[go: up one dir, main page]

EA043300B1 - MULTI-STAGE HARDENING OF FUTURE PRODUCT BLANKS - Google Patents

MULTI-STAGE HARDENING OF FUTURE PRODUCT BLANKS Download PDF

Info

Publication number
EA043300B1
EA043300B1 EA202190313 EA043300B1 EA 043300 B1 EA043300 B1 EA 043300B1 EA 202190313 EA202190313 EA 202190313 EA 043300 B1 EA043300 B1 EA 043300B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
curing
preforms
cured
chamber
blanks
Prior art date
Application number
EA202190313
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ахмет Джунейт Таш
Original Assignee
Солидия Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Солидия Текнолоджиз, Инк. filed Critical Солидия Текнолоджиз, Инк.
Publication of EA043300B1 publication Critical patent/EA043300B1/en

Links

Description

По заявке на данное изобретение испрашивается приоритет и преимущества по предварительной заявке на патент Соединенных Штатов № 62/723,397, поданной 27 августа 2018 г., все содержание которой включено в настоящее описание.This application claims priority and benefit from United States Provisional Application No. 62/723,397, filed Aug. 27, 2018, the entire contents of which are incorporated herein.

Область техникиTechnical field

В настоящем документе раскрыты способы отверждения изделий, таких как заготовки, связанные с ними устройства и системы.Disclosed herein are methods for curing articles such as preforms, associated devices and systems.

Уровень техникиState of the art

В настоящем описании, когда документ, акт или предмет знания упоминается или обсуждается, эта ссылка или обсуждение не является признанием того, что документ, акт или предмет знания или любая их комбинация были на дату приоритета общедоступными, известными специалистам в данной области техники, частью общих знаний или иным образом представляют собой предшествующий уровень техники в соответствии с действующим законодательство; или известно, что они имеют отношение к попытке решить любую задачу, связанную с заявкой на изобретение. Упрочнение необработанных или частично отвержденных заготовок изделий может быть связано с рядом различных технических проблем, особенно когда такие процессы проводятся в больших масштабах. Могут возникнуть такие проблемы, как эффективность, нестатические условия обработки, согласованность и воспроизводимость. Настоящее изобретение направлено на решение этих и других проблем.In the present description, when a document, act or subject of knowledge is mentioned or discussed, this reference or discussion is not an admission that the document, act or subject of knowledge, or any combination thereof, was at the date of priority in the public domain, known to specialists in this field of technology, part of the general knowledge or otherwise constitute prior art under applicable law; or known to be relevant to an attempt to solve any problem related to an invention application. Hardening of raw or partially cured product blanks can be associated with a number of different technical problems, especially when such processes are carried out on a large scale. Issues such as efficiency, non-static processing conditions, consistency and reproducibility may arise. The present invention addresses these and other problems.

Одним из примеров необработанного изделия или заготовки изделия, которая подвергается процессу отверждения, является бетон или цемент. Бетон особенно повсеместно применяется. Наши дома, скорее всего, построены с использованием его, наши объекты инфраструктуры построены из него, как и большинство наших рабочих мест. Обычный бетон получают путем смешивания воды и заполнителей, таких как песок и щебень, с портландцементом, с материалом, полученным путем сжигания смеси измельченного известняка и глины или материалов аналогичного состава во вращающейся печи при температуре спекания около 1450°С. Производство портландцемента - это не только энергоемкий процесс, но и процесс, при котором выделяется значительное количество парникового газа (CO2). На цементную промышленность приходится примерно 5% глобальных антропогенных выбросов CO2.One example of a raw product or product blank that undergoes a curing process is concrete or cement. Concrete is especially ubiquitous. Our homes are most likely built with it, our infrastructure is built with it, as are most of our jobs. Conventional concrete is produced by mixing water and aggregates such as sand and gravel with Portland cement, with a material obtained by burning a mixture of crushed limestone and clay or materials of similar composition in a rotary kiln at a sintering temperature of about 1450°C. The production of Portland cement is not only an energy intensive process, but also a process that releases a significant amount of greenhouse gas (CO 2 ). The cement industry accounts for approximately 5% of global anthropogenic CO2 emissions.

Более 60% такого CO2 образуется в результате химического разложения или прокаливания известняка. Традиционное производство и использование бетона не является оптимальным как с точки зрения экономики, так и с точки зрения воздействия на окружающую среду. Такие традиционные технологии производства бетона предполагают большое потребление энергии и выбросы углекислого газа, что приводит к неблагоприятным выбросам парниковых газов в атмосферу.More than 60% of this CO2 comes from the chemical decomposition or calcination of limestone. The traditional production and use of concrete is not optimal in terms of both economics and environmental impact. These traditional concrete production technologies involve high energy consumption and carbon dioxide emissions, resulting in adverse greenhouse gas emissions into the atmosphere.

Это привело к разработке негидравлических составов цемента. Негидравлический цемент относится к цементу, который не отверждается при взаимодействии с водой при протекании химической реакции, а скорее в основном отверждается реакцией с углекислым газом CO2 в любой из его форм, таких как газообразный СО2, CO2 в форме углекислоты, H2CO3 или в других формах, которые обеспечивают протекание реакции CO2 с негидравлическим цементным материалом. Процесс отверждения обусловлен углекислым газом с образованием твердых карбонатных частиц внутри отвержденного материала, обеспечивая тем самым очевидные экологические преимущества. Например, негидравлические составы Solidia Cement™ и Solidia Concrete™ были охарактеризованы как революционные технологии, признанные, например, одними из 100 лучших новых технологий по версии R&D 100 awards. Производство как Solidia Cement™, так и Solidia Concrete™ снижает выбросы углекислого газа до 70%, снижает расход топлива на 30% и снижает потребление воды до 80% по сравнению с производством традиционного гидравлического бетона и/или портландцемента.This led to the development of non-hydraulic cement formulations. Non-hydraulic cement refers to a cement that does not cure by reacting with water in a chemical reaction, but rather primarily cures by reaction with CO2 in any of its forms, such as CO2 gas, CO2 in the form of carbon dioxide, H2CO3, or other forms. , which allow the reaction of CO2 with non-hydraulic cementitious material. The curing process is driven by carbon dioxide to form solid carbonate particles within the cured material, thus providing clear environmental benefits. For example, the non-hydraulic formulations Solidia Cement™ and Solidia Concrete™ have been described as revolutionary technologies, recognized for example as one of the top 100 new technologies by the R&D 100 awards. The production of both Solidia Cement™ and Solidia Concrete™ reduces carbon emissions by up to 70%, reduces fuel consumption by 30% and reduces water consumption by up to 80% compared to the production of traditional hydraulic concrete and/or Portland cement.

Традиционные методы отверждения и устройства для многих составов материалов, включая обычный бетон, а также негидравлические бетонные составы, выполнены для обработки материалов, которые подвергаются специфическим химическим реакциям. Однако на практике использование традиционных методов и аппаратов для отверждения заготовок будущих изделий представляет определенные технические проблемы. Проблемы, связанные с традиционными методами и аппаратами отверждения, включают их стоимость, ограничения в отношении условий эксплуатации и местоположения, точность, с которой процесс отверждения может контролироваться и отслеживаться последовательным и повторяемым образом, а также производство отвержденных изделий с требуемыми свойствами. Таким образом, существует потребность в методах отверждения и аппаратах, которые обеспечивают повышенную универсальность, точность, получение продукции, консистенцию и снижение затрат.Traditional curing methods and devices for many material compositions, including conventional concrete as well as non-hydraulic concrete compositions, are made to process materials that undergo specific chemical reactions. However, in practice, the use of traditional methods and apparatus for curing blanks of future products presents certain technical problems. Problems associated with conventional curing methods and apparatus include their cost, operating and location limitations, the accuracy with which the curing process can be controlled and monitored in a consistent and repeatable manner, and the production of cured products with desired properties. Thus, there is a need for curing methods and apparatuses that provide increased versatility, accuracy, production, consistency, and cost savings.

Как схематически показано на фиг. 1, 2, изделия 10, выполненные из гидравлических цементных или бетонных композиционных материалов, а также негидравлических цементных или композиций бетона, например композиций бетона, содержащих силикат кальция, песок и заполнитель, такие как брусчатка (любых размеров) или блоки/плиты (опять же любых размеров), могут быть изготовлены с использованием пресса 20 в качестве способа формования/изготовления. Более конкретно, полые формы 30 расположены на опоре 40, такой как стальные (или пластиковые, или любые другие материалы необходимой прочности) подставки или плоские лотки. Затем бетонный состав вводят в полости 50 форм 30. Как вариант, формы 30 подвергаются воздействию вибрации для обеспечения оптимального заполненияAs shown schematically in FIG. 1, 2, products 10 made of hydraulic cement or concrete composite materials, as well as non-hydraulic cement or concrete compositions, for example, concrete compositions containing calcium silicate, sand and aggregate, such as paving stones (any sizes) or blocks / slabs (again any size) can be made using the press 20 as a molding/manufacturing method. More specifically, the hollow molds 30 are supported by a support 40 such as steel (or plastic, or any other material of suitable strength) supports or flat trays. The concrete is then injected into the cavities 50 of the molds 30. Alternatively, the molds 30 are subjected to vibration to ensure optimal filling.

- 1 043300 форм 30 бетонной смесью. После заполнения пресс 20 воздействует на бетонный материал, размещенный в форме 30. В результате на опоре 40 образуется одна или несколько прессованных заготовок изделий 10. Затем прессованные заготовки 10 вместе с опорами 40 подвергаются ряду возможных стадий обработки, таких как сушка, предварительное отверждение и в конечном итоге отверждение в камере (не показано) для обеспечения прочности. После отверждения заготовки (например, брусчатки) укладывают на поддоны, снимая их с опор 40 и укладывая в штабель, как правило, с помощью машины, чтобы сформировать кубы готовых заготовок или брусчатки, уложенных на платформу для транспортировки, такую как поддон. Каждый куб может иметь, например, около 540 (или более) камней брусчатки, уложенных в формате 10 слоев брусчатки друг на друга, в то время как каждый слой содержит 54 камня брусчатки. Это называется куб брусчатки. Такие кубы брусчатки затем могут быть доставлены заказчику. Основные этапы 60, связанные с вышеописанным процессом, схематически проиллюстрированы на фиг. 3. Как отображено на иллюстрации, компоненты, образующие состав цемента/бетона, дозируются и смешиваются, подаются в формы, где они прессуются, образуя таким образом одну или несколько заготовок. Затем заготовки отверждаются, а затем полностью отвержденные заготовки укладываются на поддон для отправки покупателю. Согласно современным крупномасштабным технологиям производства процесс отверждения длится очень долго, например от 50 до 80 ч или даже дольше. В течение такого длительного времени отверждения брусчатка остается на своих опорах или плитах для прессования. Использовать плиты для прессования в течение от 50 до 80 ч невыгодно в связи с низкой экономической и временной эффективностью всего процесса. Использование плит для прессования на протяжении всего процесса отверждения приводит к нежелательной нагрузке на оборудование для операций прессования производителя и требует от производителя приобретения большего количества плит для прессования, чем в идеальных ситуациях.- 1 043300 molds 30 with concrete mix. After filling, the press 20 acts on the concrete placed in the mold 30. As a result, one or more compacts of products 10 are formed on the support 40. The compacts 10, together with the supports 40, then undergo a number of possible processing steps, such as drying, Ultimately cured in a chamber (not shown) to ensure strength. Once cured, the preforms (e.g., paving stones) are palletized by being removed from the supports 40 and stacked, typically by a machine, to form cubes of finished preforms or paving stones stacked on a transport platform, such as a pallet. Each cube may have, for example, about 540 (or more) paving stones stacked in a format of 10 paving stones on top of each other, while each layer contains 54 paving stones. It's called a paving cube. Such cubes of pavers can then be delivered to the customer. The main steps 60 associated with the above process are schematically illustrated in FIG. 3. As shown in the illustration, the components that make up the cement/concrete composition are dosed and mixed, fed into molds where they are pressed, thus forming one or more preforms. The preforms are then cured and then the fully cured preforms are stacked on a pallet for shipment to the customer. According to current large-scale manufacturing techniques, the curing process takes a very long time, for example 50 to 80 hours or even longer. During this long curing time, the paving stones remain on their supports or pressure plates. It is unprofitable to use plates for pressing for 50 to 80 hours due to the low economic and time efficiency of the entire process. The use of pressure plates throughout the curing process results in an undesirable burden on the manufacturer's pressing operations equipment and requires the manufacturer to purchase more pressure plates than in ideal situations.

Кроме того, брусчатка формуется из негидравлических композиций, таких как Solidia Cement™ и Solidia Concrete™, упомянутых выше, с использованием газообразного реагента, т.е. углекислого газа (CO2). Углекислый газ действует как реагент только в том случае, если материалы, подлежащие карбонизационному отверждению, содержат определенное количество (например, от 2 до 5 мас.%) воды. Углекислый газ сначала растворяется в воде, а затем превращается в водные бикарбонатные или карбонатные ионы, которые затем вступают в реакцию с ионами Са2+, находящимися в водном растворе и переходящими в него из негидравлического состава, с образованием хорошо связанных кристаллов/частиц карбоната кальция (CaCO3). С другой стороны, такие составы не могут быть отверждены, если брусчатка полностью высохла. Таким образом, отверждение брусчатки, сформованной из таких негидравлических композиций, включает в себя контроль содержания воды. Другим недостатком выдерживания брусчатки на плите для прессования в течение всего процесса отверждения заключается в том, что поверхности брусчатки контактируют с плитами, это предотвращает или препятствует выделению воды из заготовки, а также предотвращает или препятствует прямому воздействию реагентов в камере отверждения (например, газа CO2).In addition, paving stones are formed from non-hydraulic compositions such as Solidia Cement™ and Solidia Concrete™, mentioned above, using a gaseous reactant, i. carbon dioxide (CO 2 ). Carbon dioxide acts as a reactant only if the materials to be carbonized cured contain a certain amount (eg 2 to 5 wt%) of water. Carbon dioxide first dissolves in water, and then turns into aqueous bicarbonate or carbonate ions, which then react with Ca 2+ ions in aqueous solution and passing into it from a non-hydraulic composition, forming well-bound calcium carbonate crystals/particles ( CaCO3 ). On the other hand, such compounds cannot be cured if the pavers are completely dry. Thus, curing paving stones formed from such non-hydraulic compositions involves controlling the water content. Another disadvantage of keeping the paving stones on the press platen during the entire curing process is that the surfaces of the paving stones are in contact with the plates, this prevents or hinders the release of water from the workpiece, and also prevents or hinders direct exposure to the reagents in the curing chamber (for example, CO2 gas) .

Таким образом, существует необходимость в усовершенствованных методах отверждения и устройстве, которое позволяет извлекать/обрабатывать прессованные плиты и возвращать их обратно в прессмашину как можно скорее, а также улучшать воздействие на поверхности прессованных заготовок (например, брусчатки/изделий) реагента(ов) и облегчать выделение из них воды.Thus, there is a need for improved curing methods and a device that allows the pressed boards to be removed/processed and returned to the press machine as soon as possible, as well as to improve the exposure of the surfaces of the pressed blanks (for example, pavers/products) to the reagent(s) and facilitate extraction of water from them.

Хотя некоторые аспекты традиционных технологий были обсуждены для облегчения раскрытия изобретения, Заявители никоим образом не отказываются от этих технических аспектов, и предполагается, что заявленное изобретение может охватывать или включать один или несколько традиционных технических аспектов, охарактеризованных в описании.While certain aspects of conventional technology have been discussed to facilitate the disclosure of the invention, Applicants in no way waive these technical aspects and it is intended that the claimed invention may cover or include one or more of the conventional technical aspects described in the specification.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Было установлено, что вышеупомянутые недостатки могут быть устранены, а некоторые преимущества достигнуты с помощью настоящего изобретения. Например, способы, устройства и системы настоящего изобретения обеспечивают отверждение заготовок, которые обеспечивают универсальность, воспроизводимость, выход готовых изделий, плотность и низкую стоимость.It has been found that the aforementioned disadvantages can be eliminated and certain advantages achieved by the present invention. For example, the methods, devices, and systems of the present invention provide preform curing that provides versatility, reproducibility, yield, density, and low cost.

Чтобы облегчить описание сущности настоящего изобретения, раскрытие, содержащееся в настоящем документе, заготовками изделий и/или отвержденными изделиям является камень для мощения. Однако следует понимать, что принципы настоящего изобретения не ограничены. Принципы, описанные здесь, применимы к любому количеству различных заготовок или изделий, несмотря на любые конкретные упоминания в описании камней для мощения. Например, способ, описанный в этом документе, может быть использован для производства бетонных изделий, при этом бетонное изделие необязательно изготавливается из связующей матрицы, которая затвердевает при воздействии углекислого газа. В некоторых вариантах осуществления изобретения бетонные изделия представляют собой пенобетонные изделия. В некоторых вариантах осуществления бетонные изделия представляют собой газобетонные изделия. В некоторых вариантах осуществления газобетонные изделия представляют собой газобетонные блоки и/или газобетонной элемент каменной кладки. В некоторых вариантах осуществления пенобетонные изделия представляют собой вентилируемые панели. В некоторых вариантах осуществления изо- 2 043300 бретения вентилируемые панели имеют дополнительное конструктивное усиление в виде арматуры. В других вариантах осуществления бетонные изделия представляют собой отлитые бетонные изделия, такие как черепица, бетонные блоки, бетонные плиты, литые плиты, полученные мокрым способом, и многопустотные железобетонные плиты.To facilitate the description of the essence of the present invention, the disclosure contained herein, the blank products and/or cured products is a paving stone. However, it should be understood that the principles of the present invention are not limited. The principles described here apply to any number of different blanks or products, regardless of any specific references in the description of paving stones. For example, the method described herein can be used to produce concrete products, whereby the concrete product is optionally made from a binder matrix that hardens when exposed to carbon dioxide. In some embodiments of the invention, the concrete products are foam concrete products. In some embodiments, the concrete products are aerated concrete products. In some embodiments, the aerated concrete products are aerated concrete blocks and/or aerated concrete masonry element. In some embodiments, the implementation of foam concrete products are ventilated panels. In some embodiments of the invention, ventilated panels have additional structural reinforcement in the form of reinforcement. In other embodiments, the concrete products are cast concrete products such as tiles, concrete blocks, concrete slabs, wet cast slabs, and hollow core slabs.

