Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів
Стабілізування хімічного складу та зменшування кількості сірки у великих фракціях. Хімічні властивості та гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ, вивчення їх взаємодії з продуктами гідратації цементу. Експериментально-теоретичні дослідження.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 18.04.2014 |
| Размер файла | 39,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Одеська державна академія
Будівництва та архітектури
Автореферат
Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів
Майстренко Оксана Федорівна
Одеса - 2001
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Аналіз екологічної ситуації в Україні свідчить про те, що до негативних факторів, які впливають на навколишнє середовище, можуть бути віднесені тверді побутові відходи. Кількість побутових відходів збільшується з кожним роком. Одним із методів ліквідації твердих побутових відходів (ТПВ), який найбільше відповідає санітарно-гігієнічним вимогам, є термічний метод (спалювання). Метод спалювання ТПВ використовується у кількох містах України (Київ, Харків, Дніпропетровськ, Севастополь). В Одесі та Іллічівську планується будівництво заводів по термічної переробці побутових відходів. Але спалювання ТПВ не дозволяє відмовитись від звалищ. Тому використання продуктів спалювання ТПВ по аналогії з використанням горілих порід, зол та шлаків від спалювання рядового палива в якості сировини в промисловості будівельних матеріалів дозволить вирішити ряд екологічних питань: знизити пресинг на навколишнє середовище у разі зменшення об'ємів добутку первинної сировини; зменшити об'єми складування продуктів спалювання ТПВ у золовідвалах, які не тільки займають дорогокоштовні міські та приміські території, але й негативно впливають на довкілля (ґрунт, воду, повітря).
Зв'язок роботи з науковими програмами. Робота виконана згідно з координаційним планом НДР Міністерства освіти та науки України на 1998 - 2000 роки “Створення нових ефективних будівельних матеріалів, виробів та конструкцій на основі компонентів органічного та неорганічного походження, технологій та обладнання для їх виробництва” за темою “Модифікація заповнювачів із золошлакових відходів промисловості для бетонів та виробів на їх основі” № держреєстрації 0198И004272 (тема № 77 з 04.1998 по 31.12.2000). гідратація сірка цемент бетон
Мета і задачі дослідження. Мета - одержання бетонів із заданими будівельно-технологічними властивостями з використанням продуктів спалювання ТПВ як заповнювачів і їх санітарно-гігієнічна оцінка.
Для реалізації вказаної мети розв'язувались наступні задачі:
Встановити вплив гранулометрії продуктів спалювання ТПВ як заповнювачів на їх фізико-технічні та хімічні властивості.
Дослідити хімічні властивості та гідравлічну активність продуктів спалювання ТПВ, а також вивчити їх взаємодію з продуктами гідратації цементу.
Визначити основні напрямки використання бетонів на основі заповнювачів із продуктів спалювання ТПВ з урахуванням їх санітарно-гігієнічної оцінки. Визначити ресурсозберігаючі напрямки розвитку галузі будівельних матеріалів, які спроможні покращити екологічний стан за рахунок використання вказаних відходів.
Встановити оптимальні склади бетонів на основі заповнювачів з продуктів спалювання ТПВ за допомогою методів математичного планування експерименту.
Виконати санітарно-гігієнічну оцінку продуктів спалювання ТПВ і бетонів на їх основі.
Розробити технічні умови на використання продуктів спалювання ТПВ у якості заповнювачів для бетонів. Виконати втілення результатів експериментально-теоретичних досліджень у виробництво.
Об'єкт дослідження - продукти спалювання твердих побутових відходів.
Предмет дослідження - хімічні та фізико-технічні властивості продуктів спалювання ТПВ у разі їх використання в якості заповнювачів для бетонів.
Методи дослідження - при дослідженні продуктів спалювання ТПВ застосовувались фізико-хімічні, фізико-механічні та хімічні методи сучасного аналізу будівельних матеріалів, при обробці експериментальних даних застосовувався метод математичного планування експерименту з побудовою математичних моделей залежності досліджувальних факторів.
Наукова новизна одержаних результатів:
Встановлено, що фракціювання продуктів спалювання ТПВ дозволить стабілізувати їх хімічний склад та зменшити кількість сірки у великих фракціях.
Встановлено, що гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ незначна. Спостерігається їх взаємодія з вапном та іншими в'яжучими. Хімічний склад несталий і залежить від пори року, складу ТПВ та технологічних параметрів спалювання.
Отримані оптимальні склади бетонів на основі заповнювачів із продуктів спалювання твердих побутових відходів за допомогою методів математичного планування експерименту, досліджені їх фізико-технічні властивості.
Виконана комплексна екологічна оцінка бетонів на основі продуктів спалювання ТПВ.
Встановлені раціональні області використання продуктів спалювання ТПВ та виробів на їх основі з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог та ресурсозберігаючі напрямки, які дозволять вирішити ряд екологічних проблем: зменшити витрати на добування та переробку первинної сировини, розміщення продуктів спалювання ТПВ та знизити негативний вплив золовідвалів на навколишнє середовище.
Практичне значення одержаних результатів.
Встановлено, що одним з методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ є їх поділ на фракції, що дає можливість використовувати їх в якості заповнювачів для бетонів.
Розроблені й затверджені технічні умови на заповнювачі з продуктів спалювання ТПВ.
Отримані склади бетонів на основі заповнювачів із продуктів спалювання ТПВ, виконана їхня санітарно-гігієнічна оцінка.
