Исследование влияния зольных остатков переработки твердых бытовых отходов на свойства цемента и бетонов на его основе
Изучение физико-химических свойств зольного бетона. Результаты исследования влияния количества золы, активатора-связующего щелочного раствора, температуры и времени отверждения на прочность зольного бетона. Кинетика изменения прочности зольного бетона.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.02.2023 |
| Размер файла | 363,6 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/
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗОЛЬНЫХ ОСТАТКОВ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА СВОЙСТВА ЦЕМЕНТА И БЕТОНОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
Джаббарова Н.Э., Курбанова А.К.
Аннотация
изучены физико-химические свойства зольного бетона. Установлено, что с увеличением добавки зольных остатков от 10 до 20 % прочность бетона возрастает и достигает 60 МПа. С увеличением концентрации связующего - гидроксида и силиката натрия - прочность бетона возрастает. Оптимальной была выбрана смесь, содержащая зольный остаток с массовым соотношением раствора силиката натрия к раствору щелочи 2,0. Температура и время отверждения зольного цемента также показали положительную динамику прочности бетона на сжатие.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы, зольные остатки, цемент, бетон, прочность, связующие, время и температура отверждения.
Abstract
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF ASH RESIDUES OF SOLID HOUSEHOLD WASTE PROCESSING ON THE PROPERTIES OF CEMENT AND CONCRETE BASED ON IT
Jabbarova N.E., Kurbanova A.K.
the physicochemical properties of ash concrete have been studied. It was found that with an increase in the addition of ash residues from 10 to 20%, the strength of concrete increases and reaches 60 MPa. With an increase in the concentration of the binder - sodium hydroxide and silicate - the strength of concrete increases. A mixture containing ash residue with a mass ratio of sodium silicate solution to an alkali solution of 2.0 was chosen as optimal. The temperature and curing time of ash cement also showed a positive trend in the compressive strength of concrete. Keywords: solid household waste, ash residues, cement, concrete, strength, binders, curing time and temperature.
Основная часть
Миллионы тонн бытовых и промышленных отходов, которые образуются каждый год, вносят существенный вклад в экологические катастрофы. Помимо других факторов, быстрый рост строительной деятельности увеличивает проблемы строительных отходов во всем мире. С другой стороны, строительная промышленность может потреблять отходы в очень больших объемах. Оценка этих отходов в качестве строительных материалов, предотвращающих увеличение запасов отходов, является предметом многих научных исследований [1-5].
В связи с ростом количества бытовых отходов в Азербайджане на территории бывшего полигона по захоронению отходов, в Баку начала свою деятельность «Балаханинская промышленная зона» которая концентрирует производства в сфере переработки отходов [5].
Поскольку зола мусоросжигательных заводов содержит оксиды CaO, SiO2, Fe2O3 и Al2O3, аналогичные составу сырья для цементного производства, она может стать возможной заменой сырья при производстве цемента [6-10].
В настоящей работе представлены результаты исследования влияния различных факторов, таких как количество золы, активатора-связующего щелочного раствора, температуры и времени отверждения и др. на прочность зольного бетона.
Концентрация золы изменялась от 10-30 %, а активаторов от 5-10 %. Кинетику изменения прочности бетона с различным содержанием зольных остатков определяли экспериментальным путем. Полученные результаты представлены на рисунке 1.
Рис. 1 Кинетика изменения прочности зольного бетона. Кривые: 1 - 10%, 2 - 20% и 3 - 30 % золы
зольный бетон прочность раствор
Результаты показали, что наибольшей прочностью, порядка 60 МПа, обладают бетоны с содержанием золы 10-20 %, причем на 20-е сутки и в более поздние сроки прочность равномерно увеличивается. Увеличение количества золы от 25 и выше % при том же количестве активатора наблюдается тенденция спада прочности бетона на сжатие.
Соотношение раствора силиката натрия к раствору ги рокси а натрия. Влияние соотношения раствора силиката натрия к раствору №ОН по массе на прочность бетона на сжатие можно увидеть, сравнив результаты смесей 1 и 2, а также смесей 3 и 4 в таблице. Для смесей 1 и 2, хотя концентрация раствора №ОН (в пересчете на молярность) одинакова, в смеси 2 отношение раствора силиката натрия к раствору №ОН выше, чем в смеси 1. Это изменение увеличивает прочность на сжатие смеси 2. Аналогичная тенденция наблюдается также в результатах смеси 3 и 4. Смеси 2 и 4 с массовым соотношением раствора силиката натрия к раствору №ОН 2,0 были выбраны в качестве основных смесей для исследования влияния других параметров.
