 0,15 кг/т, а материалов ТМ (мелющих тел, бронеплит)- 1,1 кг/т. Меньший уровень износа МЦ связан с иным способом измельчения (свободный удар), а также с отсутствием больших трущихся поверхностей.

За счет более низких удельных энергозатрат и более низкого износа деталей в МЦ, себестоимость (стоимость) 1 т цемента снижается на 19,0 р. и 12,3 р. для марок 400 и 500 соответственно.

В работе определена экономическая целесообразность применения бетонных смесей на основе цементов центробежно-ударного измельчения. Экономическая эффективность определяется изменением состава бетонной смеси (табл. 5) и разностью в стоимости цементов.

Себестоимость 1 м3 бетонных смесей (в зависимости от класса бетона) снижается на 10,7-18,3 р. главным образом за счет более низких расхода цемента и его стоимости. Наибольший экономический эффект достигается в бетонных смесях, предназначенных для получения бетонов высоких классов (В30).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методом планирования эксперимента определены зависимости показателей зернового состава и строительно-технических свойств цементов от режимов работы мельницы. Полученные данные позволяют обеспечить режимы работы мельницы для производства цементов с заданным зерновым составом и строительно-техническими свойствами. Установлены оптимальные режимы работы мельницы при получении цементов марок ПЦ400 и ПЦ500 с наилучшими показателями по совокупности их свойств.

2. Установлено, что частицы цемента центробежно-ударного измельчения обладают высокой дефектностью, наблюдаются острые грани подобно частицам цемента струйного помола. Частицы более однородны по форме, что предотвращает их агрегацию и способствует снижению водопотребности бетонных смесей и строительных растворов.

3. Экспериментально установлено, что при центробежно-ударном способе измельчения цемент характеризуется узким зерновым составом со степенью однородности и=1,1-1,4 и изометрической формой частиц. Значение коэффициента равномерности зернового состава п современных товарных цементов не превышает 1,25. Вследствие более узкого зернового состава цементы центробежно-ударного измельчения имеют более низкие значения тонкости помола (по остатку на сите №008), удельной поверхности, водопотребности цементно-песчаного раствора, прочностных характеристик в начальные сроки твердения; несколько большие нормальную густоту цементного теста и интервал времени между сроками схватывания.

4. Увеличение тонины помола цемента (уменьшение Хе) приводит к повышению прочностных характеристик цементов в различные сроки твердения. Более узкий зерновой состав цемента при стабильной тонине помола (повышение п при Хе=сот1) приводит к повышению прочности в марочном возрасте и понижению прочности в начальные сроки твердения. Сравнительный анализ полученных в работе цементов с цементами традиционного измельчения показывает, что одинаковую марку цемента можно получить путем перераспределения параметров зернового состава: понижая тонину помола и увеличивая узость зернового состава (одновременно увеличивая Хе и и).

5. Бетонные смеси на цементах, полученных в МЦ, вследствие более узкого гранулометрического состава их, отличаются меньшей водопотребно-

стью (для смесей с ОК=6-8 см на 4-6 л/м3) и меньшим расходом цемента (на 7-13 кг/м3) по сравнению с аналогичными смесями на товарных цементах МЦОЗа.

6. Бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения вследствие более узкого гранулометрического состава и, следовательно, пониженного содержания мелких зерен, твердеют в начальные сроки (1-3 сут) медленнее (прочность бетона на 3-6 % ниже) по сравнению с аналогичными бетонами на товарных цементах МЦОЗа. Вследствие более низкой водопо-требности бетонных смесей на основе цементов, полученных в МЦ, бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения превосходят по морозостойкости (по количеству циклов) на 6-19 % бетоны на основе товарных цементов МЦОЗа. По физико-механическим, деформативным и эксплуатационным свойствам бетоны на цементах, полученных в МЦ, не уступают аналогичным бетонам на товарных цементах МЦОЗа и удовлетворяют требованиям СНиП 2.03.01-84 для заданных классов бетона на сжатие.

7. Технология измельчения с использованием центробежно-ударной мельницы является энергосберегающей по сравнению с традиционной. Применение технологической системы измельчения на основе МЦ позволяет экономить 10,5-30 % энергии по сравнению с системой, включающей в себя трубную мельницу. У помольной системы на основе МЦ значительно снижены металлоемкость и удельный уровень износа.

