Вибролитьевой способ изготовления тротуарного камня с применением золошлаковых отходов

Вибролитьевой способ изготовления тротуарного камня с применением золошлаковых отходов

Аннотация

Загрязнение окружающей среды продуктами топливно-энергетического комплекса уже давно стало катастрофичным, а какое-либо снижение таких загрязнений в будущем достаточно туманно. Переход на новые энергоносители хоть и осуществляется с завидной прогрессией, однако, до уровня выработки электроэнергии и тепла ТЭС в нынешних количествах, им еще далеко.

Если на данном этапе невозможно решить проблему в её первоисточнике, можно попытаться устранить последствия. Такими последствиями являются золошлаковые отходы (ЗШО), скапливающиеся на золоотвалах ежедневно в огромных количествах.

К сведению,  объемы золоотвалов ТЭЦ и ГРЭС только на Дальнем Востоке составляют десятки миллионов тонн, которые оказывают большое влияние на окружающую среду и, соответственно, на безопасность проживания человека. Такие отходы загрязняют окружающую среду и вместе с тем представляют собой ценное минеральное сырье, которое может быть использовано для производства строительных материалов.

Актуальностью работы является расширение сырьевой базы для производств тротуарной плитки вкупе с возможностью снижения экологической нагрузки в Новосибирской области используя золошлаковые отходы как основной наполнитель.

Ранее, известны работы А. Я. Костерина «Применение зол тепловых электрических станций для производства керамических изделий» [1], где описывается успешное применение ЗШО в керамических строительных материалах на производстве в г. Иваново.

Работа Карпова Д. А. «Совершенствование технологии производства керамзитового гравия посредством комплексного использования зол ТЭС и отходов пищевой промышленности» [2] посвящена замещению дорогостоящих материалов в технологии производства керамзитового гравия на отходы производства, такие как золошлаковая смесь и отработанный адсорбент очистки растительного масла.

Труды за авторством Ю. В. Щукиной «Неавтоклавный золо-цементный газобетон с хлоридом и сульфатом натрия» и Хижинковой Е. Ю. [3], рассказывают про композиции, включающие портландцемент, высококальциевую золу ТЭЦ, а также хлорид или сульфат натрия, обеспечивают снижение оптимального количества воды затворения, увеличение пластической прочности газобетонного массива, компенсацию избыточных деформаций расширения золо-цементного камня за счет обменных реакций между свободной известью золы и химическими добавками.

Из представленных работ видно, что применение зол в составе строительной керамики (пористой, высокопрочной и т.д.) широко исследовалось и внедрялось. Однако, применение зол ТЭЦ в производстве тротуарной плитки не развито, и именно здесь есть возможность использовать подобные отходы в максимальных количествах.

Технология приготовления образцов

Производство строительного камня возможно по нескольким технологиям – вибропрессование и вибролитье [4]. В данной работе выбрана технология вибролитья, как обеспечивающая достаточные эксплуатационные характеристики и многообразие форм и размеров. Кроме того, технологический процесс изготовления плитки методом вибролитья намного проще и требует минимальных материальных затрат.

Основными этапами приготовления образцов методом вибролитья послужили:

Ø выбор исходных сухих и жидких компонентов, определение их известных свойств – песок, жидкое стекло, известь, различные органически добавки (отходы), золы-уноса, портландцемент и др.

Ø навеска материалов;

Ø измельчение или химическая активация тех или иных составляющих, обжиг;

Ø приготовление сухой смеси, посредством смешения сухих компонент на виброприводах или в смесителях типа «Турбула»;

Ø добавление к перемешанных сухим материалам жидких, тщательное перемещивание;

Ø свободная сушка, при необходимости (не для всех образцов);

Ø принудительная сушка (не для всех образцов);

Ø вибрационное воздействие на готовую бетонную смесь;

Ø естественная сушка готовых образцов.

В работе использовались цифровые контрольно-измерительные приборы, прогрессивное оборудование измельчения твердых материалов (шаровые и дисковые мельницы), смесители.

Исходные компоненты

В качестве исходных компонент использовался портланд-цемент марки М400, промытый речной песок фракции <0,2 мм, ПАВ, гранитная крошка фракции 0,3 мм, зола ТЭЦ-3.

Зола-унос проходила механическую активацию посредством измельчения в шаровой мельнице, гранитная крошка и песок тщательно промывались.

Образцы

Процесс создания образцов был построен таким образом, что бы полностью отладить технологию их получения с качественными поверхностями и минимально пористостью.

Для решения поставленной задачи были использованы поверхностно-активные вещества, позволяющие обеспечить лучшее перемешивание даже очень бедной водой смеси, модернизация вибропресса, с целью использования отдельных его элементов, подбор форм.

Формы – одна из главнейших деталей в производстве тротуарной плитки, так как их стойкость к износу, гидрофильность и отсутствие адгезии к бетонной смеси обеспечивают наивысшее качество получаемых поверхностей, точность форм и вынимаемость камня.