А.С. Буратынская, М.А. Ращупкина

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

постоянно ухудшается, что вызывает различные заболевания у людей. Вредные вещества содержатся в окружающих нас предметах, строительных материалах, в почве, воде, а также в воздухе. А к наиболее отходным производствам, загрязняющим городскую среду, на сегодняшний день относятся ТЭЦ. Скопившиеся на золоотвалах отходы пылят, вымываясь осадками, попадают в почву и воду. В омской области по данным на 2016 на золоотвалах скопилось около 70 млн. тонн отходов, а ежегодный прирост отходов ТЭЦ составляет 1,4 млн. тонн. Решением данной проблемы может являться использование отходов ТЭЦ в производстве строительных материалов, в том числе и газобетона [4].

В производстве газобетона золы ТЭЦ первые использовали в 60-е годы 20 века [5]. С тех пор исследователи проводили различные испытания таких газобетонов. К новым разработкам в данной области относятся и открытия современных ученых.

По мнению кандидата технических наук Я.Б. Якимечко основным недостатком газобетона с применением зол является повышенная величина усадочных деформаций вследствие низкой степени закристаллизованности первичных продуктов гидратации цемента, а также в связи с образованием большого количества гидроалюминатов кальция в результате реакций газообразования между алюминиевой пудрой и известью [5]. В своих трудах для решения данной проблемы Я.Б. Якимченко предлагал уплотнить межпоровые перегородки путем введения в газобетон полидисперсных наполнителей на основе отходов промышленности и дальнейшим регулированием структуры образующегося цементного камня. Таким образом, в предлагаемом газобетоне применялся портландцемент с различными добавками: молотый доменный шлак, зола уноса, отвальный микрокремнеземистый компонент и молотая негашеная известь. Исследования ученого показали, что максимальное использование высокодисперсных компонентов (золы уноса и микрогранулированного шлака), как добавки к цементу, позволяет достичь значительного снижения В/Т отношения смеси, достигая при этом необходимой подвижности. При этом прочность изделий с такими наполнителями выше, чем у изделий с добавкой к цементу песка или извести, особенно в длительные сроки твердения. Это определяет и повышение прочности межпоровых перегородок материала, а следовательно – снижение усадочных деформаций. Якимченко также отметил, что при использовании в составе вяжущего добавки из золы уноса и молотого шлака в соотношении 1:1, механическая прочность 112 цементного камня на 40% выше по сравнению с добавкой на одном виде наполнителя. Сочетание добавки крупнодисперсного компонента и высокодисперсного позволяет достигнуть такого эффекта при их соотношении 4:1 [6].

Н.И. Федынин в своих трудах изучал роль частиц несгоревшего топлива (ЧНТ) в формировании свойств ячеистого золобетона. Ученый проводил исследования образцов на цементно-известковом и цементном вяжущем на золе с нормативным содержанием ЧНТ (до 5- 7%) и золе с ЧНТ выше нормы. Результаты проведенных исследований показали, что с превышением количества ЧНТ в золе сокращается время активного газовыделения, ускоряется процесс нарастания пластической прочности смеси. При этом данные показатели ярче выражены в изделиях на известково-цементном вяжущем. Прочность изделий с высоким содержанием ЧНТ (10-20% по массе) повышается незначительно. А присутствие в золе коксовых (твердых) ЧНТ приводит к повышению морозостойкости материала. Таким образом, Федынин выявил возможность повышения предельно допустимого содержания части несгоревшего топлива в золе в 2–3 раза при надлежащем контроле на производстве [7].

Ю.В. Щукина (2007 г.) изучала свойства неавтоклавного золо-цементного газобетона при использовании в составе добавки хлорида и сульфата натрия. Исследования показали, что добавки в процессе реакции с высококальциевой золой и свободной известью активизируют газовыделение, что способствует ускорению набора ранней пластической прочности газобетона. Автором исследования была отмечена стабилизация свойств газобетона при введении добавок в его состав, при этом в технологии производства исключается необходимость предварительного помола сырьевых компонентов, а также пропаривание изделий [8].

