Бесцементное вяжущее для изготовления арболита

Результаты и их обсуждение

В ходе экспериментов были получены данные о разрывном усилии и удлинении при разрыве для пленок различных составов. Результаты измерения были

сравнены, изменения механических характеристик в процентном соотношении приведены на рис. 1.

Рис. 1. Изменение механических характеристик желатиновых пленок, вызванных применением мТГ. 1 - контрольный образец; 2 - образец с мТГ

Результаты и их обсуждение

Наблюдается увеличение разрывного усилия, определяемого удлинением при разрыве в случаях применения фермента, наряду со снижением эластичности. На наш взгляд, данные изменения происходят как раз из-за образования сшивок между полимерными цепями белка, вследствие чего их подвижность относительно друг друга внутри полимерной сетки снижется, отсюда происходит падение эластичности и увеличение прочности.

Литература

1. Шлейкин А.Г., Данилов Н.П. Эволюционно-биологические особенности трансглутаминазы. Структура, физиологические функции, применение //Журнал эволюционной биохимии и физиологии, 2011. Т. 47, № 1, с. 3 - 14.

2. Bruno M. et al. Engineering Properties of Edible Transglutaminase Cross-Linked Caseinate-Based Films // Food and Biopr. Tech., 2008. № 1 (4). pp. 393-404

3. Chambi H., Grosso C. Edible films produced with gelatin and casein cross-linked with transglutaminase // J. Food Res. Int., 2006. № 39 (4). pp. 458-466

4. Shleikin A.G., Krasnikova L.V., Danilov N.P. Substrate specificity of transglutaminase. Influence of transglutaminase on milk whey proteins cross-linking. In: Food technology operations. New Vistas. Monography, ed. W. Kopec, M. Korzeniowska, Wroclaw, 2009, 317 p.

5. Su G. et al. Formation of Edible Soybean Films //Food Technol. Biotechnol, 2007. № 45 (4) p. 381-388

БЕСЦЕМЕНТНОЕ ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРБОЛИТА

Шевченко Валентина Аркадьевна

к.т.н., профессор Сибирского Федерального Университета, г. Красноярск

Лебедева Татьяна Геннадьевна

соискатель Сибирского Федерального Университета, г. Красноярск

WITHOUT BINDER FOR BRICKS MANUFACTURING WOOD

Shevchenko Valentina Arkadyevna

c.t.s. professor Siberian federal university, Krasnoyarsk

Lebedeva Tatyana Gennadyevna

Competitor Siberian federal university, Krasnoyarsk

АННОТАЦИЯ

Цель работы заключалась в разработке бесцементного вяжущего на основе попутных продуктов промышленности для производства арболита на местных материалах г. Красноярска. Оптимальный состав вяжущего был выбран, исходя из соответствия требованиям нормативных документов по срокам схватывания и прочности. Установлено, что при использовании попутных продуктов топливно-энергетической и металлургической отраслей промышленности возможно получение вяжущего, пригодного для использования его в технологии арболита.

Ключевые слова: арболит, вяжущее, зола-унос, микрокремнезем, солевые стоки, прочность. ABSTRACT

The aim of this work was to develop scientific-Binder based on by-products industry for the production of bricks in local materials Krasnoyarsk. Optimum composition of the binder was selected based on conformity to requirements of normative documents in terms of setting and strength. Found that when using by-products offuel-energy and metallurgical industries, it is possible to obtain Binder suitable for its use in technology of bricks.

Keywords: papercrete, astringent, fly ash, microsilica, salt runoff, strength.

Арболит - лёгкий бетон на основе минеральных вяжущих, органических заполнителей (до 80-90 % объёма) и химических добавок. Арболит обладает повышенной прочностью на изгиб, очень хорошо поглощает звуковые волны. Арболит не поддерживает горение, удобен для обработки. Конструкционные виды обладают высоким показателем прочности на изгиб, могут восстанавливать свою форму после временного превышения предельных нагрузок. Теплопроводность арболита составляет 0,07-0,17 Вт/(мК).