8. При применении МЦ, за счет более низких удельных энергозатрат и уровня износа, себестоимость 1 т цемента снижается на 19,0 р. и 12,3 р. для марок ПЦ400 и ПЦ500 соответственно. При применении цементов центробежного измельчения себестоимость 1 м3 бетонной смеси возможно снизить на 10,7-18,3 р. в зависимости от класса получаемого бетона (за счет более низких цены и расхода цемента в бетоне).

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Артамонов A.B. Свойства цемента, молотого на центробежно-ударной мельнице. // Строительные материалы и изделия: межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 144-149.

2. Артамонов A.B. Влияние наименьшего размера зерна на величину удельной поверхности цементов // Строительные материалы и изделия: межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 38-41.

3. Артамонов A.B. Влияние способа помола цемента на его зерновой состав и форму частиц // Стендовые доклады II Междунородного совещания по химии и технологии цемента. - СПб.: Изд-во ЦПО «Информатизация образования», 2000. - Т. III. - С. 157-160.

Артамонов A.B. Свойства цемента центробежно-ударного измельчения // Стендовые доклады II Междунородного совещания по химии и технологии цемента. - СПб.: Изд-во ЦПО «Информатизация образования», 2000. - Т. III. - С. 160-162.

Артамонов A.B., Шишкин В.И. Оптимизация гранулометрического состава портландцемента центробежно-ударного измельчения // 61 научно-техническая конференция по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2003 гг.: тез. докл. науч.-техн. конф.: - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 44-45.

Артамонов A.B., Кушка В.Н. Зерновой состав цементов центробеж-но-ударного измельчения // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы 3 Междунар. науч.-практ. конф., - Ростов н/Д: Редакционно-издательский центр РГСУ, 2004. - Т. I. - С. 6-12.

Артамонов A.B., Якубов В.И., Кушка В.Н. Бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения// Бетон и железобетон в третьем тысячелетии: Материалы 3 Междунар. науч.-практ. конф., - Ростов н/Д: Редакционно-издательский центр РГСУ, 2004. - Т. I. - С. 12-18.

Подписано в печать 5.10.05.Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1. Тираж 90 экз. Заказ 141.

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета. Адрес типографии: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

f t

»18 444

РНБ Русский фонд

2006-4 16871

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Влияние зернового состава цемента на его строительно-технические свойства.

1.2. Современные измельчители клинкера и добавок.

Выводы и задачи исследования.

2. Материалы и методика исследования.

2.1. Материалы.

2.2. Методика экспериментов.

2.2.1. Методика измельчения.

2.2.2 Методика определения содержания частиц во фракции и ^q параметров зернового распределения.

2.2.3. Факторный эксперимент.

Выводы к главе 2.

3. Оптимизация свойств цементов центробежно-ударного ^ измельчения.

3.1 Влияние режимов измельчения центробежно-ударной мельницы на зерновой состав цемента.

3.2. Влияние режимов измельчения центробежно-ударной мельницы на строительно-технические свойства цемента.

3.3. Взаимосвязь параметров зернового состава и прочностных характеристик цементов.

Выводы к главе 3.

4. Бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения.

4.1. Подбор составов тяжелого бетона.

4.2. Исследование свойств бетонов.

4.2.1. Физико-механические свойства.

4.2.1. Деформативные свойства.

4.2.3. Эксплуатационные свойства.

Выводы к главе 4.

5. Энергосбережение в технологии центробежно-ударного измельчения и экономическая эффективность применения цементов и бетонов на их основе.

5.1. Оценка эффективности помольной системы с применением ^ центробежно-ударной мельницы.

5.2. Экономическая эффективность применения цементов ^ центробежно-ударного измельчения и бетонов на их основе.

Выводы к главе 5.

Актуальность

Цемент является одним из основных строительных материалов и используется главным образом для производства бетонов различных видов. Доля стоимости цемента в общем объеме затрат на строительно-монтажные работы составляет около 7,5%. Большие объемы применения цемента в строительстве обусловливают актуальность проблемы по снижению энергоемкости его производства, поскольку это приводит к уменьшению энергоемкости бетонов.

Около 75% энергозатрат при получении цемента приходится на помол клинкера и добавок. В этой связи приоритетным направлением снижения энергозатрат при производстве цемента является понижение энергоемкости процесса измельчения.