Особистий внесок здобувача. Розроблена наукова гіпотеза про можливість стабілізування продуктів спалювання ТПВ і використання їх у якості заповнювачів для бетонів, виконані відповідні експериментальні дослідження, зроблено аналіз отриманих результатів, виконані необхідні теоретичні обгрунтовання. Підготовленні наукові повідомлення і статті як особисто, так і в співавторстві з науковим керівником.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на науково-дослідних конференціях ОДАБА у 1997…2001 р.р., на міжнародному семінарі “Моделювання в матеріалознавстві” (Одеса, 1995 р.), ХХХVI міжнародному семінарі “Комп'ютерне матеріалознавство та забезпечення якості” (Одеса, 1997 р.), симпозіумі “ Строй-експо 98 ” (Одеса, 1998 р.), симпозіумі “Дом-експо 98” (Одеса, 1998 р.), конференції “Утилізація відходів, організація та контроль полігонів” (Одеса, 1999 р.), симпозіумі “Дом-експо 2000” (Одеса, 2000 р.), 4-той Українській науково-практичній конференції “Механіка ґрунтів та фундаментобудування” (Київ, 2000 г.).
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць, у тому числі 3 статті у наукових фахових виданнях.
Обсяг роботи. Дисертаційна робота має вступ, п'ять розділів, загальні висновки, список літератури із 189 джерел і 3 додатка. Повний обсяг дисертації складає 186 сторінок, в тому числі 112 сторінок основного тексту, 52 таблиці (22 стор.), 27 рисунків (18 стор.) і 19 сторінок додатків.
Основний зміст роботи
У вступі викладена актуальність теми дисертації, мета роботи, визначені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, приведені відомості про апробацію роботи.
У першому розділі аналізуються сучасний стан і задачі досліджень по темі дисертації. Проведено огляд публікацій по досвіду використання продуктів спалювання твердих побутових відходів у різних країнах. Розглянуто питання утворення й утилізації відходів із погляду екології регіону.
В Україні основна маса відходів вивозиться на звалища. На сьогоднішній день ці смітники займають більше 130 тис. га з кількістю відходів понад 20 млрд.т. До складу твердих побутових відходів входять непридатні до подальшого вживання речі й матеріали, які вивозять на звалища. З усіх існуючих методів знешкодження побутових відходів найбільше задовольняє санітарно-гігієнічним вимогам - термічний (спалювання). Спалювання побутових відходів засвоєно в ряді міст України. Однак, спалювання не дозволяє відмовитися від звалищ тому, що продукти спалювання ТПВ (золи, шлаки) також утворюють своєрідні склади. У роботі показана доцільність використання продуктів спалювання твердих побутових відходів у промисловості будівельних матеріалів за аналогією з паливними золами і шлаками, золами і шлаками горілих порід.
У другому розділі приводяться характеристики вихідних матеріалів, методи та блок-схема досліджень.
У якості в'яжучого застосовували цемент Одеського заводу марки 400, заповнювачів - продукти спалювання твердих побутових відходів, відходи камнепилення вапняку-черепашечнику, гранітний щебінь.
Розрахунок моделей та їх графічне відображення проводилися в системі COMPEX, запропонованої й розробленої професором В.А. Вознесенським. У якості незалежних змінних була прийнята витрата цементу й кількість заповнювачів. Склад бетону для кожного рядка плану підбирався таким чином, щоби витрата води забезпечувала задану рухливість бетонної суміші. Для кожного досліду готувалися зразки-куби розміром 100х100х100 мм, що випробовувалися на 28-у добу нормального твердіння.
У третьому розділі приведені хіміко-мінералогічний склад, фізико-технічні характеристики, гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ, порівняльний аналіз властивостей горілих порід, зол і шлаків від спалювання рядового палива та золошлакових сумішей ТПВ. Показано механізм стабілізації морфологічного складу продуктів спалювання ТПВ методом розділу їх на фракції, а також приведені рекомендації по використанню фракціонованих продуктів спалювання ТПВ у якості заповнювачів.
Були досліджені продукти спалювання побутових відходів заводів Дніпропетровська, Києва, Севастополя, Харкова з метою з'ясування можливості їх використання в промисловості будівельних матеріалів.
Продукти спалювання побутових відходів складаються із золошлакової суміші (зола, шлак, металеві утворення) і золи-виносу, яка осідає в скруберах, электрофільтрах. Великі зерна продуктів спалювання ТПВ складаються в основному, із негорючих частин побутових відходів: скло, кераміка, каміння, кістки, дрібні металеві утворення. Основна маса золи-виносу утворюється при спалюванні відходів паперу, деревини.
За своїми фізико-технічними властивостями продукти спалювання ТПВ близькі до паливних зол і шлаків:
істинна щільність - 2050…2450 кг/м3;
насипна щільність - 800…1100 кг/м3;
середня щільність крупних включень - 1400…2650 кг/м3;
показник порожності - 55…61%.
Хімічний склад продуктів спалювання ТПВ нестабільний і залежить від пори року, компонентів побутових відходів, технологічних параметрів спалювання, конструкції печі. Мінімальні й максимальні значення складу основних оксидів у досліджених продуктах спалювання ТПВ не виходять за межі показників аналогічних відходів вітчизняних і закордонних заводів.
В табл. 1 приведені данні показників хімічного складу золошлакової суміші Кримського, Київського, Харківського, Московського заводів по термічній переробці побутових відходів, а також, для порівняння ряду заводів США. Проведеними дослідженнями були визначені показники для Кримського, Київського та Харківського термічних заводів. Показники у графах 5,6,7 для Харківського, Московського та термічних заводів США приведені з літературних джерел.
