Получение мелкозернистого бетона с использованием золы гидроудаления

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЛУЧЕНИЕ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗОЛЫ ГИДРОУДАЛЕНИЯ

Кульшикова Сауле Тюякбайевна

Киргизский государственный университет строительства,

транспорта и архитектуры г.Бишкек

аспирант

Джусупова М.А. кандидат технических наук, Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры, Бишкек, Кыргызстан, заведующая отделом аспирантуры и магистратуры

Аннотация

Статья посвящена проблеме использования отходов БТЭС. Исследованы основные физико-механические свойства и разработаны оптимальные составы мелкозернистого бетона. Подобран оптимальный гранулометрический состав золошлаковых отходов для использования их в качестве заполнителей для бетона.

Ключевые слова:

зола гидроудаления; гранулометрический состав; золошолаковая смесь; фракции; плотность; подвижность смеси; водоцементное соотношение; шлак; песок Василевского; грубый шлак; тепловлажностная обработка; прочность

Abstract

The article is devoted to the use of waste power plants. The basic physical and mechanical properties are investigated and the optimal compositions of fine concrete are developed. The optimal granulometric composition of ash and slag waste was selected for use as aggregates for concrete.

Keywords:

hydro removal ash; particle size distribution; ash-slag mixture; fractions; density; mobility of the mixture; water-cement ratio; slag; Vasilevsky sand; coarse slag; heat-moisture treatment; strength

В результате деятельности предприятий топливно-энергетического комплекса Кыргызстана образуются крупнотоннажные отходы. Наиболее изученным как сырье для строительных материалов являются золошлаковые отходы, которые составляет свыше 8 млн.т. в год.

Однако вопрос широкомасштабной их утилизации стоит довольно остро на сегодняшний день.

В зависимости от отбора, горения и хранения отходы делятся на: зола гидроудаления, золошлаковая смесь (ЗШС) и топливный шлак.

В исследованиях при подборе состава мелкозернистого бетона (МЗБ) использована зола гидроудаления (ГУ), которая перемешивается с водой при влажности 40-50% и пневмонасосом транспортируется в золоотвалы.

Анализ химического состава золы ГУ и ЗШС показывает, что в них практически отсутствует свободная известь, потери при прокаливании составляют (12,13…15,30); содержание глинозема (Al2O3) -20,00..21,58%.

Различные приемы введения золы ГУ к цементу показали, что наиболее эффективным является использование их в измельченном виде. Активизация позволяет значительно увеличить гидравлическую активность и стабилизировать физико-химические характеристики.

Разработанные ранее малоклинкерные вяжущие с содержание золы ГУ 10-50% рекомендованы для использования в мелкозернистых бетонах.

Регулирование гранулометрического состава является главным технологическим приемом для получения МЗБ. При использовании непрерывной гранулометрии общим является повышенная пустотность в рыхлом состоянии, наименьшая расслаиваемость, лучшая удобоукладываемость. Наилучшими прочностными и деформативными свойствами обладает бетон с зернами dмах=10мм и 8-15 % зерен 5-10мм. Закономерность свойственная МЗБ - при уменьшении соотношения Ц:Ш (от 1:3 к 1:2), оптимальное содержание в шлаке фракций < 0,16мм постоянно увеличивается.

В таблице 1 представлены 7 различных составов мелкозернистого бетона на основе золы гидроудаления ЦЗВ с содержанием золы 10, 30, 50%.

бетон мелкозернистый производство отходы

Таблица 1. Физико-механические характеристики МЗБ на основе цементнозольных вяжущих(ЦЗВ)

В качестве мелкого заполнителя использовался природный песок Васильевского месторождения и топливный шлак, который был предварительно разделен на грубые фракции 5-10 мм и мелкие менее 5мм.

Исследованиями установлено, что рациональной является такая гранулометрия шлака, которая обеспечивает минимальную водопотребность бетонной смеси для получения бетона требуемой прочности и долговечности при оптимальном соотношении ЦЗВ:Ш.

Образцы из МЗБ на основе цементных зольных вяжущих (ЦЗВ) с содержащем золы ГУ(10, 30, 50% ) и топливном шлаке характеризуются достаточной прочностью при сжатиикак при ТВО 5,11 - 24,3 МПа, так и в условиях нормального твердения от 6,41 МПа до 26,5 МПа.

