ВНВ - способ устранения дефицита цемента в стране

Присоединяюсь к поздравлениям!
Сам так же нахожусь в праздновании юбилея, несколько более скромного, чем Ваш)))
Тельцы - вперёд, нам подвластно всё!

Вы сказали очень правильное слово "композит". Нужно правильное вяжущее, правильный наполнитель/заполнитель и правильная арматура.
Ничего не могу сказать по поводу корундовой фибры, однако знакомые ребята занимаются производством волокна, лент и ткани из карбона, кевлара, полиакрилнитрила. Параметры впечатляющие, я Вам пришлю данные. Цена такой фибры находится в пределах разумного восприятия.
Однако их разработки по армированию и усилению бетонных конструкций основываются на применении эпоксидных смол - армирующая ткань или ленты наклеиваются на бетон. Таким образом можно делать обоймы для колонн, усиливать снаружи балки и ригели, плоские перекрытия.

А высокопрочному бетону применение найдём!

существуют различные типы волокна и ваты. Например, керамическая.
Всё, что можно расплавить и разбрызгать через фильеры - годится для волокна.
Если отойти от армирования, то для теплоизоляционных целей уже производятся в полупромышленных масштабах аэрогели - "твердый туман" из трубок субмикронных размеров (для пыли в глаза их называют нанотрубки)

Уважаемый Olvik. Нисколько не уммаляя научную значимость изложенного материала хочу поинтересоваться: целью написания этой статьи бы не за что-либо, а против кого-либо, например, Бикбау?

Наконец-то появилось чуть больше времени и то, что обещал, продолжу излагать о ВНВ.
Обещание касается вопроса размолоспособности совместно измельчаемых компонентов, о чем неоднократно спрашивал уважаемый Zermahlen.
Начнем с преамбулы. Одной из главных проблем технологии производства ВНВ является неизвестность размолоспособности и дисперсного состава составляющих компонентов после их совместного измельчения. Как правило, нам известны дисперсные составы исходных сырьевых материалов и свойства конечного готового продукта (ВНВ), а изменение дисперсного состава в процессе помола составляющих ВНВ остается мало изученным вопросом. Вследствие этого процесс производства является неконтролируемым и ВНВ получается фактически вслепую. Очевидно, что описываемая проблема влияет на весь комплекс физико-механических свойств и долговечность ВНВ-бетонов, и поэтому знания о сем предмете исследования крайне необходимы.
Впрочем, не будем считать себя первопроходцами и отметим, что всё же известны некоторые работы, например, Волженского, Михайлова, Торопова, в которых дается размолоспособность минеральных компонентов. Однако результаты приводятся лишь по величине удельной поверхности, что явно недостаточно для анализа получаемых тонкомолотых продуктов. Большего, к сожалению, не нашел. Но может кто более сведущ в этом вопросе?
Для примера приведем результаты работы с «кремнеземистым» ВНВ-50, который получали традиционным совместным измельчением ПЦ500Д0, С-3 и кварцевого песка в вибрационно-шаровой мельнице до удельной поверхности 6000 см2/г. При этом песок дополнительно был отмыт от илистых и глинистых частиц.
Цель работы – сравнительный анализ дисперсного состава портландцемента и песка до и после приготовления из них ВНВ.
Разделение портландцемента и песка выполняли путем обработки ВНВ-50 концентрированной соляной кислотой. Цемент, содержащийся в ВНВ-50, полностью растворялся, а песок выделялся в виде твердого осадка и впоследствии высушивался. Зная дисперсные составы ВНВ и выделенного песка, соответственно, вычисляли дисперсный состав портландцемента.
Ниже представлены дисперсные составы компонентов ВНВ: немолотый портландцемент ПЦ500Д0, молотый портландцемент с С-3 (ВНВ-100), молотый кварцевый песок.
Из этих рисунков следует, что дисперсный состав цемента характеризуется одномодальным распределением, как в «товарном» виде, так и после помола с суперпластификатором С-3 (ВНВ-100). Следует отметить, что независимо от времени измельчения цемента до более высоких удельных поверхностей и содержания в нем С-3 одномодальный вид кривой сохраняется. Дисперсный состав молотого кварцевого песка имеет более пологий вид с тремя максимумами.

