اثر کمک سایش سیمان بر مقاومت سیمان و بتن (1398/09/30)

اثر کمک سایش سیمان بر مقاومت سیمان و بتن

اثر کمک سایش بر مقاومت سیمان و بتن

چکیده:

کمک سایش ها در حدود سالهای دهه سوم قرن بیستم شناخته شدند.کمک سایش ها موادی هستند که به مخلوط کلینر و  گچ خام اضافه می گردند تا مکانیزم نرم کردن کلینر و یا مخلوط کلینر با مواد افزودنی به سهولت انجام شده و خواص کیفی سیمان بهبود یابد.

کمک سایش ها دارای دو نقش بسیار مهم هستند که از سویی ویژگی های خاص به سیمان می بخشد و از سوی دیگر عمل نرم کردن را آسان می نماید.

در صورتی که بخواهیم سیمان تیپ مقاومت بالا مانند 1-525 را بدون تغییر شیمیایی کلینر در مقدار مدول LSF و فاز C3S  و فقط با افزایش بلین(نرمی) سیمان به بالاتر از Cm2/gr3500 تولید کنیم :

 غالبا ذرات مواد بخصوص ذرات ریزتر از 10 میکرون به شکل پوسته (کوتینگ) روی جداره دستگاه و یا روی بار خرد کننده (گلوله)چسبیده ، موجب می شود که مکانیزم نرم شدن کلینر محدود و برای جلوگیری از توقف آسیای سیمان تناژ آن حدود 30 درصد کاهش می یابد.

از این رو جهت تبدیل کلینر به مواد خیلی نرم معمولا مقداری کمک ساینده وارد آسیاب سیمان می کنند تا از تشکیل عوامل مزاحم فوق الذکر جلوگیری کرده و به مواد نرم مجال تشکیل پوسته (کوتینگ) روی گلوله  را ندهد.

در مقاله اثر کمک سایش بر مقاومت سیمان و بتن تاثیر افزودن دو نوع کمک سایش CEMAX 441 , CEMAX 675  به صورت آزمایشگاهی و نوع EDE 155   و به صورت تست صنعتی در واحد آزمایشگاه و کنترل کیفیت شرکت سیمان بجنورد مورد تحقیق قرار گرفت.

کمک سایش نوع EDE 155  ضمن حفظ ماندگاری مدت زمان سه ماهه و عدم تغییر در نحوه شکست قالب ملات ، افزایش مقاومت فشاری 15 و 25 درصد به ترتیب برای ملات سیمان و بتن به همراه داشت.

مقدمه:

بر اساس قانون Rittinger در سال 1867 یک رابطه خطی بین سطح ویژه و انرژی آسیا کردن وجود دارد. بطور کلی این قانون در ابتدای خردایش مواد وقتی که بلین مواد هنوز پایین است درست می باشد.

هرچند به تجربه ثابت شده است که در این ارتباط خطی تا یک دانه بندی مشخص از ذرات صحیح می باشد و از آن به بعد انرژی به صورت گرما  از بین می رود.

 این امر زمانی اتفاق می افتد که کلوخه شدن ذرات آغاز می گردد.به طور خلاصه کلوخه شدن راندمان آسیا را کاهش می دهد و این پدیده با افزایش مصرف انرژی در حالی که میزان بلین ثابت می ماند ، مشخص می گردد.

حذف یا حداقل نمودن پدیده کلوخه شدن یک اولویت در تولید سیمان می باشد و این موضوع اهمیت کمک سایش ها(شکل 1) را آشکار می کند که قادر است در طول پروسه آسیا کردن سطوح باردار شده را خنثی سازد.

آسیابها عمده مصرف کننده انرژی الکتریکی در خطوط تولید سیمان می باشند بطوریکه بیش از 60٪ انرژی مصرفی در فرایند تولید سیمان صرف پودر کردن مواد اولیه و کلینر می شود. بنابراین همواره کارشناسان و تولید کنندگان بدنبال این می باشند که مصرف انرژی الکتریکی در آسیابها را کاهش دهند.

