Влияния происхождения золы на свойства щелочных цементов

К числу наиболее важных проблем, с которым столкнулось человечество, относится загрязнение окружающей среды, особенно выделение техногенного углекислого газа и связанное с этим явление «парникового эффекта». На сегодняшний день цементная промышленность остается одной из крупнейших потребителей, как природного сырья, так и энергии.

Так, при производстве 1 тонны портландцемента выделяется почти такое же количество углекислого газа, в планетарных масштабах обеспечивает около 6 ... 7% общей эмиссии С0₂ и других парниковых газов. Поэтому в период нарастания климатических изменений и экологического кризиса, производство вяжущих в которых заменена часть клинкерной составляющей цемента отходами тепловых электростанций, следует рассматривать как существенный вклад в дело защиты окружающей среды.

Одним из способов решения проблем связанных со снижением эмиссии парниковых газов является использование значительного количества промышленных отходов в составе новых цементов. Среди различных видов цементов значительную степень утилизации отходов имеют разработанные научной школой профессора Глуховского щелочные цементы, которые позволяют вводить в состав цемента до 90-92% промышленных отходов.

Для производства щелочных цементов применяются различные виды промышленных отходов, среди которых больше всего используют доменные гранулированные шлаки и золы тепловых электростанций. Однако на сегодняшний день в мире в целом и в СНГ в частности доменные шлаки переходят из разряда отходов в ценные сырьевые материалы, с соответствующим значительным ростом стоимости, снижает экономическую привлекательность цементов на их основе. Значительная часть же мировых зол и весь спектр украинских отходов теплоэнергетики остается некондиционной продукцией требует утилизации. Поэтому наиболее перспективным можно определить направление производства цементов на основе именно золы тепловых электростанций, как с точки зрения экологии, так и экономики.

Свойства топливных зол и пригодность их к созданию цементов зависят в основном от технологии сжигания угля, условий транспортировки и хранения золы, так как при производстве цементов на основе золы выдвигается ряд требований, среди которых главным является содержание необожженного углеродных частей должна составлять не более 5%. Однако большинство зол не соответствуют требованиям, что создает проблемы при производстве материалов на их основе.

Учитывая указанные условия, предметом данных исследований является щелочные цементы на основе различных украинских зол, которые относятся к кислым золам. По фазовому составу представлены материалы характеризуются наличием в основном стекловидной структуры с кристаллическими включениями (р - кварцем, магнетитом, а-геметитом).

Для определения влияния типа золы на свойства цементов на их основе было проведено сравнение характеристик щелочных цементов на основе зол Ладыженской, Трипольской, Бурштынской и Змиивицькои ТЭС, изготовленных в одинаковых условиях. При этом, выбранный состав цемента характеризовался содержанием золы 60%, молотого доменного гранулированного шлака 30%, портландцемента 10%. Как щелочной компонент использовали кальцинированную соду и смесь соды с Метасиликаты натрия.

При подготовке цементов золы добавляли к близким значениям удельной поверхности, что для золы составляла около 800 м ² / кг, для доменного гранулированного молотого шлака - 460 м ² / кг. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристики зололужних цементов

Установлено, что характеристики щелочных цементов на основе использованных зол несколько отличаются, особенно по кинетике набора прочности. Так, зола Челябинской ГРЭС позволяет получать цементы большей активности в раннем возрасте и после 28 суток твердения в нормальных условиях по сравнению с цементом на основе зол других тепловых электростанций. Это вероятно обусловлено наличием в золе Ладыжинской ГРЭС повышенного содержания оксида алюминия и минимальным содержанием необожженного углерода. Также можно отметить, что цементы на основе золы-уноса Трипольской ГРЭС и Змиивицькои ГРЭС характеризуются худшими показателями прочности, это связано с повышенным в их составе содержанием необожженного угля.

Большинство разработанных композиций имеют устойчивую тенденцию к постепенному повышению прочности в разные сроки твердения. Деструктивные процессы цемента на основе золы Змиивицькои станции связаны, по нашему мнению, со значительным содержанием необожженного углерода и связанными с этим деструктивными усадочными деформациями. Наличие избыточного количества СВЧ замедляет темпы наращивания прочности и негативно влияет не процесс первичного структурообразования, что отражается на всем дальнейшем твердении.

В целом, можно отметить, что для зололужних цементов, при производстве которых как кальций-содержащиий активатор используется комплексная добавка «портландцемент + доменный гранулированный шлак», характерно получение на 7 сутки твердения около 70% от марочной прочности материала. Как известно, для традиционного портландцемента и для зололужних цементов, активированных портландцементов, в такой срок характерно получение 50% прочности от марочной.

Результаты исследования

Проведенные исследования показали возможность использования всех рассмотренных материалов для производства эффективных вяжущих веществ. На основе всех зол получено цементы марок М300 и М400. Установлено, что содержание СВЧ имеет негативное влияние на кинетику набора прочности, но не является критическим, как для традиционных вяжущих веществ. Такой вывод позволяет использовать золы с содержанием СВЧ более 5%, регламентированы отечественными и зарубежными стандартами.

При равных условиях с наилучшей стороны себя показали золы с высоким содержанием оксидов алюминия и кремния (особенно в аморфной форме). Полученные результаты открывают возможность создания цементов общестроительного назначения на основе топливных зол с заданными свойствами.

• 

  Как утеплить стены в квартире?

  Приближается зимняя пора. У многих встаёт вопрос: как можно повысить температуру...
• 

  Интерьер

  Интерьер – вещь, которая подчиняется настроению и состоит из мельчайших деталей....
• 

  Камины для дома

  Сегодня всё больше и больше людей устанавливают в своих домах камины. Это очень ...