Строительные статьи

Экологические, материаловедческие и технологические аспекты применения зол ТЭС в бетоне


Золы и золошаковые отходы, объем которых в золоотвалах посто­янно увеличивается, лвляются цен­ным сырьевым компонентом хля производства строительных раство­ров. бетона и железобетона, так как их применение при определенных условиях обеспечивает значимое повышение качества многокомпо­нентной матрицы и улучшение строительно-технических свойств (СТС) готовой продукции |1].

Однако нестабильность зол ТЭС по свойствам — дисперсности, хими­ческому и минеральному составам, содержанию оксидов щелочных ме­таллов и несгоревшего топлива, пуц­цолан ичес кой активности и другим факторам сдерживает их применение в производстве бетона, поскольку приводит к значительным колебани­ям его свойств. Не способствует при­менению зол ТЭС и отсутствие кон­кретных рекомендаций по оптималь­ному их содержанию в бетонах и рас­творах. особенно высоких классов.

Так. методики подбора состава бетона с зол oil ТЭС рекомендуют обычно се использование в боль­шем (в 2—2.5 раза) количестве, чем необходимо хля замещения цемен­та |2j. Такое применение золы це­лесообразно хля бетонов низких и средних классов, в которых сум­марное содержание тонкодиспер­сно и фракции (цемента и золы) меньше 400 кг/м5, то есть в грани­цах действия закона постоянства водопотребности бетонной смеси. При таком содержании тонкодис - персной фракции в полной мере появляется присущий большинству зол ТЭС пластифицирующий эф­фект. а экономия цемента состав­ляет 50-70 кг/м3. Однако содер­жание цемента в бетоне по услови­ям долговечности должно быть не менее 150 кг/м3. а для армирован­ного - ISO кг/м3. с суммарным рас­ходом цементно-зольного вяжуще­го соответственно не менее 200 и 220 кг/м3. Поэтому в бетонах и растворах низких классов тех ни - ко-экономический эффект по эко­номии цемента не может быть ис­пользован в полном объеме.

Очевидно, что максимальное со­держание цемента в бетоне, при котором целесообразно использо­вать золу ТЭС с сохранением се пластифицирующего действия, со­ставит 300-320 кг/м3. При этом суммарный расход цемента и золы ТЭС. определяемый по действую­щим методикам с учетом экономии первого компонента в количестве 50—70 кг/м5. будет находиться на уровне 400 кг/м3. При большем их суммарном расходе содержание во­ды в бетонной смеси хля сохране­ния ее удобоукладываемости увели­чивается. и технический эффект от использования золы значительно снижается или полностью отсут­ствует. Таким образом, применение зол ТЭС в бетонах с повышенным расходом цемента, в том числе в кассетном производстве, где их ис­пользование особенно целесообраз­но ввиду повышения качества бе­тонной смеси и уменьшения се рас- слаиваемости. по технико-эконо - мпческнм показателям не является эффективным.

Кроме того, эффективность ис­пользования зол ТЭС в бетоне в ко­личестве большем, чем замешено цемента, снижается при повышен­ном содержании в их составе несго­ревшего топлива. Это связано с тем, что повышенное содержание угле­рода в золе задерживает гидратацию минералов клинкера, а также может снизить морозостойкость и эффек­тивность применения некоторых воздухововлекаюших добавок, из­менить цвет бетона. Углерод в золе преимущественно присутствует в частицах размером более 45 мкм. Поэтому качество золы значимо за­висит от степени измельчения угля и условий работы котла. Тонкое из­мельчен 11 е угля. вы с о кая те м п ерату - ра пламени и длительное вылежива­ние обеспечивают высокое качество золы. При этом тонкодисперсная зола является более эффективной ввиду ее повышенной пуццолани- ческой активности.

Таким образом, анализ пробле­мы применения зол ТЭС показыва­ет. что действующие практика и нормативно-техническая докумен­тация не обеспечивают стабильные свойства бетонов при их использо­вании. В основном по этой причине золы ТЭС практически не применя­ются в строй индустрии.

Очевидно, что требуется новая концепция технологии применения зол, базирующаяся на получении стабильно высокого качества всех классов и видов бетонов, в составе которых используется дола ТЭС. Ис­следованиями установлено, что та­кие показатели бетонов достигаются при оптимальной дисперсности зол ТЭС. превышающей дисперсность цемента на 150—170 м2/кг. а возмож­ный теоретический интервал их ис­пользования хля экономии цемента составляет 20.6—32.4*е |3].

Количество замешенного цемента значимо зависит от пуццоланической активности золы. В частности, при использовании малоактивных зол ТЭС количество замешенного цемен­та уменьшается, а их содержание уве­личивается. обеспечивая создание од­нородной матрицы многокомпонент­ного цемента по дисперсному составу и соответственно стабильное качество бетона. Установлено, что золы ТЭС с оптимальными параметрами (дис­персность, содержание) повышают коррозионную стойкость и морозо­стойкость бетона. уменьшают водоот - деление и расслаиваемостъ бетонной смеси, качественно улучшают по­верхность изделий (практически от­сутствуют крупные раковины), фор­муемых в кассетных формах, а также снижают энергоемкость и себестои­мость готовой продукции. При комп­лексном использовании зол ТЭС и химических модификаторов пред­
отвращается или значимо сокращает­ся высолообразование на поверхнос­ти изделий с отделочной плиткой, а также на поверхности кирпичной кладки при введении означенного комплексного модификатора в состав строительных растворов.

