Будівельні облицювальні вироби на основі вапняно-вапнякових композицій карбонізаційного твердіння

У виробничих умовах ПП «Агрегат» (м. Ялта, АРК) підтверджено можливість одержання якісного облицювального матеріалу шляхом штучної карбонізації вапняно-вапнякових композицій, отриманих на основі наповнювачів з мармуроподібного і нумулітового вапняків крупністю до 2,5 мм, що має наступні фізико-механічні характеристики, відповідно: середня густина цегли - 1,51 и 1,41 г/см³; середня густина карбонізованого матеріалу - 2,1 и 2,0 г/см³; межа міцності при стиску - 37,8 и 26,5 МПа; водостійкість - 0,88 и 0,85; водопоглинення - 7,4 и 9,4 %; морозостійкість - не менше 50 циклів; теплопровідність карбонізованого матеріалу - 0,6 и 0,54 Вт / м·К. Очікуваний економічний ефект від упровадження даного виробництва при річному випуску 16 млн. шт. карбонізованої лицьової цегли складе 6 019 200 грн.

Ключові слова: будівельні облицювальні матеріали, карбонізаційне твердіння, вапно, вуглекислий газ, вапняно-вапнякова композиція, структуроутворення, міцність, водостійкість.

АННОТАЦИЯ

Бахтин А.С. Строительные облицовочные изделия на основе известково-известняковых композиций карбонизационного твердения. - рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - Строительные материалы и изделия. Национальная академия природоохранного и курортного строительства, Симферополь, 2011.

Диссертация посвящена исследованию процесса искусственной карбонизации гашеной извести композиционных систем на ее основе и созданию технологических принципов получения облицовочные изделия на основе известково-известняковых композиций карбонизационного твердения.

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения строительных облицовочных изделий на основе известково-известняковых композиций карбонизационного твердения, за счет интенсификации процесса твердения композиций на основе гашеной извести в среде повышенной концентрации углекислого газа.

Теоретическими и практическими исследованиями определено влияние повышенной концентрации углекислого газа на физико-механические свойства опытных карбонизированных образцов. Установлено, что с повышением концентрации СО₂ до 50 %, прочность при сжатии опытных карбонизированных образцов увеличивается в 2 - 4 раза, водостойкость - в 1,6 - 1,8 раза, водопоглощение уменьшается в 1,1 - 1,4 раза, в сравнении с не карбонизированными образцами аналогичных составов и условий изготовления. Необходимой и достаточной является концентрация СО₂ в камере карбонизации в пределах 25 - 40 %.

Показано, что микроструктура наружного слоя карбонизированных образцов толщиной до 5 мм в основном состоит из ромбоэдрических кристаллов кальцита размером 2 - 4 мкм, между которыми расположены скаленоэдрические кристаллы размером 1 - 3 мкм. По мере приближения к центру карбонизированного образца в материале начинают преобладать скаленоэдрические кристаллы кальцита размером 1 - 2 мкм.

Проведена оптимизация основных технологических параметров получения карбонизированных материалов на основе известково-известняковых композиций, твердеющих в среде повышенной концентрации углекислого газа. Получены трехмерные поверхности отклика и их сечения, показывающие оптимальные значения технологических параметров для получения карбонизированного материала прочностью на сжатие 15 - 20 МПа и К_р более 0,8. Согласно полученным данным удельное давление прессования должно быть не менее 25 МПа, количество карбонатного наполнителя в смеси - 60 - 70 % мас., удельная поверхность наполнителя - 3000 - 3500 см²/г, начальное водосодержание сырьевой смеси - 5 - 10 % мас.

Определено, что прочность карбонизированной известковой матрицы не ниже прочности индивидуального зерна известнякового наполнителя. Исследованный характер разрушения карбонизированного материала свидетельствует, об активном химическом взаимодействии зерен известнякового наполнителя и образующегося в процессе карбонизации вторичного карбоната кальция, с образованием прочных контактов срастания.

Разработана технологическая схема производства облицовочных изделий на основе известково-известняковых композиций карбонизационного твердения по замкнутому циклу. В производственных условиях ЧП «Агрегат» (г. Ялта, АРК) подтверждена возможность получения качественного облицовочного материала путем искусственной карбонизации известково-известняковых композиций, полученных на основе наполнителей из мраморовидного и нуммулитового известняков крупностью до 2,5 мм, обладающего следующими физико-механическими характеристиками, соответственно: средняя плотность кирпича - 1,51 и 1,41 г/см³; средняя плотность карбонизированного материала - 2,1 и 2,0 г/см³; предел прочности при сжатии (марка) - 37,8 и 26,5 МПа (М350 - М250); коэффициент размягчения - 0,88 и 0,85; водопоглощение по массе - 7,4 и 9,4 %; морозостойкость - не менее 50 циклов; теплопроводность карбонизированного материала кирпича - 0,6 и 0,54 Вт / м·К. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данного производства при годовом выпуске 16 млн. шт. карбонизированного лицевого кирпича составит 6 019 200 грн.

Ключевые слова: строительные облицовочные материалы, карбонизационное твердение, известь, углекислый газ, известково-известняковая композиция, структурообразование, прочность, водостойкость.

SUMMARI

Bakhtin А.S. Building facings wares on the basis of lime-limestone composition carbonation hardening.

Thesis work for the degree of Candidate of Technical sciences by specialization 05.23.05 - Building materials and products. National Academy of Nature Protection and Resort Construction, Simferopol, 2011.

The given thesis work is devoted to investigation of the process artificial carbonation of lime paste and creation of technological principles of deriving of wall materials of carbonation hardening on the basis of lime, using carbonate technogenic raw.

On the basis of theoretical justification, the possibility of obtaining of artificial stone wall materials by means of change of the structure and properties of lime systems under the influence of carbon dioxide was confirmed experimentally. It is found, that formation of secondary calcium carbonate in artificial carbonation of lime paste is multistage and deals with formation of various intermediate compounds: hydrated calcium carbonate of different degrees of hydration and calcium bicarbonate. Physico-chemical and physico-mechanical properties of carbonized limestone mainly depend on conditions of lime samples deriving (humidity and pressing conditions) as well as on the temperature of carbonation.

The introduction of smart series of carbonized wall lime-limestone products is implemented at private enterprise “Agregat” (Yalta city, ARC). As a result, ordinary and facing bricks were derived possessing the following physico-mechanical characteristics: the average density of brick - 1,51 and 1,41 g/cm³; the average density of the carbonized material of brick is 2,1 and 2 g/cm³; compressive strength (mark) - 38,7 and 26,5 МРа (М350 and M250); softening coefficient - more than 0,85 and 0,88; water absorption - 7,4 and 9,4 %; frost resistance - 50 cycles, thermal conductivity - 0,54 and 0,6 W / m·K. The expected economic effect from the introduction of production with annual output of 16 million bricks per year would be: for facial bricks - 6 019 200 UAH.

Key words: building wall materials, carbonation hardening, lime, carbon dioxide, lime-limestone composition, formation of structure, strength, water resistance.

Размещено на Allbest.ru