ПОМОЛ КЛИНКЕРА. ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕЩИН
Реальная прочность кристаллических материалов в 100—1000 раз меньше теоретической, так как реальные твердые тела содержат множество неоднородностей, начиная от дефектов структуры и кончая микротрещинами различных размеров, пронизывающими кристаллические зерна и сосредоточенными по их границам. Эго особенно характерно для большинства силикатных материалов при обычных температурах, в том числе и для цементного клинкера.
П. А. Ребиндер показал, что трещины, образующиеся в твердых телах, имеют клиновидную форму, которая обеспечивает обратимое на смыкание после снятия внешней нагрузки под действием молекулярных сил.
Одним из важнейших следствий современной теории дислокаций является положение, в соответствии с которым всякому хрупкому разрушению твердого тела всегда предшествует пластическая деформация, вызываемая движением дислокаций в кристаллах. Локализация пластических деформаций другими полосами скольжения, двойниками, границами зерен вызывает высокую концентрацию напряжений, что ведет к образованию трещин. Трещины зарождаются на границах зерен, так как здесь прочность связей меньше.
При низкотемпературном хрупком разрушении развитие трещин определяется сопротивлением движению дислокаций. С увеличением размеров зерен удлиняется путь скольжения, следовательно, увеличивается вероятность возникновения трещин, облегчается их развитие. Степень разориентации границ соседних зерен также может оказывать влияние на развитие трещии. При больших углах наклона возможно зарождение новых трещин в другой плоскости перед фронтом основной трешины. При наличии по границам зерен пленки хрупкой фазы разрушение происходит преимущественно по границам зерен. В процессе помола в шаровых мельницах на частицы клинкера прн перемещении в ограниченном пространстве действуют внешние поверхностные силы, силы взаимодействия частиц между собой, между частицами и газовой (жидкой) фазой. Одновременно частицы подвергаюся воздействию механизмов переноса массы, энергии, импульсов.
Внешняя механическая энергия расходуется на преодоление сил молекулярного притяжения, электростатического взаимодействия, сил химического взаимодействия, на создание энергии упругих и частично пластических деформаций, переходящей в тепловую энергию. Эта энергия затрачивается на образование внутренних напряжений, накопление в определенных участках дефектов структуры до уровня, достаточного для образования микротрещин. Суммарная поверхность образующихся микротрещин пропорциональна работе деформации. При снятии напряжений образовавшиеся микротрещины смыкаются, выделяя поглощенную энергию. Процесс является обратимым до тех пор, пока отдельные микротрещины не сольются в замкнутые поверхности отдельных кусков, т. е. не произойдет разрушение.
При дроблении размеры микротрещин и другие дефекты структуры ничтожно малы по сравнению с размерами частиц, поэтому разрушение происходит по поверхностям наибольших напряжений с раскрытием дефектов наивысшего порядка. При тонком и сверхтонком помоле эти размеры соизмеримы с размерами частиц. Раскрытие новых поверхностей осуществляется за счет дефектов структуры более низкого порядка, что тебует высоких разрушающих напряжений. Тепловая энергия затрачивается на увеличение энергии дефектов и внутренних напряжений, на изменение энтальпии частиц. При релаксации напряжений в измельчаемом материале энергия упругих деформаций превращается в теплоту. В процессе размола клинкера наблюдается образование свободной поверхностной энергии, энергии структурных преобразований, амортизации, кинетической энергии раздробленных частиц, электричегкой энергии. Последняя отводится в виде газового разряда либо разряда по внешней поверхности, в результате чего наблюдается эмиссия электронов с вновь образованной поверхности — механоэмиссия.