Снижение энергозатрат при помоле клинкера с добавками может быть обеспечено применением принципиально новых измельчителей, в частности центробежно-ударных мельниц (МЦ).

Качество цемента, получаемого измельчением клинкера в МЦ, остается не изученным. В литературе отсутствуют сведения о свойствах бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения. Исследование свойств, получаемых в МЦ цементов и бетонов на их основе, даст возможность применения МЦ в цементной промышленности, и, следовательно, будет способствовать снижению энергозатрат на процесс измельчения.

Цель работы: Оптимизировать свойства цементов, полученных в МЦ, и исследовать свойства бетонов на их основе.

Исходя из цели, были сформулированы задачи исследования:

1. Установить взаимосвязь между зерновым составом и строительно-техническими свойствами цементов центробежно-ударного измельчения, и определить оптимальные режимы работы МЦ для получения цементов требуемых свойств.

2. Разработать составы и исследовать физико-технические и эксплуатационные свойства бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения.

3. Оценить экономическую эффективность применения цементов центробежно-ударного измельчения и бетонов на их основе. Научная новизна

1. Установлено, что при центробежно-ударном способе измельчения цемент характеризуется узким зерновым составом со степенью однородности и= 1,1-1,4 и изометрической формой частиц.

2. Определено влияние зернового состава цементов различных способов помола на их строительно-технические свойства и установлено, что цементы центробежно-ударного измельчения характеризуются меньшей водопотреб-ностью в цементно-песчаных растворах и бетонах.

3. Выявлена взаимосвязь режимных параметров работы центробежно-ударной мельницы, зернового состава, строительно-технических свойств получаемых цементов.

4. Установлены режимы работы центробежно-ударной мельницы, обеспечивающие требуемые строительно-технические свойства цементов.

5. Установлено, что технология измельчения с использованием МЦ является энергосберегающей за счет более низкого агрегирования частиц. Практическая ценность

1. Измельчение клинкера в центробежно-ударной мельнице обеспечивает получение цементов марок ПЦ400 и ПЦ500 согласно ГОСТ 10178-85.

2. Разработаны составы тяжелых бетонов на основе цементов центробежно-ударного измельчения.

3. Бетоны, полученные на основе цементов центробежно-ударного измельчения по физико-механическим, деформативным и эксплуатационным свойствам не уступают аналогичным бетонам на товарных цементах Магнитогорского цементно-огнеупорного завода (МЦОЗ) и удовлетворяют требованиям СНиП 2.03.01-84.

4. Экономически обосновано применение МЦ в технологии измельчения клинкера.

5. Разработана «Технологическая инструкция по получению портландце-ментов в центробежно-ударной мельнице» (прил. 1).

Реализация результатов работы

Результаты проведенных исследований использованы при выпуске опытно-промышленной партии бетонов класса В15 на основе цемента цен-тробежно-ударного измельчения на заводе ЖБИ ЗАО «Строительный комплекс» (прил. 2).

Результаты диссертационной работы приняты ЗАО «Урал-Омега» для дальнейшей модернизации помольных установок с целью применения их в цементной промышленности (прил. 3). Апробация работы

Основные результаты работы доложены на II Международном совещании по химии и технологии цемента (Москва, 2000 г.), на III Международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2004), на 61-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских • работ за 2001-2002 гг. (Магнитогорск, 2002).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 7 работах. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5-ти глав, основных выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, включающего 41 таблицу, 42 рисунка, список литературы из 109 наименований, 5 приложений.

Основные выводы

1. Методом планирования эксперимента получены зависимости показателей зернового состава и строительно-технических свойств цементов от режимов работы мельницы. Полученные данные позволяют обеспечить режимы работы мельницы для получения цементов с заданным зерновым составом и строительно-техническими свойствами. Определены оптимальные режимы работы мельницы для получения цементов марок ПЦ400 и ПЦ500 с наилучшими показателями по совокупности их свойств.

2. Установлено, что частицы цемента центробежно-ударного измельчения обладают высокой дефектностью, наблюдаются острые грани подобно частицам цемента струйного помола. Частицы более однородны по форме, что предотвращает их агрегацию и способствует снижению водопотребности бетонных смесей и строительных растворов.