Из приведенных данных следует, что почти равнозначная подвижность смеси (5-6см) достигается при В/Ц 0,7-0,65 (состав 2), т.к. соотношение вяжущего к заполнителю 1:2 и 1:3. С увеличением количества шлакового заполнителя увеличивается водопотребность смеси. Образцы из указанных составов характеризуются плотностью, находящейся в пределах 1860-1900кг/м3.

Образцы, подвергнутые ТВО, характеризуются прочностью 24,3МПа и 20,3 МПа. Образцы нормального твердения 28 суточного возраста состава 1:2 имеют более высокую прочность 26,5МПа, чем из состава 1:3 (21,6МПа).

По-видимому, в приведенных составах в зольной части цемента недостаточно более активной стеклофазы, поэтому в наборе прочности эффект повышения прочности золосодержащих цементов при ТВО не оказывается столь заметным.

В смесях 6 и 7 в качестве заполнителя используется смесь шлака фр 0-5 и фр5-10. В смеси 6 соотношение компонентов вяжущее - заполнитель составляет 1:2, а в см 7-1:3.

Смесь (6) отличается более низкой подвижностью 4,5 4,6 4см при В/Ц =0,61 0,6 и 0,59, а образцы высокой плотностью (1850, 1800, 1850кг/м3) и прочностью 10,3 12,8 24,3 МПа при ТВО и 18,64 23,4 26,5МПа при нормальном твердении. Образцы из смеси (7) имеют плотность (1800, 1780, 1820кг/м3) и прочность 7,4 9,3 20,1МПа при ТВО и 10,2 14,4 21,6МПа при твердении в нормальных условиях.

Повышенные прочности образцов нормального твердения, показывают о доминирующей роли минералов клинкера в процессе гидратации и наборе прочности, т.к. в последних образцах и степень гидратации выше.Более высокая плотность и прочность образцов из составов смеси 6-7 показывает о предпочтительном использовании в качестве заполнителя в МЗБ смеси шлака по гранулометрическому составу.

 Плотность образцов МЗБ на природных песках колеблется от 1970 - 2000кг/м3.

Для этой серии образцов выявлена закономерность: образцы, твердевшие в нормальных условиях в 28 суточном возрасте, характеризовались прочностью более высокой, чем при тепловлажностной обработке. Это можно объяснить превалирующей ролью цементных минералов в процессе гидратации, чем активацией золы. Это подтверждено степенью гидратации цементного камня.

 Прочность образцов из МЗБ, изготовленных на композиционных вяжущих с более низким содержанием золы гидроудаления (30 и 10%), характеризуются более высокой прочностью, что подтверждает доминирующую роль клинкерных минералов в упрочнении цементно-зольного камня.

Установлено, что использование топливных шлаков в качестве мелкого заполнителя в составе МЗБ на основе композиционных цементоно-зольных вяжущих способствует получению изделии из МЗБ достаточно высокой прочности (М100-200). Целесообразно использование смеси топливных шлаков фр 5-10; фр 0-5мм.

В этих составах была произведена замена части цемента золой ГУ при расходе вяжущего 250кг/м3 без снижения прочности. Эта замена эффективна для пропаренного бетона в сравнении с бетонам естественного твердения. При замене цемента золой повышается удобоукладываемость бетонной смеси, что можно объяснить пластифицирующим действием золы за счет того, что в золе в основном зерна округлой формы.

Библиографический список:

1. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций. М., Госстройиздат. 1941.

2. Джусупова М.А., Кульшикова С.Т. «Композиционные вяжущие на основе отходов» Актуальная наука 2017 №5 Волгоград

3. ДжусуповаМ.А.,КульшиковаС.Т. «Особенностиполучениякомпозиционногоцементнозольноговяжущего» Regional Academy of Management European Scientific Foundation Institute Materials of theII International scientific-practical conference «THE EUROPE AND THE TURKIC WORLD: SCIENCE, ENGENEERING AND TECHNOLOGY» May 29-31 2017г. Измир, Турция

4. Баженов Ю.М. Высокопрочный мелкозернистый бетон для армоцементных конструкций. М., Госстройиздат. 1941

5. Абдыкалыков А.А. Оптимизация зернового состава наполнителя для бетонов / Сб. научных трудов КыргызНИИП строительства (1994-1995гг.) - Бишкек: Илим, 1995-с. 150-157.

6. Джусупова М.А., Талантбек кызы А. «Оптимизация зерновых составов бетонов с использованием компьютерного моделирования» Вестник КГУСТА им.Н. Исанова Вып 2(60), 2018г.

Размещено на Allbest.ru