Таблица 1
Изменение прочности бетона в зависимости от количества активатора- щелочи и силиката натрия
|
Смесь |
Концентрация NaOH жидкости (в молях) |
Соотношение силиката натрия к раствору NaOH (по массе) |
Прочность на сжатие на 7-й день (МПа) |
|
|
Отверждение в течение 24 часов при 60°С |
||||
|
1 |
5 М |
0,5 |
15 |
|
|
2 |
5 М |
2,0 |
47 |
|
|
3 |
10 М |
0,5 |
40 |
|
|
4 |
10 М |
2,0 |
58 |
Рис. 2 Влияние температуры отверждения на прочность при сжатии Кривые: - смесь 4; - смесь 2
Температура отвержения. На рисунке 2 показано влияние температуры отверждения на прочность при сжатии для смеси 2 и 4 после сухого отверждения в печи в течение 24 часов. Все остальные параметры были постоянными. Повышение температуры отверждения приводила к возрастанию прочности бетона, хотя температура выше 60^ увеличивала прочность на сжатие незначительно.
На рисунке 3 показано влияние температуры отверждения при различном времени выдерживания в печи. Использовали пять различных температур отверждения, от 30 до 90°С. Отверждение проводили в печи в течение 24 часов для смеси 2 и 4 и 6 часов только для смеси 2. Результаты, показанные на рисунке 3, подтверждают, что более высокая температура отверждения приводила к более высокой прочности на сжатие как в течение 6 часов, так и в течение 24 часов отверждения.
Рис. 3 Влияние температуры отверждения на прочность при сжатии
Время отвержения. Хотя бетон на основе золы с низким содержанием кальция можно отверждать в условиях окружающей среды, обычно рекомендуется термоотверждение, которое в значительной степени способствует химической реакции, происходящей в цементной пасте. Как время отверждения, так и температура отверждения влияют на прочность при сжатии зольного бетона.
Рис. 4 Влияние времени отверждения на прочность при сжатии смеси 2 Кривая- смесь 2, отверждение при 60 °С
Рис. 5 Влияние массового соотношения воды к цементной массе на прочность при сжатии бетона
На рисунке 4 показаны результаты испытаний при 60°С. Более длительное время отверждения улучшило процесс полимеризации, что привело к более высокой прочности на сжатие. Скорость увеличения прочности была быстрой до 24 часов отверждения.
Влияние массового соотношения во ы к цементной массе и окси у натрия на прочность бетона. Образцы для испытаний представляли собой цилиндры размером 100^200 мм, термоотвержденные в печи при различных температурах в течение 24 часов. Результаты этих испытаний, представленные на рис. 5, показывают, что прочность на сжатие зольного бетона снижается при увеличении отношения массы воды к цементной массе.
Рис. б Влияние молярного соотношения Н^О-Ка^О на прочность при сжатии
Испытательные цилиндры были отверждены в течение 24 часов при различных температурах. На рисунке 6 показано влияние молярного соотношения Н20-Ыа20 на прочность при сжатии зольного бетона при различных температурах отверждения. Увеличение этого отношения уменьшало прочность бетона на сжатие.
Влияние молярного соотношения Н20-Ыа20 и №2О^Ю2 показало, что возможен только диапазон от 10,0 до 14,0. При молярном соотношении Н20-Иа20 менее 10,0 бетонные смеси трудно поддаются обработке; с другой стороны, при превышении значения 14,0, происходит значительное разделение ингредиентов смеси из-за присутствия избытка воды. При увеличении отношения массы Н20 к массе бетона его прочность на сжатие также снижается.
Список литературы /References
1. EPA (2017). United States Environmental Protection Agency-Environmental Topics.
2. EEA (2013). European Environment Agency-Managing municipal solid waste - a review of achievements in 32 European counties.
3. Eurostat (2017). Statistical office of the European Union Situated in Luxembourg (statistic on Municipal waste statistics in Europe checked in 2017).
4. Banar M., Zkan A. Characterization of the municipal solid waste in Eskisehir City, Turkey. Environ. Eng. Sci. 2008, 25, 1213-1219.
5. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tamizshahar.az/ (дата обращения: 24.02.2022).
6. Джаббарова Н.Э., Аббасова Н.Н.Изучение свойств цементов и бетонов, модифицированных зольными остатками переработки ТБО. Журнал Проблемы Науки. № 4(52), 2020. С. 5-9.
7. Баженов Ю.М. и др. Модифицированные высокопрочн. бетоны. АСБ, 2007. С. 368.
8. Liu A., Ren F., Lin W.Y. & Wang J.-YA review of municipal solid waste environmental standards with a focus on incinerator residues. Int. J. Sustain. BuiltEnviron. 4, 2015. 165-188.
9. Karanjekar R.V., Bhatt A., Altouqui S., Jangikhatoonabad N., Durai V., Sattler M.L., Hossain M.D.S. & Chen V. Estimating methane emissions from landfills based on rainfall, ambient temperature, and waste composition: The CLEEN model. Waste Manag. 46, 2015, 389-398.
10. Cimpan C. & Wenzel H. Energy implications of mechanical and mechanical-biological treatment compared to direct waste-to-energy. Waste Manag. 33, 2013. 1648-1658.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Технико-экономические преимущества бетона и железобетона. Основные недостатки бетона как строительного материала. Виды добавок для бетонов. Материалы, необходимые для приготовления тяжелого бетона. Реологические и технические свойства бетонной смеси.
реферат [19,2 K], добавлен 27.03.2009Производство и виды бетона, вяжущие вещества и наполнители, способы увеличения прочности, области применения. Основные виды цемента, портландцемент, сырье и добавки для его производства. Развитие современные технологий по производству цемента и бетона.