4. Экспериментально установлено, что при центробежно-ударном способе измельчения цемент характеризуется узким зерновым составом со степенью однородности «=1,10-1,41 и изометрической формой частиц. Значения коэффициента равномерности зернового состава п современных товарных цементов не превышает 1,25. Вследствие более узкого зернового состава цементы центробежно-ударного измельчения имеют более низкие значения тонкости помола (по остатку на сите №008), удельной поверхности, водопотребности цементно-песчаного раствора, прочностных характеристик в начальные сроки твердения; несколько большие нормальную густоту цементного теста и интервал времени между сроками схватывания.

5. Увеличение тонины помола цемента (уменьшение Хе) приводит к повышению прочностных характеристик цементов в различные сроки твердения. Более узкий зерновой состав цемента при стабильной тонине помола (повышение п при Xe=const) приводит к повышению прочности в марочном возрасте и понижению прочности в начальные сроки твердения. Сравнительный анализ полученных в работе цементов с цементами традиционного измельчения показывает, что идентичную марку цемента можно получить путем перераспределения параметров зернового состава: понижая тонину помола и увеличивая узость зернового состава (одновременно увеличивая Хе И П).

6. Бетонные смеси на цементах, полученных в МЦ, вследствие более узкого гранулометрического состава их, отличаются меньшей водопотребно-стью (для смесей с ОК=6-8 см на 4-6 л/м3) и меньшим расходом цемента (на 7-13 кг/м3) по сравнению с аналогичными смесями на товарных цементах МЦОЗа;

7. Бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения вследствие более узкого гранулометрического состава и, следовательно, пониженного содержания мелких зерен, твердеют в начальные сроки (1-3 сут) медленнее (прочность бетона на 3-6% ниже) по сравнению с аналогичными бетонами на товарных цементах МЦОЗа. По причине несколько пониженной водопотребности бетонных смесей на основе цементов, полученных в МЦ, бетоны на основе цементов центробежно-ударного измельчения превосходят по морозостойкости (по количеству циклов) на 6-19% бетоны на основе товарных цементов МЦОЗа. По физико-механическим, деформативным и эксплуатационным свойствам бетоны на цементах, полученных в МЦ, не уступают аналогичным бетонам на товарных цементах МЦОЗа и удовлетворяют требованиям СНиП 2.03.01-84 для заданных классов бетона на сжатие.

8. Технология измельчения с использованием центробежно-ударной мельницы является энергосберегающей по сравнению с традиционной. Применение технологической системы измельчения на основе МЦ позволяет экономить 10,5-30% энергии по сравнению с системой, включающей в себя трубную мельницу. У помольной системы на основе МЦ значительно снижены металлоемкость и удельный уровень износа.

9. При применении МЦ, за счет более низких удельных энергозатрат и уровня износа, себестоимость 1 т цемента возможно снизить на 19,0 р. и

12,3 р. для марок ПЦ400 и ПЦ500 соответственно. При применении цементов центробежного измельчения себестоимость 1 м3 бетонной смеси возможно снизить на 10,7-18,3 р. в зависимости от класса получаемого бетона (за счет более низких цены и расхода цемента в бетоне).

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. -279 с.

2. Акунов В.И., Буслаева И.Ж. Закономерности измельчения строительных материалов на противоточной струйной мельнице // Цемент, 1988. -№ 2.

3. Акунов. В.И. Струйные мельницы. Элементы теории и расчета. -М.: Машиностроение, 1967.

4. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: Недра, 1980.-415с.

5. Андреев С.Е., Товаров В.В., Перов В.А. Закономерности измельчения и исчисление характеристик гранулометрического состава. М.: Металлургиздат, 1959. -437 с.

6. Артамонов А.В. Влияние способа помола цемента на его зерновой состав и форму частиц // Стендовые доклады II Международного совещания по химии и технологии цемента. Том III. СПб.: Издательство ЦПО «Информатизация образования», 2000. - С. 157-160.

7. Бабков В.В., Каримов И.Ш. Аспекты долговечности высокопрочных цементных связок // I Международное совещание по химии и технологии цементов: Тез. докл. М.: РХТУ, 1996.

8. Бабков В.В., Полак А.Ф., Комохов П.Г. Аспекты долговечностицементного камня // Цемент и его применение, 1988. -№ 3.

9. Баженов Ю.М., Вознесенский В.А. Перспективы применения математических методов в технологии сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1974.

