Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №56 (апрель) 2018
Разделы: Строительство
Размещена 27.03.2018.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЗОЛОШЛАКОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО

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:
Приведены принципы создания цементных композиционных вяжущих на основе отвальных золошлаковых смесей. Проведен анализ химического состава проб золошлаковой смеси. Выполнены исследования по определению основных физико-механических свойств вяжущих. Рассмотрены различные способы введения золошлаковой смеси в вяжущее и изучено их влияние на основные свойства композиционного вяжущего


Abstract:
Principles of creation of cement composite binders on the basis of dump ash-slag mixtures were given. The chemical composition of samples of ash - slag mixture were analyzed. Studies to determine the basic physic-mechanical properties of astringents were carried out. Various methods 164 of introducing the ash - slag mixture to the dump were considered , and their effect on the basic properties of the composite binder were studied


Ключевые слова:
техногенное сырье; золошолаковая смесь; смешение; измельчение; композиционное вяжущее; стеклофаза; гидравлическая активность; химико- минералогический состав; дисперсность, водопотребность, прочность

Keywords:
technogenic raw materials; ash and slag mixture; mixing; splitting up; fillers; рortland cement; composite binder; hydration; glass phase; ulic activity; сhemical and mineralogical composition; dispersion, water demand, strength


УДК 691:699 

Производство основного «конструкционного» вяжущего в мире - портландцемента для изготовления строительных материалов, изделий и конструкций постоянно растет, и к сожалению его используют крайне нерационально. Лишь 6-10% потребляется для изготовления высококонструкционных высокопрочных бетонов, а огромное количество - для низкомарочных растворов и бетонов. Наращивание темпов производства портландцемента усугубляет негативную экологическую ситуацию в мире в связи с обжиговой карбонатной технологией получения портландцемента и с большими выбросами в атмосферу. Научные школы озадачены проблемой создания вяжущих и строительных материалов по энерго- и ресурсосберегающим технологиям, хотя бы в тex сферах строительства, где не нужны его высокие технические функциональные свойства.

Эффективность и рациональность производства современных строительных материалов рассматривается по степени использования природных ресурсов, степени утилизации техногенного сырья и степенью загрязнения окружающей среды.

Проблема утилизации отходов производств в Кыргызской Республике до сих пор стоит очень остро и одним из приоритетных направлений развития науки является рациональное использование природных ресурсов.

 В результате деятельности предприятий топливно-энергетического комплекса Кыргызстана образуются крупнотоннажные отходы (вскрышные, горелые породы, золошлаковые отходы), которые являются неиссякаемыми источниками сырья.

В развитых странах золошлаки называются побочным продуктом ТЭС и электростанции осуществляют предпродажную подготовку продукта, доводя его характеристики до требований официальных строительных нормативных документов. В странах СНГ золошлаки официально называются отходами и электростанции предлагают потребителям именно отходы, а не технологически доработанный продукт с соответствием его характеристик требованиям строительных нормативных документов. При значительных объемах техногенных скоплений уровень их утилизации невысокий. Основным потребителем промышленных отходов может быть строительная индустрия.

На кафедре «ПЭСМИК» КГУСТА имени Н.Исанова проводились и проводятся исследования в данном направлении. По республике все ТЭС работают на угле и соответственно накоплены большие запасы золошлаковых отходов.

 Зола включает в себя продукты обжига глинистых минералов, которые занимают промежуточное положение между кристаллической и стекловидной фазами. Анализ химического состава проб золошлаковой смеси и золы гидроудаления по содержанию кремнезема (SiO2), глинозема (Al2O3) и оксидов железа (FeO+Fe2O3) идентичны, в них практически отсутствует свободная известь. Зольные материалы характеризуются содержанием потерь при прокаливании (12,13…15,30); достаточно высоким содержанием глинозема (Al2O3) -20,00..21,58%. По содержанию несгоревшего топлива (11-12%) и водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 (0,17-0,72%) золы соответствуют техническим требованиям. По фазовому составу золы характеризуются сродством к портландцементному клинкеру и характеризуются содержанием аморфизированного обжигом глинистого вещества, кварца, муллита, моноалюмината кальция, полевого шпата, двукальциевого силиката. Содержание стеклофазы в золошлаковых отходах, оказывающей положительное влияние на их гидравлическую активность, колеблется в пределах 20..30%.  Поверхность частиц негладкая, шероховатая, по окружности имеются многочисленные выступы и впадины, благодаря которым частички иногда слипаются в довольно компактные агрегаты.

Целью данных исследований является оценка влияния количества и способов введения ЗШС на основные свойства цементно-зольно-шлакового вяжущего (ЦЗШВ).

Рассмотрены 2 способа введения ЗШС: механическое перемешивание предварительно измельченной ЗШС с ПЦ и совместное измельчение 1 час ЗШС с ПЦ.

Известно, что при измельчении ЗШС нарушается стекловидная поверхность зольных частиц, увеличивается их активность и соответственно прочность цемента повышается. Не совсем обязательно осуществлять тонкое измельчение золы. Более существенным является разрушение или нарушение стекловидной оболочки частиц и получение необходимой поверхности для максимальной скорости и степени взаимодействия с Са(ОН)2 [1].

 В таблице 1 представлены свойства портландцемента при механическом перемешивании его с измельченной золошлаковой смесью. Количество ЗШС изменялось от 0 до 50% в вяжущем. Можно отметить, что водопотребность (НГ) вяжущих с добавкой 10-50 % из золошлаковой смеси при механическом перемешивании повышается с 27 до 32 %, а тонкость помола повышается незначительно.

