Искусственные кварцево-цементные камни

Категория:
Производство древесной массы


Искусственные кварцево-цементные камни

Рабочий слой искусственного камня изготовляют из кварцевого песка и лучших сортов цемента. Центральная часть камня, называемая сердечником, обычно состоит из более грубого и прочного материала — гравия (щебня), цемента, песка в отношении 1 :2 :2 и определенного количества воды. В камне диаметром 1500 мм диаметр сердечника равен 1200 мм, а толщина рабочего слоя 150 мм. Для придания большей прочности камню, в особенности на разрыв, между сердечником и рабочим слоем закладывают арматуру в виде железных колец.

Цемент вырабатывается на цементных заводах из известняка и глины, подвергшихся предварительному измельчению в дробилках, сортированию и обжигу горячими газами в специальных печах при температуре до 1500°. После обжига в этих печах получается так называемый цементный клинкер, который после тонкого размола в порошок представляет собой готовый продукт — цемент. Для изготовления дефибрерных камней применяют портланд-цементы лучшего качества, марки не ниже 500, имеющие высокое временное сопротивление на разрыв (400— 500 кг/см2). Кроме портланд-цемента, для производства дефибрерных камней применяют также глиноземистый или бокситовый и ангидридоглиноземистый (АГ) цементы. Они быстрее твердеют и по сравнению с портланд-цементом более устойчивы против разрушающего действия кислот и щелочей. Это имеет особенно важное значение при изготовлении камней для производства бурой древесной массы.

Цемент, замешанный с определенным количеством воды, образует тестообразное вещество, превращающееся через непродолжительное время пребывания на воздухе или в воде (гидравлические цементы) в твердое камневидное тело — бетон. Благодаря этому важнейшему свойству цемент широко используется для строительства зданий и других сооружений, а также для изготовления дефибрерных камней. Схватывание и затвердевание це-. мента происходит в результате химической реакции между водой и составными частями цемента и сопровождается повышением температуры и постепенным увеличением его твердости и прочности. Прочность бетона сильно зависит от отношения количества воды к цементу. Отношение количества воды к цементу называется водоцементным фактором.

О влиянии водоцементного фактора на механическую прочность бетона можно судить по следующим данным. При водоце-ментном факторе, равном 0,35, прочность бетона определяется его сопротивлением сжатию, равным 192 кг/см2; при 0,3 — сопротивление составит уже 260 кг/см2, а при 0,25 — 350 кг/см2.

При изготовлении дефибрерных камней водоцементный фактор составляет около 0,35, то есть на 1 весовую часть воды берется около 3 весовых частей цемента.

Нарастание механической прочности бетона (сопротивление на разрыв в килограммах на квадратный сантиметр) продолжается в течение некоторого времени.

В качестве абразивного (истирающего) материала для дефибрерных камней применяют кварцевый песок специального качества.

Форма кварцевых зерен оказывает большое влияние на качество массы и производительность дефибрерных камней. Кварцевые зерна не должны иметь очень острых граней, иначе они будут разрезать волокна древесины, давая массу неудовлетворительного качества (короткую, с неразработанными концами). Однако кварцевый песок, зерна которого имеют сильно окатанные, тупые грани, как например, морской и речной песок, также малопригоден для изготовления дефибрерных камней; такие зерна будут давать мелкую, короткую массу при низкой производительности дефибрера.

Наиболее подходящим является кварцевый песок с зернами, имеющими лишь слегка закругленные, затупленные грани и вершины. При производстве искусственных камней кварцевый песок пропускают через шаровые мельницы, в которых острые грани его зерен притупляются и сглаживаются. Песок предварительно очищают, промывают от посторонних примесей (пыли, ила и др.), которые могли бы снизить прочность камня.

Для производства крупнозернистых камней в рабочий слой добавляют (за счет кварцевых зерен) от 10 до 30% зерен наждака или корунда — минералов более твердых, чем кварц.

В зависимости от величины кварцевых зерен камни делятся на крупнозернистые, со средней зернистостью и мелкозернистые.