На следующем рисунке представлены дисперсные составы портландцемента и песка, но после их выделения из ВНВ-50. Отмечу, что для удобства эти результаты переработаны и наложены друг на друга в одном графике. Из-за этого оси Х на обоих рисунках представлены в двух разных форматах.

Как видно, наблюдается существенное расхождение дисперсных составов цемента, молотого отдельно и в смеси с песком (ВНВ-50). Удельная поверхность песка составила 4500 см2/г, а портландцемента – 7300 см2/г.
Не углубляясь в предмет исследования, закончим несколькими выводами:
1. Кремнеземистый песок является весьма абразивным по отношению к цементу, что существенно «деформирует» его дисперсный состав, «превращая» из одно- в многомодальный вид. Получается, что песок «подчиняет» дисперсный состав цемента собственному распределению частиц, что говорит о некоторой самоорганизации совместно измельчаемых компонентов ВНВ;
2. Судя по дисперсным составам цемента, что молотого отдельно от песка, что в смеси с ним, суперпластификатор не принимает участия в изменении дисперсного состава цемента и способствует лишь известному ускорению его размолоспособности;
3. Широкий дисперсный состав ВНВ-50 с тремя максимумами характеризуется несколькими масштабными уровнями частиц, что будет способствовать большей их упаковке и улучшенным реологическим показателям. Очевидно, это является одним из факторов, определяющим столь высокую эффективность ВНВ.
4. С практической точки зрения необходим учет характера размолоспособности совместно измельчаемых материалов, отличающихся по твердости. Очевидно, что более твердые материалы измельчаться сильнее, нежели те, что «помягче». Чем выше твердость наполнителя (например, доменные шлаки или прочные горные породы), тем быстрее активируется основной носитель прочности – портландцемент, что выгодно с точки зрения экономии энергозатрат, но нежелательно по требованию долговечности, т.к. его удельная поверхность может превысить 6000 см2/г. В случае с песком, например, удельная поверхность портландцемента составила 7300 см2/г.
Написано многовато и скучновато, но, надеюсь, изложенное окажется кому-то полезным. Если есть у кого-нибудь дельные замечания, предложения, полезные ссылки или комментарии буду признателен за ответ.

Цитата
olvik пишет: ...3. Широкий дисперсный состав ВНВ-50 с тремя максимумами характеризуется несколькими масштабными уровнями частиц, что будет способствовать большей их упаковке и улучшенным реологическим показателям. Очевидно, это является одним из факторов, определяющим столь высокую эффективность ВНВ.

ИМХО - Вы заблуждаетесь!
Судя по Вашему распределению - увеличение плотности упаковки цемента и песка - НЕ БУДЕТ!
Соотношение между мат. ожданиями того и другого распределения не соответствуют требованиям плотной упаковки..
Я уже не говорю об оптимальной плотной упаковке..

У Вас нормальный стохастическй процесс.., т.е. совершенно случайный..

Плотная упаковка, а тем более - оптимальная плотная упаковка - есть иерархическая структура..
Следовательно, для ее получения в устойчивом состоянии требуется в весьма значительной мере упорядочить процесс ее построения (генерации). А по скольку указанная Вами мельница генерирует стохастический процесс, то получить иерархическую структуру Вы не могли по определению..
Не выдавайте желаемое - за действительное..

Аминь!

Ув. Olvik, почему именно песок? Почему не попробовать мин. добавки, обладающие актвностью: доменный шлак, зола-уноса. Последняя обладает известной дисперсностью, что позволит более точно прогнозировать результат.