По современным представлениям, пуццолановая реакция золы с цементом начинается довольно рано, но сказывается это на повышении прочности не сразу.

Исследования ученых [1] показали, что пропаривание обуславливает заметную коррозию поверхности частиц золы через 7-8 часов, при твердении в нормальных условиях лишь на 28 сутки.

Проведенные испытания свойств композиционного вяжущего подтвердили, что показатели прочности вяжущего, твердеющего в нормальных и условиях ТВО отличаются значительно при малых концентрациях золы и выравниваются при ее максимальном содержании.

Таблица 1 - Влияние добавки золошлаковой смеси на свойства портландцемента при механическом перемешивании (ЦЗШВм)

№ состава

Соотношение компонентов Ц:ЗШС,%

Норм. густота, %

Тонкость помола в % сито 008

Сроки схватывания час, мин.

Предел прочности, МПа

После ТВО

28 суток норм. твердения

нач.

кон.

Rизг,

Rсж,

Rизг,

Rсж,

1

100:0

24

87,0

1ч. 36мин

7ч. 27мин

4,12

19,32

6,88

33,46

2

90:10

27

87,0

2ч. 58мин

5ч. 12мин

5,15

21,7

6,3

33,04

3

70:30

28

88,3

3ч. 32мин

6ч. 12мин

4,18

19,4

5,4

27,8

4

50:50

32

89,0

3ч. 24мин

6ч. 4мин

4,63

17,1

4,47

16,6

Прочность на сжатие (Rсж) образцов нормального твердения 28 суточного возраста при добавке 10% золошлаковой смеси остаются в пределах прочности взятого цемента как у ЦЗШВм, так и ЦЗШВи (33,04МПа и 34,4 МПа, соответственно). Дальнейшее повышение содержания золы до 50% снижает прочность вяжущего в два раза. Как известно, кинетика химических реакций зависит от температуры среды и соответственно в условиях ТВО создаются благоприятные условия для процессов гидратации клинкерных минералов и взаимодействия ЗШС с продуктами гидратации.  Механохимическая обработка наполнителей одно из эффективных способов активации вяжущего. Новые свежеобразованные поверхности имеют значительно более высокую адгезионную активность [2].

Отметим, что особое энергетическое состояние новых поверхностей измельченных минеральных материалов обуславлено образованием большого количества ненасыщенных валентных связей.

Следующий этап исследований заключался в оценке свойств вяжущего, полученного совместным измельчением цемента с ЗШС в шаровой мельнице в течение 1 часа (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние золошлаковой смеси на свойства портландцемент при совместном измельчении (ЦЗШВи)

№ состава

Соотношение компонентов Ц:ЗШС,%

Норм. густота, %

Тонкость помола в % сито 008

Сроки схватывания час, мин.

Предел прочности, МПа

После ТВО

28 суток норм. твердения

нач.

кон.

Rизг,

Rсж,

Rизг,

Rсж,

1

100:0

24

87

1ч. 36мин

7ч. 27мин

4,12

19,32

6,88

33,46

2

90:10

26,8

87,6

2ч. 25мин

4ч. 40мин

4,4

20,1

6,4

34,44

3

70:30

29

89

2ч. 25мин

5ч. 20мин

5,08

19,8

7,95

28,86

4

50:50

29

89,3

2ч. 50мин

5ч. 30мин

4,8

18,4

5,9

28,16

При добавке 30% тонкомолотой золошлаковой смеси получены прочности 27,8 МПа и ЦЗШВи и 28,86 МПа у ЦЗШВм, а при добавке 50% золошлаковой смеси прочность измельченных ЦЗШВи гораздо выше (28,16МПа), чем у ЦЗШВм (16,6МПа).

Для обоих видов цемента характерна повышенная прочность на изгиб (Rизг) как при твердении в нормальных условиях, так и при ТВО. Причины изменения прочности этих цементов обусловлены теми же факторами, что у цементов с использованием золы гидроудаления.

Установлено, что водопотребность ЦЗШВи ниже, чем у ЦЗШВм и изменяется в пределах 26,8% до 29% при количестве добавки 10-50%.

Механоактивация золошлаковой смеси при совместном помоле ЗШС с цементом (10-50%) способствует снижению водопотребности композиционных вяжущих за счет повышения дисперсности шлакозольной составляющей в цементе, что соответственно повышает ее пластифицирующее воздействие.

 Прочность активированного золоцементного камня повышается за счет совместного измельчения в сравнении с механически перемешанными смесями, что показывает на действенный эффект механической активации золы.

Библиографический список:

1. Волженский А. В. Применение зол и топливных шлаков в производетве строительных материалов [Текст] / А. В. Волженский, И. А. Иванов, Ю. Н. Виноградов. - М.: Стройиздат, 1984. - 198 с.
2. Дворкин Л. И. Физико-механические свойства активированных цементно-зольных вяжущих [Текст] / Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин // Технологии бетонов. - 2010. - № 11- 12. - с. 35-37.




Рецензии:

18.05.2018, 21:50 Галкин Александр Федорович
Рецензия: Статья написана на актуальную для строительной промышленности тему. Имеет практическую ценность. Будет интересна специалистам. Изложения ясное.Есть отдельные стилистические погрешности. Например,"показывает на действенный эффект механической активации золы". Надо использовать "указывает на......". Список литературы должен быть не менее 5 источников и оформляться не по требованиям библиотечных картотек(слово "текст"), а научных журналов. Статья рекомендуется для опубликования в журнале.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх