Гранулированный заполнитель для легких бетонов на основе золошлаковых отходов Кемеровской ТЭЦ

УДК 691.3

ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВНА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ КЕМЕРОВСКОЙ ТЭЦ

Жихарев А.А., Машкин Н.А.

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет,

Новосибирск

GRANULAR FILLER FOR LIGHT CONCRETES BASED ON ASH-SLAG WASTES

OF THE KEMEROVO TES

Zhikharev A.A., Maskin N.A.

Novosibirsk State architecture and construction University, Novosibirsk

В статье рассматриваются вопросы снижения плотности крупного заполнителя для легких бетонов, представляющего собой безобжиговый зольный гравий на основе золошлаковых отходов кемеровской ТЭЦ, путем поризации гранул с помощью технического пергидроля. Определена зависимость плотности и прочности гранул от содержания пергидроля.

Ключевые слова: золошлаковые отходы, пергидроль, зольный гравий, легкий бетон.

This article discusses the issues of reducing the density of large aggregate for lightweight concrete, representing the bezobzigovyj ash gravel based on ash-slag wastes of the Kemerovo TPP by pore formation of granules by means of a technical solution. Determined the density and strength of granules from content solution.

Key words: ash waste-perhydrol, ash gravel, lightweight concrete.

Одним из вариантов утилизации золошлаковых отходов является изготовление безобжигового цементно-зольного гравия, который используется как крупный заполнитель для легких бетонов. Основными техническими характеристиками такого заполнителя являются насыпная плотность и прочность при сжатии. Важным направлением в разработке составов безобжигового цементно-зольного гравия является снижение средней и насыпной плотности гранул [1].

Для дополнительного снижения средней и насыпной плотности гранул предлагается поризация гранул с помощью газообразующих добавок по аналогии с газобетоном [2]. В качестве добавки был исследован пергидроль технический, а именно раствор перекиси водорода 30% концентрации. При добавлении его в цементно-зольную смесь пергидроль разлагается с выделением кислорода и дополнительно вспучивает цементно-зольную смесь.

В качестве основы для экспериментов выбраны составы смеси для получения безобжигового цементно-зольного гравия по данным таблицы 1.

Таблица 1

Составы цементно-зольной смеси _

Составляющая смеси Золошлаковый компонент Портландцемент Вода техническая

Количество, % 52-54 24-27 20-22

Характеристика Отход Новокемеровской ТЭЦ ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 311082003

Тувинский государственный университет _

В экспериментах использовался золошлаковый компонент, просеянный через сито с ячейками 2,5 мм для исключения крупных частиц.

Процесс приготовления смеси включал в себя перемешивание золы с цементом в сухом состоянии, затем добавлялась вода в нужном соотношении к массе цемента, потом пергидроль в установленных количествах. Смесь примешивалась и гранулировалась в стандартном лабораторном смесителе [3, 4].

Диаметр частиц после грануляции составлял от 10 до 40 мм. При протекании процесса газообразования частицы увеличивались в объеме от 5 до 20 %. Исследованные составы смесей с добавками пергидроля приведены в таблице 2.

Содержание пергидроля в цементно-зольной смеси

Таблица 2

№ состава

Количество пергидроля по отношению к цементу по массе, %

10

20

25

30

40

1

2

3

4

6

5

1

5

Цементно-зольные гранулы испытывались в возрасте 28 суток. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 9758 на насыпную плотность и прочность при сдавливании в цилиндре. Насыпная плотность определялась путем взвешивания массы в мерном сосуде. Прочность определялась путем сдавливания пробы в стандартном цилиндре при постепенно возрастающей нагрузке на лабораторном прессе. Для получения достоверных результатов испытывалось не менее трех образцов Результаты испытаний цементно-зольного гравия с добавками пергидроля представлены на графиках (рис. 1 и рис. 2).

