ГлавнаяСпособы улучшения технических свойств заполнителя Б.И. Курденков и К.В. Мохортов разделяют на шесть основных групп (рис. 2.1):
- улучшение зернового состава: дробление каменного материала, разделение по крупности и составление оптимальных смесей;
- обогащение каменного материала по прочности;
- улучшение морозостойкости;
- отделение загрязняющих примесей;
- улучшение формы зёрен;
- улучшение поверхности зёрен.
На современных дробильно-сортировочных заводах, как правило, используются щековые или конусные дробилки для крупного и среднего дробления горных пород. Для мелкого дробления конусные, а в особенности щековые, дробилки применять нецелесообразно, поскольку при дроблении на них образуется большое количество игловатых и пластинчатых зёрен. Валковые дробилки применяют для дробления слабых пород, да и то крайне редко.
По сравнению с вышеназванными рядом преимуществ обладают дробилки ударного действия: низким удельным расходом энергии, большой степенью измельчения.
Молотковые дробилки могут с успехом применяться при производстве щебня кубической формы для напорных железобетонных труб, но при больших скоростях ротора происходит переизмельчение продукта, а также значительный износ рабочих органов. Поэтому дробилки ударного действия главным образом используются при дроблении карбонатных пород в цементной промышленности.
Делаются попытки повысить выход кондиционного заполнителя путем изменения угла наклона плиты или геометрии щеки щековой дробилки, а также угла гирации и числа оборотов вала эксцентрика для конусных дробилок. Ho, как установлено, выход некондиционных частиц уменьшается не более чем на 25 %.
В связи с этим для выпуска качественного щебня производится обогащение по форме зёрен посредством сепарирования на ситах или гравитационными способами с последующей грануляцией игольчатых и пластинчатых зёрен.
Из существующих механических дробилок только дробилки ударного действия могут производить щебень с пониженным содержанием слабых зёрен. Ho применение даже таких дробилок не позволяет снизить количество слабых разностей более чем на 50 %.
Для соответствия продукта дробления требованиям государственных стандартов производится обогащение по прочности (обогащение по упругости и трению с использованием наклонных плит, сепараторов и барабанных классификаторов; гравитационные способы обогащения с использованием воздушных сепараторов, отсадочных машин и тяжелых суспензий).
Одним из основных требований, предъявляемых к заполнителям, является требование к чистоте его поверхности и содержанию глинистых, илистых и пылевидных частиц, что практически труднодостижимо без специальных способов обогащения. Удаление мелких и пылевидных фракций осуществляется сухим способом с использованием барабанных классификаторов или посредством пневмоклассификации, или мокрым способом при непосредственной промывке водой.
Таким образом, для получения кондиционного заполнителя, отвечающего всем требованиям государственных стандартов, необходимо после измельчения горной породы подвергнуть полученный продукт обогащению по одному или нескольким группам способов, что приведет к значительному удорожанию заполнителя.
Физико-химическая механика, созданная П.А. Ребиндером, позволила направленно регулировать процессы взаимодействия на границе раздела заполнитель - вяжущее и процессы структурообразования в бетонах. Отражение этих идей нашло своё применение в процессах улучшения свойств поверхности заполнителя посредством её обработки различными видами поверхностно-активных веществ как в процессе промывки заполнителей, так и перед их использованием в бетонах.
Физико-химическая активация заполнителей является эффективным средством регулирования свойств контактных слоёв и улучшения качества бетонов и асфальтобетонов.
Наиболее благоприятным для химического модифицирования является момент образования новых поверхностей, поскольку в этом случае возможно использование особого энергетического состояния, присущего лишь свежеобразованным поверхностям. Такое энергетическое состояние резко изменяет реакционную способность поверхностей и способствует такому его взаимодействию с различными вяжущими и поверхностно-активными веществами, которое невозможно при обычных условиях обработки материалов. Возникновение активных центров (свободных радикалов) вследствие разрыва химических связей при механической деструкции предполагает возможность их вступления в химическое взаимодействие с молекулами других веществ. Ho наиболее полное использование такого состояния поверхности возможно только при непосредственном измельчении материала в присутствии среды, молекулы которой могут вступать во взаимодействие с молекулами вяжущего или замещаться ими в процессе взаимодействия каменного материала с вяжущим.
Изучением возможностей получения свежеобразованной поверхности заполнителей в присутствии различных добавок занимались П.А. Ребиндер, Л.Б. Гезенцвей, Н.В. Михайлов, В.И. Колышев и др. Они получали активированный песок в результате его совместного помола с цементом и известью, отмечая при этом повышение прочности и водостойкости бетонов на основе таких песков. Эффективная модификация свежеобразованных поверхностей заполнителей для асфальтобетонов может достигаться путем совместного измельчения гравия и активирующей смеси, состоящей из битума и поверхностно-активного вещества, в молотковой дробилке. Достигается повышение прочности и водостойкости асфальтобетонов на основе полученного активированного материала.
Методы физико-химической и механохимической активации позволяют существенно улучшить адгезионную активность поверхности заполнителей, а следовательно, и качество бетонов, но в ряде случаев не исключают предварительного обогащения заполнителей для их соответствия требованиям стандарта.