Бетон на основе золы-уноса

Решение проблемы утилизации золы тепловых электростанций в связи с развитием энергетики приобретает все большую актуальность. Использование отходов ТЭЦ имеет и большое экологическое значение, поскольку они загрязняют водный и особенно воздушный бассейны.

Известно, что золы ТЭЦ при правильном и эффективном их использовании представляют собой богатый источник сырьевых ресурсов промышленности стройматериалов.

В частности, для цемента используют золу-уноса (10—15%) в качестве гидравлической добавки. Зола как компонент цементной сырьевой смеси (основные золы), является кремнеземистым компонентом, используемым при производстве автоклавного и безавтоклавного газобетона. Ее также используют и для производства местных вяжущих типа цементно-зольных, известково-зольных. Однако не все виды зол применяют в производстве строительных материалов и изделий. Это объясняется недостаточной изученностью зольных материалов и рациональных областей их применения.

Был  разработан мелкозернистый бетон на основе комплексного использования золы в качестве заполнителя и компонента смешанного вяжущего.

В исследовании использовали золу, имеющую следующие основные показатели: насыпная плотность — 500 кг/м³, истинная плотность — 2130 кг/ м³ , удельная поверхность — 312 м²/кг, химический состав, % (по массе): СаО - 5,9; Аl2О3 - 12,5; SiO2 -47,79; МgО - 2,19; МnО — 0,12; Na2О - 0,63; К2О - 2,1; Fе_общ -4,3; FеО - 0,49; Fе2О3 - 5,61; п.п.п. — 5,89; прочие — 12,48. Вяжущими свойствами эта зола не обладает, поэтому в качестве активизаторов твердения использовали негашеную комовую известь быстрогасящуюся первого сорта и гипсовый камень. Вид активизаторов выбирали в соответствии со степенью реакционной способности зол.

Вяжущее готовили совместным сухим помолом золы с активизаторами твердения для разрушения стекловидной оболочки вокруг зерен золы и вскрытия активных поверхностей, а также обеспечения более высокой степени гомогенизации всех составляющих получаемого вяжущего.

Для определения рационального состава исследовали зависимость активности от изменения содержания СаО, а также от дисперсности и условий твердения. Активность вяжущего определяли по ГОСТ 310.4—81.

Было установлено, что с увеличением содержания извести от 10 до 20% наблюдается рост прочности, который сохраняется при возрастании удельной поверхности вяжущего. При увеличении количества извести до 30% происходит спад прочностных характеристик. Снижение прочности возможно за счет увеличения основности гидросиликатов кальция и повышения доли гидроксида кальция. Тепловлажностная обработка (ТВО) при температуре 95°С по сравнению с нормальными условиями твердения является наиболее эффективной. На увеличение прочностных характеристик пропаренных образцов существенное влияние оказывает послепропарочное твердение. Рост прочности обусловлен увеличением количества цементирующего вещества за счет продолжающейся гидратации, что подтвердилось проведенным дифференциально-термическим анализом. Исходя из результатов был принят следующий состав известково-зольного вяжущего (ИЗВ): зола — 80%, известь — 20%, дополнительная добавка гипса — 5%.

Дальнейшее исследование было направлено на разработку оптимального состава бетона на основе ИЗВ. В качестве заполнителя для более полного использования отходов применяли немолотую золу. Свойства бетонов на ИЗВ изучали на образцах-цилиндрах, изготовленных методом двустороннего прессования при давлении 20 МПа, наиболее распространенном для производства мелкоштучных изделий. При разработке состава бетона основными факторами, влияющими на его прочность, являются формовочная влажность и количество заполнителя. Результаты опытов показали ярко выраженную экстремальную зависимость прочности бетона на основе ИЗВ от влажности и содержания в нем золы. Точка экстремума соответствует содержанию 30% золы в смеси при оптимальной влажности 22%.

В результате проведения исследований был получен бетон марки 100, плотностью 1420 кг/м³, с коэффициентом размягчения 0,75, маркой по морозостойкости не менее 15.

Таким образом, полученный бетон на основе золы ТЭЦ можно использовать в производстве мелкоштучных изделий для малоэтажного строительства.