Рассортировка кварцевых зерен по размерам (фракциям) производится промыванием водой или просеиванием песка на ситах (что менее эффективно) с разной величиной отверстий.

Кроме кварцевого песка, в качестве абразивного материала для дефибрерных камней применяют также наждак, корунд, электрокорунд.

На Урале, близ Свердловска, уже в конце 1930 г. было поставлено производство искусственных кварцево-цементных камней. В 1932 г. производство камней было организовано и при 1-й Ленинградской бумажной фабрике.

Кварцево-цементные камни изготовляют так. Промытый или просеянный песок, различающийся по размерам зерен, высушенный при температуре около 100° до сухого состояния, смешивают в требуемой пропорции, в зависимости от желательной средней зернистости камня. Подготовляют в нужном количестве и необходимого качества цемент и железные арматурные кольца. Затем в лопастной мешалке песок и цемент смешивают в требуемых по весу пропорциях с водой и приготовляют массу для рабочего слоя камня и отдельно для сердечника.

Соотношение между абразивным материалом (песком) и связующим веществом (цементом) для разных марок рабочего слоя колеблется по весу в пределах 28—34% цемента и 72—66% кварцевого песка.

Для внутренней части камня (сердечника) цемента берется меньше — около 25% по отношению к весу всего материала (щебня, песка).

Формовка или набивка камней производится в специальных чугунных или стальных разъемных (на болтах) цилиндрических формах разных внутренних диаметров (1400, 1500, 1800 мм) и высоты (800—1470 мм), в зависимости от требуемого размера камня. Форму устанавливают вертикально на деревянный поддон, имеющий требуемую конфигурацию (по профилю шайбы камня). В центре формы помещают металлический стержень (вкладыш), предназначенный для образования отверстия камня.

Заполнение формы кварцево-цементной массой (в части рабочего слоя) и бетоном (в части сердечника) сопровождается плотной утрамбовкой специальной трамбовальной машиной с приспособлением типа копра или электровибраторами до появления на поверхности влаги (цементного молока), после чего верхний слой цементной массы разрыхляют граблями на глубину 10—-12 мм для хорошего скрепления частиц этого слоя с вышенакладываемым. Через каждые 100 мм по высоте камня укладывают и плотно забивают в бетонную массу сердечника арматурные кольца диаметром 1140 и 670 мм из круглого железа диаметром 12,5 мм. Колец диаметром 670 мм, служащих для укрепления отверстия камня, укладывают обычно 8—10 шт., а диаметром 1140 мм 17—18 шт. Назначение последних — скрепить рабочий слой камня с его сердечником. Верхнему торцу камня при помощи специального приспособления придают такую же форму, как и нижнему.

Для получения равномерной твердости отдельных участков камня после его изготовления при трамбовке камня принимают меры к тому, чтобы степень уплотнения массы была одинаковой по всей высоте камня, несколько изменяют степень утрамбовки камня по высоте, а в верхней части немного увеличивают количество цемента (на 2—3%).

Весь процесс формовки камня длится около 3,5—4 часов и должен закончиться до начала схватывания нижних слоев цемента. Камень в форме выдерживают 4—5 дней, в течение которых происходит процесс схватывания и твердения цемента. При этом в результате химических реакций, протекающих внутри камня, выделяется значительное количество тепла и температура его повышается до 45—55°. Для понижения температуры при формования камня в первые дни его созревания, т. е. повышения твердости и прочности, иногда закладывают в цементную массу специальные трубки, по которым пропускают воду. Снимать металлическую форму раньше, чем цемент успеет хорошо затвердеть, недопустимо, так как это вызовет изменение (деформацию) поверхности камня и появление выпучин, что затруднит использование камня в производстве.

Так как температура помещения (15—20°) ниже температуры камня, то во избежание появления трещин на его поверхности после удаления металлической формы камень покрывают для его утепления капотом из сушильного сукна или несколькими слоями бумаги, которые удаляют лишь после того, как температура камня сравняется с температурой помещения. Через 6—7 дней после изготовления камня положение его изменяют: его ставят рабочей поверхностью на специальные деревянные лаги и в течение всего времени вызревания поливают водой.

