Технология получения кремнистого бетона

                 Технология производства получения обычного портландцементного вяжущего  сводится к обжигу, в течение которого последовательно происходят процессы дегидратации, декарбонатизации, частичного плавления и новообразования клинкерных минералов.

                   Одним из перспективных направлений практического применения новых технологий  в промышленности строительных материалов является использование механохимических методов обработки (активации) вяжущих веществ с целью повышения их полезных свойств. Активация ведёт к увеличению удельной поверхности вяжущих, изменению поверхностной структуры частиц, возникновению физических дефектов в подрешетках и решетках минералов, ускоряющих элементарные взаимодействия поверхностного слоя с водой. Происходит сокращение времени достижения марочной прочности и обеспечения более полного использования химической энергии вяжущего..
           Активация происходит, когда скорость накопления дефектов превышает скорость их исчезновения. Это реализуется в т.н.  энергонагруженных аппаратах: центробежных планетарных и струйных мельницах, дезинтеграторах и др., где сочетаются высокие частота и сила механического  воздействия. В результате воздействия на частицы песка  в центробежном  аэродинамическом дезинтеграторе (активаторе) происходит самодробление частиц кварца  SiO2 (оксида кремния) в скоростном воздушном потоке. Это связано с тем, что каждая частица песка имеет  произвольную, отличную от других частиц массу, следовательно траектория полета каждой частицы в закручиваемом аэродинамическом потоке резко отличается от траекторий других частиц. Происходит их сталкивание и дробление до относительно  малых величин 1,0…25 мкм. Т.е. мы получаем одну из составляющих цемента - тонкоразмолотый  оксид кремния SiO2.    Вторую составляющую цемента для наших изделий – строительных замковых блоков (СЗБ) и пазогребневых плит (ПГП), для ускорения процесса набора распалубочной прочности, мы получим  из активированного  полуводного гипса Г3-6, который представляет  из  себя  оксид кальция      CaO х 0,5 Н2О.
Соответственно перемолов его  в аэродинамическом активаторе  до тех же величин 1,0…25 мкм. и, соединив оба вещества в вышесказанных пропорциях, мы получаем клинкерный (т.н. цементный) материал,, изготовленный менее энергозатратным способом и характеризующийся ускоренным набором прочности без дополнительной термообработки и,  абсолютно соответствующий всем требованиям ГОСТ 10178-85 « Портландцемент и шлакопортландцемент»..
Механика процесса активации достаточно проста.
                    Предварительно высушенный исходный материал через входной патрубок  трибохимического реактора (активатора) подается в   камеры помола,  где  при скорости вращения ротора   7 500 – 10 000 оборотов в минуту  в течение  1-3 сек.  происходит самоизмельчение  материала  в ударном режиме  за счет его  скоростного разгона до 200 -300 м/сек центробежными лопатками  ротора, при этом гравитационные силы, стремящиеся опустить истираемый материал вниз компенсируются  подъемной аэродинамической силой   ступенчато смонтированными на роторе  центробежными лопатками, имеющими криволинейное аэродинамическое сечение и  угол атаки  в пределах 0 - 100, позволяющие уменьшить скорость падения дробящихся частиц.
 Частицы материала различающиеся по массе, удерживаемые высокоскоростными восходящими турбулентными воздушными потоками имеют различные векторы и  траектории полета, что  создает  повышенную вероятность  их столкновения и приводит к увеличению степени измельчения материала и производительности реактора при снижении удельных кинетических затрат. Но в процессе тонкого измельчения, часть подведенной к материалу энергии расходуется на образование новой поверхности, а другая аккумулируется в конечном продукте в виде различных дефектов структуры, увеличения кривизны поверхности и фазовых превращений.
Впоследствии, эта накопленная энергия оказывает существенное влияние на кинетику последующих технологических процессов. Одновременно с накоплением энергии происходит ее частичная диссипация вследствие протекания в материале ряда вторичных релаксационных процессов.  При этом напряжения в материале релаксируют, свободные радикалы и ионизированные частицы рекомбинируют, а дислокации аннигилируют или выходят на поверхность
  Это суживает поле применения активированных материалов во времени, т.е. оптимально использовать материал необходимо в течение 1-5 суток и он не применим для производства сухих строительных смесей.      
         При  активации материалов происходит  определенный «разброс» гранулометрического состава от 0,5 до 50мкм. ( см. Приложение 1), поэтому, мелкодисперсная часть материала 1…25 мкм (85% от объема)  идет как клинкерная составляющая, средне и крупнодисперсные части – как мелкозернистый заполнитель пространства песков  мелкозернистых бетонов, характеризующихся по прочностным показателям не ниже М 350
Таким образом, в наших технологической  системе измельчения прочностные показатели цемента достигаются при удельной поверхности S4000…5000 см2/г, характеристическом размере зерна d'1...25 мкм, коэффициенте однородности n  0,85, удельных энергозатратах на измельчение Эизм =10…15 кВтч/т, металлоизносе И0,001...0,003 кг/т.
В практике бетонных работ иногда наблюдается ложное схватывание цемента, т.е. загустевание цементного теста или бетонной смеси в сроки, гораздо более короткие, чем предусмотрено стандартом (раньше 45 мин). Это объясняется тем, что в состав такого цемента входит полуводный гипс, а не гипсовый камень. Полуводный гипс быстро взаимодействует с водой, образуя пространственную малопрочную структуру, что и приводит к потере пластичности цементного теста уже через 10...30 мин после затворения. 
   Из этого малоприятного фактора мы извлекли свою пользу: набор распалубочной прочности бетонов в наших кассетах достигается через 20-30 минут, что позволяет нам устроить конвейерный замкнутый цикл оборота кассет. Далее,  после распалубливания, бетонное тесто в изделии  затвердевает, как обычно.