Далее будут описаны некоторые особенности настоящего изобретения. Следует понимать, что настоящее изобретение охватывает любой из упомянутых ранее признаков, используемых по отдельности или в сочетании с любым другим признаком (или признаками), описанным в следующих разделах описания или иным образом охарактеризованным в настоящем документе, без ограничения их конкретных комбинаций. Таким образом, например, подразумевается, что настоящее изобретение охватывает любую возможную комбинацию признаков формулы, содержащихся в настоящем описании, независимо от их нахождения в пунктах формулы.Next, some features of the present invention will be described. It should be understood that the present invention covers any of the previously mentioned features, used alone or in combination with any other feature (or features) described in the following sections of the description or otherwise described herein, without limitation to their specific combinations. Thus, for example, the present invention is intended to cover any possible combination of the features of the claims contained in the present description, regardless of their location in the claims.

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к способу формования множества отвержденных бетонных изделий, каждое из которых является отвержденным и обладает прочностью на сжатие, причем способ включает введение текучей смеси с составом компонентов бетона во множество форм; формование текучей смеси внутри множества форм с помощью одного или нескольких пуансонов, тем самым формуя множество заготовок; частично отверждая заготовки до значения, достаточного для обеспечения прочности на сжатие, которая ниже, чем прочность на сжатие отвержденного изделия, при этом осуществляют множество предварительных отверждений заготовок; собирая по меньшей мере часть множества предварительно отвержденных заготовок, чтобы сформировать из них стопку, имеющую заданную геометрическую форму; и отверждая стопку предварительно отвержденных заготовок до значения, достаточного для достижения прочности на сжатие отвержденного изделия, тем самым производя стопку отвержденных изделий, имеющих заданную геометрическую форму.In accordance with one aspect, the present invention relates to a method for forming a plurality of cured concrete products, each of which is cured and has a compressive strength, and the method includes the introduction of a fluid mixture with the composition of the concrete components in a plurality of forms; molding the fluid mixture within a plurality of molds with one or more punches, thereby forming a plurality of preforms; partially curing the preforms to a value sufficient to provide a compressive strength that is lower than the compressive strength of the cured article, wherein a plurality of pre-curings of the preforms are carried out; collecting at least a portion of the plurality of precured preforms to form a stack having a predetermined geometric shape; and curing the stack of pre-cured blanks to a value sufficient to achieve a compressive strength of the cured article, thereby producing a stack of cured articles having a predetermined geometric shape.

Способ также включает в себя отправку стопки отвержденных изделий, имеющих заданную геометрическую форму, заказчику.The method also includes sending a stack of cured articles having a predetermined geometric shape to a customer.

Способ, в котором компоненты, входящие в состав, включает один или несколько компонентов цемента, обеспечивающих возможность получения карбоната, и один или несколько заполнителей.A method in which the components included in the composition include one or more cement components that provide the possibility of obtaining carbonate, and one or more aggregates.

Способ, в котором один или несколько компонентов цемента, обеспечивающих возможность получения карбоната, содержат силикат кальция.A process wherein one or more carbonate-producing cement components contain calcium silicate.

Способ, в котором жидкая смесь содержит воду.A process in which the liquid mixture contains water.

Способ, в котором по меньшей мере одна из стадий введения и формования включает в себя одну или несколько стадий: заливку, виброобработку, прессование, экструзию или вспенивание.A method wherein at least one of the injection and molding steps includes one or more of pouring, vibrating, pressing, extruding, or foaming.

Способ, в котором одна или несколько опор представляет собой плиту для прессования.A method in which one or more supports is a pressure plate.

Способ, в котором одна или несколько плит являются металлическими.A method in which one or more plates are metal.

Способ, в котором множество заготовок образовывают камни для мощения, бетонные блоки, черепицу, многопустотные железобетонные плиты, литые плиты, полученные мокрым способом, бетонные плиты, пенобетонные изделия, газобетонные изделия, газобетонные элементы каменной кладки или вентилируемые панели.A process in which a plurality of blanks form paving stones, concrete blocks, tiles, hollow core slabs, wet cast slabs, concrete slabs, foam concrete products, aerated concrete products, aerated concrete masonry elements or vented panels.

Способ, в котором прочность на сжатие предварительно отвержденных заготовок достаточна для того, чтобы позволить снять заготовки с опоры, при этом заготовки остаются, по существу, неповрежденными.A method in which the compressive strength of the precured preforms is sufficient to allow the preforms to be removed from the support while the preforms remain substantially intact.

Способ, в котором прочность на сжатие предварительно отвержденных заготовок составляет от около 2000 до около 5000 фунт/кв. дюйм и измерена в соответствии с ASTM С140 (стандарт американского общества по испытанию материалов).A process wherein the compressive strength of the precured preforms is from about 2000 to about 5000 psi. inch and measured in accordance with ASTM C140 (American Society for Testing and Materials standard).

Способ, в котором прочность на сжатие отвержденного изделия составляет по меньшей мере около 8000 фунт/кв. дюйм и измерена в соответствии с ASTM С140.A method in which the compressive strength of the cured article is at least about 8000 psi. inch and measured in accordance with ASTM C140.

Способ, в котором этап частичного отверждения заготовок включает введение заготовок и одной или нескольких опор в камеру предварительного отверждения.A method wherein the step of partially curing the preforms includes introducing the preforms and one or more supports into the pre-curing chamber.

Способ, в котором этап частичного отверждения заготовок включает воздействие на заготовки и одну или несколько опор углекислым газом, воздухом или их смесью в течение заданного периода времени.A method in which the step of partially curing the preforms includes exposing the preforms and one or more supports to carbon dioxide, air, or a mixture thereof for a predetermined period of time.

Способ, в котором этап частичного отверждения заготовок включает воздействие на заготовки углекислого газа в течение периода времени от около 60 до около 600 мин и температуры от около 50 до около 120°С.A method wherein the step of partially curing the preforms includes exposing the preforms to carbon dioxide for a period of time from about 60 to about 600 minutes and a temperature from about 50 to about 120°C.

Способ, в котором стадия частичного отверждения заготовок дополнительно включает нагрев по меньшей мере одной металлической опоры.The method, in which the stage of partial curing of the blanks further includes heating at least one metal support.

Способ, при котором нагрев по меньшей мере одной металлической опоры включает нагрев системой электрообогрева.A method in which the heating of at least one metal support includes heating by an electric heating system.

Способ, в котором этап объединения множества предварительно отвержденных заготовок включает удаление предварительно отвержденных заготовок с поверхности одной или нескольких опор.A method wherein the step of combining a plurality of precured blanks includes removing the precured blanks from the surface of one or more supports.

Способ, в котором предварительно отвержденные заготовки снимают с одной или нескольких опор с помощью автоматического укладчика грузов на паллеты или системы транспортировки и загрузки материалов.A process in which precured blanks are removed from one or more supports by an automatic palletizer or material handling and handling system.

- 3 043300- 3 043300

Способ, в котором заданная геометрическая форма представляет собой куб.A method in which the given geometric shape is a cube.

Способ, при котором куб содержит около 480 предварительно отвержденных заготовок или более.A method in which the cube contains about 480 or more precured preforms.

Способ, в котором стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок включает введение стопки предварительно отвержденных заготовок в камеру отверждения.A method wherein the step of curing the pre-cured preforms includes introducing a stack of pre-cured preforms into a curing chamber.

Способ, в котором стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок включает воздействие на предварительно отвержденные заготовки углекислого газа в течение периода времени от около 10 до около 24 ч и температуры от около 60 до около 95°С.A method wherein the step of curing the precured preforms includes exposing the precured preforms to carbon dioxide for a period of about 10 to about 24 hours and a temperature of about 60 to about 95°C.

Способ, в котором стадия частичного отверждения заготовок или стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок дополнительно включает введение нагретого газа в камеру предварительного отверждения или камеру отверждения из места, расположенного вблизи дна камеры предварительного отверждения или камеры отверждения.The method wherein the step of partially curing the preforms or the step of curing the pre-cured preforms further comprises introducing a heated gas into the pre-curing chamber or curing chamber from a location proximate the bottom of the pre-curing chamber or curing chamber.

Способ, в котором стадия частичного отверждения заготовок или стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок дополнительно включает отвод нагретого газа из камеры предварительного отверждения или камеры отверждения из места, расположенного вблизи верхней части камеры предварительного отверждения или камеры отверждения.The method, wherein the step of partially curing the preforms or the step of curing the pre-cured preforms further comprises venting heated gas from the pre-curing chamber or curing chamber from a location near the top of the pre-curing chamber or curing chamber.

Способ, в котором стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок дополнительно включает размещение стопки предварительно отвержденных заготовок на подвижной платформе для перемещения стопки предварительно отвержденных заготовок от одного конца камеры отверждения к противоположному концу.The method wherein the step of curing the pre-cured preforms further includes placing the stack of pre-cured preforms on a movable platform to move the stack of pre-cured preforms from one end of the curing chamber to the opposite end.

Способ, в котором заготовки и их опоры имеют объем образца, а камера предварительного отверждения имеет внутренний объем и в котором отношение внутреннего объема камеры предварительного отверждения к объему образца составляет от примерно 1,05 до примерно 1,15.A method wherein the blanks and their supports have a sample volume and the pre-cure chamber has an internal volume, and wherein the ratio of the internal volume of the pre-cure chamber to the volume of the sample is from about 1.05 to about 1.15.

Способ, в котором стопка предварительно отвержденных заготовок, имеющих заданную геометрическую форму, имеет объем образца, а камера отверждения имеет внутренний объем и в котором отношение внутреннего объема камеры отверждения к объему образца составляет от примерно 1,05 до примерно 1,15.A method in which a stack of pre-cured preforms having a predetermined geometric shape has a sample volume and a curing chamber has an internal volume, and in which the ratio of the internal volume of the curing chamber to the volume of the sample is from about 1.05 to about 1.15.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 - схематическое изображение устройства и способа формования одной или нескольких заготовок из жидкой смеси.Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus and method for molding one or more preforms from a liquid mixture.

Фиг. 2 - изображение одной или нескольких заготовок, полученных в результате использования оборудования и порядка действий, отображенных на фиг. 1, расположенных на поверхности опоры.Fig. 2 is a representation of one or more blanks resulting from the use of the equipment and procedures shown in FIG. 1 located on the surface of the support.

Фиг. 3 - технологическая блок-схема обычной процедуры формования отвержденных бетонных изделий.Fig. 3 is a flow chart of a typical procedure for molding cured concrete products.

Фиг. 4 - изображение устройства для отверждения одной или нескольких заготовок.Fig. 4 shows a device for curing one or more preforms.

Фиг. 5 - изображение конструкции камеры отверждения в соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения.Fig. 5 is a view of the construction of a curing chamber in accordance with some embodiments of the present invention.

Фиг. 6 - изображение стопки заготовок, образующих определенную геометрическую фигуру, и при необходимости платформы.Fig. 6 - an image of a stack of blanks forming a certain geometric figure, and, if necessary, a platform.

Фиг. 7 - изображение конструкции камеры отверждения в соответствии с дополнительными необязательными вариантами настоящего изобретения.Fig. 7 is a view of the construction of a curing chamber in accordance with additional optional embodiments of the present invention.

Фиг. 8 - изображение принципов способа и конструкции камеры отверждения в соответствии с дополнительным необязательным вариантом настоящего изобретения.Fig. 8 depicts the principles of the method and construction of a curing chamber in accordance with a further optional embodiment of the present invention.

Фиг. 9 - схематическое изображение принципов способа и конструкции камеры отверждения в соответствии с еще одним дополнительным необязательным вариантом настоящего изобретения.Fig. 9 is a schematic representation of the principles of the method and construction of the curing chamber in accordance with yet another optional embodiment of the present invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Используемый здесь термин заготовка относится к неотвержденной или частично отвержденной заготовке или изделию. В некоторых вариантах осуществления изобретения заготовка представляет собой цементное или бетонное (композитное) изделие.As used herein, the term preform refers to an uncured or partially cured preform or article. In some embodiments of the invention, the workpiece is a cement or concrete (composite) product.

Термин получение карбоната, используемый здесь, относится к материалу, который реагирует с CO2 посредством карбонизации. Материал не способен образовывать карбонат, если он не реагирует с CO2 с помощью карбонизации в условиях, описанных здесь. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения материал, обеспечивающий получение карбоната, может принимать форму цемента или бетона (композита).The term carbonate production as used herein refers to material that reacts with CO 2 via carbonization. The material is not capable of forming carbonate unless it reacts with CO 2 via carbonization under the conditions described here. In some embodiments, the carbonate producing material may take the form of cement or concrete (composite).

В описании упоминается жидкая смесь, представляющая собой смесь, из которой может быть сформована или иным образом получена заготовка, имеющая желаемую геометрическую форму и размеры.The description refers to a liquid mixture, which is a mixture from which a preform can be molded or otherwise obtained having the desired geometric shape and dimensions.

Используемый в описании термин по существу неповрежденный означает сохранение, по большей части, общей формы и структуры заготовки или изделия. Этот термин не исключает образование относительно незначительных повреждений или крошение заготовки, до тех пор, пока сохраняется ее общая форма и структура.Used in the description, the term essentially intact means the preservation, for the most part, the overall shape and structure of the workpiece or product. This term does not exclude the formation of relatively minor damage or crumbling of the workpiece, as long as its overall shape and structure is maintained.

Используемые здесь формы существительного в единственном числе предназначены также для форм существительного во множественном числе, если контекст явно не указывает на иное. Кроме того,The singular forms of the noun used here are also intended for the plural forms of the noun, unless the context clearly indicates otherwise. Besides,

- 4 043300 использование союза или предназначено для включения союзов и/или, если контекст явно не указывает на иное.- 4 043300 the use of the union or is intended to include unions and/or, unless the context clearly indicates otherwise.

Предлог около является термином приближения и предназначен для включения незначительных изменений в буквально заявленных количествах, что понятно специалистам в данной области техники. Такие варианты включают, например, стандартные отклонения, связанные со способами, обычно используемыми для измерения количеств составляющих простых веществ или компонентов композиционного материала, или других свойств и характеристик. Все значения, характеризуемые вышеописанным предлогом около, также предназначены для указания точных числовых значений, раскрытых в документе. Более того, все диапазоны включают в себя верхний и нижний пределы, а также все значения в этих пределах.The preposition about is an approximation term and is intended to include minor changes in literally stated amounts as understood by those skilled in the art. Such options include, for example, standard deviations associated with methods commonly used to measure constituent amounts of simple substances or components of a composite material, or other properties and characteristics. All meanings characterized by the preposition about described above are also intended to indicate the exact numerical values disclosed in the document. Moreover, all ranges include the upper and lower limits, as well as all values within these limits.

Любые композиции, описанные в настоящем документе, предназначены для охвата композиций, которые состоят из, включают, по существу, различные компоненты, идентифицированных в настоящем описании, а также содержат их, если явно не указано обратное.Any compositions described herein are intended to cover compositions that consist of, include, in essence, the various components identified in the present description, and also contain them, unless expressly indicated otherwise.

Некоторые аббревиатуры, используемые здесь, означают следующее:Some of the abbreviations used here mean the following:

ER = своевременное извлечение (своевременное удаление) прессованных плит камней для мощения;ER = timely extraction (timely removal) of pressed slabs of paving stones;

РСС = заготовка для мощения в виде бруска;PCC = blank for paving in the form of a bar;

VBUF = вертикальный поток снизу вверх;VBUF = vertical flow from bottom to top;

CV = объем камеры (для предварительного отверждения и для отверждения);CV = chamber volume (for pre-curing and for curing);

SV = объем образца (образец может быть бруском или камнем для мощения на их прессующих опорах или может быть брусками или камнями, уложенными и плотно упакованными друг с другом для формирования определенной геометрической формы, такой как состоящих из отдельных частей куб или прямоугольная призма, для отверждения с дополнительной платформой или без нее);SV = sample volume (the sample may be a block or paving stone on their pressing supports, or may be blocks or stones stacked and tightly packed together to form a particular geometric shape, such as a disjoint cube or rectangular prism, for curing with or without an additional platform);

СС = непрерывное отверждение отдельных камней для мощения, поступающих в камеру с одной стороны, где брусчатка может быть помещена с помощью системы транспортировки и загрузки материалов на движущийся (непрерывно или прерывисто) конвейер, и выходящих с другой стороны из той же камеры.CC = continuous curing of individual paving stones entering a chamber from one side, where paving stones can be placed by means of a conveying and loading system on a moving (continuous or intermittent) conveyor, and exiting the same chamber from the other side.

Получение жидкой композиции для производства заготовки.Obtaining a liquid composition for the production of a workpiece.

Предполагается, что принципы настоящего изобретения могут найти применение к ряду различных по составу композиций и структуре и необязательно ограничиваются этим. Таким образом, нижеследующие сведения должны быть характеризующими изобретение, но не исчерпываются примерами составови и структурой заготовок. Согласно некоторым вариантам отверждаемые заготовки, пригодные для способов отверждения, устройств и композиций по настоящему изобретению, могут быть произведены из материала, обеспечивающего образование карбонатов. В соответствии с дополнительными и частными случаями изобретения отверждаемые заготовки, пригодные для способов отверждения, устройств и композиций по настоящему изобретению, могут быть произведены из силиката кальция, и/или силиката магния, и/или гидроксида магния.It is contemplated that the principles of the present invention may find application to, and are not necessarily limited to, a variety of different compositions and structures. Thus, the following information should be characterizing the invention, but is not limited to examples of the composition and structure of the blanks. In some embodiments, curable preforms suitable for the curing methods, devices, and compositions of the present invention may be made from a carbonate-forming material. In accordance with additional and particular cases of the invention curable preforms suitable for curing methods, devices and compositions of the present invention can be made from calcium silicate and/or magnesium silicate and/or magnesium hydroxide.

