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

изделий, позволяя снизить прессующие давления в 2-4 раза по сравнению с обычным прессованием. Вибропрессование бетона наиболее широко используют при изготовлении напорных железобетонных труб методом гидропрессования.

При полусухом прессовании влажность прессуемой массы и удельное давление, прикладываемое к ней, в различных производствах неодинаково.

Так, при производстве обычного керамического кирпича влажность составляет 8...12% при удельном давлении 10...20 МПа, огнеупорных изделий соответственно 4...11% и 15...40 МПа; силикатный кирпич формуют с влажностью 7...9% при удельном давлении до 25 МПа, а бетонные изделия при влажности 7...10% прессуют при давлении 10...15 МПа. При предварительном вибрировании давление прессования в последнем случае снижается до 2,5...5 МПа. Влажность массы является важным, но не единственным фактором, определяющим величину удельного давления.

На рис. 4.1. представлена принципиальная схема полусухого прессования.

Рис. 4.1. Принципиальная схема полусухого прессования:

1 – нижний штемпель; 2 – пресс-форма; 3 – верхний штемпель.

Масса засыпается на нижний штемпель 1 в пресс-форму 2 на высоту h1

и уплотняется верхним штемпелем 3 до h2, при этом штемпель опускается на

31

величину h3. Процесс прессования можно разделить на несколько стадий,

отличающихся поведением структурных элементов массы:

1)минеральные частицы заполнителя, поверхности которых в зависимости от величины начальной влажности могут иметь пленку влаги или она отсутствует;

2)связка, представляющая собой смесь коллоидных частиц с большим или меньшим количеством свободной и связанной влаги. В начальной стадии уплотнения массы, засыпанной в пресс-форму, рыхло уложенные частицы перемещаются главным образом в направлении движения прессующего штемпеля с заполнением крупных пор. На этой стадии деформация отдельных зерен практически отсутствует. При достижении некоторого давления структурные элементы массы занимают относительно устойчивое положение, и дальнейшее их уплотнение определяется деформативными процессами.

Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к возникновению пластических деформаций в связке и упругих деформаций в заполнителе с частичным его разрушением большей частью поверхностного характера – срезание выступов, шероховатостей и т.п. С увеличением давления рост упругих деформаций продолжается, при этом растет не только абсолютная величина, но и их доля в общем сжатии системы (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Характер деформации системы при прессовании:

1 – общая деформация в процессе сжатия; 2 – остаточная после снятия давления;

3 – упругая

32

При некотором давлении обратимая деформация системы становится преобладающей. Большое значение для формирования структуры полуфабриката имеет не только поведение зерен сжимаемого заполнителя, но и явления, происходящие в жидкой и газообразной составляющих системы.

Под действием возникающих усилий рыхлосвязанная вода диффузионного слоя отжимается в поровое пространство. По мере сжатия массы и уменьшения общего объема пор доля жидкости в этом объеме растет. Если начальное содержание жидкости велико, то ее объем может оказаться равным общему объему пор. Такое состояние системы называют критической плотностью, а давление, при котором оно наступает, −

критическим (Ркр). При переходе за критическое давление дальнейшее сжатие системы целиком сводится к обратимой упругой деформации. В начале сжатия массы воздух, содержащийся в рыхлонасыпанной смеси, вытесняется наружу и удаляется через зазоры между штемпелем и пресс-формой, поэтому больших давлений в порах не возникает. По мере роста давления воздухопроводящие каналы сужаются, заполняются отжатой влагой и частично вообще закрываются. Процесс вытеснения воздуха замедляется,

при этом давление остающегося «запрессованного» воздуха сильно возрастает по мере уменьшения объема пор. Коэффициент запрессовки

(отношение количества оставшегося воздуха в массе к его первоначальному количеству) при неблагоприятных условиях может достигать значительной величины (0,7) и увеличивается с возрастанием содержания в массе дисперсных и особенно глинистых частиц, скорости прессования,

увеличением объема прессуемого изделия и почти не зависит от удельного давления прессования. Поведение жидкой и газообразной фаз при прессовании осложняется еще и тем, что удельное давление, прилагаемое к массе у поверхности прессующего штемпеля, уменьшается по мере удаления от него под влиянием сил внешнего трения материала о стенки формы.

С увеличением хода штемпеля h3 высота прессовки h2 уменьшается,

сила трения массы о стенки формы возрастает и давление внутри

33

формуемого изделия падает тем больше, чем дальше уплотняющиеся слои находятся от поверхности приложения нагрузки. Отсюда плотность сырца по толщине прессовки неодинакова: она максимальна со стороны прессующего штемпеля и минимальна в наиболее удаленных от него слоях изделия.

Методика проведения работы. Исследования проводятся на пресс-

порошках с влажностью 7-8%.

Пресс-порошки готовят из горелых пород шахтных терриконов,

зольных шлаков ТЭС, отвальных шлаков и других попутных продуктов, и

отходов промышленных предприятий. Для придания лучшего сцепления в исходные порошки добавляют различные добавки (в данном случае – 1015 % вяжущего вещества.

Смесь увлажняют и тщательно перемешивают. Прессование образцов производят на гидравлическом прессе ПГ-50. Для прессования используют цилиндрическую пресс-форму. Изготавливают образцы в виде цилиндров диаметром 5 см. и высотой 5-6 см. Чтобы обеспечить указанные размеры образцов в пресс-форму засыпают 200-220 г пресс-порошка. Форму,

заправленную пресс порошком, помещают между плитами пресса и нагружают с постоянной скоростью нарастания давления до требуемой величины.

Подъем давления осуществляется в течение 60 секунд. Образцы прессуют с максимально удельным давлением от 50,9 до 636,8 кгс/см2, в

соответствии с расчетными данными таблицы 4.1.

Для свежеотформованных образцов определяют их размеры, массу,

объем и среднюю плотность, затем образцы высушивают при температуре не более 110ºС в сушильном шкафу до постоянной массы.

Для сухих образцов определяют указанные выше физические параметры, а также производят испытание их на сжатие до разрушения. Все испытания проводят в соответствии со стандартными методиками.

Результаты опытов заносят в отчетную таблицу 4.1.

34

Таблица 4.1

Давление прессования и физические свойства сформованных образцов

По результатам таблицы строят графические зависимости: удельное давление – средняя плотность образцов; удельное давление – предел прочности при сжатии и др.

Выводы:

Контрольные вопросы:

1.Способы прессования двух-трёхкомпонентных систем.

2.Для каких целей применяется прессование формовочных смесей?

3.Что означает полусухое, сухое, прессование, пластичное формование?

4.Методика проведения исследований процессов полусухого прессования.

5.Какие исходные материалы используются для полусухого прессования?

6.Принципиальная модель прессования, технология, особенности.

7.Физический смысл задержки на 60 секунд сжатой смеси при прессовании.

8.Какая существует связь величины удельного давления и плотности прессованных материалов?

9.Как влияет сушка на физические свойства материалов (образцов)?

10.Как изменяется прочность образцов при увеличении давления (F)

прессования?

36

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.ГОСТ 32495-2013. Щебень, песок и песчано-щебеночные смеси из дробленого бетона и железобетона. Технические условия :

национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2013 г. №2396-ст : введен впервые : дата введения 2015-01-01 / разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Научно-

исследовательский и проектно-изыскательский институт по проблемам добычи, транспорта и переработки минерального сырья в промышленности строительных материалов» (ФГУП «ВНИПИИстром сырье»). – Москва : Стандартинформ, 2014 г. – 6 с. – Текст : непосредственный.

