Подготовительные процессы

Подготовительные процессы сопутствуют производству строи­тельных материалов практически любого вида. Основная задача подготовительных процессов заключается в раскрытии потенциаль­ных возможностей исходного сырья. В зависимости от вида подго­тавливаемого сырья и специфичности вырабатываемого готового продукта подготовительные операции носят различный характер.

Измельчение и классификация исходных компонентов — один из наиболее распространенных подготовительных процессов в про­изводстве строительных материалов.

Предварительная тепловая обработка сырья для различных производств различается по виду обработки. Так, в железобетон­ной промышленности предварительная обработка чаще всего за­ключается в подсушке песка (редко — крупного заполнителя) и в размораживании крупного и мелкого заполнителя в зимнее время. Тепловые процессы в этом случае мало чем отличаются от обыч­ных тепловых процессов технологической обработки материала и в этом разделе не рассматриваются.

Перемешивание (сухое или мокрое) связано с гомогенизацией исходного сырья с различного рода добавками. На стадии подго­товки сырье часто подвергают химической или физико-химической обработке, чаще всего путем введения соответствующих добавок. Введение добавок направлено на придание исходному сырью повы­шенной активности, облегчающей и ускоряющей какую-либо основ­ную технологическую операцию.

Измельчение и классификация исходного сырья. Дробление или помол с последующим разделением полученного материала по крупности продукта осуществляют с целью получить материал: заданного зернового состава, обеспечивающий требуемую плот­ность исходной композиции; такой максимальной крупности, ко­торая соответствовала бы конструктивным элементам изделия (например, при производстве железобетонных балок, колонн максимальная крупность щебня не должна превышать 3/4 минимального расстоя­ния между арматурными стержнями; требуемой удельной поверхности, например, для тонких порошков, определяющей как пластично-вязкие свойства формуемых масс, так и химическую ак­тивность сырья на последующих стадиях переработки.

Основные принципы подбора зернового состава исходного сырья. Основным требованием к сырью в части зернового состава является обеспечение возможности получения скелета требуемой плотности. Для конструкционных материалов сырье подбирают по максимальной плотности, для теплоизоляционных, наоборот, с воз­можно большей пористостью. Во всех случаях необходимо владеть соответствующим аппаратом, позволяющим быстро и надежно под­бирать соотношения и расходы различных фракций. Влияние зер­нового состава на плотность упаковки тел шарообразной или при­ближающейся к ней формы теоретически и экспериментально разрабатывалось многими исследователями, так как это имеет большое значение для различных областей техники. Рассмотрение этого вопроса удобнее всего начать с идеализированного представления о шарообразной форме частиц. Для шаров одного диаметра выпол­нены геометрические расчеты при пяти различных вариантах упо­рядоченной укладки.

Таким образом, теоретическую пористость при укладке шаров можно связать с числом контактов (рис. 7.1).

Если в промежутки между большими шарами (вмещающие) по­местить шары (вмещаемые) меньшего размера, точно вписываю­щиеся в размер пустот, образованных большими шарами, то плот­ность упаковки может быть значительно увеличена.

Расчеты показывают, что дальнейшее вмещение шаров не при­водит к значительному увеличению плотности, поэтому пустотность около 15% можно считать минимальной при теоретической уклад­ке шаров.

Различают два основных принципа подбора укладок, эффектив­но повышающих плотность смеси: «непрерывные» укладки, ха­рактеризующиеся заполнением объема зернами всех размеров; «прерывистые» укладки, при которых между зерна­ми заданных фракций промежуточные фракции отсутствуют.

Рис.7.1. Зависимость пористости от координационного числа

Итак, зная количество контактов шаров даже в геометрически неправильной упаковке можно по графику рис. 7.1 рассчитать пори­стость, при этом ошибка не будет превышать 5…6%, что вполне при­емлемо для практических целей.