ОПТИМІЗАЦІЯ ЕФЕКТІВ ПРИСКОРЕНОГО КАРБОНІЗАЦІЙНОГО ТВЕРДНЕННЯ КЕРАМЗИТОБЕТОНУ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2024-8-50-64Ключові слова:
прискорене карбонізаційне тверднення, планування експерименту, оптимальність за комбінованим критерієм, функція бажаності.Анотація
У роботі досліджуються дані, одержані при дослідженні прискореного карбонізаційного тверднення керамзитобетону. Розглядається механізми та методика здійснення карбонізаційного тверднення, вплив на міцнісні характеристики рецептурних та технологічних факторів. Найбільш значущими з них були витрата в’яжучого, відносна кількість і гранулометрія наповнювача (змеленого вапняку) та заповнювача (керамзиту), концентрація пластифікуючої добавки (СДБ) та технологічні параметри карбонізації – максимальний тиск та час карбонізації. Розглядається природа впливу відповідних властивостей на міцнісні характеристики. Досліджувалися результати спланованого та здійсненого експерименту за допомогою методології поверхонь відгуку. Будувалися експериментально-статистичні моделі міцності при стиску на строках 1 година, 28 діб та 180 діб від кінця процедури карбонізації. Визначені ступені впливу різних чинників. Побудовані залежності відображалися за допомогою серії діаграм ізоліній міцності при граничних значеннях трьох факторів слабкого впливу. Запропонована гіпотеза, згідно з якою в експериментально-статистичних моделях властивостей матеріалів, тісно зв’язаних з їхньою структурою, створюється тенденція до спрощення під час проходження відповідними матеріалами стадії структуроутворення. Зникають складові, переважно пов’язані з взаємодією факторів, визначаючих структуру матеріалу. Відповідні трансформації виникають, зокрема, для побудованих моделей міцності. Сформульовані два завдання оптимізації довгострокової міцності керамзитобетону. Перша задача пов’язана з усуненням жорстких додаткових обмежень при оптимізації, при цьому довгострокова міцніть досягає свого максимуму. Друге інженерно обґрунтоване завдання, містить додаткові вимоги економного витрачання в’яжучого та зручності технологічного режиму карбонізації. Для обох завдань були визначені розподіли параметрів функції бажаності. В результаті проведеної оптимізації одержані два основних набори рецептурно-технологічних факторів і відповідних властивостей композиційних матеріалів.
Посилання
[1] S. Teir, S. Eloneva, R. Zevenhoven, "Production of precipitated calcium carbonate from calcium silicates and carbon dioxide", Energy Convers Manage, vol. 46, рр. 2954–2979, 2005.
[2] G. Groves, D. Rodway, I. Richardson, "The carbonation of hardened cement pastes", Advances in Cement Research, vol. 3(11), pp. 117-25, 1990.
[3] S. Kashef-Haghighi, S. Ghoshal, "Physico-Chemical Processes Limiting CO2 Uptake in Concrete during Accelerated Carbonation Curing", Ind. Eng. Chem. Res., vol. 52 (16), pp. 5529-5537, 2013.
[4] D. Suescum-Morales, K. Kalinowska-Wichrowska, J.M. Fernández, J.R. Jiménez, "Accelerated carbonation of fresh cement-based products containing recycled masonry aggregates for CO2 sequestration", J CO2Util, vol. 46, 101461, 2021.
[5] O.A. Gara, "Osoblyvosti karbonizatsiynoho tverdinnya keramzytobetonu", Visnyk ODABA, vol. 62, pp. 22-27, 2016.
[6] V. Rostami, Y.Shao, AJ. Boyd, Z. He, "Microstructure of cement paste subject to early carbonation curing", CemConcr Res, vol. 42(1), pp. 186–193, 2012.
[7] B. Lagerblad, Carbon dioxide uptake during concrete life cycle-state of the art. Swedish Cem.Concr. Res. Inst., 2005.
[8] A. Junior, R. Filho, E. Fairbairn, J. Dweck, "A study of the carbonation profle of cement pastes by thermogravimetry and its efect on the compressive strength", J Therm Anal Calorim, vol. 116, pp. 69–76, 2014.
[9] B. Šavija, M. Luković, "Carbonation of cement paste: Understanding, challenges, and opportunities", Construction and Building Materials, vol. 117, pp. 285-301, 2016.
[10] L. Parrott,"Carbonation, moisture and empty pores", Advances in Cement Research, vol. 4(15), pp. 111-118, 1992.
[11] C. Shi, Z. Tu, M.Z. Guo, D. Wang, "Accelerated carbonation as a fast curing technology for concrete blocks", Sustain. Nonconv. Constr. Mater. Using Inorg. Bond. Fiber Compos., WoodheadPublishing, pp. 313-341, 2017.
[12] M. Thiery, G. Villain, P. Dangla, G. Platret, "Investigation of the carbonation front shape on cementitious materials: effects of the chemical kinetics", Cement and concrete research, vol. 37(7), pp. 1047-1058, 2007.
[13] A. Morandeau, M. Thiery, P. Dangla, "Investigation of the Carbonation Mechanism of CH and C-S-H in Terms of Kinetics, Microstructure Changes and Moisture Properties", Cement Concrete Res., vol. 56, pp. 153-170, 2014.
[14] L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, RB. Polder, Corrosion of steel in concrete: prevention, diagnosis, repair. John Wiley & Sons, 2013.
[15] J. Matthews, Carbonation of ten years old concretes with and without PFA. ProcAshTech, 1984.
[16] L. Barcelo, J. Kline, G. Walenta et al, "Cement and carbonemissions", Mater. Struct, vol. 47(6), pp. 1055–1065, 2014.
[17] V.A. Voznesenskiy, T.V. Lyashenko, ES-modeli v komp'yuternom stroitel'nom materialovedenii. Astroprint, 2006.
[18] R.H. Myers, D.C. Montgomery, C.M. Anderson-Cook, Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. John Wiley & Sons, 2009.
[19] F. Grant, Design Expert 7.1. Scientific Computing World, 2007.
[20] A.A. Gara, Razrabotka karbonizatsionnoy tekhnologii keramzitobetonnykh stenovykh izdeliy, dis…. k.t.n.: 05.23.05. Оdesskiy inzhenerno-stroitel'nyy institute. Odessa, 1990.
[21] A.V. Kolesnykov, S.V. Semenova, O.O. Makovetsʹka, "Modelyuvannya protsesiv strukturoutvorennya kompozytiv metodamy teoriyi katastrof", Suchasne budivnytstvo ta arkhitektura, vol. 6, pp. 90-98, 2023.
[22] V.N. Vyrovoy, V.H. Sukhanov, O.A. Korobko, Struktura materyala v structure konstruktsyy. Polyhraf, 2016.
[23] I. G. Grankovskiy, Strukturoobrazovaniye v mineral'nykh v’yazhuchikh sistemakh. Nauk. dumka, 1984.
[24] Ye.S. Shinkevich, Razrabotka nauchnykh osnov polucheniya izvestkovo-kremnezemistykh stroitel'nykh kompozitov neavtoklavnogo tverdeniya : diss…dokt. tekhn. nauk., OGASA. 2008.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