контрольная работа [17,6 K], добавлен 05.10.2009Технологический процесс производства обжигового зольного гравия: номенклатура продукции, исходное сырье; подбор оборудования, расчет режима и производственной программы предприятия; контроль качества. Техника безопасности, охрана труда и окружающей среды.
курсовая работа [100,9 K], добавлен 28.02.2013Назначение, область применения, классификация бетона. Технология изготовления (получения) бетона. Технологические факторы, влияющие на свойства бетонной смеси. Выбор номенклатуры показателя качества бетона. Факторы, влияющие на снижение качества бетона.
курсовая работа [569,0 K], добавлен 10.03.2015Номенклатура изделий на основе проектируемого бетона. Исходные материалы для бетона и их характеристика. Структура бетона и физико-химические процессы, происходящие при ее формировании. Расчет состава керамзитобетона поризованной и плотной структуры.
курсовая работа [6,3 M], добавлен 06.08.2013Подбор номинального состава бетона. Определение расхода крупного заполнителя, цемента, воды, песка. Коэффициент раздвижки зёрен для пластичных бетонных смесей. Подбор производственного состава бетона и расчёт материалов на замес бетоносмесителя.
контрольная работа [276,8 K], добавлен 05.06.2019Составляющие процесса тепловой обработки бетона. Подъем температуры до максимально установленного уровня, выдерживание при нем и охлаждение изделия до температуры окружающей среды. Конструктивный и технологический расчет производственной установки.
реферат [396,6 K], добавлен 10.06.2014Классификация, разновидности и составляющие материалы асфальтовых бетонов. Технология производства асфальтового бетона. Анализ вредных и опасных производственных факторов. Требования безопасности и расчет параметров производственного оборудования.
курсовая работа [905,0 K], добавлен 08.01.2009Физико-химические свойства бетона: удобоукладываемость, водопотребностъ заполнителя, ползучесть, морозостойкость и теплопроводность. Основные типы напорных труб. Требования к материалам. Подбор состава бетона. Расчет и проектирование складов заполнителей.
курсовая работа [830,5 K], добавлен 20.12.2010Образование пыли при производстве цемента, экономическая необходимость ее регенерации. Получение цемента из обжиговой пыли и остатков товарного бетона. Экологический мониторинг атмосферного воздуха в зонах загрязнения отходами цементного производства.
курсовая работа [270,8 K], добавлен 11.10.2010Изучение технологии изготовления бетона - искусственного камня, получаемого в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Классификация бетона и требования к нему.
реферат [25,2 K], добавлен 10.04.2010Расчет производительности предприятия, потребности в сырьевых материалах. Выбор количества технологического оборудования. Расчет складов сырьевых материалов и готовой продукции. Разработка технологии производства товарного бетона, контроль качества.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 25.07.2012Материалы для производства жаростойких бетонов. Требования к материалам для изготовления жаростойких бетонов. Виды заполнителей для жаростойких бетонов, нормативные документы и рекомендуемая область применения. Расчет состава жаростойкого бетона.
реферат [61,5 K], добавлен 13.10.2010Изучение нормативных требований к материалам для приготовления бетонной смеси. Методики расчета расхода материалов, плотности смеси в уплотненном состоянии, производственного состава бетона. Определение дозировки материалов на замес бетоносмесителя.
курсовая работа [481,3 K], добавлен 23.05.2015Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделий. Направления вторичного использования цементного и асфальтового бетонов. Рациональный выбор оборудования для переработки некондиционного бетона и железобетона, схема утилизации.
курсовая работа [894,3 K], добавлен 14.10.2011Цементный камень, его структура и свойства. Технологическая схема производства тротуарной плитки из мелкозернистого бетона, его материальный расчет, подбор основного и вспомогательного оборудования. Теплотехнический расчет ямной пропарочной камеры.
дипломная работа [55,6 K], добавлен 17.04.2015Качественная оценка заполнителей по технологическим характеристикам. Проектирование состава тяжелого, поризованного и легкого бетона. Исследование факторов, влияющих на свойства бетонной смеси. Ускоренный метод оценки качества цемента и его состава.
лабораторная работа [796,5 K], добавлен 28.04.2015История возникновения легких бетонов. Их классификация в зависимости от структуры, вида вяжущего и пористости заполнителей и области применения. Сырьевые материалы для изготовления легкого бетона. Основные технологические процессы и оборудование.
реферат [725,3 K], добавлен 13.04.2009Внедрение автоматизированной системы управления технологическим процессом тепловлажностной обработки. Применение установок для тепловлажностной обработки и разогрева бетонной смеси и подогрева заполнителей в технологии сборного бетона и железобетона.
курсовая работа [525,0 K], добавлен 27.04.2016Автоклавная тепловлажнастная обработка бетона как наиболее энергоемкий процесс производства. Конструктивный расчет и режим работы автоклава. Массовый баланс воды в технологии, энергетический баланс и эксергетический баланс потоков энергии системы.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 19.01.2012
