V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

На сегодняшний день сухие строительные смеси представляют собой не просто смесь цемента и песка, а многокомпонентный продукт наукоемких технологий, применение которого позволяет получить другие качественные результаты, которые невозможно добиться с помощью традиционных методов, а так же существенно увеличить производительность труда. В составе новых сухих строительных смесей можно выделить четыре основные группы компонентов: минеральные вяжущие вещества, инертные наполнители, добавки для получения специальных свойств, в том числе водоудерживающие, а также полимерные связующие, которые работают в том же направлении, что и минеральные, но имеют совершенно иной механизм действия.

В качестве минерального вяжущего вещества чаще всего используются портландцементы (белые и серые), быстротвердеющие высокоалюминатные цементы, полугидратный гипс, а также их комбинации. При совместной гидратации цемента и гипса образуется большое количество минерала, называемого эттрингит, наличие которого способно привести к разрушению материала, полученного из сухой смеси, поэтому такая комбинация находит ограниченное применение, например для устройства безусадочных полов с жесткой поверхностью. Гидратированная известь (пушонка) отверждается в результате реакции c двуокисью углерода (CO2), а потому является воздушным вяжущим. В настоящее время известь используется в качестве добавки (5—30%) к цементным материалам, позволяющей значительно улучшить перерабатываемость затворенного раствора, а в качестве основного вяжущего — только в специализированных составах, предназначенных для реставрации исторических зданий. Если наполнитель выбран правильно, то есть имеет невысокую пористость, плотную упаковку и достаточную собственную прочность, то прочность и плотность получаемой минеральной композиции зависят только от свойств вяжущего вещества.

При производстве сухих смесей в качестве наполнителей чаще всего применяются известняковая мука и кварцевый песок. Использование доломита вместо известняковой муки не рекомендуется из-за содержания в нем большего количества растворимых солей магния, что может привести к образованию высолов. В состав теплоизоляционных штукатурных смесей входят и пористые наполнители, такие, как керамзит, перлит и вермикулит, а в некоторых случаях — гранулированный пенополистирол.

Качество сухой смеси зависит не только от гранулометрического состава наполнителя, но и от содержания посторонних добавок, наличие которых существенно влияет на конечный результат. В частности, даже небольшое содержание примесей глины способно значительно уменьшить адгезию раствора, а присутствие некоторых растворимых соединений инициирует разрушение дорогостоящих органических добавок. Кроме того, в составе минерального наполнителя могут содержаться химические соединения (например, активный оксид алюминия), способные влиять на процесс гидратации цемента. Чтобы избежать подобных неприятностей производители стремятся использовать наполнитель из одного месторождения, что позволяет обеспечить стабильное качество конечного продукта.

Применение специальных модифицирующих добавок при создании рецептур новых сухих строительных смесей обусловлено необходимостью получения определенных технических и технологических характеристик этих материалов и, в первую очередь, — потребностью удержания воды в затворенном растворе после его нанесения. Вода впитывается в основание и испаряется с поверхности раствора, что приводит к сокращению времени пребывания цемента в фазе геля, уменьшению степени гидратации и, как следствие, к снижению прочности. Дисперсионные модификаторы, входящие в состав клеевых составов для плиточных работ, улучшают условия работы, продлевают срок жизни затворенного раствора и повышают тиксотропность (способность загустевать в состоянии покоя и разжижаться при перемешивании) материала.

Составление рецептуры сухих смесей — это сложный и длительный процесс, невозможный без участия квалифицированного персонала и предполагающий обязательное наличие современной лаборатории для анализа и испытания образцов, оснащенной высококлассным оборудованием. Комбинация минеральных и полимерных вяжущих веществ делает возможным производство продуктов строительной химии, обладающих не только повышенными прочностными свойствами и улучшенной адгезией (в том числе и к таким «проблемным» основаниям, как металл, дерево, пластик, глазурованная плитка и т.п.), но и управляемыми реологическими (тиксотропность, пластичность) и специальными (гидрофобность, текучесть) характеристиками. Как правило, для получения сухих комбинированных смесей используют смесители периодического типа, которые обладают большой метало и энергоемкостью. Так же при работе на этих смесителях значительное время уходит на загрузку исходных компонентов в смеситель и последующею разгрузку готовой смеси из него.

Нами предложено изготавливать сухие строительные смеси с использованием смесителя непрерывного действия (СНД) центробежного типа оригинальной конструкции взамен ранее применяемых смесителей. Предлагаемая аппаратурная схема процесса смешивания представлена на рисунке 1. Рецептура сухой строительной штукатурной смеси М100 представлена в таблице 1. Максимальные механические показатели, например усилие на отрыв, при минимальном расходе химических добавок могут быть достигнуты в том случае, когда наполнитель имеет достаточно плотную упаковку, то есть содержит примерно одинаковые доли различных фракций, чего можно добиться на СНД центробежного типа при минимальных энерго и металлозатратах.

Технологический процесс смешения протекает следующим образом. Исходные компоненты загружаются в силосы для хранения: 1 – цемент М 400; 2 – песок речной; 3 – минеральный порошок. Эти компоненты по винтовым конвейерам - 4 поступают в свой весовой бункер дозатор - 5. После смешивания заданной дозы компоненты поступают в СНД центробежного типа – 6, где и происходит их смешение. После этого смесь выгружается из смесителя и попадает в приемный бункер станции фасовки мешков – 7. После наполнения мешка готовой смесью, мешок с загрузочного лотка станции под собственным весом падает на ленточный транспортер - 8 и по движущийся ленте попадает в зону упаковки на паллеты – 9.

Таблица 1

Состав 1 тонны сухой строительной штукатурной смеси М100

Наименование сырья	Количество сырья в 1 тонне
Цемент М 400	180 кг
Песок речной, сухой, просеянный	790 кг
Минеральный порошок	60 кг

Рисунок 1. Технологическая схема производства сухой строительной штукатурной смеси М100

1-3 - силосы для хранения исходных компонентов; 4 – винтовые конвееры; 5 – винтовой бункер дозатор; 6 – 13 – центробежный СНД новой конструкции; 7 - приемный бункер станции фасовки мешков; 8 - ленточный конвейер; 9 – зона упаковки на паллеты.

С целью определения работоспособности предложенной технологической схемы для приготовления сухой строительной штукатурной смеси, проведены опытно-промышленные испытания на ЗАО «Профикс-Кузбасс» г. Кемерово. При производительности смесителя равной 400 кг/ч, была получена опытная партия готовой смеси в количестве 200 кг. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты испытаний центробежного смесителя

№ повтора	Производительность смесителя, тонн/смена			Удельные энергозатраты смесителя, кВт/смена
	СНД новой конструкции	СМ Турбомикс 500	Смесителе базовой конструкции	СНД новой конструкции	СМ Турбомикс 500	Смесителе базовой конструкции
1	4	10	3,6	5,36	148	32
2	4	10	3,6	5,36	148	32
3	4	10	3,6	5,36	148	32
4	4	10	3,6	5,36	148	32
Среднее значение удельных энергозатрат на производство 1кг смеси, Вт/кг				1,34	14,8	8,8
Масса смесителя, кг.				80	2500	150

Полученные результаты, наработанные на смесителе в ЗАО «Профикс-Кузбасс» г. Кемерово, свидетельствуют о том, что новая конструкция центробежного СНД позволяет получать качественную строительно-штукатурную смесь, с меньшими по отношению к рассматриваемым аппаратам, метало и энергозатратами на производство 1 кг готовой смеси.

Код для цитирования: Скопировать