Н.Г. Василовская изучала в своих трудах (1999 г.) газозолобетон неавтоклавного твердения на основе композиции белитоалюминатного цемента с золой сжигания бурых углей. В результате исследований автором было установлено влияние способа обработки золы на подвижность и сроки схватывания смеси, скорость газовыделения, а также на пористость, плотность и прочность готовых изделий из газобетона [9].

К.П. Черных в своей научной работе изучал закономерности регулирования состава и

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

свойств газобетона на основе зол углей КАТЭКа. По результатам исследований была выявлена классификация золы в зависимости от сроков схватывания («короткие» – начало схватывания менее 25 минут, «нормальные» и «длинные» – начало схватывания более 50 минут). На основании данной классификации автор определял варианты регулирования процессов формирования массива. Черных выявил, что для «коротких» зол эффективно использование зол в качестве добавки к цементу в количестве 20% для синхронизации процессов вспучивания массы и набора пластической прочности. Использование добавки NаОН + бентонит (0,25% + 0,5% от массы сухих компонентов) способствует максимальному выделению газа до начала схватывания массива. Для «длинных» зол целесообразно использование добавки полуводного гипса (5%) или добавки хлорида кальция (2%) для ускорения схватывания массы, как и при использовании «нормальных» зол. Кроме того, автором исследования была произведена классификация зол по основности на нейтральные золы, среднеосновные золы и высокоосновные золы. К.П Черных выяснил, что нейтральные и среднеосновные золы являются морозостойкими, однако использование высокоосновных зол снижает морозостойкость готового изделия, поэтому для таких компонентов необходима добавка портландцемента (10%) для достижения такого же уровня морозостойкости, что и для первых двух групп зол. Автор научной работы отметил, что высококальциевые золы в составе газобетона эффективно использовать в качестве активной добавки в количестве 30–50% от массы вяжущего, а в случае замены кремнеземистого компонента в количестве 25–30% [10].

Сам процесс изготовления газобетона, как и любое другое производство, имеет некоторое количество отходов, которые также целесообразно утилизировать путем, например, их дальнейшего использования в производстве данного материала. Так, А. А. Лаукайтис в своих трудах изучал влияние добавки молотых отходов ячеистого бетона на его свойства. Ученый выяснил, что добавление в состав газобетона молотых обрезков и некондиционной продукции (до 15% по массе кремнеземистого компонента) приводит к увеличению плотности готовых изделий на 56%. В формовочной смеси при добавлении отходов до 10% от массы сухих компонентов образуются гидросиликаты кальция с меньшей основностью. Это способствует улучшению процессов кристаллизации и снижению температуры экзотермического эффекта. С

увеличением количества извести в вяжущем полученный положительный эффект возрастает [11]. 113

Заключение

Таким образом, разработки современных ученых в данной области дают основания утверждать, что использование отходов ТЭЦ в производстве строительных материалов приводит к улучшению различных характеристик и свойств готовых изделий. Исследования в области производства газобетона на основе отходов ТЭЦ показывают наличие следующих положительных эффектов:

-сокращение расходов цемента;

-снижение водопотребности, повышение пластичности растворной смеси;

-улучшение удобоукладываемости смеси;

-снижение показателей усадки и деформаций газобетона;

-снижение трещинообразования готовых изделий;

-понижение паропронициаемости;

-улучшение теплоизоляционных свойств газобетона.

Утилизация отходов позволяет также:

-сократить затраты на технологическое топливо на 50–80%;

-сократить потребление природных кремнеземистых компонентов;

-понизить стоимость готовых материалов и изделий на 30–40%.

Использование отходов ТЭЦ в производстве строительных материалов является актуальной темой в наше время и требует продолжения исследований в данной области.

Библиографический список

1.Технология бетонных и железобетонных изделий / под общ. ред. В. Н. Сизова. – Москва: Высшая школа, 1972. – 511 с.

2.Строительные материалы: справочник. – Москва: Стройиздат, 1989. – 563 с.

3.Газобетон [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://stevin.su/faq/gazobeton.html. – (Дата обращения: 01.02.2017).

4.Золошлаковые материалы [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://kvnews.ru/gazeta/2016/mart/-12/zoloshlakovye-materialy-pomogut-spasti-irtysh-ot-nelegalnoy-dobychi-