Термин силикат кальция, используемый здесь, обычно относится к природным минералам или синтетическим материалам, которые состоят из одной или нескольких групп фаз силиката кальция. Примеры фаз силиката кальция, способные образовывать карбонат, включают CS (волластонит или псевдоволластонит, а иногда с формулой CaSiO3 или CaO-SiC), C3S2 (ранкинит, а иногда с формулой Ca3Si2O7 или 3CaO2-SiO2), C2S (белит, e-Ca2SiO4 или агвит, Ca7Mg(SiO4)4 или бредигит, a-Ca2SiO4 или y-Ca2SiO4, a иногда с формулой: Ca2SiO4 или 2CaO-SiO2). Аморфные фазы также могут образовывать карбонат в зависимости от их состава. Каждый из этих материалов могут включать один или несколько других ионов и оксидов металлов (например, оксиды алюминия, магния, железа или марганца) или их смеси или могут включать некоторое количество силиката магния в природной или синтетической форме (формах) в диапазоне от следового количества (1%) до примерно 50% или более по весу. Примеры веществ, которые не образуют карбонаты или представляют инертные фазы, включают геленит/мелилит ((Ca, Na, K)2[(Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Si)3O7]) и кристаллический диоксид кремния (SiO2). Фазы силиката кальция, которые обеспечивают образование карбонатов, входящих в состав силиката кальция, не сильно гидратируются при воздействии воды. Благодаря этому композиционные материалы, полученные с использованием в качестве связующего силиката кальция, не создают значительной прочности при взаимодействии с водой. Обеспечение прочности контролируется воздействием на композиционные материалы, содержащие силикат кальция, специфических режимов отверждения в присутствии CO2.The term calcium silicate as used herein generally refers to natural minerals or synthetic materials that are composed of one or more groups of calcium silicate phases. Examples of calcium silicate phases capable of forming carbonate include CS (wollastonite or pseudowollastonite, and sometimes with the formula CaSiO 3 or CaO-SiC), C 3 S 2 (rankinite, and sometimes with the formula Ca 3 Si2O7 or 3CaO2-SiO2), C2S ( belite, e-Ca 2 SiO 4 or agvit, Ca7Mg (SiO 4 ) 4 or bredigite, a-Ca 2 SiO 4 or y-Ca 2 SiO 4 , and sometimes with the formula: Ca 2 SiO 4 or 2CaO-SiO2). Amorphous phases can also form carbonate depending on their composition. Each of these materials may include one or more other metal ions and oxides (for example, aluminum, magnesium, iron, or manganese oxides) or mixtures thereof, or may include some magnesium silicate in natural or synthetic form(s) ranging from trace amounts ( 1%) to about 50% or more by weight. Examples of substances that do not form carbonates or are inert phases include gehlenite/melilite ((Ca, Na, K) 2 [(Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Al, Si) 3 O7]) and crystalline silica ( SiO2 ). The calcium silicate phases, which provide the formation of carbonates, which are part of the calcium silicate, are not strongly hydrated when exposed to water. Due to this, composite materials obtained using calcium silicate as a binder do not create significant strength when interacting with water. The provision of strength is controlled by exposing composite materials containing calcium silicate to specific curing modes in the presence of CO2.

Используемый термин силикат магния относится к природным минералам или синтетическим материалам, которые состоят из одной или нескольких групп магния содержащих и кремнийсодержащих соединений, включающих, например, Mg2SiO4 (также известный как форстерит) и Mg3Si4O10(OH)2 (также известный как тальк) и CaMgSiO4 (также известный как монтицеллит), каждый из которых может включать один или несколько других ионов металлов и оксидов (например, оксиды кальция, алюминия, железа или марганца) или их смеси или может включать некоторое количество силиката кальция в природной или синтетической форме (формах) в диапазоне от следового количества (1%) до примерноAs used herein, the term magnesium silicate refers to natural minerals or synthetic materials that are composed of one or more groups of magnesium-containing and silicon-containing compounds, including, for example, Mg 2 SiO 4 (also known as forsterite) and Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 (also known as talc) and CaMgSiO 4 (also known as monticellite), each of which may include one or more other metal ions and oxides (eg oxides of calcium, aluminium, iron or manganese) or mixtures thereof, or may include some silicate calcium in natural or synthetic form(s) ranging from trace amounts (1%) to about

- 5 043300- 5 043300

50% по весу или более.50% by weight or more.

В примерных вариантах осуществления изобретения используется измельченный силикат кальция.In exemplary embodiments of the invention, ground calcium silicate is used.

Измельченный силикат кальция может иметь средний размер частиц, от примерно 1 до 100 мкм (например, от около 1 до около 80 мкм, от около 1 до около 60 мкм, от около 1 до около 50 мкм, от около 1 до около 40 мкм, от около 1 до около 30 мкм, от около 1 до около 20 мкм, от около 1 до около 10 мкм, от около 1 до около 5 мкм, от около 5 до около 90 мкм, от около 5 до около 80 мкм, от около 5 до около 70 мкм, от около 5 до около 60 мкм, от около 5 до около 50 мкм, от примерно 5 до примерно 40 мкм, от примерно 10 до примерно 80 мкм, от примерно 10 до примерно 70 мкм, от примерно 10 до примерно 60 мкм, от примерно 10 до примерно 50 мкм, от примерно 10 до примерно 40 мкм, от примерно 10 до примерно 30 мкм, от около 10 до около 20 мкм, от около 1 мкм (контроль методом магнитного порошка), 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 мкм.The ground calcium silicate may have an average particle size of about 1 to 100 microns (e.g., about 1 to about 80 microns, about 1 to about 60 microns, about 1 to about 50 microns, about 1 to about 40 microns, about 1 to about 30 µm, about 1 to about 20 µm, about 1 to about 10 µm, about 1 to about 5 µm, about 5 to about 90 µm, about 5 to about 80 µm, about 5 to about 70 µm, about 5 to about 60 µm, about 5 to about 50 µm, about 5 to about 40 µm, about 10 to about 80 µm, about 10 to about 70 µm, about 10 to about 60 µm, about 10 to about 50 µm, about 10 to about 40 µm, about 10 to about 30 µm, about 10 to about 20 µm, about 1 µm (magnetic powder test), 10, 15 , 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 or 100 µm.

Измельченный силикат кальция может иметь насыпную плотность от около 0,5 до около 3,5 г/мл (например, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 2,8, 3,0 или 3,5 г/мл) и насыпную плотность от около 1,0 до около 1,2 г/мл.The ground calcium silicate may have a bulk density of from about 0.5 to about 3.5 g/ml (for example, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 2.8, 3.0 or 3.5 g/ml) and a bulk density of about 1.0 to about 1.2 g/ml.

Измельченный силикат кальция может иметь площадь удельной поверхности по Блейну от примерно 150 до примерно 700 м2/кг (например, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650 или 700 м2/кг).The ground calcium silicate may have a Blaine specific surface area from about 150 to about 700 m 2 /kg ).

В примерных вариантах использования композиции силиката кальция измельченные частицы силиката кальция имеют общий диаметр 10% частиц, превышающий 1 мкм, в объемном распределении частиц по размерам. Любые подходящие заполнители могут быть использованы для формования композиционных материалов из композиции, обеспечивающих образование карбоната, по настоящему изобретению, например содержащих оксид кальция, или кремнеземсодержащих материалов. Заполнители могут включать инертные материалы, такие как трапп, строительный песок, окатанный мелкий гравий.In exemplary uses of the calcium silicate composition, the ground calcium silicate particles have a total particle diameter of 10% greater than 1 micron in a volumetric particle size distribution. Any suitable aggregates may be used to form composite materials from the carbonate-forming composition of the present invention, such as those containing calcium oxide or silica-containing materials. Aggregates may include inert materials such as trapping, building sand, rounded fine gravel.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения в качестве заполнителей могут также использоваться легкие заполнители, такие как перлит или вермикулит. В качестве тонкодисперсных наполнителей могут также использоваться такие материалы, как промышленные отходы (например, зола уноса, шлак, кварцевая пыль). Многие заполнители могут иметь любой подходящий средний размер частиц и распределение по размерам.In some preferred embodiments of the invention, lightweight aggregates such as perlite or vermiculite can also be used as aggregates. Materials such as industrial waste (eg fly ash, slag, quartz dust) can also be used as fine fillers. Many aggregates may have any suitable average particle size and size distribution.

В некоторых вариантах осуществления изобретения многие заполнители имеют средний размер частиц в диапазоне от примерно 0,25 до примерно 25 мм (например, от примерно 5 до примерно 20 мм, от примерно 5 до примерно 18 мм, от примерно 5 до примерно 15 мм, от примерно 5 до примерно 12 мм, от примерно 7 до примерно 20 мм, от примерно 10 до примерно 20 мм, примерно 1/8, примерно 1/4, примерно 3/8, примерно 1/2, примерно 3/4).In some embodiments, many aggregates have an average particle size in the range of about 0.25 to about 25 mm (e.g., about 5 to about 20 mm, about 5 to about 18 mm, about 5 to about 15 mm, from about 5 to about 12 mm, about 7 to about 20 mm, about 10 to about 20 mm, about 1/8, about 1/4, about 3/8, about 1/2, about 3/4).

В состав композиционного материала могут также входить химические добавки, например пластификаторы, замедлители, ускорители, диспергаторы и другие реологические модификаторы. Некоторые коммерчески доступные химические добавки, такие как Glenium™ 7500 от BASF® Chemical, НС-300 от SIKA и Acumer™ от Dow Chemical Company, также могут быть включены. В некоторых вариантах осуществления изобретения один или несколько пигментов могут быть равномерно или, по существу, неравномерно диспергированы в связующих матрицах, в зависимости от желаемого композиционного материала. Пигмент может быть любым подходящим пигментом, включающим, например, оксиды различных металлов (например, краситель железа оксид чёрный, оксид кобальта и оксид хрома). Пигмент может быть любого цвета или любых оттенков, например выбран из черного, белого, синего, серого, розового, зеленого, красного, желтого и коричневого. Пигмент может присутствовать в любом подходящем количестве в зависимости от желаемого композиционного материала, например в количестве от примерно 0,0 до примерно 10% по весу.The composition of the composite material may also include chemical additives, such as plasticizers, retarders, accelerators, dispersants and other rheological modifiers. Some commercially available chemical additives such as Glenium™ 7500 from BASF® Chemical, HC-300 from SIKA and Acumer™ from Dow Chemical Company may also be included. In some embodiments of the invention, one or more pigments may be uniformly or substantially non-uniformly dispersed in the binder matrices, depending on the desired composite material. The pigment may be any suitable pigment including, for example, oxides of various metals (eg iron oxide black, cobalt oxide and chromium oxide). The pigment may be any color or any shade, for example selected from black, white, blue, grey, pink, green, red, yellow and brown. The pigment may be present in any suitable amount depending on the desired composite material, for example in an amount of from about 0.0 to about 10% by weight.

Основным преимуществом используемой композиции является то, что она обеспечивает образование карбонатов с получением композиционных материалов, которые могут применяться в различных областях.The main advantage of the composition used is that it provides the formation of carbonates to obtain composite materials that can be used in various fields.

Предполагается, что при карбонизации силиката кальция протекают следующие реакции:It is assumed that the following reactions occur during the carbonization of calcium silicate:

CaSiOs (s) + СО2 (g) —> CaCOs (s) + SiC>2 (s) (1)CaSiOs (s) + CO2 (g) -> CaCOs (s) + SiC>2 (s) (1)

Ca3 Si2O7 (s) + ЗСО2 (g) ЗСаСО (s) + 2SiO2 (s) (2)Ca 3 Si 2 O 7 (s) + 3CO2 (g) 3CaCO (s) + 2SiO 2 (s) (2)

Ca2 SiO4 (s) + 2CO2 (g) 2CaCO (s) + SiO2 (s) (3)Ca 2 SiO 4 (s) + 2CO 2 (g) 2CaCO (s) + SiO 2 (s) (3)

Как правило, CO2 вводится в виде газовой фазы, которая растворяется в инфильтрационной среде, такой как вода. Растворение CO2 образует кислые углекислые формы (такие как углекислота, H2CO3), что приводит к снижению pH раствора. Слабокислый раствор неконгруэнтно растворяет кальций из фаз силиката кальция, затем углекислота превращается в водные карбонат-ионы. Кальций может быть выщелочен из кальцийсодержащих аморфных фаз по аналогичному механизму. Высвобождающиеся катионы кальция и водные карбонатные группы (такие как HCO3 -, CO23- и Ca(HCO3)2) приводят к осаждению нерастворимых твердых карбонатов. Соединения кремния при протекании химических реакций (1)-(3) превращены в SiO2 (s) и представляют собой минеральные частицы.Typically, CO 2 is introduced as a gas phase which dissolves in an infiltration medium such as water. The dissolution of CO2 forms acidic carbonic forms (such as carbonic acid, H 2 CO 3 ), which lowers the pH of the solution. A weakly acidic solution incongruently dissolves calcium from the calcium silicate phases, then carbon dioxide is converted into aqueous carbonate ions. Calcium can be leached from calcium-containing amorphous phases by a similar mechanism. The released calcium cations and aqueous carbonate groups (such as HCO 3 - , CO2 3 - and Ca(HCO3) 2 ) lead to the precipitation of insoluble solid carbonates. Silicon compounds during the course of chemical reactions (1)-(3) are converted into SiO 2 (s) and are mineral particles.

- 6 043300- 6 043300

CaCO3, полученный в результате этих или любых других реакций карбонизации СО2, описанных здесь, может существовать как один или более из нескольких веществ, кристаллизующихся в различных формах CaCO3 (например, кальцит, арагонит и фатерит). Частицы CaCO3 предпочтительно находятся в форме кальцита, но могут также присутствовать в виде арагонита или фатерита или в виде комбинации двух или трех веществ, кристаллизующихся в различных формах, (например, кальцит/арагонит, кальцит/фатерит, арагонит/фатерит или кальцит/арагонит/фатерит).CaCO 3 resulting from these or any other CO2 carbonation reactions described herein may exist as one or more of several substances that crystallize in various forms of CaCO 3 (eg, calcite, aragonite, and vaterite). The CaCO 3 particles are preferably in the form of calcite, but may also be present as aragonite or vaterite or as a combination of two or three substances crystallizing in different forms (e.g. calcite/aragonite, calcite/vaterite, aragonite/vaterite or calcite/aragonite /vaterite).

В зависимости от желаемого результата карбонизации может быть использована любая подходящая марка CO2. Например, может быть использован промышленный сорт CO2 с чистотой около 99%, который коммерчески доступен в различных промышленных газовых компаниях, таких как Praxair, Inc., Linde AG, Air Liquide и др. CO2 для подачи может храниться в больших резервуарах под давлением в виде жидкого углекислого газа, содержащегося при такой температуре, чтобы поддерживалось требуемое давление насыщенного пара, например, приблизительно 300 фунтов/кв. дюйм. Затем этот газ подается по трубопроводу в корпус или камеру отверждения CO2 (карбонизации). В простейшей системе CO2 пропускается через корпус с контролируемой скоростью, достаточной для вытеснения окружающего воздуха в корпусе. В общем случае время продувки будет зависеть от размера камеры или корпуса и скорости подачи газа CO2. Во многих системах этот процесс продувки может быть выполнен за время, измеряемое в минутах, чтобы получить концентрацию CO2 до разумного уровня, чтобы затем можно было выполнить отверждение. В простых системах газ CO2 затем подается в систему с заданной скоростью, чтобы поддерживать концентрацию CO2, достаточную для инициирования реакции отверждения.Any suitable grade of CO2 can be used depending on the desired carbonization result. For example, industrial grade CO2 with a purity of about 99%, which is commercially available from various industrial gas companies such as Praxair, Inc., Linde AG, Air Liquide, etc., can be used. The CO2 for supply can be stored in large pressurized tanks as liquid carbon dioxide contained at such a temperature that the required saturation vapor pressure is maintained, for example, approximately 300 psi. inch. This gas is then piped into the CO2 curing (carbonization) housing or chamber. In the simplest system, CO2 is forced through the housing at a controlled rate, sufficient to force out ambient air in the housing. In general, the purge time will depend on the size of the chamber or housing and the CO 2 gas flow rate. In many systems, this purge process can be completed in minutes to get the CO 2 concentration to a reasonable level so that curing can then take place. In simple systems, CO 2 gas is then introduced into the system at a predetermined rate to maintain a CO 2 concentration sufficient to initiate the curing reaction.

Карбонизация, например, может быть осуществлена взаимодействием с CO2 с помощью контролируемого процесса гидротермического жидкофазного спекания (HLPS) для создания связующих элементов, которые удерживают вместе различные компоненты композиционного материала. Например, в предпочтительных вариантах осуществления CO2 используется в качестве реакционноспособного вещества, приводящего к реакции CO2 и созданию связующих элементов в получаемых композиционных материалах с углеродным следом, не имеющим аналогов ни в одной существующей технологии производства. Процесс HLPS термодинамически управляется посредством свободной энергии химической реакции(й) и уменьшением поверхностной энергии (площади), вызванной ростом кристаллов. Кинетика процесса HLPS протекает с разумной скоростью при низкой температуре, поскольку раствор (водный или неводный) используется для транспортировки реакционноспособных частиц вместо использования жидкости с высокой температурой плавления или высокотемпературной кристаллической среды.Carbonization, for example, can be accomplished by reacting with CO2 using a controlled hydrothermal liquid phase sintering (HLPS) process to create bonding elements that hold the various components of the composite material together. For example, in preferred embodiments, CO2 is used as a reactive agent, leading to the reaction of CO2 and the creation of binders in the resulting composite materials with a carbon footprint that is unparalleled in any existing manufacturing technology. The HLPS process is thermodynamically driven by the free energy of the chemical reaction(s) and the decrease in surface energy (area) caused by crystal growth. The kinetics of the HLPS process proceed at a reasonable rate at low temperature because a solution (aqueous or non-aqueous) is used to transport reactive species instead of using a high melting point liquid or high temperature crystalline medium.

В совокупности связующие элементы образуют взаимосвязанную связующую матрицу, обеспечивающую прочное соединение и удерживающую композиционный материал вместе. Например, микроструктурными связующими элементами может быть связующий элемент, содержащий сердцевину непрореагировавшей фазы силиката кальция, которая не содержит карбонат, полностью или частично окруженную оболочкой из кремния различной толщины, что полностью или частично заключена в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий сердцевину из кремния, образованную карбонизацией фазы силиката кальция, обеспечивающей образование карбоната, полностью или частично окруженную оболочкой из кремния различной толщины, что полностью или частично заключена в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий сердцевину из кремния, образованную карбонизацией фазы силиката кальция, обеспечивающей образование карбоната, и полностью или частично заключенную в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий сердцевину из фазы, не обеспечивающей образование карбоната, полностью или частично заключенную в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий многофазную сердцевину, состоящую из кремния, образованного карбонизацией фазы силиката кальция, обеспечивающей образование карбоната, и частично прореагировавшего силиката кальция, причем многофазная сердцевина полностью или частично окружена оболочкой из кремния различной толщины, что полностью или частично заключен в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий многофазное ядро, состоящее из фазы, не обеспечивающей образование карбоната, и частично прореагировавшего силиката кальция, причем многофазное ядро полностью или частично окружено оболочкой из кремния различной толщины, что полностью или частично заключена в частицы CaCO3; связующий элемент, содержащий частицы частично прореагировавшего силиката кальция без отчетливого ядра и оболочки из кремния, заключенной в частицы CaCO3; и связующий элемент, содержащий пористые частицы без отчетливой оболочки из кремния, заключенной в частицы CaCO3.Together, the bonding elements form an interconnected bonding matrix that provides a strong connection and holds the composite material together. For example, microstructural binders may be a binder containing a core of unreacted calcium silicate phase that does not contain carbonate, completely or partially surrounded by a silicon shell of various thicknesses, which is completely or partially enclosed in particles of CaCO 3 ; a bonding element comprising a silicon core formed by the carbonation of a calcium silicate phase to form a carbonate, wholly or partly surrounded by a silicon shell of varying thickness, which is wholly or partly enclosed in CaCO 3 particles; a bonding element comprising a silicon core formed by carbonation of a calcium silicate phase to form a carbonate and completely or partially enclosed in CaCO 3 particles; a binder containing a core from a phase that does not provide the formation of carbonate, completely or partially enclosed in particles of CaCO 3 ; a connecting element containing a multi-phase core consisting of silicon formed by carbonization of the calcium silicate phase, providing the formation of carbonate, and partially reacted calcium silicate, and the multi-phase core is completely or partially surrounded by a silicon shell of various thicknesses, which is completely or partially enclosed in CaCO3 particles; a connecting element containing a multi-phase core, consisting of a phase that does not provide the formation of carbonate, and partially reacted calcium silicate, and the multi-phase core is completely or partially surrounded by a shell of silicon of various thicknesses, which is completely or partially enclosed in CaCO 3 particles; a binder containing particles of partially reacted calcium silicate without a distinct core and a shell of silicon enclosed in particles of CaCO 3 ; and a binder containing porous particles without a distinct shell of silicon, enclosed in particles of CaCO 3 .

Богатая кремнием оболочка обычно имеет различную толщину внутри связующего элемента и от связующего элемента к связующему элементу обычно варьируется от примерно 0,01 до примерно 50 мкм. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления оболочка, богатая кремнием, имеет толщину в диапазоне от примерно 1 до примерно 25 мкм. Термин богатый кремнием обычно относится к содержанию кремния, концентрация которого является значительной среди компонентов материала, например концентрация кремния превышает около 50% по объему. Остальная часть оболочки из кремния состоит в основном из CaCO3, например от 10 до примерно 50% CaCO3 по объему.The silicon-rich sheath typically varies in thickness within the bonding element and typically varies from about 0.01 to about 50 microns from bonding to bonding element. In some preferred embodiments, the silicon-rich shell has a thickness in the range of about 1 to about 25 microns. The term silicon-rich generally refers to a silicon content that is significant among the components of the material, eg, the silicon concentration is greater than about 50% by volume. The remainder of the silicon shell consists primarily of CaCO3, eg 10% to about 50% CaCO3 by volume.

Богатая кремнием оболочка может также включать инертные или непрореагировавшие частицы, например от 10 до примерно 50% мелилита по объему. Богатая кремнием оболочка обычно имеет переход от части, состоящей в основном из кремния, к части, содержащей в основном CaCO3. Кремний иThe silicon-rich shell may also include inert or unreacted particles, such as from 10% to about 50% melilite by volume. The silicon-rich shell typically has a transition from a portion consisting primarily of silicon to a portion containing primarily CaCO 3 . Silicon and

- 7 043300- 7 043300

CaCO3 могут присутствовать в виде смешанных или обособленных областей. Богатая кремнием оболочка также характеризуется различным содержанием кремния, от связующего элемента к связующему элементу обычно варьируется от примерно 50 до примерно 90% по объему (например, от примерно 60 до примерно 80%). В некоторых вариантах осуществления богатая кремнием оболочка обычно характеризуется содержанием кремния в диапазоне от примерно 50 до примерно 90% по объему и содержанием CaCO3 в диапазоне от примерно 10 до примерно 50% по объему. В некоторых вариантах осуществления богатая кремнием оболочка характеризуется содержанием кремния в диапазоне от примерно 70 до примерно 90% по объему и содержанием CaCO3 в диапазоне от примерно 10 до примерно 30% по объему. В некоторых вариантах осуществления богатая кремнием оболочка характеризуется содержанием кремния в диапазоне от примерно 50 до примерно 70% по объему и содержанием CaCO3 в диапазоне от примерно 30 до примерно 50% по объему.CaCO 3 may be present as mixed or isolated regions. The silicon-rich shell also has varying silicon content, typically ranging from about 50% to about 90% by volume from binder to binder (eg, from about 60% to about 80%). In some embodiments, the silicon-rich shell typically has a silicon content in the range of about 50 to about 90% by volume and a CaCO 3 content in the range of about 10 to about 50% by volume. In some embodiments, the silicon-rich shell has a silicon content in the range of about 70 to about 90% by volume and a CaCO 3 content in the range of about 10 to about 30% by volume. In some embodiments, the silicon-rich shell has a silicon content in the range of about 50 to about 70% by volume and a CaCO 3 content in the range of about 30 to about 50% by volume.

Богатая кремнием оболочка может окружать ядро с различной степенью покрытия в любом месте от примерно 1 до примерно 99% (например, от примерно 10 до примерно 90%). В некоторых вариантах осуществления богатая кремнием оболочка окружает ядро со степенью покрытия менее около 10%. В некоторых вариантах осуществления изобретения богатая кремнием оболочка различной толщины окружает сердечник со степенью покрытия, превышающей примерно 90%.The silicon-rich shell may surround the core with varying degrees of coverage anywhere from about 1% to about 99% (eg, from about 10% to about 90%). In some embodiments, a silicon-rich shell surrounds the core with less than about 10% coverage. In some embodiments, a silicon-rich cladding of various thicknesses surrounds the core with a coverage greater than about 90%.

Связующий элемент может иметь любой размер и любую правильную или неправильную, твердую или полую структуру, которая может так или иначе быть обусловлена выбором сырья и производственным процессом с учетом предполагаемого применения. Примерные структуры включают кубы, кубоиды, призмы, диски, пирамиды, многогранники или многогранные частицы, цилиндры, сферы, конусы, кольца, трубки, полумесяцы, иглы, волокна, нити, хлопья, сферы, субсферы, бусины, гранулы, продолговатые тела, стержни, чешуйки и т.д.The connecting element can be of any size and any regular or irregular, solid or hollow structure, which may be somehow determined by the choice of raw materials and the manufacturing process, taking into account the intended application. Exemplary structures include cubes, cuboids, prisms, disks, pyramids, polyhedra or polyhedral particles, cylinders, spheres, cones, rings, tubes, crescents, needles, fibers, filaments, flakes, spheres, subspheres, beads, granules, oblong bodies, rods , scales, etc.

Множество связующих элементов может иметь любой подходящий средний размер частиц и распределение по размерам в зависимости от желаемых свойств и эксплуатационных характеристик изделия из композиционных материалов. В некоторых вариантах осуществления изобретения, например, множество связующих элементов имеют средний размер частиц в диапазонеThe plurality of binders may have any suitable average particle size and size distribution depending on the desired properties and performance of the composite article. In some embodiments of the invention, for example, a plurality of binders have an average particle size in the range

от from примерно approximately 1 до 1 to примерно 100 about 100 мкм micron (например, (For example, от примерно from about 1 1 до примерно up to about 80 80 мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 60 60 мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 50 50 мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 40 40 мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 30 thirty мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 20 20 мкм, micron, от from примерно approximately 1 1 до before примерно approximately 10 10 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 90 90 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 80 80 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 70 70 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 60 60 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 50 50 мкм, micron, от from примерно approximately 5 5 до before примерно approximately 40 40 мкм, micron, от from примерно approximately 10 10 до before примерно approximately 80 80 мкм, micron, от from примерно approximately 10 10 до before примерно approximately 70 70 мкм, micron, от from примерно approximately 10 10 до before примерно approximately 60 60 мкм, micron, от from примерно approximately 10 10 до before примерно approximately 50 50 мкм, micron, от from примерно approximately 10 10 до before примерно approximately 40 мкм, от 40 µm, from примерно 10 about 10 до before примерно 30 about 30 мкм micron или or

от примерно 10 до примерно 20 мкм).about 10 to about 20 µm).

Взаимосвязанная сеть связующих элементов (связующая матрица) может также включать в себя множество крупных или мелких частиц наполнителя, которые могут быть выполнены из любого подходящего материала, иметь любой подходящий размер частиц и распределение по размерам. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения, например, частицы наполнителя изготавливаются из богатого карбонатом кальция материала, такого как известняк (например, молотый известняк). В некоторых материалах частицы наполнителя изготавливаются из одного или нескольких материалов на основе SiO2 или силикатов, таких как кварц, слюда, гранит и полевой шпат (например, молотый кварц, молотая слюда, молотый гранит, молотый полевой шпат).The interconnected network of binding elements (bonding matrix) may also include a plurality of large or small filler particles, which may be made of any suitable material, have any suitable particle size and size distribution. In some preferred embodiments of the invention, for example, the filler particles are made from a calcium carbonate-rich material such as limestone (eg ground limestone). In some materials, the filler particles are made from one or more materials based on SiO 2 or silicates, such as quartz, mica, granite and feldspar (eg ground quartz, ground mica, ground granite, ground feldspar).

В некоторых вариантах осуществления изобретения частицы наполнителя могут включать природ ные, синтетические и утилизируемые материалы, такие как стекло, утилизируемые отходы стекла, угольный шлак, зола уноса, богатый карбонатом кальция материал и богатый карбонатом магния материал.In some embodiments, the filler particles may include natural, synthetic, and recyclable materials such as glass, recyclable glass waste, coal slag, fly ash, calcium carbonate rich material, and magnesium carbonate rich material.

В некоторых вариантах осуществления изобретения множество частиц наполнителя имеет средний размер частиц в диапазоне от примерно 5 до примерно 7 мм (например, от примерно 5 до примерно 5 мм, от примерно 5 до примерно 4 мм, от примерно 5 до примерно 3 мм, от примерно 5 до примерно 2 мм, от примерно 5 мкм до примерно 1 мм, от примерно 5 мкм до примерно 500 мкм, от примерно 5 мкм до примерно 300 мкм, от примерно 20 мкм до примерно 5 мм, от примерно 20 мкм до примерно 4 мм, от примерно 20 мкм до примерно 3 мм, от примерно 20 мкм до примерно 2 мм, от примерно 20 мкм до примерно 1 мм, от около 20 до примерно 500 мкм, от около 20 до примерно 300 мкм, от около 100 мкм до примерно 5 мм, от около 100 мкм до примерно 4 мм, от около 100 мкм до примерно 3 мм, от примерно 100 мкм до примерно 2 мм или от около 100 мкм до около 1 мм).In some embodiments, the plurality of filler particles have an average particle size in the range of about 5 to about 7 mm (e.g., about 5 to about 5 mm, about 5 to about 4 mm, about 5 to about 3 mm, from about 5 to about 2 mm, about 5 µm to about 1 mm, about 5 µm to about 500 µm, about 5 µm to about 300 µm, about 20 µm to about 5 mm, about 20 µm to about 4 mm , from about 20 µm to about 3 mm, from about 20 µm to about 2 mm, from about 20 µm to about 1 mm, from about 20 to about 500 µm, from about 20 to about 300 µm, from about 100 µm to about 5 mm, about 100 µm to about 4 mm, about 100 µm to about 3 mm, about 100 µm to about 2 mm, or about 100 µm to about 1 mm).

Массовое соотношение связующих элементов к частицам наполнителя может быть любым подхо дящим соотношением, зависящим от предполагаемого применения изделия из композиционного мате- 8 043300 риала. Например, массовое соотношение связующих элементов к частицам наполнителя может находиться в диапазоне около (от 50 до 99):около (от 1 до 50), например, около (от 60 до 99):около (от 1 до 40), около (от 80 до 99):около (от 1 до 20), около (от 90 до 99):около (от 1 до 10), около (от 50 до 90):около (от 10 до 50) или около (от 50 до 70):около (от 30 до 50). В некоторых вариантах осуществления изобретения в зависимости от применения массовое соотношение связующих элементов к частицам наполнителя может находиться в диапазоне около (от 10 до 50):около (от 50 до 90), например, около (от 30 до 50):около (от 50 до 70), около (от 40 до 50):около (от 50 до 60).The weight ratio of binders to filler particles can be any suitable ratio depending on the intended use of the composite article. For example, the weight ratio of binders to filler particles may be in the range of about (50 to 99): about (1 to 50), e.g., about (60 to 99): about (1 to 40), about (from 80 to 99): about (1 to 20), about (90 to 99): about (1 to 10), about (50 to 90): about (10 to 50) or about (50 to 70): about (30 to 50). In some embodiments of the invention, depending on the application, the weight ratio of binders to filler particles can be in the range of about (10 to 50): about (50 to 90), for example, about (30 to 50): about (50 up to 70), about (from 40 to 50): about (from 50 to 60).

Заготовки, пригодные для отверждения в соответствии с принципами настоящего изобретения, обычно обладают значительной пористостью. Когда заготовка формуется из материала, обеспечивающего образование карбоната, CO2 должен диффундировать по всей заготовке, чтобы он мог реагировать с химическими компонентами заготовки на всех глубинах и в объеме, достаточном для создания желательных физических и химических свойств внутри изделия, насыщенного углекислым газом. Поскольку диффузия газа CO2 происходит значительно быстрее, чем диффузия CO2, растворенного в воде или любой из связанных с ней водных форм, желательно, чтобы поры заготовки были открыты, чтобы облегчить диффузию газообразного CO2 через них. С другой стороны, присутствие воды может быть необходимо для облегчения реакции образования карбоната. Например, в отношении силиката кальция, как описано в документе, растворение CO2 образует кислые соединения (такие как углекислота, H2CO3), что приводит к снижению pH раствора. Слабокислый раствор неконгруэнтно растворяет виды кальция из фаз силиката кальция. Высвобожденные катионы кальция и диссоциированные карбонатные частицы могут привести к образованию вышеописанных связующих элементов. Количество воды, содержащейся в заготовках, выбирается таким образом, чтобы обеспечить соответствующую диффузию углекислого газа, как отмечалось выше. Например, в соответствии с некоторыми неограниченными вариантами осуществления изобретения заготовка может содержать воду в количестве от 2 до 5% по весу.Preforms suitable for curing in accordance with the principles of the present invention typically have significant porosity. When a preform is molded from a material that produces carbonate, CO 2 must diffuse throughout the preform so that it can react with the chemical components of the preform at all depths and in sufficient volume to create the desired physical and chemical properties inside the carbon dioxide-saturated product. Because the diffusion of CO2 gas is much faster than the diffusion of CO2 dissolved in water or any of its associated aqueous forms, it is desirable that the pores of the preform be opened to facilitate diffusion of CO2 gas through them. On the other hand, the presence of water may be necessary to facilitate the carbonate formation reaction. For example, in relation to calcium silicate, as described in the document, the dissolution of CO 2 forms acidic compounds (such as carbon dioxide, H 2 CO 3 ), which leads to a decrease in the pH of the solution. A slightly acidic solution dissolves calcium species incongruently from the calcium silicate phases. The released calcium cations and dissociated carbonate particles can lead to the formation of the binders described above. The amount of water contained in the preforms is chosen in such a way as to ensure adequate diffusion of carbon dioxide, as noted above. For example, in accordance with certain non-limiting embodiments of the invention, the preform may contain water in an amount of 2 to 5% by weight.

Получение жидкой смеси для получения одной или нескольких заготовок.Obtaining a liquid mixture to obtain one or more blanks.

Жидкая смесь может быть получена или иным образом произведена для одного или нескольких заготовок, имеющих желаемую геометрическую форму и размеры. Нет никаких особых ограничений на подходящие формы или размеры заготовок. Так, например, заготовки могут быть предоставлены в виде камней для мощения, бетонных блоков, черепицы, бетонных плит, литых плит, полученных мокрым способом, и многопустотных железобетонных плит, газобетонных изделий, пенобетонных изделий, газобетонных стеновых камней, пористы бетонных панелей. Аналогичным образом, конкретный процесс или техника формования из жидкой смеси заготовки, имеющей желаемую геометрическую форму и размеры, не особенно ограничены. Любая традиционная технология формования может быть использована, и предполагается, что она используется в рамках настоящего изобретения. Подходящие методы формования включают, но не ограничиваются ими, заливку, формование, литье волокон, прессование, экструзию и/или вспенивание. В качестве одного конкретного неограниченного примера можно использовать обычную технологию прессования, которая описана выше и проиллюстрирована на фиг. 1, 2.The liquid mixture can be obtained or otherwise produced for one or more preforms having the desired geometric shape and dimensions. There are no particular restrictions on suitable shapes or sizes of blanks. For example, blanks can be provided in the form of paving stones, concrete blocks, roof tiles, concrete slabs, wet cast slabs and hollow core concrete slabs, aerated concrete products, foam concrete products, aerated concrete wall stones, porous concrete panels. Likewise, a particular process or technique for molding the liquid mixture into a preform having the desired geometry and dimensions is not particularly limited. Any conventional molding technique may be used and is intended to be used within the scope of the present invention. Suitable forming methods include, but are not limited to, casting, forming, fiber casting, pressing, extrusion and/or foaming. As one specific, non-limiting example, the conventional pressing technique as described above and illustrated in FIG. 12.

