ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Строительное материаловедение

Получение строительных материалов на основе доломитовой извести ускоренного твердения за счет принудительной карбонизации

  • Бахтина Тамара Алексеевна - Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского» (Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)
  • Любомирский Николай Владимирович - Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского» (Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)
  • Бахтин Тамара Алексеевна - Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского» (Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)
  • Николаенко Виталий Витальевич - Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского» (Академия строительства и архитектуры, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»)
DOI: 10.22227/1997-0935.2020.1.43-57
Страницы: 43-57
Введение. Для решения проблемы роста концентрации парниковых газов в атмосфере, приводящей к глобальным экологическим проблемам, в области производства строительных материалов ведутся поиски способов снижения эмиссии СО2. Доломитовая известь характеризуется пониженной температурой обжига, снижением выбросов СО2 и дальнейшим связыванием выделившегося углекислого газа в нерастворимые соединения, обусловливающие получение материала на его основе с высокими механическими характеристиками. Материалы и методы. Обжиг доломитовой породы фракцией 5–10 мм осуществляли в лабораторной камерной печи, а обожженный продукт измельчали до прохождения сквозь сито с ячейкой 1,25 мм и затворяли водой. Из полученной после гидратации доломитовой извести методом прессования изготавливали опытные образцы-цилиндры диаметром и высотой 30 мм и подвергали их принудительной карбонизации в специальной камере при определенной концентрации СО2 и времени выдержки в камере. Результаты. Определены физико-механические характеристики опытных карбонизированных образцов (прочность при сжатии от 2 до 36 МПа, при средней плотности 1500–1800 кг/м3), твердевших в среде повышенной концентрации углекислого газа. Выполнена апробация полученных в лабораторных условиях результатов в промышленных условиях на действующем предприятии путем прессования партии одинарного кирпича, последующего его карбонатного твердения в опытно-промышленной камере принудительной карбонизации и определения основных нормируемых свойств. Выводы. Низкообжиговая доломитовая известь карбонатного твердения позволяет снизить эмиссию углекислого газа при производстве за счет снижения температуры обжига с последующим использованием выделившегося СО2 для осуществления карбонатного твердения изделий на его основе.
  • доломиты;
  • доломитовая известь;
  • углекислый газ;
  • принудительная карбонизация;
Литература
  1. Ekolu S.O. A review on effects of curing, sheltering, and CO2 concentration upon natural carbonation of concrete // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 127. Pp. 306–320. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.09.056
  2. Ruan S., Unluer C. Influence of mix design on the carbonation, mechanical properties and microstructure of reactive MgO cement-based concrete // Cement and Concrete Composites. 2017. Vol. 80. Pp. 104–114. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2017.03.004
  3. Possan E., Thomaz W.A., Aleandri G.A., Felix E.F., C.P. dos Santos A. CO2 uptake potential due concrete carbonation: A case study // Case Studies in Construction Materials. 2017. Vol. 6. Pp. 147–161. DOI: 10.1016/j.cscm.2017.01.007
  4. Scrivener K.L., John V.M., Gartner E.M. Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 114. Pp. 2–26. DOI: 10.1016/j.cemconres.2018.03.015
  5. Gartner E. Industrially interesting approaches to “low-CO2” cements // Cement and Concrete Research. 2004. Vol. 34. Issue 9. Pp. 1489–1498. DOI: 10.1016/j.cemconres.2004.01.021
  6. Jang J.G., Kim G.M., Kim H.J., Lee H.K. Review on recent advances in CO2 utilization and sequestration technologies in cement-based materials // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 127. Pp. 762–773. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.10.017
  7. Хохряков О.В., Хозин В.Г., Харченко И.Я., Газданов Д.В. Цементы низкой водопотребности — путь эффективного использования клинкера и минеральных наполнителей в бетонах // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 10 (109). С. 1145–1152. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.10.1145-1152
  8. Schneider M., Romer M., Tschudin M., Bolio H. Sustainable cement production — present and future // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41 (7). Pp. 642–650. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.03.019
  9. Panesar D.K., Mo L. Properties of binary and ternary reactive MgO mortar blends subjected to CO2 curing // Cement and Concrete Composites. 2013. Vol. 38. Pp. 40–49. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2013.03.009
  10. Maddalena R., Roberts J.J., Hamilton A. Can portland cement be replaced by low-carbon alternative materials? A study on the thermal properties and carbon emissions of innovative cements // Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 186. Pp. 933–942. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.02.138
  11. Польманн Х. Пути сокращения выбросов СО2 при производстве альтернативных цементов // Цемент и его применение. 2016. № 2. С. 89–93.
