УДК 691.433-431
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ НА ПРОЧНОСТЬ ТРОТУАРНОЙ ПЛИТКИ НА ИХ ОСНОВЕ
Новосибирский государственный технический университет,
г. Новосибирск
Ларичкин В.В., Ларичкина Н.И., Гусев К.П., Анисимов И.С.
В настоящее время в РФ очень многие ТЭС работают на угле и их количество в перспективе только увеличится. Угольная энергетика составляет всего лишь порядка 20% от всей энергетики в РФ, однако образуется порядка 30 миллионов тонн золошлаковых отходов (ЗШО) в год [1].
Известно, что ЗШО далеко не отход производства, а вторичный ресурс, который мог бы стать основным сырьем строительной отрасли, которая, благодаря быстрым темпам развития особенно в последнее время способна освоить такое количество образуемых ЗШО. Из-за уникального химического состава зола может использоваться как в качестве наполнителя в строительных смесях, так и в качестве связующего. Поэтому её применение может быть весьма разнообразным [2].
Строительство новых объектов неразрывно связано и с благоустройством территорий, прилегающих к ним. В последнее время альтернативным вариантом асфальтирования, особенно не проезжей части этих территорий, является использование тротуарной плитки, позволяющей придать более живописный и эстетичный вид благоустройству населенных пунктов.
Однако ЗШО, являясь вторичным ресурсом, в значительной степени утратили свою химическую активность из-за жесткой температурной обработки в топочных печах ТЭС. Существует много способов частичного восстановления их химической активности. Среди них особое место занимает механическая активация, которая наиболее эффективна для сыпучих материалов, к которым относится и зола. В связи с этим целью данной работы явилось изучение влияния механической обработки золошлаковых отходов на прочностные характеристики тротуарной плитки.
На вибропрессе ВП-600 в лаборатории кафедры инженерных проблем экологии НГТУ была изготовлена серия образцов, как с использованием только классических материалов (цемент : песок = 1 : 3), широко применяемых при изготовлении тротуарной плитки (образец Т1), так и с золошлаковыми отходами (образцы Т2-Т16, Т26) (рис.1). В приготовлении образцов Т10 и Т26 использовалась среднекальцевая зола кузнецких углей, содержание которой составило 32% и 13% соответственно. Для образцов Т4-Т9, Т11-Т16 использовалась высококальцевая зола бурых углей, содержание которой варьировалось от 29 до 34%. В рецептуру приготовления образцов Т15 и Т26 был введен мелкий щебень в количестве 18 и 9 %, соответственно.
Известно, что химический состав зол и цементов имеет много общего [2]. Благодаря наличию таких химических соединений как оксидов кремния (SiO2), алюминия (Al2O3), кальция (CaO), содержащихся в золошлаковых отходах, появляется возможность применения золошлаковых отходов в виде материала сцепки, то есть, использовать их как заменители цемента Отличие золошлаковых отходов от цемента состоит лишь в количественном их содержании этих химических элементов и размере частиц. Механоактивация золошлаковых отходов осуществлялась на планетарной мельнице (рис. 1). Она позволила получить измельченные частицы ЗШО, которые по размеру соизмеримы с частицами цемента. Полученная зола использовалась при изготовлении образца Т16.
Рис. 1 – Внешний вид планетарной мельницы «Пульверизетте 5»
Полученные образцы были испытаны на прочность согласно ГОСТ 10180 на гидравлическом прессе ПРГ-1-70 [3].
Результаты исследований образцов тротуарной плитки на прочность представлены на рис. 2.
.
Рис. 2 – Прочность образцов тротуарной плитки
Результаты испытаний прочностных характеристик исследуемых образцов показывают, что прочность образцов, изготовленных на основе золошлаковых отходов, изменяется в очень широком диапазоне от 21,8 до 123,5 МПа. При этом прочность образца, изготовленного по классической рецептуре (образец Т1) составила 56,5 МПа. А значит, замена природных материалов на вторичные материалы возможна.
Предварительное замачивание золы в воде на трое суток (образцы Т9, Т11, Т13), позволило почти в два раза повысить прочность по сравнению с образцом Т4, при изготовлении которого использовалась сухая зола. Значит на прочность образцов, изготовленных по одной и той же рецептуре, влияет качество подготовки золы. При этом
Самой низкой прочностью характеризуется образец Т15, изготовленный с добавлением мелкого щебня, где щебень и песок были взяты примерно в одинаковых количествах, а в сумме они составляли столько же, как и содержание песка в выше рассмотренных образцах. Что свидетельствует о том, что зола как наполнитель обладает значительно меньшей прочностью, чем песок.
Напротив прочность образца Т26, имеющего такой же качественный состав (цемент, зола, песок и щебень), как и образец Т5, почти в 1,5 раза выше, что указывает на подбор композиционного состава в оптимальных количествах.
Максимальная прочность отмечается и при испытании образца Т16, не содержащего в своем составе щебень. Также как и образцы Т4, Т9, Т11, Т13, он был изготовлен из цемента, высококальциевой золы, песка и воды, взятых в примерно равнозначных с этими образцами количествах. Отличительной особенностью данного образца является то, что используемая зола была механоактивирована на шаровой мельнице в течение 7 минут. При этом прочность данного образца (s16 = 123,5 МПа) по сравнению со средней плотностью образцов Т9, Т11, Т13 (sср ~ 75 МПа), при изготовлении которых использовалась предварительно замоченная зола, возросла примерно в 1,6 раза, и почти в 3,5 раза по сравнению с образцом аналогичного состава Т4, где применялось сухая зола.
Таким образом, механическая активация золошлаковых отходов, позволяет повысить их химическую активность и вместе с тем прочностные характеристики изготавливаемой на их основе тротуарной плитки.
Библиографический список
1. Усманов Н.В. Производство силикатного кирпича и других строительных материалов из золы-уноса и шлаков энергогенерирующих компаний. – Казань, 2008. – 14 с.
2. Новый справочник химика и технолога. Сырье и продукты промышленности органических и неорганических веществ. Ч. I. – С-Пб.: АНО НПО «Мир и Семья», АНО НПО «Профессионал», 2006. – 988 с.
3. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. Введ. 01.01.1991 – М.: Изд-во стандартов, 1998. – 11 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