10. Банит Ф.Г., Несвиженский О.А. Механическое оборудование цементных заводов. М.: Машиностроение, 1975. - 318 с.

11. Бапат Дж.Д. Повышение качества цемента с использованием современных процессов помола // Цемент и его применение. 1999.2. С. 8-10.

12. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование строительных материалов. М.: Машиностроение, 1981. -323 с.

13. Богданов В. С., Шевченко И.Н. Повышение эффективности и надежности работы шаровых мельниц // Науч.-техн. реф. сб. ВНИПЭСМа. -М., 1984. Сер. 15. Вып. 6. -С. 13.

14. Богданов B.C. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: ВНИИСтройдормаш, 1987. - 48 с.7

15. Богданов B.C. Пироцкий В.З. Перспективы развития помольного оборудования // Сб. докл. Междунар. конф. «Промышленность стройматериалов и стройидустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений», Белгород: Изд. БелГТАСМ, 1997. -С.75-82.

16. Богданов B.C. Энергообменное устройство для шаровых барабанных мельниц // Стекло и керамика, 1985. № 6. - С. 19-21.

17. Богданов B.C., Воробьев Н.Д. Определение длины камер трубных мельниц с наклонными перегородка// Цемент, 1986. № 7. -С. 10.

18. Богданов B.C., Воробьев Н.Д., Платонов B.C. О возможности продольных перемещении трубных мельниц с наклонными перегородками // Цемент, 1985. № 12. - С. 17.

19. Богданов B.C., Платонов B.C., Богданов Н.С. Снижение энергоемкостипроцесса измельчения // Цемент, 1984. № 12. -С. 7.

20. Богданов И.С., Богданов B.C. Интенсификация процесса измельчения в трубных мельницах. В кн.: Механизация технологических процессов в промышленности строительных материалов. -М.: МИСИ и БТИСМ, 1979. -С. 83.

21. Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов. -М.: Высш. шк., 1989. -383 с.

22. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Портландцемент. Минералогический и гранулометрический составы, процессы моделирования и гидратации. -М.: Стройиздат, 1974.

23. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Портландцементный клинкер. -М.: Стройиздат, 1967.

24. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Физико-химические основы и особенности технологии высокопрочных цементов // Совещание по проблемам производства и применения в строительстве высокомарочных и быстротвердеющих цементов. М., 1968. - С. 12-19.

25. Волженский А.В. Изменения в абсолютных объёмах фаз при взаимодействии неорганических вяжущих с водой и их влияние на свойства образующихся структур // Строительные материалы. -1989. -№ 8.-С. 25.

26. Гарабажиу А.А., Левданский А.Э. Аэродинамика движения частиц измельчаемого материала в рабочей камере роторно-центробежной мельницы // Труды БГТУ. 2000. Вып. 8. -С. 15-27.

27. Гарабажиу А.А., Левданский Э.И., Левданский А.Э. Энергосберегающая роторно-центробежная мельница для тонкогопомола сыпучих и кусковых материалов // Известия НАН Беларуси.-2000, №2.-с. 125-131.

28. Глухарев Н.Ф. Технология «ЭКОФОР» за рубежом // Цемент и его применение. 2003. -№1. -С. 23-32.

29. Горчаков Г.И. Повышение морозостойкости и прочности бетона. М.: Промстройиздат, 1956.

30. Дайджест (подготовлен Л.И. Скобло) // Цемент и его применение, 2000. -№6.-С. 41-43.

31. Дешко Ю.И., Креймер М.П., Крытин Г.С. Измельчение материалов в цементной промышленности. -М.: Стройиздат, 1964.

32. Дмитриев A.M., Жарко В.И. Технология производства цемента // Цемент и его применение, 1992. -№ 2.

33. Дорохов И.Н., Эскин Д.И., Щеголяев Е.В. Исследование струйного измельчения и его перспективы в цементной промышленности // Цемент и его применение, 1995. -№ 2.

34. Дуда В. Цемент. М.: Стройиздат, 1981. - 464 с.

35. Елфимов А.И. Учебное пособие по курсу «Планирование и организация научно-исследовательских работ». Магнитогорск: МГМИ, 1974.

36. Злотский М.А. Исследование закономерностей формирования и способов регулирования зернового состава цемента при помоле в открытом цикле: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., МХТИ, 1965.