Сірка присутня в продуктах спалювання з різним ступенем окислення у виді сульфідної, сульфітної і сульфатної. Її кількість не перевищує кількості сіркомістких сполук, які знаходяться у золах і шлаках бурого вугілля, сланців, що використовують у промисловості будівельних матеріалів.
Гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ, у порівнянні з паливними золами і шлаками, - незначна через малу кількість умовно глинистої речовини в побутових відходах і відносно низьку температуру спалювання ТПВ. Установлено, що має місце взаємодія золошлакової суміші й золи-виносу з гідроокисом кальцію, цементом, гіпсом. Всередньому, вміст SiО2 в продуктах спалювання ТПВ в 2...3 рази нижчий, а CaО у 3 рази вищий, ніж у паливних золах і шлаках.
Таблиця 1
Порівняння показників хімічного складу золошлакової суміші різних заводів
|
Показники, % |
Заводи по термічній переробці побутових відходів |
Середнє для 25 заводів, США |
|||||
|
Крим |
Київ |
Харків |
Харків |
Москва |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
SiO2 |
24,7 |
57,4 |
56,5 |
57,8 |
54,56 |
44,73 |
|
|
Al2O3 |
14,05 |
17,7 |
15,6 |
6,6 |
9,1 |
17,44 |
|
|
CaO |
21,0 |
12,8 |
10,4 |
11,8 |
15,57 |
10,52 |
|
|
Fe2O3 |
4,0 |
3,5 |
5,7 |
6,51 |
2,76 |
9,26 |
|
|
TiO2 |
0,65 |
- |
- |
0,59 |
0,98 |
2,92 |
|
|
MgO |
5,6 |
7,9 |
7,14 |
1,8 |
3,2 |
2,1 |
|
|
Na2O, K2O |
3,3 |
0,2 |
0,33 |
6,41 |
4,51 |
8,14 |
|
|
P2O5 |
- |
- |
- |
1,4 |
2,5 |
1,52 |
|
|
SO3 |
6,15 |
0,6 |
0,73 |
0,36 |
2,53 |
3,69 |
|
|
MnO |
- |
0,08 |
0,1 |
0,28 |
0,23 |
0,29 |
Кількість часток незгорілого палива в золошлакових сумішах і золи-виносу при спалюванні рядового палива і побутових відходів завжди менша їх втрат при прожарюванні (в.п.п.). В.п.п. досліджених продуктів при їх спалюванні не можуть бути на перешкоді для їхнього використання у виробництві будівельних матеріалів, тому що вони менші від даного показника в золах і шлаках теплових електростанцій.
У зв'язку з різним походженням компонентів твердих побутових відходів, фізико-хімічні властивості продуктів їх спалювання нестабільні через неоднорідність структури пальної частини відходів. Непальна частина відходів при спалюванні практично не змінюється. Компоненти продуктів спалювання ТПВ істотно відрізняються між собою по щільності, міцності, хімічному складу й інших показниках. З цієї причини накладаються деякі обмеження, пов'язані з використанням їх у промисловості будівельних матеріалів без відповідної попередньої обробки.
Встановлено, що одним із методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ може бути їх поділ на фракції (фракціювання), що дає можливість одержати заповнювачі з більш стабільними хімічними й фізико-технічними показниками властивостей. Механізм стабілізації полягає в тому, що близькі за походженням компоненти ТПВ після спалювання утворюють частки з близькими геометричними параметрами. Наприклад, папір, дерево, тканина після спалювання утворюють дрібні фракції (зола, зола-виносу), а скло, кераміка, каміння, кістки - середні і великі фракції в залежності від попередніх розмірів, в результаті чого розкид показників фізико-технічних і хімічних властивостей кожної з отриманих фракцій зменшується і стабілізується їх склад. Кількість сполук сірки зменшується в 2...6 разів зі збільшенням розміру фракцій.
У табл. 2 приведені показники основних фізико-технічних властивостей на підставі проведених досліджень проб продуктів спалювання ТПВ Кримського заводу по термічній переробці відходів, починаючи з 1985 р.
Таблиця 2
Середньорічні показники продуктів спалювання по фракціях
|
Розміри фракцій, мм |
Кількість |
Насипна щільність, кг/м3 |
Істинна щільність кг/м3 |
||
|
% |
тис. т |
||||
|
20…40 |
6…10 |
5,2 |
1000…1100 |
2300…2450 |
|
|
10…20 |
10…14 |
7,8 |
900…1000 |
2300…2450 |
|
|
5…10 |
18…22 |
13,0 |
850…950 |
2300…2450 |
|
|
2,5…5 |
20…26 |
14,95 |
850…950 |
2200…2350 |
|
|
1,25…2,5 |
5…7 |
3,9 |
800…850 |
2200…2350 |
|
|
0,63…1,25 |
9…11 |
6,5 |
750…800 |
2100…2150 |
|
|
0,315…0,63 |
8…10 |
5,85 |
750…800 |
2100…2150 |
|
|
0,14…0,315 |
6…8 |
4,55 |
650…750 |
2050…2100 |
|
|
Менші 0,14 |
4…6 |
3,25 |
600…650 |
2050…2100 |
|
|
Золошлакова суміш |
100 |
65 |
800…1100 |
2050…2450 |
|
|
Зола-виносу |
- |
10 |
500…600 |
2050…2150 |
Заповнювачі, отримані із фракційованих продуктів спалювання ТПВ, не гірше за своїми основними характеристиками від паливних зол і шлаків, які застосовуються у будівництві.