Эффективным направлением использования зол ТЭС с опти­мальной дисперсностью являются ячеистые бетоны автоклавного твердения. Применение зол ТЭС обеспечивает их высокие и ста­бильные строительно-технические свойства за счет получения плотно­го и прочного известково-цемент - но-зольного камня, а также более высокой пуццоланической актив­ности золы относительно кварцево­го песка. При этом целесообразно осуществлять более тонкое измель­чение известково-зольнои состав­ляющей ячеистого бетона.

Использование зол ТЭС взамен песка в производстве ячеистого бе­тона будет способствовать значимо­му улучшению экологического со­стояния окружающей среды. Это связано с тем, что применение песка в ячеистом бетоне наносит двойной экологический ушерб окружающей среде — зола ТЭС занимает значи­тельные (от сотек до десятков тыс. га) плошади под золоотвалы. а изъя­тие песка из земли нарушает естест­венный земной покров и ухудшает экологическую обстановку.

Таким образом, хля использова­ния в бетоне требуются тон ко дис­персные золы с удельной поверхно­стью не менее 400 м2/кг и низким содержанием нес горевшего топли­ва. Поэтому необходимо организо­вывать специальный сухой отбор тонкодисперсных зол с электро­фильтров, а при их гидроудалении использовать с полей, на которых дисперсность золы соответствует оптимальному значению. При этом для зол гидроудаления потребуется разработка складов, вероятно, на заводах Ж6И, с обогреваемыми по­дами с целью подсушки до влажно­сти 12—J 5%, при которой может осуществляться их технологическое тран с п орт и рова н ие.

Грубодисперсные золы с высо­ким содержанием нес горевшего топлива примененяют в производ­стве керамического кирпича, це­мента, а также в качестве подсыпки при строительстве дорог и в асфаль­тобетоне.

Очевидно, что необходимость ис­пользования зол ТЭС в бетоне с оп­тимальными параметрами потребует переработки действующей норма­тивно-технический документации (ГОСТы, рекомендации, руковод­ства по применению зол ТЭС).

Внедрению зол ТЭС на пред­приятиях по производству товарно­го бетона и сборного железобетона могут способствовать также орган и- зашюнно-технико-экономические мероприятия со стороны террито­риальных администраций и Минис­терства энергетики РФ в виде льгот­ного налогообложения и снижения тарифов на электроэнергию.

Кроме того, объемы использова­ния зол ТЭС могут быть увеличены за счет того, что разрабатываемые Новые виды строительных материа­лов и технологии их производства по заказам территориальных строи­тельных администраций и других ведомств и организаций из бюджет­ных средств должны в своем боль­шинстве предусматривать их при­менение. Практика показывает, что в составе большинства видов строи­тельных материалов может исполь­зоваться зола ТЭС в качестве крем­неземистого компонента.

Так. например, исследованиями 14] показано, что золу ТЭС эффек­тивно использовать в шлакосили - катныч системах, в частности, в неавтоклавном пенобетоне плотнос­тью 200—550 кг/м3. Введение золы ТЭС в пенобетон в количестве 20—30% повышает его прочность на 30—40%. а также обеспечивает воз­можность его применения в виде теплоизоляционного, жаростойкого и огнезащитного материала с темпе­ратурой применения до 1200"С и класса пожарной опасности К 0(45).

Наименование показателей

Характеристика показателей

0500

D350

D250

D200

Плотность в сухом состоянии, кг/м3

500-550

350-370

250

150-250

Прочность при сжатии, МПа

3-5

1-1,8

0.6-0.8

0.1-0,3

Марка по морозостойкости

F35-F50

F35

F25-F35

Коэффициент теплопровод­ности в сухом состоянии. Вт/(м"С)

0.122-0.132

0,09-0,095

0,065-0,072

0.055-0.071

Предварительные исследования, выполненные ВНИИПО МВД РФ (г! Балашиха), показали, что огнезащит­ный шлакосиликатный пенобетон не имеет аналогов в мировой практике и может применяться как п заливочном варианте (электрокабельные и теле­фонные сети, металлические конст­рукции, трубопроводы), так и в виде плит, скорлуп, сегментов и др. В част­ности, пожара на Останкинской те­лебашне можно было бы избежать при заключении электрокабелей в обойму из заливочного шлакосили - катного пенобетона. Себестоимость жаростойкого и отезашитного ячеи­стого шлакосиликатного пенобетона ниже себестоимости традиционных материалов в 2-3 раза. Строительно - технические свойства ячеистого шла - кошелочного бетона для стеновых блоков и жаростойких изделий при­ведены в таблице.