37. Иванов-Городов А.Н. Исследование влияния зернового состава портландцемента на его строительно-технические свойства: Дисс. канд. техн. наук. М., 1960. -143 с.

38. Ковалев Н.Г., Щенников А.Н. Совершенствование бронефутеровок с переменным коэффициентом сцепления из прокатных элементов (БРОПЭКС) // Труды НИИЦемент. 1986. Вып. 90. - С. 107-115.

39. Коузов П.А. Основы анализа дисперсионного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Д.: Химия, 1971. - 268 с.

40. Кравченко И.В., Власова М.Т., Юдович Б.Э. Высокопрочные и особо быстротвердеющие портландцемента. М.: Стройиздат, 1971. -229 с.

41. Лебедев А.О. Взаимосвязь зернового состава клинкера и прочностных свойств цемента//Труды НИИЦемент, 1986. Вып. 90. - С. 24-28.

42. Лебедев А.О., Щенников А.Н., Дудин Р.С. Эффективность процесса измельчения и зерновой состав цемента в мельнице с наклонными диафрагмами // Труды НИИЦемент. 1986. Вып. 90. - С. 97-107.

43. Левман Р.С. Применение валковых мельниц в цементной промышленности // Сб. «Реферативная информация», серия «Цементная промышленность». -М.: ВНИИЭСМ, 1979. С 9.

44. Летин Л.А., Родатис К.Ф. Среднеходные и тихоходные мельницы. М.: Энергоиздат, 1981.-358 с.

45. Неиспользованные резервы тонкого измельчения сырьевых материалов в трубных мельницах /B.C. Севостьянов, B.C. Богданов, B.C. Платонов и др. //Цемент. 1990. № 1. - С. 4-5.

46. Несвижский А.О., Дешко Ю.И. Справочник механика цементного завода. М.: Стройиздат, 1977, -331 с.

47. Новая техника для получения минеральных порошков / В.Н. Хетагуров, Е.С. Каменецкий, М.В. Гегелашвили, Б.М. Наниева, А.В. Пекониди // Строительные и дорожные машины, 2002. -№3. -С. 27-37.

48. Новгородцев Г.А. Исследование влияния высоких степеней помола на твердение вяжущих веществ: Дисс. канд. техн. наук. М., 1954. -151 с.

49. О факторах долговечности тонкомолотых цементов / З.Б. Энтин, В.И. Шубин, Л.С. Нефедов, И.Б. Степанова // Труды НИИЦемент. 1994. -107.

50. Оборудование для подготовки инертных материалов при производстве строительных смесей / М.С. Гаркави, В.В. Воробьев, В.Н. Кушка, B.C. Свитов // Цемент и его применение. 2003. -№ 1.

51. Оценка активности дисперсных материалов с использованием лазерной гранулометрии / Е.И. Евтушенко, В.М. Коновалов, Л.Ю. Бахарева, Н.З.

52. Белотелова// Цемент и его применение, 2003. № 12.

53. Палле Эрик Грюдгорд. Цементный завод нового тысячелетия // Цемент и его применение. -2000. -№ 3. -С. 21-28.

54. Пироцкий В.З. Исследование сопротивляемости измельчению цементных клинкеров и физико-химических способов интенсификации процессов размола в трубных мельницах: Дисс. канд. техн. наук. М., 1966. -141 с.

55. Пироцкий В.З. Совершенствование техники и технологии измельчения: оценка эффективности помольных систем //Тр. ин-та / НИИЦемент. 1986.-Вып. 90.-С. 3-23.

56. Пироцкий В.З. Состояние и направление развития техники измельчения и интенсификации процессов помола // Обзорн. информация ВНИИЭСМ. -М., 1973. -65 с.

57. Пироцкий В.З., Богданов B.C. Технологические системы измельчения (ТСИ) клинкера: характеристики и энергоэффективность // Цемент и его применение, 1998. -№ 12.

58. Пироцкий В.З., Семенов Ю.Ф., Дудин Р.С. Предварительное измельчение клинкера в конусных инерционных дробилках // Труды НИИЦемент. 1986. Вып. 90. - С. 135-142.

59. Пироцкий В.З., Щенников А.Н. Влияние параметров бронефутеровки БРОПЭКС на энергетический режим работы мельницы // Труды НИИЦемент. 1986. Вып. 90. - С. 115-126.

