Инновационное производство цемента
Новейшие технологии производства экологически чистого цемента, которые обещают в ближайшее время дать огромную экономию энергии, разработаны учеными из Технологического института Карлсруэ (KIT). В ближайшее десятилетие новый цемент с названием "Celitement ®" имеет способен значительно сократить глобальные выбросы парникового и углекислого газа в атмосферу и тем самым способствовать защите климата и окружающей среды.
Производство цемента является очень энергоёмким процессом. Цементные заводы ежегодно выделяют более миллиарда тонн углекислого газа (CO2) - то есть пять процентов мировых выбросов CO2. Ученым KIT удалось разработать характеристики сопоставимые с обычным портландцементом, на основе связующего, которое ранее было неизвестно, гидравлически активного кальция гидро-силиката.
В простейшем случае сырьём для двухступенчатой технологии производства Celitement ® являются негашеная известь и песок. Процесс происходит при температурах ниже 300ºС, что значительно ниже1450 ºС, необходимых для производства обычного цемента. В результате экономится до 50 процентов энергии. Учёные также снизили требование по извести. В дополнение к экономии энергии, особенно выбросов в атмосферу, решение выглядит новаторским: в производстве Celitement ® по сравнению с традиционными технологиями для производства клинкера портландцемента в окружающую среду выбрасывается в два раза меньше CO2.
|
|
|
Ежегодно около двух миллиардов тонн цементных заводов по всему миру производят вяжущие для строительной отрасли. "Если думать о будущем, то перевод всех цементных заводов в мире на нашу технологию ежегодно позволит выбрасывать в атмосферу на пол миллиарда тонн меньше углекислого газа, что окажет огромное влияние на климат",- говорит доктор Питер Штеммерман из Института технической химии (КВТ) KIT. Вместе с тремя коллегами из ITC, он развивал идею новой технологии получения экологически чистого цемента. Это стало возможным только благодаря использованию синхротронного излучения, что позволило исследовать цемент в нанометровом диапазоне. В энергетических исследованиях Технологический институт Карлсруэ (KIT) является одним из ведущих институтов Европы. Центр КIТ сочетает в себе фундаментальные и прикладные исследования, относящиеся ко всем видам энергии для промышленности и домашних хозяйств. Специалисты участвуют в целостном взгляде на эффективность энергетического цикла и процессов преобразования энергии.
Исследователи во всем мире ищут новые методы для улучшения энергетического и экологического баланса в производстве цемента. В целях постепенного внедрения новых цементных вяжущих на рынок строительных материалов, учёные объединили свои усилия с партнером в промышленности компанией Celitement GmbH. Следующим шагом является создание пилотной установки на севере Баден-Вюртемберг. [По материалам Stroisvoigrad].
|
|
|
Тема 2 (Лекция 3)
Инновации технологиях минеральных вяжущих веществ и бетонов на их основе
-основной вектор развития технологии бетона - многокомпонентные модифицированные составы с управляемым структурообразованием;
-химические добавки для модификации бетона (регулирующие реологические свойства бетонных смесей, регулирующие кинетику твердения, придающие специальные свойства);
- бетон структурированный наночастицами;
-применение модифицированных заполнителей и наполнителей, прогрессивного армирования и микроармирования.
Бетон – искусственный каменный материал, получаемый путем затвердевания рационально подобранной смеси минерального или органического вяжущего вещества, заполнителей, воды и добавок. В сочетании со стальной арматурой этот материал называют железобетоном.
В качестве вяжущего вещества для изготовления обычного тяжелого бетона наиболее широко применяют портландцемент и его разновидности. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате их взаимодействия образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.
|
|
|
Заполнители бетона. Заполнители часто называют инертными материалами, однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом, кроме того, они улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, снижает его ползучесть, т. е. необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. Заполнитель воспринимает усадочные напряжения, а также в несколько раз уменьшает усадку бетона по сравнению с усадкой цементного камня, способствуя получению более долговечного материала.