Независимо от конкретной технологии, используемой для формования, согласно некоторым аспектам настоящего изобретения формование может осуществляться с помощью одной или нескольких опор, таких как опора 40 на фиг. 1-2. Опора может помочь в формовании заготовок во многих возможных отношениях. Например, жидкая смесь подвергается воздействию давления на поверхности опоры, чтобы облегчить процесс формования. Однако особая роль опоры в процессе формования не настолько ограничена. Таким образом, опора может быть использована в качестве отдельного элемента, помимо действительного средства прессования, в результате чего, после того как заготовки уже были сформованы отдельными элементами, сформированные заготовки также могут быть затем помещены на поверхность опоры. Ряд различных возможных применений опоры в процессе формования также возможен и обеспечивается принципами настоящего изобретения.Regardless of the particular technology used for molding, according to some aspects of the present invention, molding can be carried out using one or more supports, such as support 40 in FIG. 1-2. The support can assist in the formation of blanks in many possible ways. For example, the liquid mixture is subjected to pressure on the surfaces of the support to facilitate the molding process. However, the special role of the support in the molding process is not so limited. Thus, the support can be used as a separate element, in addition to the actual pressing means, whereby, after the blanks have already been formed into separate elements, the formed blanks can also then be placed on the surface of the support. A number of different possible uses of the support in the molding process are also possible and provided by the principles of the present invention.

Согласно некоторым возможным вариантам осуществления настоящего изобретения опоры могут быть выполнены в виде того, что в технике называется плиты для прессования. Такие плиты для прессования могут быть сформированы из различных материалов, если они обеспечивают требуемую степень жесткости для поддержки одной или нескольких заготовок на их поверхности. Подходящие материалы включают пластмассы, металлы и композиционные материалы. Согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения опора может быть сформирована, по крайней мере частично, из металла. Предполагается, что опора может быть выполнена полностью из металлического сплава или, возможно, в виде композиционного материала, включающего в себя металлический компонент. Независимо от этого, согласно этому варианту осуществления опора может быть выполнена электропроводящей. Эта особенность имеет то преимущество, что позволяет нагревать и эффективно передавать тепловую энергию заготовкам на последующих стадиях отверждения. Согласно некоторым вариантам металлическая опора может нагреваться с помощью методов электроконтактного нагрева с целью повышения температуры заготовок, расположенных на ее поверхности.According to some possible embodiments of the present invention, the supports may be in the form of what are known in the art as pressure plates. Such press plates may be formed from a variety of materials as long as they provide the required degree of rigidity to support one or more preforms on their surface. Suitable materials include plastics, metals and composite materials. According to one embodiment of the present invention, the support may be formed, at least in part, from metal. It is contemplated that the support may be made entirely of a metal alloy, or possibly a composite material including a metal component. Regardless of this, according to this embodiment, the support can be made electrically conductive. This feature has the advantage of allowing heating and efficient transfer of thermal energy to the preforms in subsequent curing steps. In some embodiments, the metal support may be heated using electrocontact heating techniques to raise the temperature of the blanks located on its surface.

Предварительное отверждение одной или нескольких заготовок.Pre-curing of one or more blanks.

В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения одна или несколько заготовокIn accordance with some embodiments of the present invention, one or more blanks

- 9 043300 необязательно подвергаются частичному или предварительному процессу отверждения. Основным критерием для разработки соответствующей процедуры частичного или предварительного отверждения является обеспечение у одной или нескольких заготовок достаточной прочности, чтобы они могли быть сняты с одной или нескольких опор и оставаться по существу неповрежденными. В качестве дополнительной возможной задачи или критериев для разработки соответствующей процедуры частичного или предварительного отверждения является обеспечение у одной или нескольких заготовок достаточной прочности, чтобы выдержать вес нескольких дополнительных заготовок, укладываемых поверх них, таких как тело камня, для нижнего ряда паллетированного куба из заготовок, сформированного для окончательного отверждения, как описано далее в настоящем документе.- 9 043300 are optionally subjected to a partial or pre-curing process. The main criterion for developing an appropriate partial or pre-curing procedure is to ensure that one or more preforms have sufficient strength to be removed from one or more supports and remain substantially undamaged. As an additional possible objective or criteria for developing an appropriate partial or pre-curing procedure, is to ensure that one or more blanks have sufficient strength to support the weight of several additional blanks stacked on top of them, such as a body of stone, for the bottom row of a palletized cube of blanks formed for final curing as described later in this document.

Как упоминалось ранее, возможность снятия заготовок с их опор до завершения отверждения дает ряд достоинств и преимуществ. Во-первых, опоры, или плиты для прессования, могут быть возвращены более быстро для использования в последующих операциях прессования и производства, что приводит к повышению эффективности в том, что меньше плит для прессования необходимо использовать для производства, чтобы обеспечить тот же объем изготавливаемой продукции. Во-вторых, цементно-бетонные составы, обеспечивающие образование карбоната, по настоящему изобретению имеют преимущества от максимального воздействия газообразного реагента (например, углекислого газа), а также от контролируемой потери влаги. Наличие большой поверхности заготовки в контакте с поверхностью опоры или плиты для прессования препятствует как поступлению газообразного реагента в заготовку, так и выделению из него влаги. Снятие заготовок с опор или плит для прессования может повысить и улучшить эффективность дальнейших операций отверждения. В-третьих, раннее снятие заготовки с их опор позволяет собрать их в стопку, имеющую заданную геометрическую форму. Эта стопка может принимать форму плотно сложенного из заготовок куба или другой геометрической фигуры. Подвергать такой плотно уложенный куб или другую форму дальнейшим операциям отверждения может быть выгодно по сравнению с отверждением заготовок, размещенных на опорах по отдельности, с точки зрения удержания влаги/потерь свойств строительных материалов и удержания тепла заготовками во время дальнейших операций отверждения. В-четвертых, раннее снятие заготовок с их опор позволяет собрать их в стопку, пригодную для транспортировки, после завершения окончательного отверждения, что устраняет необходимость в последующем этапе обработки материала.As mentioned earlier, the ability to remove blanks from their supports before curing is complete provides a number of advantages and disadvantages. First, the supports, or press plates, can be returned more quickly for use in subsequent press and production operations, resulting in efficiency gains in that fewer press plates need to be used for production to achieve the same production volume. . Secondly, the carbonate forming cementitious concrete compositions of the present invention benefit from maximum exposure to the gaseous reactant (eg carbon dioxide) as well as controlled moisture loss. The presence of a large surface of the workpiece in contact with the surface of the support or pressing plate prevents both the entry of gaseous reagent into the workpiece and the release of moisture from it. Removing blanks from supports or press plates can increase and improve the efficiency of further curing operations. Thirdly, the early removal of the workpiece from their supports allows them to be assembled into a stack having a given geometric shape. This stack can take the form of a cube or other geometric figure tightly folded from blanks. Subjecting such a tightly packed cube or other shape to further curing operations may be advantageous compared to curing preforms placed on supports individually in terms of moisture retention/loss of building material properties and heat retention by the preforms during further curing operations. Fourth, early removal of the blanks from their supports allows them to be stacked for transport after final curing, eliminating the need for a post-processing step.

Прочность частично или предварительно отвержденных заготовок может быть охарактеризована любой соответствующей величиной, такой как прочность на растяжение, прочность на сжатие или и то, и другое. В качестве примера, не ограничивающего объем испрашиваемой правовой охраны, одна или несколько заготовок могут быть частично или предварительно отверждены до прочности на сжатие от около 2000 до около 5000 фунт/кв. дюйм или от около 2400 до около 4500 фунт/кв. дюйм, измеренной с использованием стандарта ASTM С140. Минимальная прочность, по крайней мере около 2000 фунт/кв. дюйм, является предпочтительной для обеспечения заготовки достаточной прочностью, чтобы произвести обработку, по существу не повредив изделие. С другой стороны, частичное или предварительное отверждение заготовок для достижения прочности на сжатие, значительно превышающей 5000 фунт/кв. дюйм, может оказаться невыгодным с точки зрения уменьшения количества воды, содержащейся в заготовке, что может препятствовать проведению дополнительных операций по отверждению и ограничивать конечную прочность на сжатие отвержденного изделия (например, по меньшей мере около 8000 фунт/кв. дюйм).The strength of the partially or pre-cured preforms can be characterized by any appropriate quantity such as tensile strength, compressive strength, or both. As a non-limiting example, one or more preforms may be partially or pre-cured to a compressive strength of about 2000 to about 5000 psi. inch or from about 2400 to about 4500 psi. inch measured using ASTM C140. Minimum strength, at least about 2000 psi. inch is preferred to provide the workpiece with sufficient strength to be machined without substantially damaging the product. On the other hand, partial or pre-curing of preforms to achieve compressive strength well in excess of 5000 psi. inch, may be disadvantageous in terms of reducing the amount of water contained in the preform, which may prevent additional curing operations and limit the final compressive strength of the cured product (for example, at least about 8000 psi).

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения частичное или предварительное отверждение заготовок включает введение заготовок и одной или нескольких опор в камеру предварительного отверждения, а в случае заготовок, сформированных из цементной/бетонной композиции, обеспечивающей образование карбоната, воздействие на заготовки и их опоры атмосферы, содержащей углекислый газ, воздух или их смесь, в течение заданного периода времени. Конкретные условия, используемые в камере, могут изменяться в зависимости от конструкции самой камеры, химической природы компонентов, образующих цементный/бетонный состав заготовок, желаемой степени предварительно отвержденной прочности и т.д. Вообще говоря, согласно некоторым примерам, не ограничивающим объем правовой охраны, процедура частичного или предварительного отверждения может проводиться при одном или нескольких из следующих режимах работы: от примерно 4 до примерно 200°С, от примерно 50 до примерно 130°С или от примерно 60 до примерно 85°С; время отверждения от примерно 60 до примерно 600 мин, от примерно 60 до примерно 360 мин, от примерно 60 до примерно 300 мин, от примерно 60 до примерно 240 мин, от примерно 60 до примерно 180 мин, от примерно 60 до примерно 120 мин или от примерно 60 до примерно 90 мин; давление от примерно 0,01 до примерно 0,04 фунтов/кв. дюйм, относительная влажность от около 1 до около 80% и концентрация CO2 от около 1 до около 99%.According to some embodiments of the invention, partial or pre-curing of preforms includes introducing the preforms and one or more supports into a pre-curing chamber, and in the case of preforms formed from a carbonate-forming cement/concrete composition, exposing the preforms and their supports to an atmosphere containing carbon dioxide. , air or a mixture thereof, for a given period of time. The specific conditions used in the chamber may vary depending on the design of the chamber itself, the chemical nature of the components that form the cement/concrete composition of the blanks, the desired degree of pre-cured strength, etc. Generally speaking, in some non-limiting examples, the partial or pre-curing procedure may be carried out at one or more of the following operating modes: from about 4 to about 200°C, from about 50 to about 130°C, or from about 60 up to about 85°C; curing time from about 60 to about 600 minutes, from about 60 to about 360 minutes, from about 60 to about 300 minutes, from about 60 to about 240 minutes, from about 60 to about 180 minutes, from about 60 to about 120 minutes, or about 60 to about 90 minutes; pressure from about 0.01 to about 0.04 psig. inch, relative humidity from about 1 to about 80% and a CO 2 concentration from about 1 to about 99%.

Согласно одному дополнительному варианту осуществления опоры 40 могут быть изготовлены из проводящего материала, такого как металл, и опоры могут нагреваться с помощью подходящей технологии, такой как нагрев с помощью системы электрообогрева. Этот дополнительный нагрев опор может происходить в течение всего времени предварительного отверждения. В течение этого нагрева заготовки подвергаются предварительному отверждению или опоры могут нагреваться только в течение части об- 10 043300 щего времени предварительного отверждения, например в течение начального периода линейного нарастания (например, первый 1 ч предварительного отверждения). В соответствии с этим дополнительным вариантом осуществления изобретения возможность повышения температуры заготовок 10 обеспечивается за счет нагрева опор 40, контактирующих с ними.According to one additional embodiment, the supports 40 may be made of a conductive material such as metal and the supports may be heated by a suitable technique such as heating with an electrical heating system. This additional heating of the supports can occur during the entire pre-curing time. During this heating, the preforms are pre-cured, or the supports may only be heated for a portion of the total pre-curing time, such as during the initial ramp-up period (eg, the first 1 hour of pre-curing). In accordance with this additional embodiment of the invention, the possibility of increasing the temperature of the workpieces 10 is provided by heating the supports 40 in contact with them.

Дополнительные необязательные и неограничивающие принципы процесса частичного или предварительного отверждения для одной или нескольких заготовок и их опор могут включать в себя один или несколько:Additional optional and non-limiting principles for the partial or pre-curing process for one or more preforms and their supports may include one or more of:

(1) расход углекислого газа через камеру предварительного отверждения: от около 1 до около 250 л/мин, от около 10 до около 125 л/мин или от около 40 до около 80 л/мин;(1) flow rate of carbon dioxide through the pre-curing chamber: about 1 to about 250 L/min, about 10 to about 125 L/min, or about 40 to about 80 L/min;

(2) температура газа CO2 на входе в камеру предварительного отверждения: от около 4 до около 225°С или от около 90 до около 100°С;(2) CO 2 gas temperature at the pre-curing chamber inlet: about 4 to about 225°C or about 90 to about 100°C;

(3) температура непрерывной работы камеры предварительного отверждения: от около 4 до около 200°С, от около 50 до около 130°С или от около 60 до около 85°С;(3) continuous operation temperature of the pre-curing chamber: about 4 to about 200°C, about 50 to about 130°C, or about 60 to about 85°C;

(4) давление в камере предварительного отверждения: от около 0,05 до около 1,0 дюймов водяного столба, от около 0,3 до около 0,7 дюймов водяного столба или от около 0,4 до около 0,5 дюймов водяного столба;(4) pressure in the pre-curing chamber: about 0.05 to about 1.0 inches of water, about 0.3 to about 0.7 inches of water, or about 0.4 to about 0.5 inches of water ;

(5) время достижения 50°С в камере предварительного отверждения: примерно до 1 ч, или около 20 мин, или меньше;(5) time to reach 50°C in the pre-curing chamber: up to about 1 hour, or about 20 minutes, or less;

(6) время достижения 70°С в камере предварительного отверждения: примерно до 3 ч, или около 90 мин, или меньше;(6) time to reach 70°C in the pre-curing chamber: up to about 3 hours, or about 90 minutes, or less;

(7) время достижения относительной влажности воздуха от 30 до 40% (RH) в камере предварительного отверждения: примерно до 1 ч, или около 30 мин, или меньше;(7) time to reach 30 to 40% relative humidity (RH) in the pre-curing chamber: up to about 1 hour, or about 30 minutes, or less;

(8) время достижения 10% относительной влажности в камере предварительного отверждения: около 90 мин, или около 60 мин, или меньше;(8) time to reach 10% relative humidity in the pre-curing chamber: about 90 minutes, or about 60 minutes, or less;

(9) время достижения 5% относительной влажности в камере предварительного отверждения: около 2,5 ч, или около 2 ч, или меньше;(9) time to reach 5% relative humidity in the pre-curing chamber: about 2.5 hours, or about 2 hours, or less;

(10) остаточная вода (остающаяся в камнях для мощения в конце процесса частичного или предварительного отверждения) в весовом проценте от массы отдельного камня для мощения: от около 0,5 до около 3%, от около 1 до около 2,5% или от около 1,2 до около 1,6%;(10) residual water (remaining in the paving stones at the end of the partial or pre-curing process) as a percentage by weight of the individual paving stone: about 0.5 to about 3%, about 1 to about 2.5%, or about 1.2 to about 1.6%;

(11) прочность на сжатие (измеряется с использованием стандарта ASTM C140) камней в конце частичного или предварительного отверждения: от около 1500 до около 8000 фунтов/кв. дюйм, приблизительно от 2000 до приблизительно 5000 фунтов/кв. дюйм или около от 2500 до около 3500 фунтов/кв. дюйм.(11) compressive strength (measured using ASTM C140) of stones at the end of partial or pre-cure: about 1500 to about 8000 psi. inch, from about 2000 to about 5000 psi. inch or about 2500 to about 3500 psi. inch.

Конкретное устройство самой камеры частичного или предварительного отверждения не является особенно ограниченным, если она способна обеспечить соответствующие условия частичного или предварительного отверждения для заготовок и их опор.The specific arrangement of the partial or pre-curing chamber itself is not particularly limited as long as it is capable of providing appropriate partial or pre-curing conditions for the preforms and their supports.

Согласно одному поясняющему и неограничивающему объем прав примеру частичное или предварительное отверждение 100 может быть обеспечено компонентами и конструктивными особенностями, схематически и в целом проиллюстрированными на фиг. 4. Как показано на фигуре, устройство частичного или предварительного отверждения 100 может включать камеру предварительного отверждения 120. Камера предварительного отверждения 120 может иметь любую подходящую форму или размеры и может быть выполнена из любого подходящего материала. Согласно некоторым примерам без ограничения объема прав камера предварительного отверждения 120 может быть выполнена из твердого материала, такого как металл, керамика или пластик. В частных случаях выполнения камера предварительного отверждения 120 может быть выполнена из металлического материала, такого как алюминий. Согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения камера предварительного отверждения может быть выполнена из материала, обладающего изоляционными свойствами, чтобы улучшить удержание тепла в ней. В качестве альтернативы камера предварительного отверждения может быть выполнена из металлического материала, такого как алюминий, и дополнительно содержать еще изоляционный материал. В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения камера предварительного отверждения 120 может быть выполнена из гибкого материала. Гибкий материал может принимать любую подходящую форму, но предпочтительно обладает некоторой степенью термостойкости и, по меньшей мере, сопротивляется проникновению в материал газообразных реагентов, содержащихся во внутренней части камеры предварительного отверждения 120. Согласно одному примеру выполнения изобретения гибкая камера предварительного отверждения 120 может быть сформирована из тканого материала, покрытого полимером. Камера предварительного отверждения 120, как бы она ни была сформирована, имеет полую внутреннюю полость с заданным внутренним объемом камеры, как показано на CV на фиг. 4.According to one illustrative and non-limiting example, partial or pre-curing 100 may be provided with the components and design features schematically and generally illustrated in FIG. 4. As shown in the figure, the partial or pre-curing apparatus 100 may include a pre-curing chamber 120. The pre-curing chamber 120 may be of any suitable shape or size and may be made of any suitable material. In some non-limiting examples, the pre-curing chamber 120 may be made of a hard material such as metal, ceramic, or plastic. In particular cases, the pre-curing chamber 120 may be made of a metallic material such as aluminium. According to additional embodiments of the invention, the pre-curing chamber may be made of a material having insulating properties to improve heat retention within it. Alternatively, the pre-curing chamber may be made of a metallic material, such as aluminum, and additionally comprise an insulating material. In accordance with a further embodiment of the invention, the pre-curing chamber 120 may be made of a flexible material. The flexible material may take any suitable shape, but preferably has some degree of heat resistance and at least resists penetration into the material of gaseous reactants contained in the interior of the pre-cure chamber 120. According to one embodiment of the invention, the flexible pre-cure chamber 120 may be formed from woven material coated with polymer. The pre-curing chamber 120, however formed, has a hollow interior cavity with a predetermined interior volume of the chamber, as shown in the CV of FIG. 4.

