Смешение теплоизоляционных смесей в пневматическом смесителе со спиральной энергонесущей трубкой

Введение. Смешение сухих компонентов в смесительных аппаратах является одним из важнейших этапов любого технологического процесса при изготовлении композиционного материала. К настоящему времени в различных технологиях используется самое разнообразное смесительное оборудование, которое характеризуется различными принципами смешения и конструктивными решениями. Особый интерес для приготовления качественных и однородных смесей теплоизоляционного назначения представляет пневматический смеситель со спиральной энергонесущей трубкой. В статье приведены результаты исследований с использованием метода математического планирования полнофакторного эксперимента ПФЭЦКРП24, позволяющего наиболее адекватно оценить происходящие процессы при минимизации систематических ошибок.
Материалы и методы. В работе в качестве сырьевых материалов для проведения испытаний использовали портландцемент ЦЕМ 0 42,5Н ГОСТ 31108–2020 с удельной поверхностью 308 м2/кг, песок Вольского месторождения. В качестве легкого наполнителя использовали вспученный вермикулит, полученный в результате термообработки природного вермикулита при температуре около 700 °С.
Результаты. Теплоизоляционные смеси, приготовленные в пневматическом смесителе со спиральной энергонесущей трубкой, обеспечивают получение теплоизоляционных растворов со стабильными показателями по плотности 1420 кг/м3, имеющие достаточные прочностные показатели при сжатии 3,3 МПа, гарантируют высокие теплозащитные свойства в строительных конструкциях.
Заключение. Разработанная конструкция и проведенные исследования позволили установить высокую эффективность предлагаемого смесителя, обеспечивающего равномерное распределение смешиваемых частиц, высокую гомогенизацию и создание условий для ускорения физико-химических взаимодействий в создаваемой смеси при последующем затворении приготовленной смеси водой и формирование требуемой внутренней структуры создаваемых композитов.

1. Ясинская Е. В., Никулин Н. М., Кривцов Е. Е. Исследование характеристик наномодифицированных сухих строительных смесей // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 2 (20). С. 29–32.

2. Zagorodnyuk L., Sumskoy D., Lesovik V., Fediuk R. Modified heat insulating binder using jetgrinded waste of expanded perlite sand // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 260. Pp. 120440. DOI 10.1016/j.conbuildmat.2020.120440.

3. Schackow A., Effting C., Folgueras M. V., Guths S., Mendes G.A. Mechanical and thermal properties of lightweight concretes with vermiculite and EPS using air-entraining agent // Construction Building Materials. 2014. Vol. 57. Pp. 190–197.

4. Шкарин А. В., Загороднюк Л. Х., Щекина А. Ю., Лугинина И. Г. Получение композиционных вяжущих в различных помольных агрегатах // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2012. № 9. С. 89–92.

5. Шкарин А. В., Перепечин С. А., Завгородний А. А., Парасоцкая О. М., Соломина И. В. Смешение сухих строительных смесей в роторно-рециркуляционном смесителе // Успехи современного естествознания. 2012. № 6. С. 68–70.

6. Sengul O., Azizi S., Karaosmanoglu F., Tasdemir M.A. Effect of expanded perlite on the mechanical properties and thermal conductivity of lightweight concrete // Energy Buildings. 2011. Vol. 43. Iss. 2. Pp. 671–676.

7. Degirmenci N., Arin N. Y. Use of pumice fine aggregate as an alternative to standard sand in production of lightweight cement mortar //Indian Journal of Engineering & Materials Sciences. 2011. Vol. 18.Pp. 61–68.

8. Unal O., Uygunoglu T., Yildiz A. Investigation of properties of low-strength lightweight concrete for thermal insulation //Building and Environment. 2007. Vol. 42. Pp. 584–590.

9. Koksal F., Gencel O., Brostow W., HaggLobland H. E. Effect of high temperature on mechanical and physical properties of lightweight cement based refractory including expanded vermiculite // Materials Research Innovations.2012. Vol. 16.Iss. 1. Pp. 7–13.

