CC BY
31
3. Глаголева О.Ф. Нефтяной кокс. Ресурсы сырья и технологии прокаливания // Химия и технология топлив и масел. 2005. № 3. С. 20-23.
4. Лубинский М.И., Дошлов О.И., Лебедева И.П. К вопросу об использовании тяжелой смолы пиролиза для получения углеграфитовых материалов: тезисы докл. V респ. науч.-техн. конф. молодых учёных и специалистов алюминиевой и электродной промышленности. Иркутск. 2007. С. 77-78.
5. Вредные вещества в промышленности: справочник для химиков, инженеров и врачей. 7-е изд., перераб. и доп.: в 3 т.. Органические вещества т. 1. / под ред. засл. деят. науки, проф. Н.В. Лазарева и д.м.н. Э.Н. Левиной. Л.: Химия, 1976. С. 592 - 624.
УДК 691-4
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ЗОЛОЩЕЛОЧНЫХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ НОВОЙ ИРКУТСКОЙ ТЭС И НАТРИЕВОЙ ЩЕЛОЧИ
С.В. Макаренко1, Н.П. Коновалов2, Д.В. Шаламов3, Е. И. Головина4
1,2,3Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
4Южно-Российский государственный технический университет,
346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.
Рассмотрены вопросы получения золошлаковых вяжущих для производства строительных материалов на основе золы ТЭС и натриевой щёлочи. Ил. 4. Табл. 2, Библиог. 5 назв.
Ключевые слова: золошлаковые вяжущие; вяжущие строительные материалы на основе зол.
STUDIES ON OBTAINING ASH-ALKALI BINDERS BASED ON ASH FROM A NEW IRKUTSK HEAT POWER STATION AND SODIUM ALKALI S.V. Makarenko, N.P. Konovalov, D.V. Shalamov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074. South Russian State Technical University, 132 Prosveschenie St., Novocherkassk 346428.
The authors deal with the issues of obtaining ash and slag binders for the production of building materials based on the ash from a heat power station (HPS) and sodium alkali. 4 figures. 2 tables. 5 sources.
Key words: ash and slag binders; binding building materials based on ashes.
В Иркутской области растут темпы строительства жилья, в том числе и доступного. Однако происходит это гораздо медленнее, чем хотелось бы. К основным факторам, сдерживающим строительство, относятся дефицит и высокая стоимость строительных материалов. Перспективным направлением снижения себестоимости производства строительных материалов и уменьшения негативной нагрузки на окружающую среду является утилизация промышленных отходов, полученных при производстве чугуна и стали, сжигания твердого топлива на ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС и малых котельных установках. Утилизация зол электростанций в больших объемах, особенно на территории крупных городов и населенных пунктов, является в настоящее время нерешенной проблемой. Наиболее крупным
потенциальным потребителем техногенных отходов является производство строительных материалов.
Работы по созданию и изучению вяжущих материалов из кислых зол ТЭС с использованием щелочных компонентов являются весьма актуальными при решении вышеуказанных задач. Проведенные исследования дают возможность оценить свойства искусственного камня при разных условиях синтеза, а также роль щелочи как основного активизирующего компонента связующего в золощелочных вяжущих.
В качестве компонентов вяжущих были выбраны: зола уноса Ново-Иркутской ТЭС и натриевая щелочь.
При проведении испытаний оценивалось влияния ряда факторов на прочность исследуемого материала, таких как:
1Макаренко Сергей Викторович, аспирант. Makarenko Sergey, postgraduate student.
2Коновалов Николай Петрович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой физики, e-mail: [email protected] Konovalov Nikolay, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the chair of Physics, e-mail: [email protected]
3Шаламов Денис Вячеславович, студент. Shalamov Denis, Student.
4Головина Евгения Игоревна, аспирант кафедры физики и химии Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), тел. (8636)223-032, e-mail: [email protected]
Golovina Evgenia, a postgraduate of the Chair of Phisics and Chemistry of South Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnical Institute), tel. (8636)223-032, e-mail: [email protected]
• процентное содержание щелочи в смеси;
• время измельчения золы;
• усилие прессования при получении образцов вяжущего.