Как показано далее на фиг. 4, заготовки 10 вместе с их опорами 40 помещаются внутрь камеры предварительного отверждения 120, а дверца или торцевая крышка (не показаны) используются для герметизации заготовок 10 и их опор 40 внутри камеры предварительного отверждения таким образом, чтобы можно было контролировать условия режимов работы внутри камеры предварительного отвержде- 11 043300 ния. Примерные условия камеры предварительного отверждения подробно описаны выше. В соответствии с некоторыми аспектами опорная система 130, такая как стеллажи/стеллажные системы, может быть дополнительно предусмотрена внутри камеры предварительного отверждения 120 для размещения и расположения заготовок 10 и их опор 40 во время частичного или предварительного отверждения. Камера предварительного отверждения 120 может быть дополнительно снабжена подходящей системой циркуляции газа для обеспечения газовой среды внутри камеры предварительного отверждения. При использовании для частичного или предварительного отверждения цементной/бетонной композиции, обеспечивающей образование карбоната, устройство 120 включает соответствующие конструктивные элементы для введения CO2 во внутреннюю часть камеры предварительного отверждения. Такие конструктивные элементы могут включать газовпускные патрубки 140 и газовыпускные патрубки 150, как показано далее на фиг. 4. Следует понимать, что как расположение, так и количество газовпускных патрубков 140 и/или газовыпускных патрубков 150 могут варьироваться в зависимости от размера камеры предварительного отверждения, желаемых скоростей потока и т.д. Согласно некоторым примерам без ограничения объема прав камера предварительного отверждения 120 имеет 1-16, 1-12, 1-8 или 1-4 газовпускных патрубков 140. Согласно дальнейшим иллюстративным вариантам осуществления газовпускные патрубки 140 могут быть расположены любым подходящим образом. Например, один или несколько газовпускных патрубков 140 могут быть расположены в месте, расположенным рядом с дном камеры предварительного отверждения 120. Это расположение может иметь преимущества, поскольку газ, вводимый через газовпускнуе патрубки 140, может нагреваться. Когда нагретый газ попадает внутрь камеры предварительного отверждения 120, он имеет тенденцию подниматься вертикально к верхней части камеры предварительного отверждения и, таким образом, естественным образом распространяться в заготовки 10, расположенные внутри камеры предварительного отверждения. Нагретый газ естественным образом перемещается к одному или нескольким газовыпускным патрубкам 150, которые могут быть дополнительно предусмотрены в месте, расположенном рядом с верхней частью камеры предварительного отверждения 120.As shown further in FIG. 4, the blanks 10, together with their supports 40, are placed inside the pre-cure chamber 120, and a door or end cap (not shown) is used to seal the blanks 10 and their supports 40 within the pre-cure chamber so that operating conditions within the chamber can be controlled. pre-curing 11 043300. Exemplary pre-curing chamber conditions are detailed above. In some aspects, a support system 130, such as shelving/shelving systems, may be additionally provided within the pre-curing chamber 120 to accommodate and position the preforms 10 and their supports 40 during partial or pre-curing. The pre-curing chamber 120 may optionally be provided with a suitable gas circulation system to provide an atmosphere within the pre-curing chamber. When used to partially or pre-cure a carbonate-forming cement/concrete composition, apparatus 120 includes appropriate features to introduce CO 2 into the interior of the pre-cure chamber. Such structural elements may include gas inlets 140 and gas outlets 150, as shown further in FIG. 4. It should be understood that both the location and the number of gas inlets 140 and/or gas outlets 150 may vary depending on the size of the pre-curing chamber, desired flow rates, and so on. In some non-limiting examples, pre-curing chamber 120 has 1-16, 1-12, 1-8, or 1-4 gas inlets 140. According to further exemplary embodiments, gas inlets 140 may be arranged in any suitable manner. For example, one or more gas inlets 140 may be located near the bottom of the pre-curing chamber 120. This arrangement may be advantageous because the gas introduced through the gas inlets 140 may be heated. When the heated gas enters the interior of the pre-cure chamber 120, it tends to rise vertically towards the top of the pre-cure chamber and thus naturally diffuse into the preforms 10 located inside the pre-cure chamber. The heated gas naturally moves to one or more gas outlets 150, which may optionally be provided at a location near the top of the pre-curing chamber 120.

Согласно еще одному варианту осуществления, как показано на фиг. 5, камера предварительного отверждения 120 и предметы, загруженные в нее для частичного или предварительного отверждения, могут быть сконструированы таким образом, чтобы внутренний объем (CV) камеры 160 предварительного отверждения 120 был лишь немного больше общего объема заготовок и их опор (SV), загруженных в нее, как схематически показано на фигуре. Так, например, камера предварительного отверждения 120 может быть сконструирована таким образом, чтобы она имела отношение внутреннего объема камеры (CV) к объему заготовки/опоры (SV) от примерно 1,05 до примерно 1,15. Такая конструкция камеры предварительного отверждения 120 позволяет более эффективно контролировать ее режимы работы. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность более быстрого достижения оптимальных условий отверждения и завершения общего частичного или предварительного процесса отверждения за более короткий период времени по сравнению с камерами, имеющими конструкцию с меньшей эффективностью.According to another embodiment, as shown in FIG. 5, pre-cure chamber 120 and items loaded therein for partial or pre-cure can be designed such that the internal volume (CV) of pre-cure chamber 160 120 is only slightly larger than the total volume of preforms and their supports (SV) loaded. into it, as shown schematically in the figure. Thus, for example, pre-curing chamber 120 may be designed to have a ratio of chamber internal volume (CV) to preform/support volume (SV) of from about 1.05 to about 1.15. This design of the chamber pre-curing 120 allows you to more effectively control its modes of operation. This, in turn, makes it possible to achieve optimal curing conditions more quickly and complete the overall partial or pre-curing process in a shorter period of time compared to chambers having a less efficient design.

После завершения процесса частичного или предварительного отверждения заготовки 10 и их опоры 40 удаляются из камеры предварительного отверждения, а заготовки 10 снимаются с опор 40. Заготовки 10 могут быть сняты с опор 40 либо вручную, либо с помощью любого подходящего устройства или оборудования. Согласно некоторым примерам заготовки 10 могут быть сняты с опор 40 с помощью обычного автоматического укладчика грузов на паллеты (не показан), а заготовки 10 размещены в заданной геометрической форме, такой как куб. Этот пример, конечно, показателен, так как возможно любое количество подходящих геометрических форм, с помощью или без помощи механического устройства или оборудования. Подходящие геометрические формы, образованные извлеченными заготовками 10, могут представлять следующие: куб, пирамиду, конус, трехмерный усеченный конус, цилиндр, трехмерный пятиугольник, трехмерный шестиугольник, трехмерный семиугольник, трехмерный восьмиугольник или трехмерный девятиугольник. Согласно некоторым частным вариантам изобретения количество заготовок 10, полученных при одном частичном или предварительном процессе отверждения, является достаточным для формирования одной или нескольких вышеупомянутых геометрических форм. В качестве варианта осуществления заготовки 10 могут быть получены в результате нескольких частичных или предварительных групповых операций отверждения, собраны и использованы для формирования одной или нескольких из вышеупомянутых геометрических фигур. Предполагается, что в рамках принципов настоящего изобретения любое подходящее количество частично или предварительно отвержденных заготовок 10 может быть собрано и использовано для формирования одной или нескольких из вышеупомянутых геометрических фигур. Согласно иллюстративным и неограничивающим объем прав примерам 480 или более или 540 или более заготовок могут быть собраны для формирования вышеупомянутой геометрической фигуры, которая затем подвергается дальнейшим операциям отверждения, как единая структура. В соответствии с дополнительными частными случаями заготовки могут быть камнями для мощения, а совокупность заготовок может образовывать куб из брусчатки.After completion of the partial or pre-curing process, the blanks 10 and their supports 40 are removed from the pre-curing chamber and the blanks 10 are removed from the supports 40. The blanks 10 may be removed from the supports 40 either manually or using any suitable device or equipment. In some examples, blanks 10 can be removed from supports 40 using a conventional automatic palletizer (not shown), and blanks 10 are placed in a predetermined geometric shape, such as a cube. This example is, of course, indicative, as any number of suitable geometries are possible, with or without the aid of a mechanical device or equipment. Suitable geometries formed by the ejected blanks 10 may be a cube, a pyramid, a cone, a 3D truncated cone, a cylinder, a 3D pentagon, a 3D hexagon, a 3D heptagon, a 3D octagon, or a 3D nonagon. According to some particular embodiments of the invention, the number of blanks 10 obtained in one partial or preliminary curing process is sufficient to form one or more of the above geometries. As an embodiment, blanks 10 may be obtained from several partial or pre-batch curing operations, assembled, and used to form one or more of the aforementioned geometries. It is contemplated that, within the principles of the present invention, any suitable number of partially or pre-cured preforms 10 may be assembled and used to form one or more of the aforementioned geometries. According to illustrative and non-limiting examples, 480 or more or 540 or more blanks can be assembled to form the aforementioned geometric figure, which is then subjected to further curing operations as a single structure. In accordance with additional special cases, the blanks can be paving stones, and the collection of blanks can form a cube of paving stones.

Характеристики камеры отверждения и технологического процесса.Curing chamber and process characteristics.

Совокупность предварительно отвержденных заготовок, собранных в одну или несколько из вышеупомянутых геометрических фигур, затем может быть дополнительно отверждена вместе в виде однойA collection of pre-cured preforms assembled into one or more of the above geometries can then be further cured together as one

- 12 043300 или нескольких унифицированных структур. Одна такая стопка 170 схематически проиллюстрирована на фиг. 6 в виде трехмерного куба, расположенного на дополнительной платформе 180, такой как поддон. Как уже упоминалось ранее, для формирования такой конфигурации можно использовать любое подходящее количество предварительно отвержденных заготовок. Примеры без ограничений объема прав включают 480 или более предварительно отвержденных заготовок или 540 или более предварительно отвержденных заготовок. Основным критерием разработки соответствующего способа отверждения является то, что он обеспечивает предварительно отвержденные заготовки с требуемыми прочностными характеристиками по завершении стадии отверждения. Прочность отвержденных изделий может быть охарактеризована любой соответствующей величиной, такой как прочность на растяжение, прочность на сжатие или и то, и другое. В качестве примера без ограничений объема прав одно или несколько отвержденных изделий могут быть отверждены до прочности на сжатие от около 8000 до около 17000 фунтов/кв. дюйм, от около 9000 до 15000 фунтов/кв. дюйм или по крайней мере от около 9200 фунтов/кв. дюйм, измеренной с использованием стандарта ASTM С140. Минимальная прочность по меньшей мере около 8000 фунтов/кв. дюйм является предпочтительной для обеспечения отвержденного изделия достаточной прочностью, чтобы соответствовать определенным отраслевым стандартам, используемым при конкретном применении по назначению отвержденного изделия, таким как камень для мощения, плиты и т.п. Отверждение до такой степени, которая обеспечивает значения прочности, значительно превышающие принятую стандартную минимальную прочность, является неэкономичным и ненужным.- 12 043300 or several unified structures. One such stack 170 is schematically illustrated in FIG. 6 in the form of a three-dimensional cube located on an additional platform 180, such as a pallet. As previously mentioned, any suitable number of precured preforms can be used to form such a configuration. Non-limiting examples include 480 or more pre-cured blanks or 540 or more pre-cured blanks. The main criterion for the development of an appropriate curing process is that it provides pre-cured preforms with the desired strength characteristics at the end of the curing step. The strength of the cured products can be characterized by any appropriate value, such as tensile strength, compressive strength, or both. By way of example, without limitation, one or more cured articles may be cured to a compressive strength of about 8,000 to about 17,000 psi. inch, from about 9000 to 15000 psi. inch or at least from about 9200 psi. inch measured using ASTM C140. Minimum strength of at least about 8000 psi. inch is preferred to provide the cured product with sufficient strength to meet certain industry standards used in the specific application for which the cured product is intended, such as paving stone, slabs, and the like. Curing to such an extent that it provides strength values significantly higher than the accepted standard minimum strength is uneconomical and unnecessary.

В соответствии с некоторыми частными случаями выполнения изобретения отверждение заготовок, имеющих определенную геометрическую форму, включает введение стопки 170, при необходимости расположенной на платформе 180, в камеру отверждения, а в случае предварительно отвержденных заготовок, сформированных из цементной/бетонной композиции, обеспечивающей образование карбоната, воздействие на заготовки атмосферы, содержащей углекислый газ, воздух или их смесь, в течение заданного периода времени. Конкретные условия, используемые в камере, могут изменяться в зависимости от конструкции самой камеры, химической природы компонентов, образующих цементный/бетонный состав заготовок, желаемой степени прочности и т.д. Согласно некоторым неограниченным объем прав примерам процесс отверждения может проводиться при одном или нескольких из следующих режимах: от примерно около 4 до около 200°С, от примерно 50 до примерно 30°С, от примерно 60 до примерно 95°С, от примерно 88 до примерно 95°С; время отверждения от около 6 до около 24 ч; давление от около 0,01 до около 0,04 фунтов/кв. дюйм, относительная влажность от около 1 до около 80% и концентрация CO2 от около 1 до около 99%.In accordance with some particular cases of the invention, the curing of blanks having a certain geometric shape includes the introduction of a stack 170, optionally located on a platform 180, into the curing chamber, and in the case of pre-cured blanks formed from a cement/concrete composition that provides the formation of carbonate, exposure of the blanks to an atmosphere containing carbon dioxide, air or a mixture thereof, for a specified period of time. The specific conditions used in the chamber may vary depending on the design of the chamber itself, the chemical nature of the components that form the cement/concrete composition of the blanks, the desired degree of strength, etc. According to some non-limiting examples, the curing process can be carried out at one or more of the following conditions: from about 4 to about 200°C, from about 50 to about 30°C, from about 60 to about 95°C, from about 88 to about 95°C; curing time from about 6 to about 24 hours; pressure from about 0.01 to about 0.04 psig. inch, relative humidity from about 1 to about 80% and a CO 2 concentration from about 1 to about 99%.

Дополнительные необязательные и неограничивающие объем прав режимы отверждения для производства отвержденных изделий могут включать в себя один или несколько следующих:Additional optional and non-limiting curing modes for the production of cured articles may include one or more of the following:

(1) расход углекислого газа в камере отверждения: от около 1 до около 250 л/мин, от около 10 до около 125 л/мин или от около 50 до около 80 л/мин;(1) carbon dioxide flow rate in the curing chamber: about 1 to about 250 L/min, about 10 to about 125 L/min, or about 50 to about 80 L/min;

(2) температура газа CO2 на входе в камеру отверждения: от около 4 до около 225°С, от около 90 до около 40°С или от около 110 до около 20°С;(2) temperature of CO2 gas entering the curing chamber: about 4 to about 225°C, about 90 to about 40°C, or about 110 to about 20°C;

(3) температура непрерывной работы камеры отверждения: от около 4 до около 200°С, от около 50 до около 130°С или от около 88 до около 95°С;(3) continuous operation temperature of the curing chamber: about 4 to about 200°C, about 50 to about 130°C, or about 88 to about 95°C;

(4) давление в камере отверждения: от около 0,05 до около 1,0 дюймов водяного столба, от около 0,3 до около 0,7 дюймов водяного столба или около 0,5 дюймов водяного столба;(4) curing chamber pressure: about 0.05 to about 1.0 inches of water, about 0.3 to about 0.7 inches of water, or about 0.5 inches of water;

(5) время достижения 50°С в камере отверждения: примерно до 2 ч, или около 60 мин, или меньше;(5) time to reach 50°C in the curing chamber: up to about 2 hours, or about 60 minutes, or less;

(6) время достижения 75°С в камере отверждения: примерно до 5 ч, или около 150 мин, или меньше;(6) time to reach 75°C in the curing chamber: up to about 5 hours, or about 150 minutes, or less;

(7) время достижения 95°С в камере отверждения: примерно до 10 ч, или около 4 ч, или меньше;(7) time to reach 95° C. in curing chamber: up to about 10 hours, or about 4 hours, or less;

(8) время достижения от 30 до 40% относительной влажности воздуха в камере отверждения: примерно до 4 ч, или около 30 мин, или меньше;(8) time to reach 30 to 40% relative humidity in the curing chamber: up to about 4 hours, or about 30 minutes, or less;

(9) время достижения 10% относительной влажности воздуха в камере отверждения: примерно до 6 ч, или около 100 мин, или меньше;(9) time to reach 10% relative humidity in the curing chamber: up to about 6 hours, or about 100 minutes, or less;

(10) время достижения 5% относительной влажности воздуха в камере отверждения: примерно до 2,5 ч, или около 2 ч, или меньше;(10) time to reach 5% relative humidity in the curing chamber: up to about 2.5 hours, or about 2 hours, or less;

(11) остаточная вода (остающаяся в камне для мощения или бетоне в конце процесса отверждения) в мас.% отдельного камня: от около 0,1 до около 2%, от около 0,3 до около 1,5% или от около 0,2 до около 0,9%;(11) residual water (remaining in the paving stone or concrete at the end of the curing process) in wt % of an individual stone: about 0.1 to about 2%, about 0.3 to about 1.5%, or about 0 .2 to about 0.9%;

(12) прочность на сжатие (измеренная с помощью стандарта ASTM C140) изделий в конце процесса отверждения: от около 8000 до около 17000 фунтов/кв. дюйм или от около 9000 до около 15000 фунтов/кв. дюйм.(12) compressive strength (measured using ASTM C140) of products at the end of the curing process: about 8,000 to about 17,000 psi. inch or from about 9,000 to about 15,000 psi. inch.

