Процессы и аппараты технологии строительных материалов. Учебно-методическое пособие (лабораторный практикум) для студентов направления подготовки 08.0

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»

С.И. Чурсин, С.В. Корниенко

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ТЕХНОЛОГИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебно-методическое пособие (лабораторный практикум)

Макеевка 2020

1

УДК 691:67.05(076)

ББК 38.3-5

Ч 93

Рекомендовано к изданию советом строительного факультета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Донбасская национальная академия строительства и архи тектуры», протокол №6 от 23 января 2020 г.

Рецензенты:

А. Н. Ефремов, доктор технических наук, профессор кафедры технологии строительных конструкций изделий и материалов ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»; В. Д. Александров, доктор химических наук, профессор, заведующий

кафедрой физики и физического материаловедения ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»;

Ч 93 Чурсин, С.И. Процессы и аппараты технологии строительных материа

лов: учебнометодическое пособие (лабораторный практикум) для студентов направления подготовки 08.03.01 Строительство (профиль «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций») / С.И. Чурсин, С.В. Корниенко; под редакцией С.И. Чурсина. – Макеевка: ДонНАСА, 2020 – 42 с.

Содержат данные о применении оборудования и установок, ход выполнения работ, методы обработки полученных результатов и оформления лабораторных работ.

УДК 691:67.05(076) ББК 38.3-5

© Чурсин, С.И., Корниенко С.В., 2020 © ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2020

2

СОДЕРЖАНИЕ

Правила безопасности при работе в лаборатории……………………...……… 4

Лабораторная работа №1. Исследование процесса дробления материалов….. 5

Лабораторная работа №2. Исследование влияния поверхностно-активного

вещества на процесс помола портландцемента…..……………………………. 13

Лабораторная работа №3. Исследование процесса перемешивания

двухкомпонентной смеси………………………………………………………... 19

Лабораторная работа №4. Исследование процесса прессования пресс-

порошков и полусухих формовочных смесей..……………………………........ 28

Список рекомендуемой литературы...………………...……………...…...…..… 37

3

ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ

1.В помещении лаборатории должен быть обеспечен свободный доступ к приборам, газовым кранам, рубильникам, окнам, дверям,

противопожарным средствам и аптечке.

2.Каждый работающий в лаборатории должен иметь защитные средства

(халат, косынки, перчатки и др.). В соответствии с характером работы.

3.Перед работой необходимо проверить исправность всего оборудования.

4.Запрещается оставлять без присмотра включенные электрические приборы.

5.Вращающиеся части механизмов должны иметь ограждение.

6.Запрещается работать около открытых токоведущих частей и оборудования.

7.Запрещается пробовать или нюхать любые растворители и соли, а

также пить воду из химической посуды.

8.Рабочие лабораторные места и столы общего пользования должны храниться в чистоте и быть свободными от ненужных для работы предметов.

4

Лабораторная работа №1.

Исследование процесса дробления материалов

Цель работы. Изучить работу щековой дробилки. Определить зависимости качества дробления от регулируемых параметров дробилки. Оценить качество полученного щебня.

Общие сведения. Измельчение – процесс целенаправленного разрушения исходных сырьевых материалов с целью получения на этапе их переработки полуфабриката с заданными технологическими характеристиками: по зерновому составу, форме зерен, прочности зерен, удельной поверхности смеси. Как правило, сырье для производства строительных материалов подвергают предварительной обработке. Для получения большинства видов материалов сырье только измельчают – щебень, песок, некоторые связующие, глины. Обычно грубое измельчение называют дроблением, а тонкое и сверхтонкое – помолом. В зависимости от крупности конечного продукта в промышленности строительных материалов различают следующие процессы:

−дробление:

•крупное – размер кусков 100…350 мм;

•среднее – размер кусков 40…100 мм;

•мелкое – размер кусков 5…40 мм.

−помол:

•грубый – размер зерен 5…0,1 мм;

•тонкий – размер зерен 0,1…0,5 мм;

•сверхтонкий – размер зерен менее 0,5 мм.

Практически все минеральные материалы подвергаются дроблению с целью получения продукта, который может быть оценен в соответствии с нормативными документами – ГОСТами, ТУ и другими.

5

Основной задачей дробления является получение крупных заполнителей для бетонов, которые подразделяются на фракции: 20-40 мм;

10-20 мм; 5-10 мм.

Наиболее распространенными материалами для получения щебня являются природные горные породы: гранит, сиенит, габбро, лабрадорит, а

также промышленные отходы: металлургические шлаки, горелые породы и др.