В качестве органического заполнителя в арболите применяется измельчённая древесина, которая в дальнейшем смешивается с вяжущим. Недостатком арболита является химическая агрессивность компонентов древесного заполнителя, которая содержит так называемые экстрактивные вещества, способные негативно воздействовать на минеральное вяжущее. В частности, цемент содержит уязвимый для экстрактивных веществ компонент - алит, который под действием сахаров разрушается. Для нейтрализации сахаров используют метод минерализации заполнителя, который заключается в предварительной обработке древесного заполнителя или во введении в арболито-вую смесь некоторых химических веществ, блокирующих негативное действие органических веществ на твердение цемента. Такая предварительная обработка усложняет технологию цементного арболита, поэтому целесообразным является использование вяжущих, не содержащих уязвимых для сахаров компонентов.

Разработка новых способов изготовления арболита с использованием различных крупнотоннажных отходов в виде вяжущего является в настоящее время актуальной, т.к. позволяет утилизировать отходы и сократить расходы на приобретение дорогостоящего вяжущего.

Красноярский край является регионом с развитыми отраслями промышленности: топливно-энергетической и металлургической.

Топливно-энергетическая отрасль, потребляющая бурые угли Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса, при сжигании образует золу-унос. По химическому составу зола относится к высококальциевым и обладает гидравлическими и вяжущими свойствами, чем привлекает внимание ряда исследователей. Широкое применение этого ценного продукта сдерживается наличием в составе золы оксида кальция в свободном состоянии, т.е. в виде частиц, покрытых стекловидной оболочкой, труднодо-

ступной для контакта с водой в начальные сроки взаимодействия. Это приводит к гидратации оксида кальция в позднем возрасте, когда основная масса материала уже затвердела и может растрескаться при переходе СаО в Са(ОН)2, сопровождающимся увеличением объема. Нейтрализовать деструктивное влияние СаОсвоб можно различными методами, как физическими, так и химическими. Суть физических методов заключается в механическом разрушении стекловидных оболочек, вследствие чего СаО приобретает способность гидратироваться в положенное время. Химические методы предусматривают использование веществ, способствующих растворению СаОсвоб и последующей его гидратацией.

Одним из эффективных методов химической нейтрализации СаОсвоб, является введение в состав зольных композиций активного микрокремнезема -попутного продукта производства металлического кремния. Применение микрокремнезема в сочетании с золой - унос возможно за счет протекания реакции пуццоланизации между СаОсвоб, содержащимся в золе и аморфным 8Ю2 - активным компонентом микрокремнезема с образованием низкоосновных гидросиликатов.

Микрокремнезем образуется как попутный продукт производства кремния, феррокремния и других кремниевых сплавов в электродуговых печах в результате охлаждения и фильтрования печных газов. Заводы кремниевых сплавов потребляют огромное количество энергии, поэтому они обычно расположены там, где доступна дешевая электроэнергия. К таким заводам относится Братский алюминиевый завод, выпускающий наряду с основным продуктом - алюминием - металлический кремний, основным видом отхода которого является микрокремнезем.

Уникальные свойства микрокремнезема позволяют активно применять его при изготовлении самых различных строительных материалов.

Цель научно-исследовательской работы заключалась в исследовании возможности получения бесцементного вяжущего из сырьевых материалов, являющихся попутными продуктами промышленных отраслей, потенциально способных в сочетании друг с другом проявлять вяжущие свойства.

В качестве сырьевых материалов в исследованиях были использованы: буроугольная зола-унос Красноярских ТЭЦ, микрокремнезем Братского алюминиевого завода, солевые (минерализованные) стоки завода Красцветмет.

Таблица 1

Химический состав золы-унос

Вид золы (место отбора) Содержание оксидов, % П.П.П СаОсв.