Отверждение стопки заготовок вместе как единой структуры (например, 170) обеспечивает определенные выгоды и преимущества, которые не обеспечиваются обычными методами отверждения, которые обычно проводят всю операцию отверждения на заготовках, расположенных на поверхности опоры или плиты для прессования (например, 10, 40). Такие преимущества включают, но не ограничиваются ими:Curing a stack of preforms together as a single structure (e.g., 170) provides certain benefits and advantages that are not provided by conventional curing methods that typically carry out the entire curing operation on preforms located on the surface of a support or pressure plate (e.g., 10, 40). Such benefits include, but are not limited to:

- 13 043300 (1) профиль распределения температур единой структуры является более однородным по сравнению с внутренней частью камеры, загруженной заготовками, уложенными на опоры, причем опоры действуют как физические разделители и изоляторы между различными слоями заготовок;- 13 043300 (1) the temperature distribution profile of a single structure is more uniform compared to the interior of the chamber loaded with preforms stacked on supports, and the supports act as physical separators and insulators between different layers of preforms;

(2) профиль относительной влажности единой структуры является более однородным по сравнению с внутренней частью камеры, загруженной заготовками, уложенными на опоры, причем опоры и расположенные на них заготовки более подвержены влиянию изменений состава газового потока от уровня к уровню и в различных областях внутренней части камеры;(2) the relative humidity profile of a single structure is more uniform compared to the interior of a chamber loaded with workpieces stacked on supports, and the supports and workpieces located on them are more susceptible to changes in the composition of the gas flow from level to level and in different areas of the interior of the chamber ;

(3) распределение водяного пара внутри единой структуры в целом имеет тенденцию быть более однородным и устойчивым к пересушиванию наружных поверхностей и площадей заготовок по сравнению с заготовками, уложенными на опоры; и (4) плотная укладка заготовок для формирования единой структуры, имеющей определенную геометрическую форму, обеспечивает минимальную разницу между внутренним объемом камеры (CV) и объемом стопки заготовок (SV), что позволяет достичь большей эффективности и контролировать режим внутренней части камеры.(3) the distribution of water vapor within a single structure as a whole tends to be more uniform and resistant to overdrying of the outer surfaces and areas of the workpieces compared to workpieces laid on supports; and (4) dense stacking of blanks to form a single structure having a certain geometric shape, provides a minimum difference between the internal volume of the chamber (CV) and the volume of the stack of blanks (SV), which allows for greater efficiency and control of the interior of the chamber.

Конкретное конструктивное выполнение самой камеры отверждения не особенно ограничено, если она способна обеспечить соответствующие условия отверждения для стопки заготовок. Согласно одному частному варианту осуществления изобретения отверждение может быть выполнено в той же камере, что и процесс предварительного отверждения. Таким образом, камера отверждения может иметь то же конструктивное выполнение и особенности, что и камера предварительного отверждения, как описано ранее, и предыдущее описание конструктивных особенностей для нее такое же. Например, камера отверждения может иметь те же особенности и может быть выполнена из тех же материалов, что и описанная ранее камера, схематически проиллюстрированная на фиг. 4. В степени, необходимой для размещения стопки заготовок (например, 170), опорная система или стеллаж 130, используемые для размещения опор 40, могут быть не включены или удалены из внутренней части камеры 120. Более того, как ранее обсуждалось выше, камера отверждения может быть сконструирована таким образом, чтобы ее внутренний объем (CV) был лишь немного больше объема стопки заготовок (SV). В связи с этим, ссылаясь на фиг. 5, элемент 120 может относиться к камере отверждения, а элемент 160 может схематически представлять стопку заготовок 170 и любую дополнительную платформу 180. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения отношение внутреннего объема камеры отверждения 120 к объему стопки заготовок, или CV/SV, составляет от около 1,05 до около 1,15. Как уже описывалось ранее, минимизация этого соотношения позволяет лучше и эффективнее контролировать режим в камере отверждения 120. Как отображено на фиг. 7, согласно некоторым альтернативным вариантам осуществления изобретения камера 120 может быть увеличена или спроектирована с достаточным объемом для размещения множества стопок заготовок 170А, 170В, 170С. Каждая стопка заготовок 170А-170С может быть снабжена конструктивным элементом для придания ей подвижности внутри камеры 120. Для этого может быть предусмотрено любое подходящее техническое средство. Согласно одному примеру рельсы 135 могут быть уложены вдоль подины 145 камеры 120, а платформы 180 снабжены колесами 155, которые обеспечивают возможность установки их на рельсы 135 и передвижения по ним так, что платформы 180 и стопки с заготовками 170 могли перемещаться по рельсам 135 внутри камеры 120 от одного конца камеры к другому. По возможности, соседние платформы 180/стопки заготовок 170 расположены близко друг от друга и, возможно, соединены друг с другом 165, как вагоны поезда. Такое близкое расположение минимизирует разницу между внутренним объемом камеры (CV) и общим объемом образца платформ 180/стопки заготовок 170 (SV).The specific design of the curing chamber itself is not particularly limited as long as it is capable of providing appropriate curing conditions for the stack of preforms. According to one particular embodiment of the invention, curing can be carried out in the same chamber as the pre-curing process. Thus, the curing chamber may have the same structure and features as the pre-curing chamber as previously described, and the previous description of the features for it is the same. For example, the curing chamber may have the same features and may be made of the same materials as the previously described chamber illustrated schematically in FIG. 4. To the extent necessary to accommodate the stack of blanks (eg, 170), the support system or rack 130 used to accommodate the supports 40 may not be included or removed from the interior of the chamber 120. Moreover, as previously discussed above, the curing chamber can be designed in such a way that its internal volume (CV) is only slightly larger than the volume of the stack of blanks (SV). In this regard, referring to FIG. 5, element 120 may refer to a curing chamber, and element 160 may schematically represent a stack of preforms 170 and any additional platform 180. In some embodiments of the invention, the ratio of the internal volume of the curing chamber 120 to the volume of the stack of preforms, or CV/SV, is from about 1 .05 to about 1.15. As previously described, minimizing this ratio allows for better and more efficient control of the curing chamber 120. As shown in FIG. 7, according to some alternative embodiments of the invention, chamber 120 may be enlarged or designed with sufficient volume to accommodate multiple stacks of preforms 170A, 170B, 170C. Each stack of preforms 170A-170C may be provided with a structural element to render it movable within chamber 120. Any suitable technique may be provided for this. In one example, rails 135 may be laid along the bottom 145 of chamber 120, and platforms 180 are provided with wheels 155 that allow them to be mounted on and moved on rails 135 so that platforms 180 and stacks of blanks 170 can move along rails 135 within the chamber. 120 from one end of the chamber to the other. Where possible, adjacent platforms 180/stacks 170 are located close to each other and possibly connected to each other 165 like train cars. This close proximity minimizes the difference between the internal volume of the chamber (CV) and the total volume of the sample platforms 180/stack 170 (SV).

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения отверждение может быть выполнено в отдельной камере, отличной от камер для стадии частичного или предварительного отверждения. Далее будут описаны некоторые дополнительные конструктивные особенности камер отверждения и условия эксплуатации в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In accordance with some embodiments of the invention, the curing may be performed in a separate chamber, different from the chambers for the partial or pre-curing stage. The following will describe some additional design features of the curing chambers and operating conditions in accordance with aspects of the present invention.

Вертикальная прямоточная снизу вверх камера (VBUF) и технические характеристики процесса отверждения.Vertical straight-through chamber (VBUF) and curing process specifications.

Как было описано ранее и показано на фиг. 4, один или несколько газовпускных патрубков 140 могут быть предусмотрены в боковой(ых) части камеры. В качестве альтернативы камера отверждения сконструирована таким образом, что она имеет проницаемый элемент в нижней части или полу камеры, который позволяет нагретому газообразному реагенту (например, содержащему газ CO2) поступать в стопку заготовок от ее нижней части, и нагретый газообразный реагент проходит вверх сквозь поры заготовок.As previously described and shown in FIG. 4, one or more gas inlets 140 may be provided in the side(s) of the chamber. Alternatively, the curing chamber is constructed such that it has a permeable feature at the bottom or floor of the chamber that allows heated reactant gas (eg, containing CO 2 gas) to enter the preform stack from the bottom thereof, and the heated reactant gas passes upward through workpiece pores.

На фиг. 8 показан частный случай такого расположения. Как отображено, устройство 200 включает камеру 210, показанную на изображении в разобранном изометрическом виде, которая включает в себя пол или нижнюю поверхность 220. Проницаемый элемент 230 предусмотрен в полу или нижней поверхности 220 камеры 210. Проницаемый элемент 230 может быть изготовлен из любого подходящего материала и иметь любую подходящую форму. Согласно одному примеру осуществления изобретения, проницаемый элемент 230 выполнен в виде стальной решетки. Как показано на фиг. 8, газообразный реагент, такой как газообразный CO2 или смесь воздуха или другого газа и CO2, вводится через проницае- 14 043300 мый элемент 230 и поступает вверх через платформу 180 и через стопку заготовок 170, как показано стрелками, отображенными на фиг. 8. По мере того, как нагретый газ поступает вверх, он немного охлаждается, проникая через стопку заготовок, таким образом обеспечивается тепловой градиент in situ, так что химический реагентный газ течет из более горячих областей (т.е. снизу) в верхние более холодные зоны. Таким образом, в камере 210 возможны быстрые режимы нагрева. Камера 210 может включать в себя один или несколько газовыпускных патрубков в своей верхней части (например, фиг. 4, 150).In FIG. 8 shows a special case of such an arrangement. As shown, device 200 includes a chamber 210, shown in an exploded isometric view, which includes a floor or bottom surface 220. A permeable member 230 is provided in the floor or bottom surface 220 of chamber 210. The permeable member 230 may be made from any suitable material. and have any suitable shape. According to one embodiment of the invention, the permeable element 230 is made in the form of a steel lattice. As shown in FIG. 8, a gaseous reactant, such as gaseous CO 2 or a mixture of air or another gas and CO 2 , is introduced through the permeable member 230 and flows upward through the platform 180 and through the stack of preforms 170 as indicated by the arrows depicted in FIG. 8. As the heated gas rises, it cools slightly as it permeates the stack of preforms, thus providing an in situ thermal gradient so that the chemical reactant gas flows from the hotter regions (i.e. from below) to the upper cooler regions. zones. Thus, fast heating modes are possible in chamber 210. Chamber 210 may include one or more gas outlets at its top (eg, FIG. 4, 150).

Камера 210 также может быть сконструирована так, чтобы иметь лишь немного больший внутренний объем (CV), чем объем стопки заготовок 170 и ее опоры 180, расположенных в ней (SV). Эта особенность схематически проиллюстрирована на фиг. 5. Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения соотношение (CV/SV) внутреннего объема камеры отверждения (CV) к объему образца (SV) предпочтительно составляет от около 1,05 до около 1,15. Минимизация этого соотношения позволяет эффективно контролировать режим внутри камеры 210.The chamber 210 may also be designed to have only a slightly larger internal volume (CV) than the volume of the workpiece stack 170 and its support 180 disposed therein (SV). This feature is schematically illustrated in Fig. 5. Thus, in accordance with this embodiment, the ratio (CV/SV) of the internal volume of the curing chamber (CV) to the volume of the sample (SV) is preferably from about 1.05 to about 1.15. Minimizing this ratio allows effective mode control within chamber 210.

В соответствии с другим дополнительным вариантом осуществления изобретения камера VBUF 210 также может быть увеличена в размерах таким образом, чтобы она могла вместить множество стопок заготовок 170 и их дополнительные платформы 180. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения множество стопок заготовок 170 и их дополнительные платформы предпочтительно расположены плотно и близко друг от друга, чтобы уменьшить соотношение CV/SV. Например, соотношение CV/SP при такой компоновке находится в пределах ранее описанного диапазона от примерно 1,05 до примерно 1,15.In accordance with another additional embodiment of the invention, the VBUF chamber 210 can also be increased in size so that it can accommodate a plurality of stacks of blanks 170 and their additional platforms 180. In accordance with this embodiment of the invention, a plurality of stacks of blanks 170 and their additional platforms are preferably placed tightly and close together to reduce the CV/SV ratio. For example, the CV/SP ratio with this arrangement is within the previously described range of about 1.05 to about 1.15.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения устройство, изображенное на фиг. 7, может быть модифицировано с использованием концепции VBUF путем конструирования пола 145 камеры 120 с большим проницаемым элементом 230, таким как стальная решетка. В качестве альтернативы пол 145 может быть изменен путем выполнения в нем множества разнесенных друг от друга проницаемых элементов 230.According to a further embodiment of the invention, the device shown in FIG. 7 can be modified using the VBUF concept by constructing the floor 145 of the chamber 120 with a large permeable element 230 such as a steel grate. Alternatively, the floor 145 can be modified by providing a plurality of spaced apart permeable elements 230.

Эти варианты конструктивного выполнения обеспечивают расположение, изображенное на фиг. 7, с дополнительными преимуществами ранее описанного вертикального потока снизу вверх газообразного реагента, который облегчает отверждение заготовок.These embodiments provide the arrangement shown in FIG. 7, with the added benefit of the previously described vertical upward flow of reactant gas, which facilitates curing of the preforms.

Дополнительные и предпочтительные технологические характеристики камеры отверждения VBUF для производства отвержденных заготовок могут включать в себя один или несколько следующих:Additional and preferred features of the VBUF curing chamber for the production of cured preforms may include one or more of the following:

(1) расход углекислого газа в камеру отверждения VBUF: от около 1 до около 250 л/мин, от около 10 до около 125 л/мин или от около 50 до около 80 л/мин;(1) flow rate of carbon dioxide into the VBUF curing chamber: about 1 to about 250 L/min, about 10 to about 125 L/min, or about 50 to about 80 L/min;

(2) температура газа CO2 на входе в камеру отверждения VBUF: от около 4 до около 250°С, от около 90 до около 200°С или от около 140 до около 150°С (температура газа на входе в VBUF означает температуру газа на нижней поверхности платформы 180/стопки заготовок 170, которая находится на проницаемом элементе 230;(2) VBUF curing chamber inlet CO 2 gas temperature: about 4 to about 250°C, about 90 to about 200°C, or about 140 to about 150°C (VBUF inlet gas temperature means gas temperature on the bottom surface of the platform 180/stack 170, which is on the permeable element 230;

(3) VBUF температура непрерывной работы камеры: от около 4 до около 200°С, от около 50 до около 120°С или от около 80°С до около 98°С;(3) VBUF camera continuous operating temperature: about 4 to about 200°C, about 50 to about 120°C, or about 80°C to about 98°C;

(4) давление в камере VBUF: от около 0,05 до 1,0 дюймов водяного столба, или от около 0,3 до около 0,7 дюймов водяного столба, или от около 0,5 дюймов водяного столба;(4) VBUF chamber pressure: about 0.05 to 1.0 inches of water, or about 0.3 to about 0.7 inches of water, or about 0.5 inches of water;

(5) время достижения 50°С в камере VBUF: примерно до 20 мин, или около 10 мин, или меньше;(5) time to reach 50°C in the VBUF chamber: up to about 20 minutes, or about 10 minutes, or less;

(6) время достижения 75°С в камере VBUF: примерно до 1 ч, или около 30 мин, или меньше;(6) time to reach 75°C in the VBUF chamber: up to about 1 hour, or about 30 minutes, or less;

(7) время достижения 90°С в камере VBUF: примерно до 2 ч, или около 1 ч, или меньше;(7) time to reach 90° C. in the VBUF chamber: up to about 2 hours, or about 1 hour, or less;

(8) время достижения относительной влажности воздуха (RH) в камере VBUF от 30 до 40%: примерно до 1 ч, или около 30 мин, или меньше;(8) time to reach 30 to 40% relative air humidity (RH) in the VBUF chamber: up to about 1 hour, or about 30 minutes, or less;

(9) время достижения 10% относительной влажности в камере VBUF: примерно до 90 мин, или около 30 мин, или меньше;(9) time to reach 10% relative humidity in the VBUF chamber: up to about 90 minutes, or about 30 minutes, or less;

(10) время достижения 5% относительной влажности в камере VBUF: примерно до 2,5 ч, или около 1 ч, или меньше.(10) Time to reach 5% relative humidity in the VBUF chamber: up to about 2.5 hours, or about 1 hour, or less.

Вертикальная прямоточная снизу вверх камера непрерывного отверждения (CC-VBUF) и характеристики процесса отверждения.Vertical bottom-up direct-flow continuous curing chamber (CC-VBUF) and characteristics of the curing process.