На підставі проведених досліджень, а також з огляду на досвід по використанню горілих порід, паливних зол і шлаків з участю автора були розроблені і затверджені технічні умови на заповнювачі із продуктів спалювання ТПВ: ТУУ 40-02071033-011-95 “Песок шлаковый и смесь золошлаковая от сжигания твердых бытовых отходов”; ТУУ40-02071033-010-95 “Щебень шлаковый от сжигания твердих бытовых отходов для бетонов”.
У четвертому розділі наведенні дані про вплив складу продуктів спалювання ТПВ на міцність та морозостійкість бетонів. В результаті обробки експериментальних даних за методикою планованого експерименту були отримані адекватні математичні моделі залежності міцності й щільності досліджених бетонів від їх складу. Досліджувались наступні склади бетонів:
бетон на гранітному щебені з використанням золошлакової суміші як дрібного заповнювача;
бетон на вапняковому щебені з використанням золошлакової суміші як дрібного заповнювача;
бетон на щебені із продуктів спалювання і кварцовому піску;
бетон на золошлаковій суміші і кварцовому піску;
дрібнозернистий бетон на фракційованих золошлакових сумішах;
зола-виносу в якості наповнювача для бетонів.
Як приклад, на рис. 1 приведена залежність міцності бетону на вапняковому щебені і золошлакової суміші при стиску від його складу.
Бетони на щебені з продуктів спалювання і кварцовому піску, золошлаковій суміші і кварцовому піску, а також бетони на вапняковому щебені і золошлаковій суміші за своїми фізико-технічними характеристиками відповідають нормативним документам і їх можна віднести до низькомарочних.
При порівняльній оцінці матеріалоємності бетону на гранітному щебені і золошлаковій суміші встановлено, що його використання не доцільне, через відносно високу питому витрату клінкерної частини цементу на одиницю міцності матеріалу. Крім того, використання гранітного щебеню як крупного заповнювача разом із золошлаковою сумішшю не ефективно для бетонів малої міцності. Гранітний щебінь має значну вартість і більш високі міцності характеристики стосовно золошлакової суміші.
При готування бетонів із золошлакової суміші, розділеної на дрібні фракції, вимагає значних витрат на фракціювання. При порівняльній оцінці матеріалоємності встановлено, що фракціювання золошлакових сумішей 0...2,5 мм не раціональне.
Введення золи-виносу в бетон як наповнювача дозволяє оцінити її придатність у якості активної добавки. Виконані експерименти показали, що використання золи-виносу продуктів спалювання твердих побутових відходів у якості наповнювача не дало позитивного технологічного ефекту, а навпаки привело до зниження фізико-механічних характеристик бетону.
Випробування бетонів на морозостійкість проводилося відповідно до вимог нормативних документів. Бетони на щебені з продуктів спалювання і кварцовому піску, золошлаковій суміші і кварцовому піску по морозостійкості відповідають марці F 75. Бетони на вапняковому щебені і золошлаковій суміші - марці F 50.
У п'ятому розділі приведена санітарно-гігієнічна оцінка продуктів спалювання ТПВ і бетонів на їх основі.
Дослідження проводилися в трьох напрямках: визначення радіоактивності, вилуговування важких металів, міграції летючих сполук.
Дослідження проводилися методами гамма-спектрометрії на АИ - 1024 і на радіометрі “БЕТА” у радіологічній лабораторії Одеської обласної санепідемстанції. Встановлено, що сумарна питома активність природних радіонуклідів не перевищує нормативів для будівельних матеріалів першого класу в продуктах спалювання ТПВ Кримського, Київського і Харківського заводів (менш 370 Бк/кг), а штучні радіонукліди - відсутні.
Таким чином, величина радіоактивності не накладає обмежень ні на кількість продуктів спалювання ТПВ в будівельних матеріалах, ні на галузь застосування матеріалів, виготовлених на їх основі.
Для екологічної оцінки запропонованих будівельних матеріалів використали метод вилуговування важких металів дистильованою водою, або кислими розчинами. У першому випадку вилуговування важких металів із продуктів спалювання ТПВ складає для нікелю, міді і кадмію 1,5...9 %, а для марганцю, цинку і заліза 0,17...0,6 % від їхньої кількості у зразку.
Результатом вилуговування важких металів із бетону, гіпсобетону і цегли, отриманих на основі продуктів спалювання ТПВ, аналогічні результатам вилуговуванням з традиційних матеріалів і сировини (вапняк, цемент, гіпс). Тому можна зробити висновок, що цей показник не накладає обмежень на застосування продуктів спалювання ТПВ у будівництві (табл. 3).
