Мінеральні в’яжучі та бетони на основі техногенних відходів
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2020.55.2345Ключові слова:
DTA-аналізи, дрібнозернисті бетони, золошлаки теплоелектростанцій, ІЧ-спектральний аналіз, лужно-мінеральні в’яжучі, міцність на стиск, промислові відходи, рентгеноструктурний аналізАнотація
Розроблено склади лужно-мінеральних в’яжучих на основі відходів глиноземного виробництва із застосуванням фізико-хімічних методів дослідження. Вивчено процеси твердіння лужно-мінеральних в’яжучих і бетонів на їх основі. Установлено, що просочення гарячим розчином CaCl2 прискорюють термін твердіння. Визначено, що умови твердіння істотно впливають на фізико-механічні властивості й формування структури лужно-мінеральних в’яжучих і бетонів. Доведено, що лужно-мінеральні в’яжучі на основі алюмосилікатних відходів тверднуть у різних умовах. Продуктом їхньої взаємодії є високоміцні, довговічні та водостійкі алюмосилікати, гідросилікати і гідроалюмосилікати. Приготовлено суміші з різним співвідношенням в’яжучого й заповнювача (від 5:1 до 1:5), виготовлено зразки й після термічної обробки виконано випробування за стандартною методикою. Результати випробувань підтвердили, що розроблені в’яжучі дозволяють одержати дрібнозернисті бетони із середньою густиною в сухому стані 1815 – 2311 кг/м3, межею міцності при стисненні 15 – 28 МПа. Досліджено властивості золошлаків котлів із циркуляційним киплячим шаром. Установлено, що при твердненні цементно-золошлакових смішей протягом 60 діб не утворюються шкідливі новоутворення типу гідроалюмосульфатів кальцію. У дослідженнях використовували портландцемент ППС 500 Н, пісок з модулем тонкості М = 1,05, гранітний щебінь фракцій 5 – 10 мм, пластифікатор «Fluid Premia-196».
Дослідження здійснювалися з використанням математичного планування експерименту. При вивченні стійкості до замерзання-відтавання застосовували дилатометричний метод, а для критерію пористості – водопоглинення у вакуумній камері. Зазначено, що зі збільшенням ступеня заміщення піску золошлаками міцність бетону знижується на 3 –10% порівняно з бетонами, що не містять шлаку. У результаті досліджень визначено оптимальні важкі бетонні композиції із застосуванням золошлаків ТЕС.
Посилання
Improvement of the waste management system of thermal power plants Retrieved from
Chulkova I.L. (2011). Increasing the efficiency of construction composites with the use of technogenic raw materials by regulating the processes of structure formation (dissertation to obtain the doctor’s degree). Belgorod
Volzhensky A.V., Burov Y.S. & Kolokolnikov V.S. (1973). Mineral binders. Moscow: Stroyizdat
Ronald J.E. (2001). Hydration of cement mixtures containing contaminants. Design and application of the solidified product. Enschede: University of Twente
Swamy R. (1997). Designs of Durability and Strength Through the Use of Fly Ash and Slag in Concrete. Proc. of the Mario Collepardi Symposium on Advances in Concrete Science and Technology. Rome, Italy
Chen Wei (2007). Hydration of slag cement. Theory, modelling and application (dissertation to obtain the doctor’s degree). Twente University
Krivenko P.V., Pushkareva E.K., Gotz V.I. & Kovalchuk G.Y. (2012). Cements and Concretes Based on Fly Ash and slag. Kyiv: KNUBA
Glukhovsky V.D. (1959). Soil silicates. Kyiv: Gosstroyarchizdat
Akhverdieva T.A. (2008). Use of waste from the Ganja alumina industry to produce concrete based on an alkaline-mineral binder. Technique and technology of silicates, 4, 23-25
Akhverdieva T.A. (2009). Unburned alkaline-mineral binders and concrete based on Jabrail volcanic ash. Natural and Technical Sciences, 2, 417-422
Akhverdieva T.A. (2010). Process of Strengthening and Structuration of Volcano Ashes, Liquid Glass, Sodium Hydroxide, Clay, Postplacement Mixture. İnternotional Jurnal of Academic Research, 1, 61-64
Binyu Zhang, Chi Sun Poon (2015). Use of Furnace Bottom Ash for producing lightweight aggregate concrete with thermal insulation properties. Journal of Cleaner Production, 99, 94-100 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.03.007
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.03.007 DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2015/03/007
Bondar V.A., Akhmednabiev R.R. & Akhmednabiev R.M. (2016). Influence of fly ash and slags of boiler with circulating fluidized bed on properties of concrete // Academic journal. Series: Industrial Machine Building, Civil Engineering, 2(47), 148-154
Bondar V., Shulgin V., Demchenko O. & Bondar L. (2017). Experimental study of properties of heavy concrete with bottom ash from power station [Electronic resourse]. MATEC Web of Conferees, 116, 02007 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602007
https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602007
Aggarwal Yogesh & Rafat Siddique (2014). Microstructure and properties of concrete using bottom ash and waste
foundry sand as partial replacement of fine aggregates. Construction and Building Materials, 54, 210-223
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.051 DOI: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2013/10/051
Yoon Seyoon, Monteiro P., Macphee D., Glasser F., Imbabi M. (2014). Statistical evaluation of the mechanical properties of high-volume class F fly ash concrete. Construction and Building Materials, 54, 432 –442 DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.077
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.077
Roshazita Che Amat, Khairul Nizar Ismail, Norazian Mohamed Noor & Norlia Mohamad Ibrahim (2017). The Effects of Bottom Ash from MSWI Used as Mineral Additions in Concrete. MATEC Web of Conferees, 97, 01053
https://doi.org/10.1051/matecconf/20179701053 DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20179701053
Johnston C.D. (1987). Effects of Microsilica and Class C Fly Ash on Resistance of Concrete to Rapid Freezing and Thawing and Scaling in the Presence of Deicing Agents. Concrete Durability, 2, 1183-1204
Mehta P.K. (2004). High-performance, high-volume fly ash concrete for sustainable. Proceedings of International Workshop on Sustainable Development and Concrete Technology (Beijing, China). Ames: Iowa State University
Thomas M. & Eng P. (2007). Optimizing the use of fly ash in concrete. Portland Cement Associations, 1-24
Malhotra V.M. & Mehta P.K. (2002). High-performance, high-volume fly ash concrete: materials, mixture proportioning, properties, construction practice, and case histories. Ottava, Canada