В настоящем изобретении также рассматриваются дальнейшие модификации вышеупомянутой конструкции камеры VBUF. Одна из таких модифицированных схем VBUF 200' показана на фиг. 9. Как показано на фигуре, модифицированная камера VBUF 210' снабжена модифицированным полом камеры 220' и модифицированным проницаемым элементом 230'. В соответствии с некоторыми дополнительными аспектами движущийся конвейер с несущей колосниковой решеткой или решеткой 230' в качестве предварительно отвержденной поверхности держателя заготовки 10 образует дно камеры CC-VBUF. Движение конвейера может быть непрерывным или прерывистым. Предварительно отвержденные заготовки 10 помещаются на колосниковую решетку/решетку 230' в один слой. Таким образом, в отличие от предыдущих вариантов осуществления, описанных здесь, после того как заготовки были подвергнуты процессу предварительного отверждения, они снимаются со своих опор 40, но не собираются или не компонуются в какую-либо конкретную фигуру для дополнительного отверждения в качестве единой структуры. Предпочтительнее они помещаются на конвейер 230' в виде одного слоя с близкимThe present invention also contemplates further modifications to the aforementioned VBUF camera design. One such modified VBUF 200' circuit is shown in FIG. 9. As shown in the figure, the modified VBUF chamber 210' is provided with a modified chamber floor 220' and a modified vent 230'. In accordance with some additional aspects, a moving conveyor with a carrier grate or grate 230' as the precured surface of the work holder 10 forms the bottom of the CC-VBUF chamber. The movement of the conveyor can be continuous or intermittent. The precured blanks 10 are placed on the grate/grate 230' in a single layer. Thus, unlike the previous embodiments described here, after the preforms have been subjected to the pre-curing process, they are removed from their supports 40 but are not assembled or assembled into any particular post-curing shape as a single structure. Preferably they are placed on the conveyor 230' in a single layer with close

- 15 043300 расположением для дальнейшего отверждения в CC-VBUF. Такая форма в виде одного слоя предварительно отвержденных заготовок 10 в камере CC-VBUF позволяет завершить отверждение с помощью- 15 043300 location for further curing in CC-VBUF. This form, in the form of a single layer of pre-cured blanks 10 in the CC-VBUF chamber, allows curing to be completed with

СО2 за значительно меньшее время. Например, отверждение предварительно отвержденных заготовок 10 может быть завершено за 6 ч или меньше. Предпочтительное соотношение CV к SV камеры VBUF тождественно соотношению для камеры VBUF (т.е. CV/SV = от около 1,05 до около 1,15).CO2 in much less time. For example, curing of pre-cured preforms 10 can be completed in 6 hours or less. The preferred ratio of CV to SV of a VBUF chamber is the same as that of a VBUF chamber (ie, CV/SV = about 1.05 to about 1.15).

Предварительно отвержденные заготовки, подлежащие отверждению, поступают с одной стороны камеры CC-VBUF, и конвейер перемещает их в направлении горизонтальных стрелок, показанных на фиг. 9, чтобы переместить отвержденные изделия к другой стороне камеры. В соответствии с некоторыми дополнительными вариантами осуществления отвержденные изделия затем могут быть собраны подходящим устройством и подготовлены к отправке. В соответствии с одним примером отвержденные изделия могут быть собраны машиной для штабелирования грузов и уложены в штабель, чтобы сформировать геометрическую фигуру, такую как куб. Геометрическая фигура 170 может быть сформирована на опоре 180 для облегчения транспортировки.The pre-cured blanks to be cured enter from one side of the CC-VBUF chamber and the conveyor moves them in the direction of the horizontal arrows shown in FIG. 9 to move the cured products to the other side of the chamber. According to some additional embodiments, the cured articles can then be collected by a suitable device and prepared for shipment. According to one example, the cured articles may be assembled by a stacking machine and stacked to form a geometric shape such as a cube. Geometric figure 170 may be formed on support 180 to facilitate transportation.

Химический газ-реагент (например, CO2 или смесь воздуха и/или другого газа и CO2) вводится из нижней части колосниковой решетки или решетки, в принципе идентичной конструкции и используемой в работе камеры VBUF, как показано вертикальными стрелками на фиг. 9. Скорость, с которой движется конвейерная лента 230', может быть использована для определения общего времени отверждения и, следовательно, общего времени пребывания изделий в камере CC-VBUF 210'. В качестве альтернативы конвейер 220' может перемещать изделия 10 в определенное место внутри камеры 210', останавливаться на заданное время, а затем начиная свое перемещение, чтобы обеспечить выход из камеры 210' изделий 10. Температура поддерживается равномерной на протяжении большей части объема камеры, за исключением быстрого и короткого места входа и выхода заготовок с каждой стороны камеры CC-VBUF 210'. Минимизация соотношения CV/SV (например, CV/SV = от примерно 1,05 до примерно 1,15) облегчает поддержание равномерного распределения температуры и относительной влажности в камере 210'. Расход углекислого газа, температура и относительная влажность воздуха в камере CC-VBUF 210' аналогичны или совпадают с указанными выше для камеры VBUF 210.The chemical reagent gas (e.g. CO2 or a mixture of air and/or another gas and CO2) is introduced from the bottom of a grate or grate, in principle identical in design to that used in the operation of the VBUF chamber, as indicated by the vertical arrows in FIG. 9. The speed at which the conveyor belt 230' moves can be used to determine the total curing time and hence the total residence time of the articles in the CC-VBUF chamber 210'. Alternatively, the conveyor 220' may move the products 10 to a specific location within the chamber 210', stop for a predetermined time, and then begin its movement to allow the products 10 to exit the chamber 210'. except for a fast and short workpiece entry and exit on each side of the CC-VBUF 210'. Minimizing the CV/SV ratio (eg, CV/SV = about 1.05 to about 1.15) makes it easier to maintain an even distribution of temperature and relative humidity in chamber 210'. The carbon dioxide flow rate, temperature and relative humidity in the CC-VBUF 210' chamber are the same or the same as those indicated above for the VBUF 210 chamber.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения устройство, изображенное на фиг. 7, может быть изменено с использованием описанного выше принципа CC-VBUF путем формирования пола 145 камеры 120 в виде подвижного транспортера 220'. Другими словами, рельсы 135 и колеса 155 могут быть заменены подвижным конвейером 220', имеющим проницаемую для газа ленту 230'. Это конструктивное изменение обеспечивает расположение, изображенное на фиг. 7, с дополнительными преимуществами описанного выше вертикального потока снизу вверх газообразного реагента, который облегчает отверждение заготовок. После завершения основной фазы отверждения, независимо от конкретных условий, конструкции камеры или используемых методов, отвержденные изделия подготавливаются к отправке или доставляются заказчику. Этот конкретный этап процесса охватывает широкий спектр действий, характерных для производства отвержденных заготовок. Например, отвержденные изделия могут быть просто перемещены в определенное место установки для окончательного извлечения отвержденных изделий из установки, в которой они изготовлены для транспортировки заказчику. В соответствии с другим примером осуществления уведомление может быть отправлено третьей стороне, которая осуществляет процесс извлечения и транспортировки отвержденных изделий клиенту. Такие уведомления предназначены для понимания этого этапа. Отправка стопки отвержденных изделий заказчику никоим образом не подразумевает, что фактическая доставка или транспортировка отвержденных изделий имеет место на этом этапе.According to a further embodiment of the invention, the device shown in FIG. 7 can be modified using the CC-VBUF principle described above by forming the floor 145 of the chamber 120 as a movable conveyor 220'. In other words, rails 135 and wheels 155 can be replaced by a movable conveyor 220' having a gas-permeable belt 230'. This design change provides the arrangement shown in FIG. 7, with the added benefit of the above-described vertical upward flow of the gaseous reactant, which facilitates curing of the preforms. After the completion of the main curing phase, regardless of the specific conditions, chamber design, or methods used, the cured products are prepared for shipment or delivered to the customer. This particular step of the process covers a wide range of activities specific to the production of cured preforms. For example, the cured articles may simply be moved to a specific plant location for the final removal of the cured articles from the plant in which they are manufactured for transport to a customer. In accordance with another embodiment, the notification may be sent to a third party that performs the process of retrieving and transporting the cured articles to the customer. Such notices are intended to help you understand this stage. The dispatch of a stack of cured articles to a customer does not in any way imply that the actual delivery or transport of the cured articles takes place at this stage.

С учетом вышеизложенного очевидно, что обеспечивается ряд преимуществ изобретения и достигаются другие преимущества.In view of the foregoing, it is clear that a number of advantages of the invention are provided and other advantages are achieved.

Поскольку в вышеописанные способы и композиции могут быть внесены различные изменения, не выходя за рамки сущности изобретения, предполагается, что все материалы, содержащиеся в приведенном выше описании, должны интерпретироваться как иллюстративные, а не ограничивающие объем прав. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает любую возможную совокупность признаков изобретения, независимо от существенности этих признаков. Любые числовые значения, выражающие количества ингредиентов, компонентов, условий реакции и т.д., используемые в описании, должны интерпретироваться как охватывающие точные числовые значения, определенные здесь, а также изменяемые с учетом предлога около. Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, изложенные в настоящем описании, являются приближенными, приведенные числовые значения указаны как наиболее точные. Однако любое числовое значение может по своей сути содержать погрешность или неточность, что очевидно из стандартного отклонения, обнаруженного в соответствующих методах измерения. Ни одна из приведенных здесь особенностей не должна интерпретироваться как ссылка на п.6 статьи 35 Свода законов США § 112, если только термин средства не используется явно.Since various changes can be made to the methods and compositions described above without departing from the spirit of the invention, it is intended that all materials contained in the above description should be interpreted as illustrative and not restrictive. It is intended that the present invention cover any possible set of features of the invention, regardless of the materiality of those features. Any numerical values expressing the quantities of ingredients, components, reaction conditions, etc. used in the description should be interpreted as covering the exact numerical values defined here, as well as modified taking into account the preposition about. While the numerical ranges and parameters set forth herein are approximations, the numerical values given are intended to be the most accurate. However, any numerical value may inherently contain error or inaccuracy, as is evident from the standard deviation found in the respective measurement methods. None of the specifics herein should be interpreted as a reference to 35 U.S.C. § 112 § 6 unless the term means is explicitly used.

Claims (13)

1. Способ формования множества отвержденных бетонных изделий, каждое из которых обладает прочностью на сжатие отвержденного изделия, включающий:1. A method for forming a plurality of cured concrete products, each of which has the compressive strength of a cured product, including: вв едение текучей смеси с составом компонентов бетона во множество форм;the introduction of a fluid mixture with the composition of the concrete components in a variety of forms; фо рмование указанной текучей смеси внутри множества форм с помощью одной или более опор, тем самым образуя множество заготовок изделий;molding said fluid mixture within a plurality of molds with one or more supports, thereby forming a plurality of product blanks; ча стичное отверждение заготовок изделий до значения, достаточного для обеспечения прочности на сжатие, которая ниже, чем прочность на сжатие отвержденного изделия, тем самым образуя множество предварительно отвержденных заготовок;partially curing the article blanks to a value sufficient to provide a compressive strength that is lower than the compressive strength of the cured article, thereby forming a plurality of pre-cured blanks; об ъединение по меньшей мере части множества предварительно отвержденных заготовок с образованием стопки, имеющей заданную геометрическую конфигурацию, причем указанная геометрическая конфигурация представляет собой объемную форму, а объединение предварительно отвержденных заготовок представляет собой их удаление с поверхности указанных одной или более опор и укладывание этих предварительно отвержденных заготовок одну поверх другой;combining at least a portion of a plurality of pre-cured blanks to form a stack having a given geometric configuration, said geometric configuration being a three-dimensional shape, and combining the pre-cured blanks is removing them from the surface of said one or more supports and stacking these pre-cured blanks one on top of the other; вв едение полученной стопки предварительно отвержденных заготовок в камеру отверждения;introducing the obtained stack of pre-cured blanks into the curing chamber; отверждение указанной стопки предварительно отвержденных заготовок до значения, достаточного для достижения прочности на сжатие отвержденного изделия, таким образом получая стопку отвержденных изделий, имеющую указанную геометрическую конфигурацию, причем стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок включает воздействие на предварительно отвержденные заготовки углекислым газом в течение периода времени от примерно 6 до примерно 24 ч и температуры от примерно 60 до примерно 95°С.curing said stack of precured slabs to a value sufficient to achieve compressive strength of the cured article, thereby obtaining a stack of cured articles having said geometric configuration, wherein the step of curing the precured slabs comprises exposing the precured slabs to carbon dioxide for a period of time from about 6 to about 24 hours and temperatures from about 60 to about 95°C. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий отправку стопки отвержденных изделий, имеющей заданную геометрическую конфигурацию, заказчику.2. The method of claim 1, further comprising sending a stack of cured articles having a predetermined geometric configuration to a customer. 3. Способ по п.1, в котором указанный состав компонентов включает один или более компонент цемента, обеспечивающий возможность получения карбоната, и один или более заполнителей, причем указанный один или более компонент цемента необязательно содержит силикат кальция, а указанная текучая смесь необязательно содержит воду.3. The method of claim 1, wherein said composition comprises one or more carbonate producing cement components and one or more aggregates, said one or more cement components optionally containing calcium silicate and said fluid mixture optionally containing water. . 4. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одна из стадий введения и формования включает в себя одну или более стадий: заливку, виброобработку, прессование, экструзию или вспенивание.4. The method according to claim 1, in which at least one of the stages of introduction and molding includes one or more of the stages: pouring, vibrating, pressing, extrusion or foaming. 5. Способ по п.1, в котором одна или более опор представляет собой плиту для прессования.5. The method of claim 1 wherein the one or more supports is a pressure platen. 6. Способ по п.1, в котором множество заготовок образуют камни для мощения, бетонные блоки, черепицу, многопустотные железобетонные плиты, литые плиты, полученные мокрым способом, бетонные плиты, пенобетонные изделия, газобетонные изделия, газобетонные элементы каменной кладки или вентилируемые панели.6. The method of claim 1, wherein the plurality of blanks form paving stones, concrete blocks, roof tiles, hollow core concrete slabs, wet cast slabs, concrete slabs, foam concrete products, aerated concrete products, aerated concrete masonry elements or ventilated panels. 7. Способ по п.1, в котором прочность на сжатие предварительно отвержденных заготовок составляет от примерно 2000 фунтов/кв. дюйм (примерно 13,8 МПа) до примерно 5000 фунтов/кв. дюйм (примерно 34,5 МПа), измеренная в соответствии с ASTM С140, а прочность на сжатие отвержденного изделия составляет по меньшей мере примерно 8000 фунтов/кв. дюйм (примерно 55,2 МПа), измеренная в соответствии с CASTMC 140.7. The method of claim 1 wherein the compressive strength of the precured preforms is from about 2000 psi. inch (about 13.8 MPa) to about 5000 psi. inch (about 34.5 MPa), measured in accordance with ASTM C140, and the compressive strength of the cured product is at least about 8000 psi. inch (approximately 55.2 MPa), measured in accordance with CASTMC 140. 8. Способ по п.1, в котором стадия частичного отверждения заготовок дополнительно включает нагрев по меньшей мере одной опоры.8. The method of claim 1, wherein the step of partially curing the preforms further comprises heating at least one support. 9. Способ по п.1, в котором предварительно отвержденные заготовки снимают с одной или более опор необязательно с помощью автоматического укладчика грузов на паллеты или системы транспортировки и загрузки материалов.9. The method of claim 1, wherein the precured preforms are removed from one or more supports, optionally by an automatic palletizer or material handling and loading system. 10. Способ по п.1, в котором заданная геометрическая конфигурация представляет собой куб.10. The method according to claim 1, in which the given geometric configuration is a cube. 11. Способ по п.1, в котором стадия частичного отверждения заготовок или стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок включает введение заготовок или предварительно отвержденных заготовок в камеру предварительного отверждения или камеру отверждения соответственно и дополнительно включает введение нагретого газа в камеру предварительного отверждения или камеру отверждения из места, расположенного вблизи дна камеры предварительного отверждения или камеры отверждения, а также удаление нагретого газа из камеры предварительного отверждения или камеры отверждения из места, расположенного вблизи верхней части камеры предварительного отверждения или камеры отверждения.11. The method of claim 1, wherein the step of partially curing the preforms or the step of curing the pre-cured preforms comprises introducing the preforms or pre-cured preforms into the pre-curing chamber or curing chamber, respectively, and further comprising introducing heated gas into the pre-curing chamber or curing chamber from a location located near the bottom of the pre-curing chamber or curing chamber, as well as removing heated gas from the pre-curing chamber or curing chamber from a location located near the top of the pre-curing chamber or curing chamber. 12. Способ по п.1, в котором стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок дополнительно включает введение заготовок в камеру отверждения, размещение стопки предварительно отвержденных заготовок на подвижной платформе для перемещения комплекта предварительно отвержденных заготовок от одного конца камеры отверждения к противоположному концу.12. The method of claim 1, wherein the step of curing the precured preforms further comprises introducing the preforms into the curing chamber, placing the stack of precured preforms on a movable platform to move the stack of precured preforms from one end of the curing chamber to the opposite end. 13. Способ по п.1, в котором стадия частичного отверждения заготовок или стадия отверждения предварительно отвержденных заготовок включает введение заготовок или предварительно отвержденных заготовок в камеру предварительного отверждения или камеру отверждения соответственно, причем13. The method of claim 1, wherein the step of partially curing the preforms or the step of curing the pre-cured preforms comprises introducing the preforms or pre-cured preforms into a pre-curing chamber or curing chamber, respectively, wherein - 17 043300 заготовки или предварительно отвержденные заготовки и их подложки имеют объем образца, а камера предварительного отверждения или камера отверждения имеет внутренний объем, и в котором отношение внутреннего объема камеры предварительного отверждения или камеры отверждения к объему образца составляет от примерно 1,05 до примерно 1,15.- 17 043300 blanks or pre-cured blanks and their substrates have a sample volume, and the pre-curing chamber or curing chamber has an internal volume, and in which the ratio of the internal volume of the pre-curing chamber or curing chamber to the volume of the sample is from about 1.05 to about 1 ,15.
EA202190313 2018-08-27 2019-08-27 MULTI-STAGE HARDENING OF FUTURE PRODUCT BLANKS EA043300B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/723,397 2018-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043300B1 true EA043300B1 (en) 2023-05-10

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112654592B (en) Multistep curing of green bodies
KR101695746B1 (en) Curing systems for materials that consume carbon dioxide
EP3405446B1 (en) Novel cement chemistries
US20200079695A1 (en) Pavers and block composite materials and methods of preparation thereof
JP6479805B2 (en) Foam composite material, its production method and use
JP2023159143A (en) Composite material, production method and use thereof
EP3004019B1 (en) Production of pervious composite materials
US20140272216A1 (en) Aerated composite materials, methods of production and uses thereof
JP2022529415A (en) Carbonated curing method for manufacturing wet cast slag concrete products
EA043300B1 (en) MULTI-STAGE HARDENING OF FUTURE PRODUCT BLANKS
EA044255B1 (en) COMPOSITE MATERIALS, METHODS OF THEIR PRODUCTION AND APPLICATION
AU2014244068B2 (en) Curing systems for materials that consume carbon dioxide