Строительные статьи

Использование пеносиликата Из золошлаковых отходов Для производства безобЖигового кирпича

При сжигании бурых углей на ГРЭС, ТЭЦ, котельных образуется огромное количество золошлако­вых отходов. При рациональной пе­реработке они могли бы заменить часть сырья, используемого в стро­ительном комплексе.

Причины, препятствующие ре­шению этой проблемы, заключают­ся в нестабильности фазового со­става зол, высоком содержании в них свободного оксида кальция и несгоревшего угля.

Связать свободный оксид каль­ция и снизить содержание несгорев­шего угля можно, используя способ термоактивирования золы посредст­вом расплава с последующим охлаж­дением в режиме термоудара [1, 2]. При охлаждении расплава в режиме термоудара в зависимости от среды охлаждения образуется два различ­ных типа материалов. При вылива­нии в воду получается пористый, аморфный материал бело-серого цвета, иногда с фиолетовым оттен­ком. Этот материал обладает следую­щими характеристиками:

Средняя плотность, кг/мЗ,

TOC o "1-3" h z не более........ 300

Прочность при сжатии, МПа,

Не более........ 0,15

Гористость, % 30-80

При охлаждении на воздухе об­разуется стекловидный рентгено - аморфный материал (пеносиликат), который может быть успешно использован в качестве исходного сырья для производства керамиче­ских материалов и изделий, в част­ности кирпича.

Нами разработана технология получения как обжигового, так и безобжигового строительного кир­пича на основе термоактивирован­ной золы, полученной при охлажде­нии расплава в воде. В статье изло­жены результаты исследований по получению безобжигового кирпича на основе пеносиликата и связую­ших добавок.

Лля исследований использован пеносиликат, в качестве связуюших добавок - портландцемент марки 400 у, алюминатные добавки (табл. 1).

Исследования проводились на образцах длиной 250 мм, шириной 120 мм, толщиной 65 мм и плотнос­тью 1500 кг/м3.

Установлено, что независимо от состава шихты влажность ее с уче­том первоначальной прочности кирпича не должна превышать 15% (табл. 2). При повышении влажнос­ти свыше 20£ при прессовании шихты отмечается водоотделение и расслоение кирпича.

Согласно ГОСТ 379-79 «Кирпич и камни керамические» толщина кирпича должна состаалять 65±2 мм. Давление прессования, которое обеспечивает получение кирпича стандартных размеров, находится в пределах 250—300 кг/см2 и в среднем составляет 275 кг/см2 (табл. 3).

При этом первоначачьная проч­ность при сжатии кирпича будет на­ходиться на уровне 4 МПа. При по­вышении давления прессования свыше 300 кг/см2 кирпич начинает расслаиваться с водоотделением.

Безобжиговый кирпич, полу­ченный прессованием шихты на ос­нове одного пеносиликата, после Таблица 1

Содержание, %

MqO

Естественного высыхания имеет не­достаточную прочность при сжатии. Поэтому для повышения прочности кирпича целесообразно введение в его состав цемента в количестве до 20%, что приводит к повышению первоначальной прочности в 1.9 ра­за (табл. 4) и обеспечивает получе­ние кирпича марки 300 после 20 сут хранения (см. рисунок).

Снизить расход цемента без ухуд­шения прочностных показателей кирпича возможно путем использо­вания различных добавок-активиза- торов гидравлического твердения, в частности алюминатной добавки, содержащей смесь аморфного алю­мината кальция (12Са0:7А120з; 11СаО:7АЬ03; CaF2: 3CaO:Al2Oj) с неорганическим сульфатом (гипс, ангидрид, сульфат натрия), взятых в соотношении 1:0,5 — 1:1.5 (по массе).

Результаты физико-механических испытаний (табл. 5) показывают, что алюминатная добавка независимо от своего состава способствует повы­шению первоначальной прочности кирпича как на основе смеси пено­силиката и цемента, так и на основе одного пеносиликата. При этом наи­больший прирост прочности обеспе­чивает алюминатная добавка N9 3. В целом же применение алюминатной добавки в оптимальном количестве (5—15 мае. % в зависимости от соста­ва добавки) обеспечивает получение безобжигового кирпича с прочнос­тью 19—32 МПа. Кроме того, следует отметить, что действие добавки.

Полченной в кристаллическом со­стоянии, менее эффективно по срав­нению с добавкой, полученной в аморфном состоянии.

Как известно, цемент твердеет во времени, поэтому при получении безобжигового кирпича действие цемента на первоначачьную проч­ность последнего будет определять­ся его сроками схватывания. Экспе­риментом доказано, что для шихты, содержащей 20% цемента, опти­мальным временем выдерживания является 6—7 ч; при этом первона­чальная прочность кирпича возрас­тает ка 0,9 МПа, для шихты с 10% алюминатной добавки № 3 — на 1 ч, прочность кирпича при этом увели­чивается на 2.2 МПа. Следователь­но, для шихты определенного со­става необходимо подбирать время вылеживания, что позволит макси­мально повысить первоначальную прочность кирпича.

Можно увеличить прочность кирпича путем использования доба­вок активизаторов твердения це­мента типа хлористого кальция, уг­лекислого натрия, азотнокислого кальция и триэтанола. мина. Ис­пользование вышеупомянутых до­бавок способствует повышению прочности кирпича во все сроки твердения. Наибольший прирост прочности отмечается в возрасте до 3 сут (в 2—9 раз), после этою ско­рость роста прочности снижается. В возрасте до 3 сут с увеличением ввода цемента действие добавок по -

Влияние алюминатной добавки на рост прочности кирпича во времени: 1 - вспе­ненная зола 80%+цемент 20%; 2 - вспененная зола 80% + цемент 10% + алюминатная добав­ка №1 10%; 3 - вспененная зола 80% + цемент 5% + алюминатная добавка №1 15%; 4 - вспе­ненная зола 80% + цемент 5% + алюминатная Добавка №2 15%; 5- вспененная зола 80% + цемент 10% + алюминатная добавка №3 10%

Вышается. В более поздние сроки твердения эффективность добавок в меньшей степени зависит от коли­чества цемента в составе кирпича. Наиболее эффективными добавка­ми в данном случае являются хло­ристый кальций и триэтаноламин.

Кроме того, дпя повышения прочности кирпича целесообразно его подвергать теплоатажностиой об­работке или автоклавированию. что повышает прочность кирпича через сутки после изготовления в 2—6 раз.

Кирпичи, изготовленные на ос­нове пеносиликата и цемента и под­вергнутые автоклавированию, име­ют водопоглошение в пределах 10—26% и характеризуются морозо­устойчивостью свыше 50.

Использование пеносиликата в производстве строительных мате - риатов позволит расширить сырье­вую базу отрасли и снизить затраты.

Список литературы

1. Павлов В. Ф., Тропин ЮЛ-, Map- досевич Г. А. Термографические исследования высококальииевых зол. Тезисы конференции «Про­блемы утилизации промыш­ленных отходов в строительстве и промышленности строительных материалов». Красноярск, 1989. С. 85-86.

2. Павлов В. Ф., Аншин А. Г., Баякин С. Г., Шабанов В. Ф. Технология пе­реработки зол углей КАТЭКа. Красноярск, СО АН СССР. 1991.

Ю. А. АНЦУПОВ. канд. физ.-мат. наук (ВолгГТУ). В. А. ГРУШКО. инженер

(ОАО «Управление Фасадремонт ВГГС»), В. А. ЛУКАСИК. канд. техн. наук (ВолгГТУ),

П. В. ПОЛЯКОВ, д-р техн. наук (ВГАСА, Волгоград)