SiO2 Al2Oз Fe2Oз CaO MgO SOз

Красноярская ТЭЦ-1 49,18 6,65 8,25 25,39 3,38 1,35 0,78 5,02

Красноярская ТЭЦ-2 35,6 8,21 8,8 28,73 3,44 3,9 1,12 10,2

Красноярская ТЭЦ-3 48,8 8,2 9,3 23,0 4,1 0,7 0,7 5,2

Зола ТЭЦ г. Красноярска характеризуется химическим составом, представленным в табл. 1 и физико-механическими свойствами, показанными в табл.2.

Таблица 2

Физико- механические свойства золы

Место отбора золы Удель-ная Оста- Нормаль- Сроки схватывания, Предел прочности

поверх- ток на ная густо- ч-мин в 28 сут., МПа

ность, сите № та, % нача- конец при при сжа-

см2/г 008, % ло изгибе тии

Красноярс-кая ТЭЦ-1 1835 18,8 25,75 2-25 3-30 0,75 2,4

Красноярс-кая ТЭЦ-2 3434 12,1 26,75 0-30 1-20 2,4 7,95

Красноярс-кая ТЭЦ-3 2625 15,8 32,5 1-10 2-45 1,02 3,32

По совокупности представленных данных наиболее активной с точки зрения вяжущих свойств является зола-унос Красноярской ТЭЦ-2, поэтому дальнейшие исследования были проведены с золой этой пробы.

Микрокремнезем, применяемый в качестве активной минеральной добавки в зольно-кремнеземи-стых композициях, относился к марке МК-85 (по ТУ 7249533-01-90) и содержал 93,16 % активного SiO2.

В качестве активизатора твердения зольно-кремнеземистой композиции использовали солевые

(минерализованнные) стоки - попутный продукт аффинажного производства завода «Красцветмет». По основным показателям стоки соответствуют требованиям ТУ 2152-003-05055017-2008.

Для исследования свойств вяжущих композиций были использованы методики, приведенные в ГОСТ 310-81 «Цементы. Методы испытаний».

Добавка МК вводилась в зольное тесто в виде суспензии в количестве от 4 до 10 % от массы сухих компонентов композиции. Влияние МК на свойства зольного теста и камня показано в табл. 3.

Таблица 3

Влияние микрокремнезема на свойства зольного теста и камня

№ со-ста-ва Содержа-ние, % по массе Нормальная густота, % Сроки схватывания, ч- мин. Резуль-таты испы-таний на РИО Прочность после ТВО, МПа

зола МК нача-ло конец 1 сут 28 сут

Ризг. Рсж. Ризг. Рсж.

1 100 - 23 0-30 1-20 - 1,1 6,5 2,1 7,95

2 96 4 24 0-53 1-36 + 1,4 12,7 3,1 21,3

3 94 6 25 0-47 1-24 + 1,4 12,6 3,0 20,0

4 92 8 26 0-40 1-09 + 1,3 12,4 3,0 19,8

5 90 10 27 0-37 0-42 + 1,2 12,3 2,9 19,6

Анализ физико-механических свойств зольно-кремнеземистых композиций показал, что сочетание золы-унос с микрокремнеземом в количестве 4 % от массы дает возможность получить композицию с прочностью 12,7 МПа в начальные сроки твердения после тепловлажностной обработки и 21,3 МПа на 28 сутки после ТВО. Более высокий расход микрокремнезема

ощутимого эффекта не обеспечивает, поэтому оптимальным было принято содержание микрокремнезема в композиции в количестве 4 %.

Дополнительное введение в композицию минерализованных стоков позволяет повысить прочность до более высоких значений. Влияние минерализованных стоков на физико-механические свойства композиции показаны в табл. 4.

Таблица 4

Влияние расхода добавки минерализованных стоков на свойства зольно- кремнеземистой композиции

№ состава Содержа-ние стоков, % по массе Нормаль-ная густота, % Сроки схватывания, ч- мин. Результаты испытаний на РИО Прочность при сжатии после ТВО, МПа

начало конец 1 сут 28 сут

1 - 25 00-53 01-36 + 12,7 21,3

2 1 25 00-42 01-29 + 15,4 28,7

3 2 26 00-47 01-15 + 22,3 35,6

4 3 26 00-36 00-47 + 22,6 36,2

5 4 26 00-22 00-34 + 26,9 34,3

Результаты исследований показали, что оптимальным является состав, содержащий 2 % солевых стоков от массы сухих компонентов смеси, который обеспечивает получение композиции с прочностью при сжатии в 28 суток 35,6 МПа, сопоставимой с прочностью цементного вяжущего. Сроки схватывания композиции при этом отвечают стандартным требованиям. При более высоких расходах стоков прочность несколько повышается, но сроки схватывания сокращаются до нерегламентируемых значений.

На разработанном бесцементном вяжущем был получен арболит плотностью от 600 до 850 кг/м3 и прочностью при сжатии от 2,5 до 5,0 МПа, что входит в перечень требований ГОСТ 19222 «Арболит и изделия из него».

Разработанная технология арболита является экономичной, так как позволяет заменить высокоэнергоемкий портландцемент на отходы производства - золу-унос ТЭЦ 2 и отходы металлургической промышленности - микрокремнезем.

Производство арболита на основе бесцементных композиций позволит расширить номенклатуру

эффективных и экономичных местных строительных материалов и решить проблему утилизации двух отраслей промышленности - металлургической и топливно-энергетической.

Список литературы:

1. Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. - Л.: Стройи-здат, 1990. - 415 с.

2. Павленко С. И. Новое композиционное вяжущее и мелкозернистый бетон на его основе из вторичных минеральных ресурсов. Монография: / С. И. Павленко, А. В. Аксенов. - М.: Издательство АСВ, 2005. - 138 с.

3. Савинкина М. А. Золы канско-ачинских бурых углей. / М. А. Савинкина, А. Т. Логвиненко. - Новосибирск: Наука, 1979. - 168 с.

4. Шевченко В.А. Химические добавки для бетонов на основе жидких отходов промышленности: монография / В.А.Шевченко, Р.А. Назиров, Л.Н. Панасенко. - Красноярск: Сиб. Федер. Ун-та, 2011. -178 с.

SMART EDUCATION - ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА: ЗА И ПРОТИВ

Ширяй Александра Валерьевна,

студентка Политехнического института СФУ

АННОТАЦИЯ

Автор показывает, что одной из тенденции реформирования современного образования является использование Smart-технологий. Образование, основанное на применении Smart-технологиях, требует создания образовательной среды, гарантирующей максимальный уровень информатизации образовательного пространства вуза. Однако реализация Smart-образования влечет за собой ряд проблем.

ABSTRACT

The author shows that one of the trends of reforming of modern education are the use of Smart-technologies. Education based on the use of Smart-technologies requires the creation of educational environment that guarantees the highest level of informatization of educational space of the university. However, implementation of Smart-education entails a number of problems.

Ключевые слова: Smart-образование, учебный процесс, преподаватель, студент.

Key words: Smart- education, the learning process, teachers, students.

Smart Education - новейшая образовательная среда, объединение усилий преподавателей, специалистов и студентов для использования всемирных знаний и перехода к активному контенту согласно «модернизации системы образования и развития современной России в условиях глобализации» [6] общества. «Smart-образование является необходимым условием формирования и развития Smart-общества. Цель Smart-

образования - развитие личности человека как субъекта Smart-взаимодействия, а также формирование Smart-компетентности субъектов как составной части их информационной компетентности знаний» [2]. Smart-образование представляет собой осуществление образовательной деятельности в интернете на базе общих стандартов, технологий, и соглашений, установ-