Рис. 1. Влияние добавок пергидроля на насыпную Рис. 2. Влияние добавок пергидроля плотность цементно-зольного гравия на прочность цементно-зольного гравия

По графику на рисунке 1 видно, что с увеличением количества пергидроля насыпная плотность гранул снижается за счет увеличения пористости гранул. Наименьшее значение показателя насыпной плотности гранул составляет 370 кг/м3 при

отношении пергидроля к портландцементу П/Ц = 20 %. Данное значение соответствует марке керамзита М400 по ГОСТ 32496 "Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия". При дальнейшем увеличении П/Ц насыпная плотность несколько возрастает за счет выхода избытка газа из гранул. Прочность при этом закономерно уменьшается до 1,05 МПа при П/Ц = 20%, что соответствует марке по прочности П50 для керамзита по ГОСТ 32496. Далее прочность возрастает, что вызвано понижением показателей пористости гранул.

Увеличение П/Ц до 25, 30, 40 % приводит к возрастанию плотности гранул за счет того, что цементно-зольная смесь с пергидролем смесь слишком интенсивно поризуется, разрушая структуру гидратирующегося цемента, и смесь «садится», уменьшаясь в объеме. Это видно на микрофотографиях (рис. 3 и 4), где представлены гранулы в разрезе с П/Ц равным 20 и 40 % соответственно. На рисунке 4 поры в гранулах меньше по размеру и их доля также ниже, чем представленных на рисунке 3.

Рис. 3. Разрез гранулы с П/Ц = 20% Рис. 4. Разрез гранулы с П/Ц = 40%

В результате испытаний установлено, что оптимальное снижение насыпной плотности безобжигового цементно-зольного гравия (до 370 кг/м3) достигается при введении 20% порообразователя пергидроля (от массы цемента). При этом обеспечивается требуемая прочность гранул для применения их в качестве крупного заполнителя в легких бетонах. Насыпная плотность безобжигового цементно-зольного гравия с добавками пергидроля на 17 -20 % ниже соответствующих показателей для керамзита, что дает возможность понизить среднюю плотность легких бетонов на зольном заполнителе по сравнению с традиционным керамзитобетоном.

Библиографический список

1. Волженский, А.В., Иванов, И.А., Виноградов, Б.Н. Применение зол и шлаков в производстве строительных материалов. М.: Стройиздат, 1984.

2. Кевеш, П.Д., Эршлер, В.Я. Газобетон на пергидроли. М.: Стройиздат, 1961.

3. Рыжков, Ф.Н. Гранулированные безобжиговые шлаковые заполнители и бетоны на их основе //диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Новосибирск, 2006.

4. Ицкович, С.М., Чумаков, Л.Д., Баженов, Ю.М. Технология заполнителей бетона. М.: Высшаяшкола, 1991.

Bibliograficheskiy spisok

1. Volzenskij, A.V., Ivanov, I.A., Vinogradov, B.N. Application of evils and slag in the production of building materials. M.: Stroiizdat, 1984.

2. Keves, P.D., Èrsler, V.J. Aerated concrete at pergidroli. M.: Stroiizdat, 1961.

Тувинский государственный университет

3. Ryzhkov, F.N. Granulated slag bezobzigovye fillers and concretes on their base//dissertation on competition of a scientific degree of candidate of technical sciences, Novosibirsk, 2006.

4. Budker, S.M., Chumakov, L.D., Bazhenov, Y.M. Technology of concrete aggregate. Moscow: vysshayaShkola, 1991.

Жихарев Александр Александрович - аспирант кафедры строительных материалов, стандартизации и сертификации Новосибирского государственного архитектурно- строительного университета (Сибстрин), г. Новосибирск

Машкин Николай Алексеевич - доктор технических наук, профессор кафедры строительных материалов, стандартизации и сертификации Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), г. Новосибирск, Email: nmashkin@yandex.ru

Zhikharev Aleksandr - the post-graduate student of the Department of construction materials, standardization and certification of Novosibirsk State architecture and construction University (1930), Novosibirsk

Maskin Nikolay - doctor of technical sciences, Professor of the Department of construction materials, standardization and certification of Novosibirsk State architecture and construction University (1930), Novosibirsk, Russia, E-mail: nmashkin@yandex.ru