Раз иных смельчаков делиться опытом получения ВНВ нет, продолжу выносить на обсуждение новые вопросы технологии и свойств этого замечательного вяжущего…

До сих пор описывались свойства ВНВ, затворенного водой или, на худой конец, обсуждались свойства бетонов, приготовленных на его основе. И, к сожалению, в литературе абсолютно не рассматриваются свойства ВНВ до того, как его употребили в «дело», т.е. ещё в порошкообразном состоянии. А отличия в сравнении с рядовыми цементами есть и их необходимо знать и учитывать! Но изложим всё по порядку…
Немного теории и литературного обзора
Как правило, основной характеристикой порошка является «текучесть» (иные близкие варианты-синонимы: подвижность или сыпучесть) – это комплексная реологическая характеристика, зависящая от плотности, гранулометрии, формы частиц и состояния их поверхности. Определяющими являются силы трения и сцепления частиц между собой, в порошковом материаловедении именуемыми общим термином аутогезия. Она обусловлена электростатическими, адгезионными и ван-дер-ваальсовыми силами межчастичного взаимодействия, которые затрудняют течение порошков и определяют такие показатели как насыпная плотность, текучесть, внутреннее трение и др.
Известно, что с увеличением дисперсности измельчаемого твердого минерального материала возрастает роль поверхностной энергии частиц и эффектов поверхностного взаимодействия с другими компонентами системы. При сухом механическом измельчении твердых тел меняются топологические состояния получаемых порошков, подобно тому, как при нагревании простых веществ протекают фазовые превращения вплоть до критического состояния. Эти состояния дисперсного слоя характеризуются как псевдофазовые. Так, псевдотвердый слой частиц обладает упругостью, псевдожидкое состояние – текучестью: способностью вытекать из сосуда через вертикальные и горизонтальные отверстия в нем при приложении нагрузки, критическое состояние характеризуется порогом агрегирования частиц и предельным измельчением до уровня наночастиц.
Текучесть для практики
В технологии производства минеральных вяжущих (в т.ч. и ВНВ) их текучесть в порошкообразном состоянии играет первостепенную роль при транспортировке, дозировании (истечении из расходных бункеров), при заполнении силосов, осаждении в циклонах и фильтрах, что требует соответствующего учета. Также данные о подвижности этих порошков являются основой для проектирования и конструирования емкостного (в т.ч. складского) оборудования.
Отмечу, что нормы технологического проектирования (ОНТП 07-85) для складов рядовых цементов, не совсем подходят для порошкообразных ВНВ из-за его иной удельной поверхности и насыпной плотности.
Результаты (сокращенно)
Дабы не быть голословным представим пару графиков (рис. 1) текучести ВНВ и ТМЦ порошков, а остальное, касающееся не только этих вяжущих, но и их минеральных компонентов (портландцемент, песок кварцевый и известняк), желающие смогут ознакомиться в будущей статье, о которой уведомлю после её опубликования.
Текучесть ВНВ-порошков оценивали весьма нехитро, с помощью металлического цилиндра диаметром 25 мм и высотой 55 мм (Vц=27 см3), который заполняли соответствующим порошком, снимали «горбушку» вровень с верхним краем и взвешивали, затем плавно поднимали цилиндр вверх – порошок «вытекал», образуя конусообразную насыпь диаметром D и высотой H. Зная насыпную и истинную плотности, рассчитывали относительную плотность τн= γн/γи. По D и H также определяли угол естественного откоса образованной конусообразной насыпи.
Зависимости указанных свойств от удельной поверхности представлены на соответствующем рис. 1. Отличие, как видно из рис. 1 есть, и у ВНВ текучесть оказалась выше, чем у ТМЦ, что, очевидно, связано с действием суперпластификатора в ВНВ.
Кратко выводы
1. Установлено повышение текучести (подвижности) всех вяжущих и их компонентов с увеличением дисперсности порошков от 3000 до 6000 см2/г, при одновременном снижении их относительной плотности и угла естественного откоса.
2. Подвижность порошков ВНВ-50 с введением при помоле суперпластификатора С-3 выше на 8-10 %, чем у ТМЦ-50 (это же справедливо и для их минеральных компонентов).
3. Получено, что с добавлением С-3 текучесть порошка кварцевого песка относительно выше, чем текучесть известняка. Так как суперпластификатор является анионактивным веществом, то увеличивается отрицательный заряд кварца и, соответственно, силы отталкивания, что, вероятно, повышает подвижность порошка. Положительно заряженные частицы известняка, адсорбируя молекулы суперпластификатора, сближаются, что приводит к увеличению сил трения.