             1.   Из вышеописанного следует, что применяемые нами процессы изготовления цементного клинкера (цемента) практически не отличаются от классики приготовления портладцементов по ГОСТ 10178-85  , но позволяют делать это менее затратным способом, позволяя вовлекать в оборот местную сырьевую базу  при явном недостатке поставок цемента или его полном отсутствии.
 
             2. Из того же следует, что бетоны, приготовленные на основе требований к цементам по ГОСТ 10178-85 полностью соответствуют требованиям ГОСТ10180-90 «Бетоны. Методы определения  прочности по контрольным образцам»,    ГОСТ 6133-99» Камни бетонные стеновые. ТУ».  Дальнейшее внедрение в производство  любых бетонов на портландцементе  зависит только от заводских лабораторий, сертифицированных должным образом, в соответствии с действующим(и) ГОСТом(ами) на любом предприятии РФ.

Приведенные требования из ГОСТ 6133-99» Камни бетонные стеновые »

1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на стеновые бетонные камни (далее — камни), изготовленные вибропрессованием, прессованием, формованием или другими способами из легких, тяжелых и мелкозернистых бетонов.
Камни применяют в соответствии с действующими строительными нормами и правилами при возведении стен и других конструкций зданий и сооружений различного назначения.
3 Определения
Камень пустотелый – камень стеновой со сквозными или несквозными вертикальными пустотами, получаемыми в процессе формования для придания изделию необходимых эксплуатационных свойств.
Камень полнотелый – камень стеновой без пустот или с технологическими пустотами для захвата изделия.
Камень рядовой – камень стеновой, предназначенный для кладки стен зданий и сооружений, как правило, с последующей отделкой.
Камень лицевой – камень стеновой, предназначенный для кладки и одновременной облицовки стен зданий и сооружений и имеющий одну или две лицевые грани.
Паз – углубление на поверхности камня, предназначенное для улучшения прочностных свойств кладки.
Фактура поверхности – вид и характер строения поверхности камня.
Фактура рифленая – шероховатая поверхность с правильным чередованием продольных выступов и (или) впадин.
Фактура колотая (под «шубу» или «скальная») – сколотая поверхность с высотой неровностей рельефа более 8 мм и не прошедшая дополнительную обработку.
Фактура шлифованная – равномерно шероховатая поверхность со следами обработки, полученными при однократном шлифовании.
3.4 Фактура гладкая – равномерно шероховатая поверхность без следов обработки, полученная в процессе изготовления. 
3.5 Камни изготавливают, как правило, в форме прямоугольного параллелепипеда.
Допускается по заявке потребителя изготовление камней другой формы (лекальные, фасонные и т.п.) и других размеров, отвечающих требованиям модульной координации размеров в строительстве.

4 Основные параметры и размеры
4.1 В зависимости от назначения камни выпускают:
- лицевые и рядовые;
- для кладки наружных и внутренних стен (порядовочные, угловые, перевязочные) и перегородок (перегородочные).
4.2  Лицевые камни изготавливают в зависимости от применения с двумя лицевыми поверхностями: боковой и торцевой или с одной – боковой.
4.3 Лицевые камни изготавливают с гладкой, рифленой или колотой фактурой лицевой поверхности; по цвету – неокрашенными или цветными из бетонной смеси с пигментами или с применением цветных цементов. Допускается по согласованию с потребителем изготовление лицевых камней со шлифованной фактурой.
4.6 Торцы у камней могут быть плоскими, с пазами или иметь шпунт и гребень. Допускается изготавливать камни с одной плоской торцевой гранью.
Углы у камней могут быть прямыми или закругленными.
Опорные поверхности камней могут быть плоскими или иметь продольные пазы, расположенные на расстоянии не менее 20 мм от боковой поверхности камня.
4.7 Камни изготавливают пустотелыми и полнотелыми. Масса камня должна быть не более 31 кг.
4.8 Пустоты необходимо располагать перпендикулярно опорной поверхности камня и распределять равномерно по его сечению. Пустоты могут быть сквозные и несквозные. Размеры, форма камней и расположение пустот приведены в приложении Б.
4.9 Толщина наружных стенок пустотелых камней должна 6ыть не менее 20 мм.
Толщина вертикальной диафрагмы (минимальная толщина перегородок) должна быть не менее 20 мм, горизонтальной диафрагмы для камней с несквозными пустотами – не менее 10 мм.
4.10  По прочности при сжатии камни из тяжелых и мелкозернистых бетонов подразделяют на марки: 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75, 50; из легких бетонов – 100, 75, 50, 35, 25.
4.11  По морозостойкости камни подразделяют на марки: F200, F150, F100, F50, F35, F25, F15.
Морозостойкость камней для перегородок не нормируется.
5 Технические требования
5.1 Камни должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготавливаться по технологическому регламенту, утвержденному предприятием-изготовителем.

 Применение СЗБ и ПГП в сейсмических районах  регламентируется СНиПом  II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» и требует только соответствующих расчетов в каждом конкретном случае для каждого сейсморайона.