При подготовке золы уноса к испытаниям было проведено ее измельчение в лабораторной шаровой мельнице при разном времени помола, а именно: 0 часов, 1 час, 2 часа.
Далее проводился расчет составов вяжущего с разным содержаниям щелочи (5, 10, 15%) от массы золы (табл. 1). Водосодержание смеси оставалось постоянным и составляло 8% от массы сухих компонентов (зола + щелочь + песок). Соотношение вяжущего и заполнителя выдерживалось постоянным и составляло 1:3. Далее были изготовлены серии образцов цилиндров диаметром 51 мм. Образцы изготавливались методом прессования на гидравлическом прессе при разных давлениях (30, 60, 90 МПа).
Таблица 1
Расход компонентов на 1 м3 золощелочного бетона
Состав Расход кг/м3
Зола Песок Щелочь Вода
5 1526,8 508,6 76,4 76
10 1471 490,3 147,1 73
15 1419 472,8 220,6 71
* Цифра в составе обозначает процентное содержание щелочи от массы золы.
Отформованные образцы устанавливались в пропарочную камеру и подвергались тепловой обработке по режиму (1,5 + 6 + 1) часа при температуре 95°С. После проведения пропаривания образцы испытыва-лись на показатели: прочности и плотности по стандартным методикам. Результаты испытаний сведены в табл. 2. На основании результатов построены графические зависимости (рис. 1-4).
Таблица 2
Физико-механические характеристики полученных образцов золощелочного вяжущего_
в а т с о С
в
о р
р а
-с
а т о с ы В
■О
р
т е м а
и Д
е и н е ш о н т О
- I
§ I
аф
о о
а
8
аз
Ма р
б о
с о
о л
оо с пли /г
^ I £
нс в дьо
ф I- ^
рсз
О 0 й и I а
я а Н к
щ
ю и.
а а
d к з
у у
р р
з г
а а
Р н
с о н ч
о р
а - а
П -ч б П
М о р о и М
п и *
о: и н р е с о: в
и д ь о
т е т ц
а р с з
ж С о а
с н р
5
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
55
1,07
1,04
169,0
54
1,05
1,04
169,0
51
1,0
1,0
163,5
51
1,0
1,0
161,0
51
51
1,0
1,0
163,0
50
0,98
1,0
158,0
47
0,92
0,96
153,0
47
0,92
0,96
151,5
47
0,92
0,96
152,0
504
532
569
545
565
547
594
578
583
1,535
1,552
1,585
13,93
7,092
11,51
5,860
12,48
6,109
9,32
4,562
8,44
4,132
11,81
5,781
11,80
5,545
14,15
6,650
15,18
7,134
Д 0
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
53
1,03
1,0
185,5
71 3
17,03
8,337
55
1,07
1,04
203,0
807
1,759
43,30
22,04
56
1,09
1,04
201,0
757
26,63
13,55
53
1,03
1,0
187,0
727
17,79
8,709
53
51
1,03
1,0
189,5
750
1,739
20,96
10,26
53
1,03
1,0
188,5
741
19,36
9,477
51
1,0
1,0
186,5
790
20,75
10,15
56
1,09
1,04
207,0
809
1,788
29,37
14,95
47
0,92
0,96
169,5
765
17,75
8,341
Д 5
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
60.3
90.1
90.2
90.3
54
1,05
1,04
187,0
695
36,42
18,54
49
0,96
1,0
173,5
733
1,712
30,07
14,72
54
1,05
1,04
188,5
709
33,54
17,07
52
1,01
1,0
190,5
793
36,91
18,06
48
51
0,94
1,0
175,5
790
1,772
34,47
16,87
52
1,01
1,0
184,0
732
37,08
18,15
54
1,05
1,04
206,5
872
51,0
25,96
50
0,98
1,0
179,5
757
1,797
41,21
20,17
51
1,0
1,0
183,5
761
47,7
23,35
0 Д
5
30.1
30.2
30.3
60.1
60.2
51
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1
30.2
30.3
о 60.1
о 60.2 51
60.3
90.1
90.2
90.3
30.1 54 1,05 1,04 193,5 1,754 22,17 11,28
30.2 63 1,23 1,10 232,0 1,803 1,800 27,03 14,55 12,77
30.3 59 1,15 1,08 222,0 1,842 23,62 12,48
о 60.1 61 1,19 1,08 229,0 1,838 30,02 15,87
ю 60.2 57 51 1,11 1,04 216,0 1,855 1,84 28,73 14,62 15,85
60.3 58 1,13 1,04 217,5 1,836 33,51 17,06
90.1 55 1,07 1,04 210,5 1,874 32,32 16,45
90.2 54 1,05 1,04 206,5 1,872 1,876 36,14 18,39 16,55
90.3 55 1,07 1,04 211,5 1,882 29,07 14,80
30.1 55 1,07 1,04 198,5 1,767 25,81 13,14
30.2 53 1,03 1,0 195,5 1,806 1,797 22,10 10,81 12,41
30.3 53 1,03 1,0 197,0 1,820 27,16 13,29
см 60.1 53 1,03 1,0 199,5 1,843 33,11 16,20
ю 60.2 55 51 1,07 1,04 201,0 1,789 1,842 30,08 15,31 15,68
ю 60.3 51 1,0 1,0 197,5 1,896 31,75 15,54
90.1 53 1,03 1,0 203,0 1,875 36,22 17,73
90.2 52 1,01 1,0 203,0 1,911 1,852 33,67 16,48 17,48
90.3 47 0,92 0,96 170,0 1,771 38,81 18,23
30.1 55 1,07 1,04 205,0 1,825 28,03 14,27
30.2 55 1,07 1,04 205,5 1,829 1,83 27,14 13,81 14,71
30.3 54 1,07 1,04 205,0 1,858 31,56 16,06
см 60.1 53 1,03 1,0 200,5 1,875 34,41 16,84
о 60.2 55 51 1,07 1,04 204,5 1,820 1,838 36,02 18,33 17,47
60.3 58 1,13 1,04 215,5 1,819 33,88 17,24
90.1 54 1,05 1,04 206,5 1,872 42,13 21,44
90.2 57 1,11 1,04 213,0 1,829 1,851 38,73 19,71 20,63
90.3 55 1,07 1,04 208,0 1,851 40,71 20,72
см 30.1 51 1,0 1,0 189,0 1,814 л яоя 26,16 12,80
ю 30.2 52 5 1 1,01 1,0 194,5 1,831 1,828 28,15 13,78 13,41
30.3 52 1,01 1,0 195,5 1,840 27,88 13,64
60.1 54 1,07 1,04 201,0 1,822 30,18 15,36
60.2 53 1,03 1,0 198,5 1,833 1,836 34,42 16,84 15,92
60.3 51 1,0 1,0 193,0 1,852 31,77 15,55
90.1 52 1,01 1,0 199,0 1,873 38,81 18,99
90.2 54 1,07 1,04 200,5 1,818 1,853 37,03 18,85 19,55
90.3 51 1,0 1,0 194,5 1,867 42,51 20,80
Обобщая вышеизложенное, можно сделать следующие выводы:
1. Рассматривая зависимость прочности золоще-лочного вяжущего от процентного содержания щелочи при разном времени измельчения золы, можно сказать, что увеличение процентного содержания щелочи позитивно сказывается на прочности исследуемых образцов как без измельчения золы так и при помоле
её в течение 60 минут. При увеличении времени помола до 120 минут количество щелочного компонента для обеспечения наиболее высокой прочности снижается до 10%, что объясняется более высокой реакционной способностью частиц золы.
Рис. 1. График зависимости прочности образцов от расхода щелочи и давления прессования без помола. Давление прессования: 1 - 90 МПа;
2 - 60 МПа; 3 - 30 МПа
2. Давление прессования сказывается по-разному на прочности золощелочного вяжущего. При измельчении в течение 60 минут увеличение давления носит волновой характер, а именно, при давлении прессования 30 МПа прочность композиций увеличивается, при давлении прессования 60 МПа прочность резко снижается. По всей видимости, это происходит из-за деструктивных процессов, связанных с разрушением структуры частиц золы. Далее при повышении давле-
ния до 90 МПа прочность композиций постепенно увеличивается, возможно, это связано с перегруппировкой частиц золы, которая ведет к уплотнению структуры искусственного камня. Данные высказывания справедливы для составов с содержанием щелочи 5 и 10%. При содержании щелочи 15% изменение прочности носит поступательный характер. При давлении прессования 30 МПа прочность резко увеличивается, в диапазоне давлений от 30 до 60 МПа кинетика увеличения прочности замедляется, а в интервале от 60 до 90 МПа прочность резко возрастает. Спада прочности в диапазоне давлений от 30 до 60 МПа не происходит, по всей видимости, из-за избытка щелочи, которая обеспечивает на фоне деструктивных процессов наибольшее количество структурных связей, способствующих обеспечению прочности. При проведении измельчения в течение 120 минут давление прессования при любом содержании щелочи позитивно сказывается на прочности золощелочного вяжущего.
3. Время измельчения золы конструктивно влияет на увеличение прочности материала, в частности, при содержании щелочи 10 и 15 %. При содержании щелочи до 5% резко выраженного скачка прочности не
а б
Рис. 2. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования и расхода щелочи без помола. Расход щелочи: 1 - 15% от массы золы; 2 - 10% от массы золы; 3 - 5% от массы золы
30,0 60,0
¿0,0 90,0
а б
Рис. 3. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования и расхода щелочи при времени помола золы 1 час. Расход щелочи: 1 - 15% от массы зола; 2-10% от массы золы;
3 - 5% от массы золы
а б
Рис. 4. График зависимости прочности (а) и плотности (б) образцов от давления прессования и расхода щелочи при времени помола золы 2 часа. Расход щелочи: 1 - 15% от массы золы;
2 -10% от массы золы; 3 -5% от массы золы
происходит, это, вероятно, связано с нехваткой щело- цами вяжущего, что в конечном счете ведет к сниже-чи для обеспечения прочного срастания между части- нию прочности.
Библиографический список
1. Волженский А.В., Буров Ю.С, Виноградов Б.Н., Гладких К.В. Бетоны, изделия из шлаковых и зольных материалов. М.: Стройиздат, 1969. 202 с.
2. Глуховский В.Д. Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях. Киев: Вища школа, 1981. 224 с.
3. ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
4. ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности.
5. Золощелочные вяжущие. Дворкин Л.И. и др. // Цемент. 1991. С. 21-25.
УДК 630.232
МЕХАНИЗМЫ ПОВЫШЕНИЯ ГИДРОФИЛЬНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД СТРУЕЙ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА
С.В. Молокова1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приводятся результаты экспериментальных исследований механизмов повышения гидрофильности сеянцев хвойных пород струей переохлажденного водяного пара. Исследуется влияние параметров струи пара на величину краевого угла смачивания. Предварительная обработка поверхности сеянцев хвойных пород струей переохлажденного водяного пара позволяет в 3-25 раз увеличить площадь обработанной поверхности сеянца без увеличения расхода рабочей жидкости. Ил. 6. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: краевой угол смачивания; гидрофильность; поверхностное натяжение; переохлажденный водяной пар.
MECHANISMS TO INCREASE THE SURFACE HYDROPHILITY OF CONIFEROUS SEEDLINGS UNDER THE JET OF SUPERCOOLED WATER VAPOR S.V. Molokova
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The author presents the results of experimental investigations of mechanisms to increase the hydro-phility of coniferous seedlings by the jet of supercooled water vapor. She studies the influence of the vapor jet parameters on the size of the contact angle of wetting. Preliminary treatment of coniferous seedling surface by the jet of supercooled water vapor enables to enlarge the area of seediling treated surface in 3 - 25 times without the increase of the working fluid discharge.
6 figures. 7 sources
Key words: contact angle of wetting; hydrophility; surface tension; supercooled water vapor.
Молокова Светлана Васильевна, кандидат технических наук, доцент кафедры самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел.: (3952) 405131, 89646556670, e-mail: [email protected]
Molokova Svetlana Vasilievna, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Aircraft Construction and Maintenance, tel.: (3952) 405131, 89646556670, e-mail: [email protected]