Уважаемый Zermahlen!
1. Результаты текучести порошков цемента и молотого кварцевого песка есть, но чтобы они были удобоваримы для форума их надо перерабатывать, а на это времени, к сожалению, нет. В декабре на сайте в открытом доступе выйдет статья, где будут представлены все интересующие данные. Предлагаю дождатьсяhttp://www.allbeton.ru/club/user/21208/http://www.allbeton.ru/club/user/21208/ или если хотите, отошлю статью по электронной почте.
2. При проектировании силосного склада в нормах технологического проектирования указывается, что свежий цемент имеет насыпную плотность 1 г/см3. При расчете склада на прочность принимается плотность 1,75 г/см3. Это известно и как видите разница существенная, что указывает на его высокую слеживаемость и уплотнение. Ничего не поделаешь!
По этому поводу одна производственница рассказывала интересный случай. Когда решили ликвидировать старые силоса цемента, построенные ещё в советские времена, оказалось, что легче резать металл силоса, нежели отдалбливать слежавшийся в нём цемент. После удаления металла, так цементная банка и осталась стоять, пока её принудительно не раскололи на части с помощью тяжелой техники.
3. Помогут ли данные при конструировании силосов, бункеров, лотков и др. мне судить трудно, потому как их не проектировал и методику расчета просто не изучал. Тем не менее, в том или ином виде они должны пригодиться. Предполагаю, что подход должен быть несколько иной, например, состоящий в определении и сравнении скорости гравитационного истечения порошков через отверстие, расположенного в днище цилиндрической емкости. Это ближе к практике, но более трудоемко при экспериментировании. Думаю, так.
4. В заключении отмечу, что пониженная насыпная плотность ВНВ является его следующим недостатком (кроме указанных мной ранее), потому как заполняемость расходных бункеров и силосных емкостей будет относительно меньше. И это необходимо учитывать!
С уважением, olvik

Да, и опять забыл:
Вложенный в сообщение анализ размола несколько нехарактерный, это я пользуясь возможностью сделал размол песка с целью получения максимально широкого спектра размеров частиц, пожертвовав удельной поверхностью и малым процентом крупных частиц.
Сделал такой размол с целью получения экспериментальных данных для обсуждения с Морфеусом "плотной упаковки", да всё был недосуг, а сейчас вот встряхнул...

Цитата

olvik пишет: Результаты (сокращенно) Дабы не быть голословным представим пару графиков (рис. 1) текучести ВНВ и ТМЦ порошков, а остальное, касающееся не только этих вяжущих, но и их минеральных компонентов (портландцемент, песок кварцевый и известняк), желающие смогут ознакомиться в будущей статье, о которой уведомлю после её опубликования. Текучесть ВНВ-порошков оценивали весьма нехитро, с помощью металлического цилиндра диаметром 25 мм и высотой 55 мм (Vц=27 см3), который заполняли соответствующим порошком, снимали «горбушку» вровень с верхним краем и взвешивали, затем плавно поднимали цилиндр вверх – порошок «вытекал», образуя конусообразную насыпь диаметром D и высотой H. Зная насыпную и истинную плотности, рассчитывали относительную плотность τн= γн/γи. По D и H также определяли угол естественного откоса образованной конусообразной насыпи. Зависимости указанных свойств от удельной поверхности представлены на соответствующем рис. 1. Отличие, как видно из рис. 1 есть, и у ВНВ текучесть оказалась выше, чем у ТМЦ, что, очевидно, связано с действием суперпластификатора в ВНВ. Кратко выводы 1. Установлено повышение текучести (подвижности) всех вяжущих и их компонентов с увеличением дисперсности порошков от 3000 до 6000 см2/г, при одновременном снижении их относительной плотности и угла естественного откоса. 2. Подвижность порошков ВНВ-50 с введением при помоле суперпластификатора С-3 выше на 8-10 %, чем у ТМЦ-50 (это же справедливо и для их минеральных компонентов). 3. Получено, что с добавлением С-3 текучесть порошка кварцевого песка относительно выше, чем текучесть известняка. Так как суперпластификатор является анионактивным веществом, то увеличивается отрицательный заряд кварца и, соответственно, силы отталкивания, что, вероятно, повышает подвижность порошка. Положительно заряженные частицы известняка, адсорбируя молекулы суперпластификатора, сближаются, что приводит к увеличению сил трения. Прикрепленные файлы Рис. 1.pdf (163.53 КБ)[ Скачать ]

Через какой минимальный диаметр отверстия в конусе (силосе) цемент (ВНВ, маршалит) будет высыпаться "свободно", с возможностью регулирования скорости и без различных "возбудителей" (воздух в том числе)? 25 мм? Эти результаты применимы при масштабировании?... нет..
Цемент (и всё прочее тонкодисперсное) будет "вытекать" из отверстия малого диаметра только в аэрированном состоянии. "Текучесть" в ваших исследованиях можно связать со степенью насыщения образцов воздухом (графики рис.1 полностью это подтверждают).
Для сухих крупнозернистых материалов угол естественного откоса является одним из определяющих параметров для проектирования конструкций и пр. Для тонкодисперсных материалов это понятие практического смысла не имеет (за некоторыми исключениями). (Моё мнение.)

Цитата
Андрей М пишет: Через какой минимальный диаметр отверстия в конусе (силосе) цемент (ВНВ, маршалит) будет высыпаться "свободно", с возможностью регулирования скорости и без различных "возбудителей" (воздух в том числе)? 25 мм? Эти результаты применимы при масштабировании?... нет..

Надо понимать, что целью работы было получение сравнительных зависимостей, которые позволяли бы выделить наиболее текучие порошки и в целом понять, что на что влияет. Проще говоря, выбрана некоторая «система координат» (методика), в которой получены четкие и понятные закономерности. Очевидно, что при масштабировании, применении "возбудителей" и иных экспериментальных условиях будут некоторые отклонения. Однако результаты и выводы будут те же, независимо от подхода! Это всё равно, что сравнивать лабораторную и промышленную мельницы одного производителя. 100 % сходимости нет, и не будет, хотя принципиально подход к измельчению материала тот же.
А по поводу диаметра отверстия и регулирования скорости истечения невозможно дать однозначный ответ, не попробовав на конкретном примере.

Цитата
Андрей М пишет: Цемент (и всё прочее тонкодисперсное) будет "вытекать" из отверстия малого диаметра только в аэрированном состоянии. "Текучесть" в ваших исследованиях можно связать со степенью насыщения образцов воздухом (графики рис.1 полностью это подтверждают).

Порошки не были подвергнуты аэрации или насыщены воздухом. Присутствовало лишь гравитационное растекание порошков. Почему Вы считаете, что графики можно связывать со степенью насыщения образцов воздухом? А при большем диаметре цемент (и всё прочее тонкодисперсное) тоже не будет «вытекать» из отверстия?
Даже при аэрации будут соблюдаться те же закономерности, но сами фактические значения и вид кривых «течения» порошков могут отличаться.