60. Получение высокопрочного и быстротвердеющего цементов / Ю.И. Дешко, В.И. Акунов, B.JI. Панкратов, Н.И. Ференс, В.П. Шелудько, Г.В. Завадский // VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976. -С. 23-24.

61. Реальность производства I группы щебня по форме зерна / А.И. Гущин, Г.А. Косян, В.А. Артамонов, А.Ю. Козин, В.Н. Кушка // Строительные материалы, 2002. -№ 2.

62. Редько Ю.Г., Шевченко И.Н., Козка В.П. Опыт освоения мельниц снаклонными перегородками // Цемент, 1988. -№ 2.

63. Ромадин В.П. Пылеприготовление. М.: Энергоиздат, 1953.68

64. Романович А.А., Шестаков A.M. Критический анализ помольных агрегатов и возможность их совершенствования // Изв. вузов. Строительство. 2000. № 10. - С. 108-110.

65. Росляк А.Т., Бирюков Ю.А., Пачин. В.Н. Пневматические методы и аппараты порошковой технологии. Томск: Издательство ТГУ, 1990.

66. Рояк С.М., Пироцкий В.З., Злотский М.А. // Труды НИИЦемента.- Вып. 20.- 1964.

67. Руководство по методике и опыту оптимизации свойств бетона и бетонной смеси. М.: Стройиздат, 1973. (Центральный научно-исследова-тельский и проектно-экспериментальный институт организации, механизации и технической помощи строительству).

68. Руководство по подбору составов тяжелого бетона // НИИЖБ Госстроя ССР. М.: Стройиздат, 1979.

69. Руль Н.А. Состояние основных производственных фондов цементной промышленности и проблема их обновления // Цемент и его применение. -1986. -№ 6.

70. Руль Н.А., Деле Г.И. Технико-экономическая оценка направлений модернизации и технического перевооружения цементных мельниц //Труды НИИЦемент. 1986. Вып. 90. С. 3-23.

71. Связь гранулометрии и свойств высокопрочных цементов / А.В. Воробей, Е.З. Заблоцкий, А.П. Дымчук, Л.Н. Шорох, А.В. Бугайчук // VI Международный конгресс по химии цемента. М.: Стройиздат, 1976. -С. 21-23.

72. Сиденко. П.М. Измельчение в химической промышленности. -М.: Химия, 1977.

73. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. -М.: Энергия, 1970.

74. Справочник по обогащению руд черных металлов / Под ред. С.Ф. Шинкоренко М.: Недра, 1980. -519 с.

75. Тимашев В.В., Кузнецова Т.В. Физическая химия вяжущих материалов. -М.: Стройиздат, 1976, -407 с.

76. Феднер JI.A. Строительно-технические и потребительские свойства цементов // Цемент и его применение, -1997. -№ 5. -С. 27-31.

77. Хетагуров В.Н., Каменецкий Е.С., Гегелашвили М.В. Центробежная мельница вертикального типа для производства минеральных порошков // Строительные материалы, 2002. №10. - С. 35-37.

78. Хинт Й.А. Дезинтеграторный способ изготовления силикатных и силикальцитных изделий: Дисс. канд. техн. наук. М., 1952. -153 с.

79. Хлусов В.Б., Никифоров Ю.В. Состояние, основные тенденции и перспективы развития технологии цемента // Цемент и его применение. 1992.-№ 2.

80. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. М.: Стройиздат, 1972. - 235 с.

81. Шарапов P.P., Ахтямов А.В. Расчет мощности, потребляемой шаровой мельницей, оснащенной внутримельничными устройствами // Изв. вузов. Строительство, 2000. № 10.

82. Шевченко И.Н., Богданов B.C. Процесс измельчения в промышленных трубных мельницах с наклонной межкамерной перегородкой. В кн.: Моделирование, автоматизация и механизация процессов производства строительных материалов. М.: Машиностроение, 1994. -С. 79.

83. Шейкин А.Е. Структура, прочность и трещиностойкость цементного камня. -М.: Стройиздат, 1974. -192 с.

84. Шестоперов С.В. Долговечность бетона транспортных сооружений. -М.: Транспорт, 1966.

85. Шестоперов С.В. Изучение свойств цементов с различными кривыми распределения зернового состава и технологии их получения // Труды МАДИ,-Вып. 46. 1966.