Таблиця 3
Вилуговування важких металів із сировини і будівельних матеріалів, %
|
Зразок |
Мідь |
Свинець |
Цинк |
Хром |
Кадмій |
|
|
Зола-виносу |
0,0049 |
0,0069 |
0,0022 |
0,016 |
0,00013 |
|
|
Золошлакова суміш |
0,0033 |
0,0033 |
0,0085 |
0,009 |
0,00026 |
|
|
Шлак |
0,0024 |
0,0106 |
0,006 |
0,031 |
0,00034 |
|
|
Вапняк-черепашник |
- |
0,001 |
- |
0,023 |
0,0015 |
|
|
Гіпс |
0,0016 |
0,0071 |
0,00005 |
0,007 |
0,00083 |
|
|
Цемент |
0,0011 |
0,0112 |
0,0009 |
0,014 |
0,0003 |
|
|
Цегла, фракція менш 0,14мм |
0,0012 |
0,0072 |
0,00048 |
0,021 |
0,00085 |
|
|
Цегла, фракція більш 20мм |
0,000023 |
0,0003 |
0,00031 |
0,0005 |
0,00007 |
|
|
Гіпсобетон із використанням продуктів спалювання ТПВ |
0,0021 |
0,0067 |
0,0005 |
0,017 |
0,0003 |
|
|
Бетон із використанням продуктів спалювання ТПВ |
0,0023 |
0,005 |
0,00032 |
0,018 |
0,00035 |
При існуючих досить низьких температурах спалювання ТПВ на заводах України продукти спалювання містять деяку кількість залишкового органічного вуглецю. Встановлено, що продукти спалювання ТПВ можуть виділяти в навколишнє середовище фенол, формальдегід, олефіни та інші органічні речовини. Виділення фенолу й формальдегіду в деяких зразках перевищують гранично припустимі максимально разові концентрації для атмосферного повітря (ГПКМ.Р.Атм.П.). Ці значення значно зменшуються при оштукатурюванні бетонних поверхонь, дотриманні режиму спалювання побутових відходів, попередній витримці продуктів спалювання у відвалах перед використанням. Необхідно виконати додаткові дослідження продукції кожного заводу з метою більш повного вивчення цього явища і кореляції газовиділення продуктів спалювання ТПВ з технологічним режимом спалювання.
Заповнювачі із продуктів спалювання рекомендується застосовувати для важких і легких бетонів, формувальних сумішей, які застосовують при будівництві приміщень допоміжного призначення (із короткочасним перебуванням людей) типу складських приміщень, гаражів, бойлерних, трансформаторних підстанцій, а також при виготовленні виробів для облаштованості територій і фундаментів.
У додатках приведені результати впровадження дослідно-промислової партії пустотілих блоків з розміром 188 х 190 х 390 мм для будинків що неопалюються, відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7.-7-94 “Вироби бетонні стінові дрібноштучні” додаток Б, на ВКП АТ “Одестрансбуд”, а також результати розрахунку математичних моделей у системі СОМРЕХ, результати випробувань зразків бетону на морозостійкість.
Основні висновки
Використання продуктів спалювання ТПВ в будівельній індустрії сприяє охороні навколишнього середовища та знижає собівартість випускаємої продукції. Обґрунтовано можливість використання продуктів спалювання ТПВ як заповнювачів для одержання цементних бетонів із заданими фізико-технічними й санітарно-гігієнічними властивостями.
Встановлено, що одним із ефективних методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ може бути їх поділ на фракції, що дає можливість одержати заповнювачі з більш стабільними хімічними і фізико-технічними властивостями. Механізм стабілізації полягає в тому, що близькі за походженням компоненти ТПВ після спалювання утворять частки з близькими геометричними параметрами.
Досліджені хімічні властивості і гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ і показані особливості їх взаємодії з продуктами гідратації цементу. Хімічний склад продуктів спалювання не сталий і залежить від пори року, компонентів побутових відходів і технологічних параметрів спалювання ТПВ. Кількість основних оксидів у досліджених продуктах спалювання не виходить за межі значень вітчизняних і закордонних заводів: SiО2 - 14,7...57,8%, Al2O3 -6,6…17,7%, Fe2O3 - 2,76…6,51%, CaO - 7,7…29,0%. Сірка присутня в продуктах спалювання з різними ступенями окислення: у виді сульфідної, сульфітної і сульфатної. Її кількість не перевищує кількість сірковмістивих сполук, що знаходяться в золах і шлаках бурого вугілля, сланців, які використовують у промисловості будівельних матеріалів. Гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ в порівнянні з паливними золами і шлаками незначна через низький вміст умовно глинистої речовини в побутових відходах і відносно низької температури спалювання ТПВ. Встановлено взаємодію золошлакової суміші і зола-виносу з гідроокисом кальцію.
Отримано математичні моделі фізико-механічних властивостей бетонів на основі продуктів спалювання ТПВ. Встановлено марки отриманих бетонів по морозостійкості.
Проведена санітарно-гігієнічна оцінка продуктів спалювання ТПВ по радіоактивності, вилуговуванню важких металів, визначенню міграції летючих сполук.
Фракційовані заповнювачі з продуктів спалювання ТПВ рекомендується застосовувати для важких і легких бетонів, формувальних сумішей, які застосовуються у промисловому і сільськогосподарському будівництві при зведенні будівель допоміжного призначення (із короткочасним перебуванням людей) типу складських приміщень, гаражів, бойлерних, трансформаторних підстанцій, а також при виготовленні виробів для облаштованості територій і фундаментів.
Використання продуктів спалювання ТПВ як сировини в будіндустрії дозволить вирішити ряд екологічних проблем: зменшити витрати на видобуток і переробку первинної сировини; знизити витрати на розміщення продуктів спалювання ТПВ в навколишньому середовищі; знизити негативний екологічний вплив золовідвалів продуктів спалювання ТПВ.
На підставі проведених досліджень розроблені і затверджені технічні умови ТУУ ТУУ 40-02071033-011-95 “Песок шлаковый и смесь золошлаковая от сжигания твердых бытовых отходов” і ТУУ40-02071033-010-95 “Щебень шлаковый от сжигания твердих бытовых отходов для бетонов”.