10. Lanzon M.,Garcia-Ruiz P.A. Lightweight cement mortars: advantages and inconveniences of expanded perlite and its influence on fresh and hardened state and durability // Construction Building Materials. 2008. Vol. 22.Iss. 8. Pp. 1798–1806.

11. Сумской Д. А. Теплоизоляционный раствор на основе композиционного вяжущего // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 2 (76). С. 283–289. DOI 10.20914/2310-1202-2018-2-283-289.

12. Загороднюк Л. Х., Рахимбаев Ш. М., Сумской Д. А., Рыжих В. Д. Особенности процессов гидратации вяжущих композиций с использованием отходов вспученного перлитового песка // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2020. № 11. С. 75-88. DOI 10.34031/2071-7318-2020-5-11-75-88.

13. Abu-Jdayil B., Mourad A.-H., Hittini W., Hassan M., Hameedi S. Traditional, state-of-the-art and renewable thermal building insulation materials: an overview // Construction Building Materials. 2019. Vol. 214. Pp. 709–735.

14. Fediuk R.S., Lesovik V.S., Svintsov A. P., Gladkova N.A., Timokhin R.A., et al., Self-compacting concrete using pretreatmented rice husk ash // Magazine Civil Engineering. 2018. Vol. 79. Iss. 3. Pp. 66–76.

15. Villasmil W., Fischer L.J., Worlitschek J. A review and evaluation of thermal insulation materials and methods for thermal energy storage systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 103. Pp. 71–84.

16. Ramezanianpour A. A., Mahmoud Motahari Karein S., Vosoughi P., Pilvar A., Isapour S., Moodi F. Effects of calcined perlite powder as a SCM on the strength and permeability of concrete // Construction Building Materials. 2014. Vol. 66. Pp. 222–228.

17. Kim Hung Mo, Hong Jie Lee, Michael Yong Jing Liu, Tung-Chai Ling. Incorporation of expanded vermiculite lightweight aggregate in cement mortar // Construction Building Materials. 2018. Vol. 179. Pp. 302–306.

18. Koksal F., Mutluay E., Gencel O. Characteristics of isolation mortars produced with expanded vermiculite and waste expanded polystyrene // Construction Building Materials. 2020. Vol. 236. Pp. 117789.

19. Khoukhi M. The combined effect of heat and moisture transfer dependent thermal conductivity of polystyrene insulation material: impact on building energy performance // Energy Build. 2018. Vol. 169. Pp. 228–235.

20. Perre P., Challansonnex A., Colin J. On the importance of heat and mass transfer coupling for the characterization of hygroscopic insulation materials // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 133. Pp. 968–975.

21. Rosti B., Omidvar A., Monghasemi N., Optimum position and distribution of insulation layers for exterior walls of a building conditioned by earth-air heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 163. Pp. 114362.

22. Abirami T., Loganaganandan M., Murali G., Fediuk R., Vickhram Sreekrishna R., Vignesh T., Januppriya G., Karthikeyan K. Experime ntal research on impact response of novel steel fibrous concretes under falling mass impact // Construction Building Materials. 2019. Vol. 222. Pp. 447–457.

23. Hunter N.J.R., Weinberg R.F., Wilson C. J. L., Luzin V., Misra S. Quartz deformation across interlayered monomineralic and polymineralic rocks: a comparative analysis // Journal of Structural Geology. 2019. Vol. 119. Pp. 118–134.

24. Pachta V., Papadopoulos F., Stefanidou M. Development and testing of grouts based on perlite byproducts and lime // Construction Building Materials. 2019. Vol. 207. Pp. 338–344.

25. Kapeluszna E., Kotwica L., Pichor W., Nocun-Wczelik, Cement-based composites with waste expanded perlite - structure, mechanical properties and durability in chloride and sulphate environments // Sustainable Materials and Technologies. 2020. Pp. e00160.

26. Zagorodnyuk L. Kh., Sumskoy D. A., Lesovik V. S., Fediuk R. S, Modified heat-insulating binder using jet-grinded waste of expanded perlite sand // Construction and Building Materials. 2020. Vol. P. 260. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120440.