Вызревание, т. е. повышение твердости и прочности камня, протекает успешно при хранении его не менее 8 месяцев и до 12 месяцев в закрытых, затемненных помещениях с высокой относительной влажностью воздуха (80—90%’) и постоянной температурой (13—18°).

Использование камней, выдержанных менее 8—42 месяцев, приводит к резкому сокращению срока их службы. При транспортировке маловыдержанных камней срок службы их также снижается вследствие интенсивного испарения влаги, которая не может быть использована для вызревания камня и повышения его прочности.

На некоторых заводах для изготовления камней применяют деревянные формы вместо металлических. Преимущество их в том, что они обладают меньшей теплопроводностью и создают лучшую теплоизоляцию камня, что, как указывалось выше, весьма важно в первые дни после изготовления камня. Недостаток деревянных форм в том, что при недостаточно прочном креплении возможно отклонение их формы от строго цилиндрической формы камня.

Чтобы иметь приблизительное представление о качестве камня и условиях его вызревания, из цементной массы каждого камня изготовляют образцы в виде так называемых «восьмерок».

Образцы хранят вместе с камнем и подвергают испытанию на разрыв после 3, 7, 28, 90 и 180 дней; данные испытаний записывают в паспорт дефибрерного камня. Положительно влияют на производительность камня и качество массы, некоторая пористость и ноздреватость поверхности камня.

В значительной степени на состояние и срок службы камня наряду с условиями хранения влияет и правильная его транспортировка. Камень перед отправкой потребителю должен быть тщательно упакован в деревянную тару, обтянутую железными обручами. При передвигании камня нельзя опрокидывать его на торец. Следует по возможности избегать перекатывания камней, не применять железных ломов, которыми может быть повреждена поверхность камня, не допускать сталкивания одних камней с другими или с иными твердыми предметами.

Перевозить камни надо в крытых вагонах и только в теплое время года (май — сентябрь). Перевозка камней зимой недопустима, так как содержащаяся в теле камня вода при замерзании расширится и вызовет образование трещин, что сократит срок службы камня.

В камнях некоторых типов, как указывалось выше, абразивным материалом служат наждачные зерна (корунд с примесями других твердых минералов), а цементирующим веществом — глиноземистый или кислотоустойчивый цемент. Последнее обстоятельство делает эти камни более пригодными по сравнению с обычными кварцево-цементными для производства бурой древесной массы.

Искусственные кварцево-цементные камни, как видно из изложенного, обладают рядом преимуществ перед естественными песчаниковыми камнями, так как их можно изготовить большими по размерам и без раковин; кроме того в них не будет пустых пород. Такие камни могут работать на более высоких окружных скоростях, опасность разрыва их значительно меньше, так как может оторваться только часть рабочего слоя камня, тогда как естественный камень может разрушиться полностью. Искусственным кварцево-цементным камням можно придать большую термическую стойкость и механическую прочность и изготовлять требуемой зернистости.

Однако они имеют и ряд существенных недостатков. К ним относятся:
1) недостаточная твердость и прочность цементирующего вещества и абразивного материала, что создает необходимость частой насечки камня, вызывающей изменение качества массы;
2) малый срок службы этих камней (2—3 месяца) вследствие чего приходится часто останавливать дефибреры для смены камня, что снижает выработку и отрицательно сказывается на качестве массы;
3) наличие нередко на поверхности камней трещин и других дефектов, вызывающих образование выбоин и сколов, что ускоряет их износ;
4) большая длительность изготовления и выдержки (8—12 месяцев);
5) возможность установить дефект в камне только через 8—12 месяцев после их изготовления, в процессе эксплуатации;
6) необходимость создавать специальные условия хранения и транспортировки.

Эти недостатки в значительной мере устранены в керамических дефибрерных камнях.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум