Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.09.2018


18.09.2018


17.09.2018


17.09.2018


14.09.2018


11.09.2018


07.09.2018


07.09.2018


07.09.2018


07.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Форма и поверхностная структура зёрен заполнителей электроимпульсного дробления каменных материалов

Форма и поверхностная структура зёрен заполнителей электроимпульсного дробления каменных материалов

29.03.2016

Развитие строительной индустрии требует существенного повышения качества и долговечности бетонных покрытий различного назначения. Успешное решение этой задачи, помимо улучшения технологии подготовки смесей различного назначения и их укладки, в не меньшей мере связано с улучшением физико-механических характеристик заполнителя. В первую очередь, это относится к повышению механической прочности, формы и структуры поверхности, а также гранулометрическому составу заполнителей.
К настоящему времени имеется достаточное количество литературных данных о влиянии формы щебня на показатели бетонных смесей, асфальтобетонов и цементобетонов. Высокое содержание «лещадных» зерен в щебне резко ухудшает прочностные показатели изделий и приводит к перерасходу вяжущих на 10-15 %, повышению брака изделий и снижению коэффициента использования формовочного оборудования. Исследованиями ряда организаций установлено, что при дроблении каменных материалов на современных механизмах и по общепринятой технологии невозможно получить щебень, удовлетворяющий требованиям нормативных документов по форме частиц, в то время как пластинчатые и игловатые зерна, являясь сопутствующими факторами определяют в конечном итоге прочность заполнителя в целом.
He отрицая целесообразности использования существующих путей улучшения формы щебня, перспективным для этих целей можно считать применение электроимпульсной технологии получения заполнителей при вторичном дроблении исходного сырья. Электроимпульсное разрушение осуществляется за счет формирования высоковольтного импульсного разряда внутри исходных кусков горной породы, находящихся в жидкости. Одной из предпосылок повышения качества заполнителей является установленное ранее при грубом электроимпульсном измельчении сохранение формы зерен полезных минералов (касситерита, рубина, граната и т. д.) в готовом продукте.
Ниже представлена оценка формы заполнителей при электроимпульсном дроблении гравия, порфирита, гранита и известняка. Одновременно с этим проведено изучение поверхностной структуры готового заполнителя для некоторых типов каменных материалов. Исследования выполнены в сравнении с механическим способом получения заполнителей на щековой дробилке.
Результаты экспериментальных исследований для заполнителей крупностью 5-10 и 10-20 мм представлены в табл. 2.5. Там же приведено в дополнение содержание игловатых и пластинчатых зерен в заполнителе при механическом дроблении, по литературным данным. Содержание игловатых и пластинчатых зерен в заполнителе, полученном при электроимпульсном дроблении, на порядок меньше, чем при механическом экспериментальном дроблении, и составляет для заполнителя крупностью 10-20 мм 4,8; 2,6 и 2,4 % против 43,6; 45,4 и 37,4 % для гранита, кварцевого порфирита и гравия соответственно.
Форма и поверхностная структура зёрен заполнителей электроимпульсного дробления каменных материалов

Столь существенная разница, по нашему мнению, связана с тем, что исходный материал, имея неправильную форму кусков, разрушается в традиционных дробилках с мест образования площадей контактов путем скалывания, т. е. в процессе механического дробления материал претерпевает неоднократное откалывание, аккумулируя «лещадку».
Следует ожидать ухудшения формы зерен заполнителей при различного рода электрофизических, динамических нагружениях каменных материалов при их разрушении скалыванием, сжатием и т. п. по сравнению с разрушением за счет растягивающих усилий. В развитие этого положения проведены, в дополнение к результатам данных табл. 2.4, исследования по оценке формы зерен при электрогидравлическом и электроимпульсном способах дробления. Электрогидравлический способ дробления основан на разрушении горных пород при формировании высоковольтного разряда только в жидкости. Результаты исследований представлены в табл. 2.6. Из сравнения данных табл. 2.5 и 2.6 со всей очевидностью следует, что при электроимпульсном дроблении выход пластинчатых и игловатых зерен заполнителя существенно меньше, чем при электрогидравлическом дроблении. Имеющиеся в этой связи литературные данные о большем выходе «лещадки» при формировании канала разряда внутри дробимого материала просто несостоятельны, т. к. практические материалы для оценки «лещадки» для случая импульсного пробоя каменных материалов не приведены. Уменьшение выхода пластинчатых и игловатых зерен при электрогидравлическом способе получения заполнителя, по сравнению с механическим, связано с частичным созданием растягивающих усилий в каменном материале при электрогидравлическом дроблении.
Результаты экспериментальной оценки формы зерен электроимпульсного дробления как по коэффициенту формы зёрен из условия максимального приближения к формам идеальных тел (табл. 2.7), так и по методике Л.И. Барона (табл. 2.8) свидетельствуют, что форма зёрен заполнителя легко регулируется энергетическими и технологическими параметрами установок электроимпульсного дробления.
Форма и поверхностная структура зёрен заполнителей электроимпульсного дробления каменных материалов
Форма и поверхностная структура зёрен заполнителей электроимпульсного дробления каменных материалов