В качестве заполнителей экономически целесообразно использовать местные сырьевые и техногенные вторичные (шлаки и др.) ресурсы. Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как на их долю обычно приходится до 80 % его объема. Легкие пористые заполнители снижают плотность бетона и улучшают его теплотехнические свойства.
|
|
|
В бетоне применяют мелкий и крупный заполнители. Мелким заполнителем (менее 5 мм) для тяжелого бетона является природный или искусственный песок.
В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона с размером зерен 5...70 мм, иногда до 150 мм, используют щебень и реже гравий.
В современном строительстве находят применение десятки видов бетонов, среди которых традиционные бетоны, фибробетоны, полистиролбетоны, пористые, гидроизолирующие и другие. По некоторым показателям они приблизились к природному камню и даже металлу.
Процесс изучения и создания новых бетонов продолжается. Все в больших объемах обычные бетоны замещаются многокомпонентными модифицированными, что дает возможность, применяя компьютерное проектирование состава бетонов и технологии их приготовления, прогнозировать физико-механические и эксплуатационные характеристики, эффективно управлять структурообразованием на всех технологических этапах и получать материал с требуемыми свойствами.
Сегодня нигде в мире бетон не производится без разного рода химических добавок. К сожалению, в России объемы производства бетона с добавками пока составляют всего лишь 50–60%. Но модифицированный бетон куда более эффективен, чем обычный. В этой области мы очень сильно отстаем от зарубежных игроков. Специалисты отмечают, что пока лишь два отечественных модификатора отвечают мировому уровню — суперпластификатор СЗ и комбинированный модификатор МБ на основе микрокремнезема и того же суперпластификатора СЗ. Большинство других добавок мы пока вынуждены закупать за рубежом. Это и ускорители твердения, в том числе и суперпластифицирующие комплексы.
Наиболее активные разработки в области модификации цементных бетонов и растворов полимерными композициями в настоящее время осуществляются в Японии, в частности в университете г. Корияма под руководством профессора И. Охама. Среди новых разработок следует упомянуть применение дисперсий стирол-бутадиеновых латексов, эмульсий полиэтиленвинилацетатных и полиакриловых эфиров, полимерных порошков с восстанавливаемой дисперсией (полиэтиленвинилацетат) и других композиций. К новинкам можно отнести модификацию растворов и бетонов стандартной эпоксидной смолой, причем модифицирующая композиция в этих случаях используется без отвердителя, что существенно снижает ее токсичность. Полимеризация смолы проистекает в ходе гидратации цемента, а в случае ее ускорения за счет прогрева наблюдается заметный рост прочности бетона.
ДОБАВКИ в бетон
В настоящее время созданы и все чаще применяются пятикомпонентные системы, которые наряду с такими традиционными исходными материалами, как цемент, вода и крупный и мелкий заполнитель, включают в себя специальные добавки. Благодаря применению таких дополнительных компонентов, с одной стороны, представилась возможность разработки целого ряда новых видов бетона со специальными, превосходными свойствами и высоким инновационным потенциалом: самоуплотняющийся, высокопрочный, высокопластичный с добавлением синтетических фибриллярных материалов и т.д.; с другой стороны, применение добавок и дополнительных средств позволяет осуществить целенаправленную, эффективную и экономичную корректировку нужных сочетаний соответствующих свойств свежеприготовленного и затвердевшего бетона в «традиционных» составах в широком диапазоне различных вариаций.
Добавки вводятся с целью воздействия на технологические, физико-химические и физико-механические свойства бетонной смеси, свежесформованного и затвердевшего бетона. К подобным свойствам относятся, например, удобоукладываемость смеси, прочность, проницаемость, долговечность, декоративные свойства бетона. Как правило, для применения добавок в бетоны требуется получение от органов строительного надзора разрешения, если добавки еще не стандартизированы. Особенно высокие требования при получении допуска к применению предъявляются к таким добавкам, которые должны использоваться в бетоне при изготовлении несущих конструктивных элементов.
Классификация важнейших химических добавок для бетона по их основному эффекту действия в бетонной смеси в соответствии с международной классификацией, обозначение этих добавок, их активные составляющие и принцип действия приведены в табл. 8.
Таблица 8
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1607; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!