Результати досліджень упроваджені на ПКП АТ “Одестрансбуд”. Виготовлено дослідно-промислову партію пустотілих блоків для неопалюваних будинків, відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7.-7-94 “Вироби бетонні стінові дрібноштучні”. Дослідженні зразки відповідають нормативним вимогам і рекомендовані для використання.
Список опублікованих праць
Майстренко О.Ф. Сравнительный анализ свойств горелых пород, топливных и от сжигания твердых бытовых отходов зол и шлаков применяемых в качестве заполнителей. Сб. науч. тр. // Строительные конструкции. Строительные материалы. Инженерные системы. Экологические проблемы. - Одесса: ОГАСА, 1998. - С. 81- 82.
Майстренко О.Ф. Содержание летучих органических соединений в продуктах сжигания твердых бытовых отходов и бетонах на их основе. // Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Зб. наук. праць: - Рівне: Видавництво Рівненського державного технічного університету, 2000. - вип. 4. - С. 37 - 42.
Майстренко О.Ф. Раціональний напрямок використання твердих побутових відходів у будівництві. // Будівельні конструкції. Зб. наук. праць: - Київ: НДІБК, 2000. - вип. 53, кн. 2. - С.156 - 161.
Дорофеев В.С., Жудина В.И., Майстренко О.Ф. Перспективы использования продуктов сжигания в бетонах. // Моделирование в материаловедении. - Одесса: 1995. - С. 14. - зроблені дослідження по фракціюванню продуктів спалювання ТПВ.
Майстренко О.Ф. Рациональное направление по преобразованию морфологического состава продуктов сжигания ТБО. // Компьютерное материаловедение и обеспечение качества. - Одесса: 1997. - С. 141.
Жудина В.И., Майстренко О.Ф. Влияние гранулометрии золошлаковых отходов на химические свойства заполнителей. // Строй-Экспо-98. матер. симпоз: - Одесса: 1998. - С. 25 - зроблені дослідження впливу фракціювання продуктів спалювання ТПВ на їх хімічні властивості.
Майстренко О.Ф. Перспективы использования твердых бытовых отходов в строительстве. // Дом-Экспо-98. Сб. науч. тр. симпоз: - Одесса: 1998. - С. 66.
Жудина В.И., Майстренко О.Ф. Оценка влияния отвалов продуктов сжигания твердых бытовых отходов на окружающую среду. //Утилизация отходов, организация и контроль полигонов. - Одесса: ОЦНТИ, 1999. - С. 117-119 - виконані дослідження впливу вилуговування важких металів на навколишнє середовище.
Майстренко О.Ф. Бетоны на основе продуктов сжигания твердых бытовых отходов. // Вісник ОДАБА. Зб. наук. праць: - Одеса: Місто майстрів, 2000. - вип 2. - С. 95 - 99.
ТУУ 40-02071033-010-95 Щебень шлаковый от сжигания твердых бытовых отходов для бетонов.
ТУУ 40-020710330-011-95 Песок шлаковый и смесь золошлаковая от сжигания твердых бытовых отходов для строительных работ.
АНОТАЦІЯ
Майстренко О.Ф. Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.23.05 - будівельні матеріали та вироби.
Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса 2001.
Дисертація присвячена питанням отримання бетонів із використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів. Були досліджені продукти спалювання ТПВ заводів Дніпропетровська, Києва, Севастополя, Харкова з метою з'ясування можливості їх використання в промисловості будівельних матеріалів.
Встановлено, що одним з методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ може бути їх поділ на фракції, що дає можливість одержати заповнювачі з більш стабільними хімічними і фізико-технічними показниками властивостей.
Були досліджені хімічні властивості і гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ і вивчена їх взаємодія з продуктами гідратації цементу.
Отримано різні склади бетонів із використанням заповнювачів із продуктів спалювання ТПВ і вивчений вплив складів продуктів спалювання ТПВ на міцність і морозостійкість бетонів.
Проведено санітарно-гігієнічну оцінку продуктів спалювання ТПВ і бетонів на їх основі, і визначена їх раціональна область використання.
Ключові слова: тверді побутові відходи (ТПВ), продукти спалювання ТПВ, золошлакова суміш, зола-виносу, заповнювач.
Майстренко О.Ф. Бетоны с использование заполнителей на основе продуктов сжигания твердых бытовых отходов. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия.
Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса 2001.
Диссертация посвящена вопросам получения бетонов с использование заполнителей на основе продуктов сжигания твердых бытовых отходов. Были исследованы продукты сжигания ТБО заводов Днепропетровска, Киева, Севастополя, Харькова с целью выяснения возможности их использования в промышленности строительных материалов. Продукты сжигания бытовых отходов состоят из золошлаковой смеси (зола, шлак, металлические включения) и золы-унос, оседающей в скрубберах, электрофильтрах.
По своим физико-техническим свойствам продукты сжигания ТБО близки к топливным золам и шлакам. Химический состав продуктов сжигания ТБО не стабилен и зависит от времени года, компонентов бытовых отходов, технологических параметров сжигания, конструкции печи. Были исследованы химические свойства и гидравлическая активность продуктов сжигания ТБО и изучены их взаимодействие с продуктами гидратации цемента.
Определено, что сера присутствует в продуктах сжигания с разной степенью окисления: в виде сульфидной, сульфитной и сульфатной. Её содержание не превышает количество серосодержащих соединений, находящихся в золах и шлаках бурых углей, сланцев, используемых в промышленности строительных материалов.