Применительно к использованию разрабатываемой технологии для получения заполнителей при электроимпульсном вторичном дроблении проведено изучение их поверхностной структуры, шероховатости и трещиноватости в конечных фракциях, соответствующих крупности 0,63-0,16 мм включительно. Для данной крупности заполнителя также дана оценка формы зерен. В качестве исследуемого минерального материала использовались гравий, кварцевый порфирит и гранит.
Анализ поверхностной структуры при единичном разрушении образцов показал, что линия нарушения сплошности чаще всего имеет зубчатый вид, а поверхность скола имеет сильно шероховатый характер. При этом шероховатые сколы проходят по микротрещинам, разнозернистости (как это имеет место в гранитах), по вкраплениям других минералов (в порфиритах), по микротрещинам с зеркалами скольжения. Обращает на себя внимание установленное нарушение сплошности по участкам с неодинаковой твердостью.
Изучение формы зерен показало, что при многообразии минералогического состава и структурно-текстурных признаков исследуемых каменных материалов готовые продукты после электроимпульсного вторичного дробления имеют, в подавляющем большинстве, кубовидную форму.
Детальному исследованию подлежал продукт массового дробления гравия томского месторождения. Анализ проводился в сравнении с механическим дроблением. Механическое дробление вызывает в готовом продукте образование зияющих трещин разнообразной формы (нарушающих его сплошность), которые развиваются либо параллельно поверхности раскола, либо от поверхности обломков к их центральным частям. Наиболее часто такие трещины наблюдаются в обломках крупнозернистых и неравномернозернистых пород (гранодиоритах, диоритах, габбро, крупнокристаллическом жильном кварце) и песчаниках с карбонатно-глинистым и карбонатным цементом. Мономинеральные мелкозернистые породы (кварциты, микрокварциты) характеризуются образованием в редких случаях только волосовидных трещин (не переходящих в зияющие трещины), влияние которых на общие прочностные свойства готовых продуктов прогнозируется значительно меньшим порядком по сравнению с зияющими трещинами. При электроимпульсном дроблении заполнитель имеет более изометричную форму при существенно меньшем количестве зияющих трещин.
При меньшей крупности заполнителя выход пластинчатых и игольчатых форм при электроимпульсном способе дробления значительно меньше (в 2,5-3 раза) по сравнению с механическим способом. Форма зерен данного заполнителя с сокращением размеров приближается к изометрической. Элементы окатанности и шлифовки сохраняются на тех поверхностях или их частях, которые придала им природа, и составляют 0,3-0,5 % частиц заполнителя.
Трещиноватость готового продукта при электроимпульсной технологии дробления имеет место преимущественно на внешней периферийной зоне материала в виде тонких трещин (менее 10 мкм), образовавшихся за счет деформации при разрушении.
Изучение шероховатости зерен показало, что их поверхность после электроимпульсного дробления приобретает, в подавляющем большинстве, ямчато-бугристый вид, тогда как при механическом дроблении внешняя поверхность загрязнена и окатана.
Таким образом, результаты исследований показали возможность регулирования выхода форм зёрен энергетическими и технологическими режимами при существенном сокращении выхода игловатых и пластинчатых форм.