  12. Shi C., Jimenez A.F., Palomo A. New cements for the 21st century: the pursuit of an alternative to portland cement // Cement and Concrete Research. 2011. Vol. 41. Issue 7. Pp. 750–763. DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.03.016
  13. Vandeperre L., Liska M., Al-Tabbaa A. Microstructures of reactive magnesia cement blends // Cement and Concrete Composites. 2008. Vol. 30. Issue 8. Pp. 706–714. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2008.05.002
  14. Unluer C., Al-Tabbaa A. Enhancing the carbonation of MgO cement porous blocks through improved curing conditions // Cement and Concrete Research. 2014. Vol. 59. Pp. 55–65. DOI: 10.1016/j.cemconres.2014.02.005
  15. Harrison A.J.W. The properties of reactive magnesia — portland cement — pozzolan blends // Concrete in the Third Millenium : proceedings CIA Conference. CIA : Brisbane, Australia, 2003. URL: https://www.tececo.com.au/files/conference%20papers/PropertiesofMagnesiaPortlandCementPozzolanBlends8thIntSemConcreteandBuildMatNewDelhi181103.pdf
  16. Liska M., Al-Tabbaa A. Performance of magnesia cements in pressed masonry units with natural aggregates: Production parameters optimisation // Construction and Building Materials. 2008. Vol. 22. Issue 8. Pp. 1789–1797. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2007.05.007
  17. Cherubini F., Rauge M., Ulgiati S. LCA of magnesium production // Resources, Conservation and Recycling. 2008. Vol. 52. Issue 8–9. Pp. 1093–1100. DOI: 10.1016/j.resconrec.2008.05.001
  18. Unluer C., Al-Tabbaa A. Impact of hydrated magnesium carbonate additives on the carbonation of reactive MgO cements // Cement and Concrete Research. 2013. Vol. 54. Pp. 87–97. DOI: 10.1016/j.cemconres.2013.08.009
  19. Dung N.T., Lesimple A., Hay R., Celik K., Unluer C. Formation of carbonate phases and their effect on the performance of reactive MgO cement formulations // Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 125. P. 105894. DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105894
  20. Unluer C. Carbon dioxide sequestration in magnesium-based binders // Carbon Dioxide Sequestration in Cementitious Construction Materials. 2018. Pp. 129–173. DOI: 10.1016/B978-0-08-102444-7.00007-1
  21. Ruan S., Unluer C. Influence of supplementary cementitious materials on the performance and environmental impacts of reactive magnesia cement concrete // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 159. Pp. 62–73. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.05.044
  22. Dung N.T., Unluer C. Development of MgO concrete with enhanced hydration and carbonation mechanisms // Cement and Concrete Research. 2018. Vol. 103. Pp. 160–169. DOI: 10.1016/j.cemconres.2017.10.011
  23. Al-Tabbaa A. Reactive magnesia cement. Eco-efficient Concrete. 2013. Pp. 523–543. DOI: 10.1533/9780857098993.4.523
  24. Shen W., Cao L., Li Q., Wen Z., Wang J., Liu Y. et al. Is magnesia cement low carbon? Life cycle carbon footprint comparing with portland cement // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 131. Pp. 20–27. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.05.082
  25. Lyubomirskiy N.V., Fedorkin S.I., Bakhtin A., Bakhtina T. Structuring of composite systems based on lime harden through carbonation and secondary limestone raw materials // Malaysian Construction Research Journal. 2017. Vol. 23. Issue 3. Pp. 15–26.
  26. Lyubomirskiy N., Bakhtin A., Bakhtina T. Alternative approach to the organization of hardening of dolomite binding materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365. P. 032032. DOI: 10.1088/1757-899X/365/3/032032
  27. Lyubomirskiy N., Bakhtina T., Bakhtin A., Fedorkin S. The carbonate-hardening lime construction material properties formation during their long-term storage and use under normal conditions // Materials Science Forum. 2019. Vol. 974. Pp. 187–194. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.974.187
СКАЧАТЬ (RUS)