Спосіб виготовлення будівельних виробів

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления кирпича, ячеистых блоков, газобетонных плит, перлито-известковых, асбесто-магнезиальных, теплоизоляторов и други х изделий на основе извести, цемента и магнезиальных вяжущи х, в герметичных камерах с применением карбонизации. Известен способ изготовления строительных изделий, включающий формование изделий на основе перлитового песка и извести с последующим просасыванием СО2 через находящееся в форме изделие в течение 1-4 мин [Авт.св. СССР №294810, кл. С 04 В 15/14, 1962]. Способ ограничен смесями, имеющими хорошую проницаемость, и характеризуется большими потерями СО2. Известен способ, включающий перемешивание сырьевых компонентов. Формование изделий и их обработку паром в герметичных камерах при давлении 1,0-1,2 МПа, температуре 150-200°С в течение 8-10 ч с последующей карбонизацией их в течение 10-14 ч при давлении 0,5 МПа [Маточшек М., Мишковский И. Влияние углекислого газа на автоклавные материалы//Труды Московского инженерно-строительного института - 1975, - №107. - С.118-125]. Недостатками данного способа являются ограниченность силикатными смесями, длительность процесса, большие трудо- и энергозатраты. Наиболее близким к предлагаемому является принятый в качестве прототипа способ изготовления строительных изделий путем приготовления сырьевой смеси, формования изделий и их последующей обработки карбонизацией в дымовых газах при давлении 0,2-1,0 МПа в течение 2,5-6,5 ч при температуре 20200°С [Авт.св. СССР №298560, кл. С 04 В 15/14, 1969]. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относятся наличие посторонних газов в порах изделия, низкая концентрация диоксида углерода в дымовых газах, большая продолжительность процесса и высокое давление в карбонизационных камерах. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного способа изготовления строительных изделий. Технический результат - глубокая пропитка диоксидом углерода, ускорение процесса и снижение конструкционных требований к камерам карбонизации. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе изготовления строительных изделий путем приготовления сырьевой смеси, формования изделий и их последующей обработки, особенность заключается в том, что обработку изделий осуществляют двухдесятикратным попеременным вакуумированием, карбонизацией в концентрированном СО2 и орошением по режиму: Вакуумирование при остаточном давлении не более 0,05 МПа 1-3 мин Карбонизация при давлении 0,1-0,6 МПа и концентрации СО2 80-100% 2-5 мин Орошение при давлении 0,1-0,6 МПа и температуре 20-80°С 0,5-2,0 мин Причем орошение производят на завершающей стадии карбонизации, а откачиваемую в процессе вакуумирования пароуглекислотную смесь охлаждают в теплообменниках до температуры 20-80°С путем барботирования через слой воды толщиной 0,5-1,0 м при температуре 5-70°С, после чего конденсат и остатки СО2 используют в следующих циклах карбонизации - орошения. Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь: 1. Вакуумирование карбонизационных камер освобождает поры обрабатываемых изделий и обеспечивает их быстр ую и глубокую пропитку диоксидом углерода. 2. Использование концентрированного диоксида углерода исключает повторное заполнение пор посторонними газами и ускоряет процесс карбонизации. 3. Орошение изделий водой предохраняет их от перегрева и позволяет утилизировать тепло экзотермической реакции карбонизации. 4. Вакуумирование и карбонизация при пониженных давлениях снижают конструкционные требования к карбонизационным камерам, уменьшает их стоимость, упрощает процесс обработки изделий и повышает его безопасность. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, В герметичную теплоизолированную камеру или автоклав загружают свежеотформованные кирпичи или ячеистые блока на основе извести, откачивают из камеры воздух до остаточного давления 0,001 МПа, которое поддерживают в течение 1 мин, после чего вакуумсистему отключают и в камеру подают СО2 под давлением 0,1-0,6 МПа. При этом СО2 заполняет поры и пустоты в материале и реагирует с Са(ОН)2, что сопровождается твердением изделий и подъемом температуры до 130-150°С. Через 3 мин карбонизации образовавшийся пар и непрореагировавший СО2 в течение 1 мин откачивают из камеры вакуум-насосом и пропускают через теплообменник. В теплообменнике пар, охлаждаясь, конденсируется и стекает в конденсатосборник, откуда затем его берут для следующего цикла орошения. Освобожденный от пара СО2 подают в буферную емкость и используют в следующем цикле карбонизации. Предлагаемый способ иллюстрируется данными таблицы. Пример 1 - контрольный (таблица, п. 1). В герметичный теплоизолированный сосуд (лабораторный автоклав) загружают образцы-кубы, полученные прессованием смеси извести и карбонатных отсевов в соотношении - известь:отсевы:вода - 1:30,4. Выдерживают 2 мин, после замеряют температуру и прочность образцов. Пример 2 - оптимизационный (таблица, поз. 2-5). В герметичный теплоизолированный сосуд загружают образцы-кубы, полученные прессованием смеси извести и карбонатных отсевов в соотношении известь:отсевы:вода - 1:3:0,4, Откачивают из сосуда воздух вакуум-насосом ВН-461 М до остаточного давления 0,075-0,01 МПа, выдерживают 1,0 мин, после чего подают СО2 при давлении 0,1 МПа и выдерживают 1,0 мин, Образцы вынимают, замеряют температуру, выдерживают 20 мин для охлаждения и определяют прочность. Данные записывают в таблицу (пп.2-5). Пример 3 - оптимизационный (таблица, поз.6-7). Образцы-кубы того же состава помещают в герметичный теплоизолированный сосуд, создают разрежение 0,01 МПа, выдерживают 0,5-2 мин, после чего подают СО2 при давлении 0,1 МПа в течение 1 мин. Замеряют температуру и прочность образцов на сжатие. Пример 4 – оптимизационный (поз.8-11). Опыт по примеру 2, п.5 повторяют, но карбонизируют образцы в течение 0,1-4,0 мин. Пример 5 - оптимизационный (поз. 12-15). Опыт по примеру 2, п.5, повторяют, но карбонизируют в течение 3,0-0,1 мин при давлении соответственно 0,2-0,5 МПа. Пример 6 - оптимизационный (поз. 16-19). Опыт по примеру 4, п. 10 повторяют, но образцы орошают водой в течение 0,5-2,0 мин, после чего вакуумирование и карбонизацию по п. 10 повторяют. Пример 7 - оптимизационный (поз. 20-22). Опыт по примеру 6, п. 16 повторяют 3-5 раз на одних и тех же образцах. Пример 8 - сравнительный с автоклавированием (поз.23). Образцы состава известь:отсевы:вода - 1:3:0,4 в автоклаве запаривают в течение 16 ч при давлении 1,2 Мпа и температуре 170°С. Пример 9 - контрольный по прототипу (п.24). Образцы состава известь:отсевы:вода - 1:3:0,4 загружают в автоклав, после чего компрессором нагнетают дымовые газы или воздухо углекислотную смесь с содержанием СО2 - 27% при давлении 0,6-1,0 МПа. Процесс ведут по режиму: Подъем давления, час 1,0 выдержка при 0,6-1,0 МПа 3,0 Спуск давления, час 1,0 Образцы вынимают, замеряют температур у и прочность. Пример 10 - оптимизационный (поз.25-28). Образцы того же состава 1:3:0,4 загружают в автоклав, создают в автоклаве разряжение 0,0075, 0,005, 0,0025, 0,001 МПа, вакуумируют 1 мин, после чего в автоклав запускают 80-100%-ный СО2, карбонизируют 3 мин при атмосферном давлении, орошают при этом же давлении в течение 1 мин. Все это повторяют 2 раза, после чего образцы вынимают, замеряют температуру и прочность. Пример 11 - оптимизационный (поз.29-32). Опыт п.28 повторяют, но не 2 цикла, а 4, 6, 8, 10 циклов. Анализ данных таблицы позволяет сделать следующие выводы. 1. Без карбонизации образцы на извести и карбонатном песке не твердеют ни при нормальной (20°С), ни при повышенной (170°С) температурах (п.п. 1; 23). 2. С повышением степени разрежения и времени вакуумирования, условия карбонизации улучшаются. При этом оптимальными следует считать режимы с остаточным давлением не более 0,05 МПа и временем вакуумирования не менее 1,0 мин. 3. С повышением давления и времени обработки образцов в СО2 температура и прочность образцов возрастают, однако из-за высушивания оптимальным следует считать давление 0,1-0,6 МПа и время 2-5 мин. 4. Увлажнение образцов с повторным вакуумированием-карбонизацией предотвращает интенсивное высыхание образцов и повышает их прочность. Оптимальное количество циклов карбонизации-орошения - 210, а продолжительность орошения - 0,5-2 мин, причем орошение лучше совмещать по времени с заключительной стадией карбонизации. Таким образом, предложенный способ позволяет производить быструю и глубокую пропитку изделий диоксидом углерода, одновременно повышая качество готовых изделий, снижая энергозатраты, трудоемкость и продолжительность процесса.