МАСООБМІННА ПОДІБНІСТЬ ЗМІШУВАЧІВ ДЛЯ КАРБОНІЗАЦІЇ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ

Анотація

У роботі критично узагальнено закономірності перенесення лабораторних режимів інжекції діоксиду вуглецю у свіжі цементні та бетонні системи на змішувачі промислової місткості. Показано, що масштабування лише за геометричною подібністю, частотою обертання або питомою потужністю не зберігає одночасно циркуляцію в’язкопластичної суміші, диспергування газу, локальну густину потоку CO₂, час макрозмішування та співвідношення між масоперенесенням і карбонізаційною реакцією. Запропоновано розглядати змішувач як періодичний газорідинно-твердофазний реактор з рухомими межами змоченої поверхні та змінною реологією. Систематизовано три технологічні маршрути: карбонізацію води замішування, оброблення цементної суспензії та пряме введення CO₂ у повнокомпонентну суміш. Для кожного маршруту встановлено домінуючі обмеження, контрольовані величини та ризики масштабування. Сформовано ієрархію критеріїв, що поєднує питому механічну енергію, узагальнене число Рейнольдса, колову швидкість робочого органа, числа Фруда і витрати газу, час змішування, об’ємний коефіцієнт масоперенесення та фактичний ступінь зв’язування CO₂. Наведено міжмасштабний розрахунковий приклад переходу від партії 0,05 м³ до 2,0 м³, який виявляє конфлікт між сталою питомою потужністю і сталою безрозмірною витратою газу. Розроблено конструктивний переріз герметизованої двовальної робочої області з розподіленими форсунками, відбором відхідного газу та засобами вимірювання крутного моменту, температури й тиску. Наукова новизна огляду полягає у формуванні масообмінної рамки масштабування, у якій доза CO₂ відокремлена від швидкості його підведення і просторової доступності реакційної поверхні. Практична цінність полягає у запропонованій послідовності перевірок, що запобігає перенесенню лабораторного режиму за одним формальним критерієм без підтвердження однорідності, зв’язування CO₂ та якості бетону.