Перспективным направлением использования зол ТЭС является вы­сокопрочный шлакосиликатный су­перклей прочностью до 90—120 МПа и маркой по морозостойкости FS00—F1000. который позволяет Приклеивать плитку при оглелке фа - Садов, а также полов, морозильных камер, бассейнов и др. Суперклен выпускается в виде сухих смесей и специального затворителя. Срок экс - пл уата ци и пл 11точ н ых п о кры ти й, приклеенных с помощью высоко­прочного суперклея. в 3—5 раз и бо­лее превышает срок эксплуатации аналогичных покрытий, выполнен­ных с использованием портландце- мснтных и других клеевых компози­ций. Применение суперклея с золой ТЭС плотностью 600—800 кг/м-1 мо­жет быть эффективным для склеива­ния стеновых блоков, в том числе из ячеистого бетона. » жилищном и промышленном строительстве. Ми­нимальная температура применения такого клея составляет - 15°С.

Эффе кт и в н ы м на п ра в л е н и е м. как показали совместные с «Ир - маст-Холдинг» испытания, являет­ся использование зол ТЭС в шлако - силикатных бетонах, применяемых для ремонта аэродромов, дорог, мостов, а также для устройства шелоче - и кислотостойких полов в животноводческих комплексах, цехах химических, металлургиче­ских и других производств, работа­ющих с агрессивными средами. Устройство полов может осуществ­ляться путем их заливки или из плиток, приготовленных из шлако­силикатного бетона.

Кроме того, означенный вид бе­тона позволяет производить шелоче - и кислотостойкий бортовой камень, тротуарные и дорожные плиты прочностью 900-1200 МПа и маркой по морозостойкости F600—F1000, то есть со строительно-техническими свойствами на уровне свойств анало­гичных изделий из гранита.

Таким образом, применение зол ТЭС в строительных материалах яв­ляется важной экологической и на­учи о-технической проблемой, тре­бующей своего развития, хля реше­ния которой, очевидно, необходимо создать специализированный госу­дарственный унитарный научно - технический центр с опытно-про­мышленной базой и территориаль­ными филиалами, направленный на решение следующих задач:

• анализ и обобщение мирового и отечественного опыта примене­ния зол ТЭС и трансформация его применительно к строй инду­стрии и производству строитель­ных материалов в России:

• разработка новой и совершенст­вование действующей концеп­ций и нормативно-технической документации по применению зол ТЭС на строительных произ­водствах:

• разработка и создание оборудо­вания по переработке зол ТЭС в кондиционные материалы для строй индустрии и предприятий строительных материалов;

• опытно-промышленная отработ­ка новых технологий применения зол ТЭС и их внедрение на заводах стройиндустрии. предприятиях по производству строительных мате­риалов и строительных объектах;

• координация работ НИИ, вузов и других организаций по про­блеме использования зол ТЭС в стройиндустрии и в производ­стве строительных материалов:

• создание правовой базы по льготным условиям хля пред­приятий стройиндустрии, ис­пользующих золу ТЭС;

• подготовка и переподготовка инженерно-технических кадров предприятий стройиндустрии по проблеме эффективного исполь­зования зол ТЭС в бетоне и желе­зобетоне. Подготовка информа­ционных материалов по передо­вому опыту применения зол ТЭС в стройиндустрии и в производ­стве строительных материалов.

Список литературы

1. Кокубу М., Ямада Д■ Цементы с добавкой золы-уноса. В сб. тру­дов VI Международного кон­гресса по химии цементов. М., 1974. т. 4. С. 73-98.

2. Рекомендация по применению в бетонах золы, шлака и золошла - ковых смесей тепловых электро­станций. НИИЖБ. М.: Стройиз­дат. 1986. 80 с.

3. Величко Е. Г., Белякова Ж. С. Не­которые аспекты физнкохимии и механики композитов много­компонентных цементных сис­тем Ц Строит, материалы. 1997, №2. С. 21-25.4.

4. Величко Е. Г., Белякова Ж. С., Мелихов В. 11. Технология и свойства огнезащитных и тер­мостойких изделий из особо легкого ячеистого бетона // Тезисы докладов 6-й конферен­ции межрегиональной ассоциа­ции «'Железобетон». М. 1999. С. 52-54.

Строительные статьи

Как построить теннисный грунтовый корт?

Строительство теннисного грунтового корта — это сложный, но увлекательный процесс, требующий тщательного планирования, выбора материалов и технологий наблюдения. Грунтовые корты, подобные тем, которые использовались на турнире Ролан Гаррос, имеют мягкую …

Как применять малый паровой котел для изготовления бетонных изделий?

Как применять малый паровой котел для изготовления бетонных изделий: подробное руководство. Малый паровой котел — это компактное и эффективное устройство, которое может значительно ускорить процесс производства бетонных изделий, таких как …

Модульний будинок під ключ: швидке, доступне та комфортне житло

Останніми роками модульні будинки стають дедалі популярнішими серед тих, хто шукає швидке, екологічне та доступне житло. Такий формат будівництва має безліч переваг, зокрема економію часу, зниження витрат і можливість індивідуального …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.