В зависимости от вида и структуры материала для осуществления процесса дробления используют различные методы разрушения: сжатие,

изгиб, истирание, удар и взрыв.

Наиболее простым и достаточно эффективным является метод сжатия,

реализуемый в щековых дробилках (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Щековая дробилка с верхним подвесом и простым качанием щеки:

1 – станина; 2 – броневые плиты; 3 – распорные клинья; 4 – подвижная щека; 5 – ось качания щеки; 6 – маховик; 7 – эксцентриковый вал; 8 – шатун; 9 – подъемный винт; 10 –

подвижной клин; 11 – упорный клин; 12 – нажимные плиты; 13 – тяга.

Щековые дробилки подразделяются на дробилки с простым движением щеки и сложным движением щеки (траектория движения напоминает

«восьмерку»). Лучшими являются дробилки со сложным движением щеки,

так как исключают зависание материала вследствие заклинивания его между щеками.

6

Конусные дробилки применяют для дробления средней твердости горных пород. Они выдают более равномерный по крупности и приблизительно кубообразный по форме щебень с малым содержанием плоских кусков.

Рис. 1.2. Конусная дробилка:

(а – с конусами, обращенными вершинами в разные стороны; б – с конусами,

обращенными вершинами в одну сторону; в – схема дробления; г – схема к расчету производительности и мощности двигателя): 1 – неподвижный конус; 2 – подвижный конус; 3 – ось; 4 – стакан-эксцентрик

Конусные дробилки классифицируют по следующим признакам:

•По конструктивному исполнению: дробилки с подвешенным валом

–с крутым конусом (гирационные); дробилки эксцентриковые – с крутым конусом; дробилки с консольным валом (грибовидные), которые в свою очередь подразделяются на нормальные для среднего дробления,

среднеконусные для мелкого дробления и короткоконусные для особо

мелкого дробления.

•По технологическому назначению: дробилки крупного дробления

(ККД) с шириной загрузочного отверстия 500-1500 мм; дробилки среднего

7

дробления (КСД) (максимальные размеры поступающих кусков в зависимости от диаметра конуса дробилки допускаются 30-550 мм);

дробилки мелкого и среднего дробления (КМД) (максимальные размеры поступающих кусков в зависимости от диаметра конуса дробилки допускаются 35-170 мм).

Различают также дробилки с конусами, обращенными вершинами в разные стороны для крупного и среднего дробления, и с конусами,

обращенными вершинами в одну сторону для среднего и мелкого дробления.

Процесс дробления исходного продукта в конусных дробилках протекает в пространстве между внешним и внутренним дробящими конусами. Дробление кусков камней происходит в той половине кольцевого пространства, в которой поверхности в данный момент сближаются, а на противоположной стороне кольцевого пространства, где поверхности расходятся, в этот момент будет происходить разгрузка. Таким образом,

процесс дробления и выдачи готового продукта в конусной дробилке протекает непрерывно. Внешний конус неподвижен и связан с корпусом

(станиной) дробилки. Внутренний подвижной конус насажен на ось, нижний конец которой свободно входит в эксцентрично расточенное отверстие стакана-эксцентрика. Верхний конец оси подвешен шарнирно на траверсе,

перекрывающей загрузочное отверстие дробилки. Геометрические оси подвижного и неподвижного конусов образуют угол 2…3°. При вращении эксцентрикового стакана нижний конец оси движется по круговой траектории, ее геометрическая ось описывает конусную поверхность с вершиной в точке подвеса. При этом подвижной конус будет как бы обкатывать внутреннюю поверхность неподвижного конуса. Благодаря криволинейной поверхности дробящих конусов облегчается процесс дробления, так как процесс раздавливания совмещается с изгибом, а

сопротивление изгибу значительно меньше, чем сопротивление раздавливанию. Основные детали конусных дробилок изготовляют из высококачественных материалов.

8

Конусы от износа защищены броней из высокомарганцовистой стали.

Конусные дробилки предназначены для крупного, среднего и мелкого дробления твердых и средней прочности горных пород.

В настоящее время в промышленности нерудных строительных материалов их используют в основном для среднего и мелкого дробления и реже для крупного. Эксплуатация конусных дробилок крупного дробления подтверждает, что они свободно достигают паспортной производительности и могут работать с перегрузкой до 15-20%.

Рис. 1.3. Схемы конусных дробилок:

а – гирационная; б – эксцентриковая; в – грибовидная

Дробилки с подвешенным валом и эксцентриковые применяют для крупного, а дробилки с консольным валом – для среднего и мелкого дробления, в основном для вторичного дробления. Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления характеризуются диаметром основания

9