В связи различным происхождением компонентов отходов, физико-химические свойства продуктов сжигания ТБО не стабильны и поэтому существенно отличаются между собой по плотности, прочности, химическому составу и другим показателям.
Установлено, что одним из методов стабилизации состава продуктов сжигания ТБО может быть разделение их на фракции, что даёт возможность получить заполнители с более стабильными химическими и физико-техническими показателями свойств. Механизм стабилизации заключается в том, что близкие по происхождению компоненты ТБО после сжигания образуют частицы с близкими геометрическими параметрами. В результате чего разброс показателей физико-технических и химических свойств каждой из полученных фракций уменьшается и стабилизируется их состав. Содержание соединений серы уменьшается в 2…6 раз с увеличением размера фракций.
Заполнители, полученные из фракционированных продуктов сжигания, не уступают по своим основным характеристикам топливным золам и шлакам, применяемым в строительстве.
На основании проведенных исследований были разработаны и утверждены технические условия на заполнители из продуктов сжигания ТБО.
Получены различные составы бетонов с использованием заполнителей из продуктов сжигания ТБО и изучено влияние составов продуктов сжигания ТБО на прочность и морозостойкость бетонов. В результате обработки экспериментальных данных по методике планиро-ванного эксперимента были получены адекватные математические модели зависимости прочности и плотности исследуемых бетонов от их составов.
Установлено, что бетоны на щебне из продуктов сжигания и кварцевом песке, золошлаковой смеси и кварцевом песке, а также бетоны на известняковом щебне и золошлаковой смеси по физико-техническим характеристикам соответствуют нормативным документам. Испытание бетонов на морозостойкость показали, что бетоны на щебне из продуктов сжигания и кварцевом песке, золошлаковой смеси и кварцевом песке соответствуют марке F 75. Бетоны на известняковом щебне и золошлаковой смеси - марке F 50.
Санитарно-гигиеническая оценка продуктов сжигания ТБО и бетонов на их основе проводилась по трем направлениям: определение радиоактивности, выщелачиваемости тяжелых металлов, миграции летучих соединений.
Выщелачиваемость тяжелых металлов из бетона, гипсобетона и кирпича, полученных на основе продуктов сжигания ТБО, сопоставима с выщелачиваемостью из традиционных материалов и сырья (известняк, цемент, гипс). Этот показатель не накладывает ограничений на применение продуктов сжигания ТБО в строительстве.
Установлено, что при существующих довольно низких температурах сжигания ТБО на заводах Украины, продукты сжигания содержат некоторое количество остаточного органического углерода. Установлено, что продукты сжигания в результате неполного сгорания органической составляющей ТБО могут выделять в окружающую среду фенол, формальдегид, олефины и другие органические вещества. Эти значения значительно уменьшаются при оштукатуривании бетонных поверхностей, соблюдении режима сжигания бытовых отходов, предварительной выдержке продуктов сжигания в отвалах перед использованием. Необходимы дополнительные исследования продукции каждого завода с целью более полного изучения этого вопроса и корреляции газовыделения продуктов сжигания с технологическим режимом сжигания.
Заполнители из продуктов сжигания рекомендуются для тяжелых и легких бетонов, формовочных смесей, применяемых в промышленном и сельскохозяйственном строительстве при строительстве помещений вспомогательного назначения типа складских помещений, гаражей, котельных, бойлерных, трансформаторных подстанций, а также изделий для обустройства территорий и фундаментов.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы (ТБО), продукты сжигания ТБО, золошлаковая смесь, зола-унос, заполнитель.
Maystrenko O.F. Concretes using aggregates on the basis of products of solid refuse incineration. - Manuscript.
Thesis for a scientific degree of the candidate of sciences by the speciality 05.23.05 - building materials and products.
Odessa State Academy of building and architecture, Odessa 2001.
The dissertation is devoted to the problems of receiving concretes with aggregates on the basis of products of solid refuse incineration. The products of solid refuse incineration of the Dnepropetrovsk, Kiev, Sevastopol, Kharkov factories have been investigated with the purpose of elucidation of the possibility of their use in the building materials industry.
It has been established, that one of the methods of stabilization of composition of solid refuse incineration products can be their division on fractions. It enables to receive aggregates with more stable chemical and physical and technical parameters of properties.
Chemical properties and hydraulic activity of products of solid refuse incineration have been investigated and their interaction with cement hydration products have been studied.
Various composition of concretes using aggregates from the products of solid refuse incineration have been received and their influence on the durability and frost resistance of concrete has been investigated.
Sanitary- hygienic estimation of products of solid refuse incineration and concrete on their basis has been carried out and the rational sphere of their application has been determined.
Key words: solid refuse, products of solid refuse incineration, aggregate.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обґрунтування ефективності використання продуктів переробки зерна. Характеристика пшеничних висівок та зародків. Органолептичні показники, хімічний склад і модель якості овочевих страв з продуктами переробки зерна. Раціон харчування різних груп людей.
курсовая работа [77,2 K], добавлен 07.04.2013Властивості і показники відібраних для варіанту проектування видів цементу. Визначення потрібного значення водоцементного відношення. Розрахунок кількості і вибір обладнання бетонозмішувального цеху. Підбір типів дозаторів. Параметри складу цементу.
