Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы и изделия

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Для большинства технологий перемешивание отдозированных материалов является главной операцией, предопределяющей качество смеси и готовой продукции. В смесительных аппаратах, особенно при производстве безобжиговых конгломератов, возникают, развиваются, а иногда и почти полностью завершаются основные процессы структурообразования вяжущего (связующего) вещества.

Наибольшее распространение получил способ перемешивания с введением в смесь механической энергии от внешнего источника, а среди типов смесителей - роторные принудительного действия. Механическое перемешивание может осуществляться в две стадии: 1) предварительное смешение сухих компонентов; 2) смешение с водой, раствором вяжущего или связующего вещества.

При перемешивании сухих материалов происходит разрушение начальных связей между частицами (агрегатов) с обеспечением их подвижности, равномерное распределение частиц в общей смеси с заполнением межзерновых пор более мелкими фракциями заполняющего материала. Порошкообразные материалы заполняют тонкие поры зернистой части смеси, а некоторая доля наиболее тонкодисперсных частиц порошка механически задерживается и фиксируется на поверхности зерен крупного заполнителя.

При введении в смесь жидкого компонента дальнейший процесс механического перемешивания основывается на закономерности обтекания твердых частиц дисперсной фазы потоком Дисперсионной среды (жидкости). В зависимости от скорости движения частиц фазы в среде возникают ламинарные потоки или турбулентные завихрения. В последнем случае происходит отрыв пограничных слоев среды от поверхности твердых частиц. При ламинарном режиме (критерий Рейнольдса Re > 30) перемешиваются в основном только те слои, которые непосредственно примыкают к лопастям и участвуют во вращении вместе с ними. При турбулентном режиме (критерий Рейнольдса Re > 102) происходит более интенсивное перемешивание слоев жидкости с отрывом их от лопастей мешалки.

При высокоразвитой турбулентности (критерий Рейнольдса Re > 105) часто затраты на дополнительную мощность для увеличения частоты вращения вала мешалки не соответствуют получаемому эффекту перемешивания.

Характер поверхности твердых тел можно существенно изменить добавлением поверхностно-активных веществ, когда, например, гидрофильная поверхность может стать гидрофобной (процесс гидрофобизации) или гидрофобная поверхность - гидрофильной (процесс гидрофилизации). Вводимые в жидкую среду поверхностно-активные вещества широко используют для повышения смачиваемости поверхности твердых тел, что основано на снижении разности полярностей между поверхностью частиц твердого тела и жидкостью. В смесительном аппарате возникает своеобразный процесс выравнивания энергии поверхностного и внутреннего слоев. Скорость этого выравнивания зависит от интенсивности перемешивания, конструкции смесителя и других факторов.

На этой стадии не только происходит механическое распределение компонентов, но и начинаются сложные физико-химические процессы, такие как растворение компонентов и их химическое взаимодействие, взаимная диффузия, адсорбция. Под влиянием сложного комплекса физико-химических процессов и химических реакций компоненты в смесителе теряют (обратимо или необратимо) свои свойства, особенно в поверхностных слоях, т. е. по границам контактирования компонентов и новообразований. К моменту выхода из смесительного аппарата процессы микроструктурообразования в одних системах в основном завершаются, в других - эти процессы в смесителях только начинаются и продолжаются на последующих стадиях технологического цикла. Об эффективности перемешивания нередко судят по качественным изменениям главных исходных компонентов или количественному выходу продуктов новообразований, по прочности искусственного камня, сформованного из смеси.

На стадии приготовления смеси используются приемы, которые обеспечивают интенсификацию процессов на последующих технологических стадиях формования изделий, образования и фиксации структуры материала. К ним, в частности, можно отнести подогрев компонентов (технология бетона, пластмасс), применение вибровоздействий для высоковязких смесей и др.

Приготовленная смесь (масса) обладает определенными качественными характеристиками, оцениваемыми по показателям свойств. Последние выражают способность вещества реагировать на внешние и внутренние факторы (механические, тепловые, гравитационные и др.). Главным свойством приготовленной смеси является ее способность к технологической обработке -распределению слоя заданной толщины, уплотнению, формованию с уплотнением. Такую способность смеси называют удобо-обрабатываемостью, удобоформуемостью, подвижностью и относят к группе структурно-механических или реологических свойств.

Реология - наука о течении, развивающемся в материале во времени.