86. Шубин В.И., Энтин З.Б., Лебедев А.О. Вопросы эффективного измельчения цемента // Цемент и его применение, 1988. -№ 9.

87. Щенников А.Н. Исследование влияния параметров бронефутеровки мельниц на классификацию мелющих тел // Труды НИИЦемент. 1986. -Вып. -73.-С. 69-77.

88. Экспериментальные исследования процесса измельчения клинкера в измельчителях раздавливающего действия / В.З. Пироцкий, А.О. Лебедев, А.В. Демин, Р.С. Дудин, В.Н. Фролов // 7-е Всесоюзное совещание по химии и технологии цемента. М., 1989. - С. 192-196.

89. Юдин К.А. Способ измельчения и перемешивания материалов // Изв. вузов. Строительство, 2000. № 10.

90. Юдович Б.Э. Исследование особенностей измельчения, гранулометрического состава и строительно-технических свойств высокопрочных и особо быстротвердеющего портландцемента: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1972. -158 с.

91. Юдович Б.Э. Проектирование гранулометрического состава высокопрочных цементов // Труды НИИЦемент, 1992. -104 с.

92. Ягупов А.В. Применение вертикальных мельниц динамического самоизмельчения для помола цементного клинкера // Цемент и его применение, 1990. -№ 3.

93. Янг О., Биссе Р. Разработки и производственный опыт использования вертикальных валковых мельниц в цементной промышленности // Цемент и его применение, 2000. -№ 2.

94. Bentz, D. P.; Garboczi E.J., Jensen О.М. Effects of Cement Particle Size Distribution on Performance Properties of Portland Cement-Bases Materials. Cement and Concrete Research, 1999, vol. 29, -№ 10.

95. Bentz, D. P.; Haecker C.J. Argument for Using Coarse Cements in High-Performance Concretes. Cement and Concrete Research, 1999, vol. 29, -№4, -pp. 615-618.

96. Bentz, D.P. Effects of Cement PSD on Porosity Percolation and Self-Desiccation. 2nd (Second) International Research Seminar. 1999.

97. Brundiek H. Die grobten Waizmuhlen der Welt fur die Herstellung von Zementrohmehl zu Beginn des 21 Jahrhunderts. ZKG INTERNATIONAL, 2000, -№ 4, - pp 177-185.

98. Feige F The roller grinding mil current technical position and potential for development. - Zement-Kalk-Gips, 1993, vol. 46, 10, -pp.287-292.

99. Feige F., Verch H., Krahner A. Energiesparende Herstellung von Nordzementen in Waizmuhlen mit auberem Materialumlauf. ZKG INTERNATIONAL, 1983. -№11.

100. Jung 0. MPS vertical roller mills for blended cements. World Cement, 1989. vol. 20. -№9.

101. Kuhl H. Zement. Veb verlag technik Berlin, 1958.

102. Kuhlmann K., Ellerbrock H., Sprung S. Kongrossenverteilung und eigenschaften von zement. Zement-Kalk-Gips, 1985. vol. 38, -№4. pp. 169-178.

103. Leyser W., Hill P., Sil lem H. Grinding for cement with extenders on MPS vertical roller mills. ZKG INTERNATIONAL, 1986, № 8, - pp. 249-247.

104. Perkin A.V. The appraisal of new cement grinding system in Akcimento. -Cimento-Cement, 1989, -№ 7, pp. 13-17.

105. Rosin P., Rammler E. Kornzusammensetzung des Mahlgute in Lichte der Wahrscheinlichkatslehre. Kolloid Zeitschrift, 1934, Heft 1, Band 67.

106. Schicht E. Die Rotormuhle eine vielseitig einsetzbare Zerkleinerungsmaschine. ZKG INTERNATIONAL, 2000. -№ 2.

107. Министерство образования и науки Российской Федерации

108. Федеральное агентство по образованию Магнитогорский государственный технический университетим. Г.И.Носова

109. Согласовано: Главный инженер ■3 AQ^«y р ату Омега»:1. А.Ю. Козин2005 г.1. Утверждаю:jet-Id*.по наУчн0Й работе МГТУ им. Носова5 — ^ • ■ . ' ---Ч. ^ 771.//.г

110. X'l.J '.'» <i J1-. *.v i> ~ .•/V