2.ГОСТ 33928-2016. Заполнители искусственные пористые на основе зол и шлаков ТЭС. Технические условия : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в

действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 октября 2016 г. №1362-ст : введен впервые : дата введения 2017-04-01 / разработан Акционерным обществом «НИИКерамзит» (АО «НИИКерамзит») при участии Некоммерческой организации «Союз производителей керамзита и

керамзитобетона» (НО «СПКиК»). – Москва : Стандартинформ,

2016 г. – 8 с. – Текст : непосредственный.

3.ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия (с Изменениями №1-4) :

государственный стандарт Российской Федерации : издание

официальное : утвержден и введен в действие постановлением

ГОСТ 26873-86 : дата введения 1995-01-01 / разработан Институтом ВНИПИИстромсырье с участием ВНИИжелезобетона,НИИЖБа, Союздорнии Российской Федерации. – Москва : Стандартинформ,

2018 г. – 11 с. – Текст : непосредственный.

4.ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний (с Изменениями №1, 2, с Поправками) : государственный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие постановлением Госстроя России от 6 января 1998 г. №18-1 : введен взамен ГОСТ 3344-

83, ГОСТ7392-85 в части методов физико-механических испытаний, ГОСТ8269-87 : дата введения 1998-07-01 / разработан институтом ВНИПИстромсырье с участием институтов Союздорнии, НИИЖБ, АО «ЦНИИС», АО «НИИЭС» Российской Федерации. – Москва : Стандартинформ, 2018 г. – 51 с. – Текст : непосредственный.

5.ГОСТ 8735-88. Песок для строительных работ. Методы испытаний (с Изменениями №1, 2, с Поправкой) : Государственный стандарт Союза ССР : издание официальное : Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 05.10.88 № 203 : введен взамен ГОСТ 8735-75 и ГОСТ 25589-83 : дата введения 1989-07-01 /

разработан Министерством промышленности строительных материалов СССР. – Москва : Стандартинформ, 2018 г. – 26 с. – Текст : непосредственный.

6.ГОСТ 8736-2014. Песок для строительных работ. Технические условия (с Поправкой) : национальный стандарт Российской Федерации : издание официальное : утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

от 18 ноября 2014 г. № 1641-ст : введен взамен ГОСТ 8736-93 : дата введения 2015-01-04 / разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Научно-исследовательский и проектно-

38

изыскательский институт по проблемам добычи, транспорта и переработки минерального сырья в промышленности строительных материалов» (ФГУП «ВНИПИИстромсырье»). – Москва :

Стандартинформ, 2015 г. – 8 с. – Текст : непосредственный.

7.Макаева, А. А. Процессы и аппараты технологии строительных

изделий : методические указания к лабораторным работам /

А. А. Макаева. – Оренбург : Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2009. – 23 c. – ISBN 2227-8397. – Текст :

электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт].

–URL: http://www.iprbookshop.ru/21654.html (дата обращения:

24.01.2020). – Режим доступа: для авторизир. пользователей.

8.Румянцев, Б. М. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов : учебное пособие / Б. М. Румянцев, Г. И. Горбунов,

А. Д. Жуков. – Москва : Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2015. – 396 c. – ISBN 978-5- 7264-1167-5. – Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. – URL: http://www.iprbookshop.ru/39666.html (дата обращения: 24.01.2020). –

Режим доступа: для авторизир. пользователей.

9.Шмитько, Е. И. Процессы и аппараты технологии строительных материалов и изделий : учебное пособие / Е. И. Шмитько. – Санкт-

Петербург : Проспект Науки, 2017. – 736 c. – ISBN 978-5-903090-39-6. –

Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. – URL: http://www.iprbookshop.ru/35824.html (дата обращения:

24.01.2020). – Режим доступа: для авторизир. пользователей.

39

Учебное издание

Чурсин Сергей Иванович Корниенко Сергей Викторович

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ТЕХНОЛОГИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебно-методическое пособие (лабораторный практикум)

для студентов всех форм обучения направления подготовки 08.03.01 Строительство

(профиль «Производство и применение строительных материалов,

изделий и конструкций»)

40