контрольная работа [729,7 K], добавлен 22.04.2015Вибір марки бетону, склад бетонної суміші. Вимоги до вихідних матеріалів (в’яжучі речовини, хімічні добавки, вода). Розрахунок складу цементобетону. Проектування бетонозмішувального виробництва, складів заповнювачів та цементу. Виробничий контроль.
курсовая работа [360,6 K], добавлен 12.12.2010Проблема утилізації твердих побутових і промислових відходів. Основні принципи та механізми раціонального використання полімерних відходів з урахуванням світового досвіду і сформованих в Україні умов. Розробка бізнес-плану сміттєпереробного підприємства.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 24.09.2014Таблиця вихідних даних для розрахунку продуктів. Схема напрямків переробки молока. Розрахунок продуктів запроектованого асортименту. Вимоги до вихідної сировини. Відбір і обгрунтування технологічних режимів. Вимоги нормативної документації на продукт.
курсовая работа [184,5 K], добавлен 31.01.2014Фізичні властивості вина, методи їх дослідження. Фізичні методи аналізу, визначення в'язкості. Температура замерзання вина. Хімічні властивості вина, методи їх дослідження. Відомості про склад вина. Визначення вмісту цукру, масової долі етилового спирту.
курсовая работа [530,6 K], добавлен 10.11.2014Основні технічні характеристики котла ТП-230. Об’єми продуктів згорання палива. Характеристика продуктів згорання у газоходах парогенератора. Ентальпія об’єму повітря та продуктів згорання. Розрахунок теплового балансу парогенератора та витрати палива.
курсовая работа [366,4 K], добавлен 18.04.2013Визначення складу робочої маси горючих відходів. Розрахунок топкового пристрою. Вибір конструктивних характеристик циклонної камери, розрахунок її діаметру. Визначення втрат тиску, димових газів і швидкості повітря. Ефективна товщина випромінюючого шару.
контрольная работа [25,5 K], добавлен 24.01.2015Розробка експрес-методу дослідження хімічного складу нафти з використанням доступної аналітичної апаратури. Принципова схема, будова та дія мас-спектрометра для спектрометричного та спектрального аналізу. Ультрафіолетова й інфрачервона спектроскопія.
доклад [1,0 M], добавлен 19.04.2014Фізико-хімічні властивості титану. Області застосування титану і його сплавів. Технологічна схема отримання губчатого титану магнієтермічним способом. Теоретичні основи процесу хлорування. Отримання тетрахлориду титана. Розрахунок складу шихти для плавки.
курсовая работа [287,7 K], добавлен 09.06.2014Розгляд хіміко-технологічних процесів і технології хімічних продуктів. Ефективність хіміко-технологічного процесу, яка залежить від раціонального вибору послідовності технологічних операцій. Сукупність усіх апаратів для виробництва хімічних продуктів.
реферат [29,2 K], добавлен 15.11.2010Виробництво, пакування і зберігання варено-копчених ковбас вищого сорту продуктів. Економічні розрахунки технології переробки продукції тваринництва. Визначення виходу продуктів отриманих при забої сільськогосподарських тварин. Визначення витрат сировини.
курсовая работа [542,5 K], добавлен 09.11.2014Розробка проекту цеху по виробництву швидкозаморожених продуктів для дитячого харчування на прикладі пюреподібних консервів "Сік яблучний натуральний освітлений з цукром". Характеристика сировини та допоміжних матеріалів. Опис технології і виробництва.
курсовая работа [278,3 K], добавлен 17.05.2011Підготовка та опис основних методик експерименту. Вплив водню на електронну структуру та пружні властивості заліза. Дослідження впливу легуючих елементів на міграцію атомів водню і впливу е-фази на механічні властивості наводнених аустенітних сталей.
реферат [44,2 K], добавлен 10.07.2010Техніко-економічне обґрунтування процесу виробництва пива. Характеристика сировини, напівпродуктів, готової продукції, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів. Норми витрат та розрахунок побічних продуктів, промислових викидів і відходів виробництва.
курсовая работа [359,5 K], добавлен 21.05.2015Магнітні властивості плівкових матеріалів, феромагнітне і антиферомагнітне впорядкування. Експериментальне виявлення і вивчення гігантського магнітоопору, методика і техніка експерименту та отримання тонкоплівкових зразків. Магнітний коефіцієнт опору.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 28.03.2012Прибор для визначення коксуємості нафтопродуктів. Палива для дизельних двигунів, фактичні смоли. Показники, що характеризують властивості палив: лакоутворення, наявність сірчистих сполук. Вплив вмісту сірки в паливі на спрацювання поршневих кілець.
контрольная работа [235,7 K], добавлен 28.05.2012Фізико-хімічна характеристика процесу, існуючі методи одержання вінілацетату та їх стисла характеристика. Основні фізико-хімічні властивості сировини, допоміжних матеріалів, готової продукції; технологічна схема; відходи виробництва та їх використання.
реферат [293,9 K], добавлен 25.10.2010Опис схеми з частковим використанням печей для отримання недоменного коксу. Устаткування коксохімічних заводів без уловлювання летких продуктів технологічного процесу. Розрахунок обладнання виробництва: вугленавантажувального вагону та коксовиштовхувача.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 12.11.2010Практичний розрахунок складу робочого палива, коефіцієнта надлишку повітря в топці, об'ємів продуктів згорання (теоретичного і дійсного), ентальпії відхідних газів, тягодуттьової установки та поверхні теплообміну конвективних елементів парогенератора.
контрольная работа [157,1 K], добавлен 18.01.2010