کمک سایش

شكل 1: تصویر کمک سایش در کنار کلینكر و  سنگ گچ

مصرف کننده های عمده انرژی در آسیابها ، موتور های اصلی ، سپراتورها، فن ها و کمپرسورها می باشند. یکی از راههای کاهش مصرف انرژی الکتریکی ، بالابردن بازده این تجهیزات است.

استفاده از مواد کمک سایش که عمدتا از مواد آلی چرب تشکیل شده اند می تواند از چسبندگی مواد به یکدیگر تا اندازه ای جلوگیری کند و با کاهش نیروی جاذبه بین ذرات باعث عدم حرکت دانه های نرم همراه با دانه های زبر به ویژه در سپراتورها شده و لذا منجر به افزایش راندمان آنها گردد.

این مواد در آسیابهای سیمان و مواد خام بکار می روند ولی انواع آنها در دوسیستم متفاوت است.مواد کمک سایش در آسیابهای گلوله ای مطابق شکل 2 عمدتا از دو نوع گلیکول ها و اتانول امین ها می باشند .

در رابطه با مکانیسم عمل کمک ساینده ها تئوری های مختلفی مطرح می باشد که مغایرتی با هم ندارند. یکی از تئوری ها بر مبنای جلوگیری از تجمع ذرات می باشد.

کمک سایشکمک سایش

شكل 2: تصویر افزایش کمک سایش ب کلینكر و سنگ گچ در آسیاب سیمان

 

کمک سایش بوسیله جلوگیری از تشکیل پوسته روی جدار های آسیاب و گلوله های مربوط و همچنین لغزنده کردن سطوح ذرات نرم شده ، بانرمی تقریبا ثابت میزان بازدهی و ظرفیت آسیاب را تا 50 درصد افزایش می دهد.

جاذبه الکترواستاتیکی علل عمده اینگونه مکانیزم (اتصالی) به شمار می آید. توضیح مطلب این که وقتی مواد در خانه دوم آسیاب پودر می گردند، به مواد بسیار نرم تبدیل می شوند که تشکیل گلوله و پوسته می دهند.

وجود این دو عامل یعنی تشکیل گلوله و پیدایش پوسته (کوتینگ) بر روی گلوله های نرم کننده و زره های داخلی آسیاب سبب کاهش چشمگیر بازدهی آسیاب می گردد.

از این رو نیروی برق مصرفی سیرصعودی می پیماید که با افزایش هزینه تولید سیمان همراه است. در ارتباط با این امر برخی از محققین را اعتقاد بر آن بود که عامل عمده پدیده های فوق الذکر ناشی از وجود رطوبت در مواد است، در حالیکه به تجربه عکس آن مشاهده شده است.

زیرا تشکیل کوتینگ و پوسته در جریان نرم کردن مواد خشک (کلینر) پدید می آید، به طوری که هرچه مواد خشک تر باشد، پیدایش نواقص و معیب پیش گفته بیشتر است.

اشمیت جنبه های تئوریک مکانیزم اتصال را چنین بیان می کند: مخلوطی هایی که در آسیاب نرم می گردند، از مواد مختلفی تشکیل یافته اند، این مواد پس از نرم شدن به صورت ذرات بسیار نرم در می آیند و این ذرات دارای بار الکتریکی مثبت و منفی خواهند بود که به تعبیر دیگر دارای جاذبه الکترواستاتیکی می باشند که عامل جذب ذرات غیر همنام خواهند بود.

پژوهشگران برمبنای بررسی ها و تجربیات بدست آمده به این نتیجه رسیده اند که با مصرف مقدار کمی مواد کمک ساینده برای نرم کردن مخلوط  کلینر و سنگ گچ می توان از پیدایش چنین پدیده های نامطلوبی ممانعت نمود.

تئوری دیگری بیان می کند که مواد کمک سایش بر روی ترکهای موئی جذب می شوند.بنابراین نیروهای پیوندی بین ترکها را کاهش داده یا بطور کلی محو می نمایند و به این صورت از اتصال دانه های ترک دار جلوگیری می کنند.به عبارتی طبق این فرضیه دانه ها مقاومت کمتری در برابر خرد شدن از خود نشان می دهند.