CC BY
58
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_
УДК 691.327:666.97
С.В.Степанов
канд. техн. наук, ст.преп. КГАСУ e-mail: [email protected] И.В.Боровских канд. техн. наук, доцент КГАСУ e-mail: [email protected] Г.Р.Хилавиева e-mail: [email protected] Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г.Казань, РФ
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Аннотация
Исследовано влияние гальванического шлама на тепловеделение цементного теста. Предложен вариант его использования в качестве компонента противоморозной добавки. Разработанная противоморозная добавка предотвращает замерзание бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении, а также до начала активной тепловой обработки.
Ключевые слова Гальванический шлам, тепловыделение, противоморозные добавки.
Бетон является одним из материалов, который может аккумулировать в себе большое количество техногенных отходов. [1] Проблема утилизации отходов гальванических производств, пока стоит не на должном научно-техническом уровне. С нашей точки зрения, наиболее рациональным путем их утилизации является использование этих отходов в качестве компонента строительных материалов, конечно с обязательным гигиеническим исследованием их и особенно строительных материалов, изготовленных на их основе [2].
Существуют немногочисленные способы использования шламов гальванических производств в качестве жидкой фазы, выполняющих свойства регуляторов кристаллизации при изготовлении: цементных вяжущих (растворов и бетонов); сырьевых смесей в производстве керамических изделий (кирпича, плитки, блоков); асфальтобетонных смесей. Целесообразность их использования заключается, в экономии минеральных и энергоресурсов, а также зависит от их влияния на долговечность бетона [3-5].
На кафедре технологии строительных материалов, изделий и конструкций (ТСМИК) Казанского государственного архитектурно-строительного университета разрабатываются составы комплексных противоморозных химических добавок с применением гальванического шлама (ГШ).
В ходе исследования использовались следующие исходные сырьевые материалы: портландцемент ПЦ 500Д0; в качестве заполнителя - кварцевый песок Камского месторождения. В качестве химических добавок были использованы суперпластификатор С-3, формиат натрия и ГШ. Гальванический шлам является тонкодисперсным отходом обработки алюминиевых профилей методом анодирования. В состав шлама входит до 55% оксида алюминия. Результаты проведенной ИК-спектроскопии показали, что алюминаты в гальваническом шламе представлены в виде смеси, состоящей из оксидов алюминия, гидроксида алюминия и сульфата алюминия в соотношении АЬОз: А1(ОН)з: Ah(SO4)3 = 15:25:60 весовых частей.
Введение в состав цементного теста ГШ влияет и на тепловыделение при гидратации цемента. Пик тепловыделения при гидратации цемента ПЦ500Д0 без ГШ наступает через 11 ч и достигает температуры 43,5 оС. При введении в цемент ГШ максимальное тепловыделение наступает раньше - через 6 ч. При этом наибольшая температура разогрева цемента достигает 49 оС. Вероятно, это связано с быстрым выделением алюмосиликатных новообразований (шести- или десятиводные гидроалюминаты кальция, моно- или
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_
трехсульфатная форма гидросульфоалюминатов кальция и др.) в результате взаимодействия ГШ, как поставщика активных алюминатных компонентов, с цементом - поставщика силикатных минералов. Увеличивая тепловыделение при гидратации цемента и ускоряя твердение бетона в начальные сроки, ГШ положительно влияет на твердение бетона при отрицательной температуре. Что и предопределяет его использование в составе противоморозной добавки.
Предварительные испытания разработанных составов противоморозных добавок (ПМД) показывают эффективность использования ГШ в качестве компонента противоморозной добавки вместе с суперпластификатором С-3, формиатом натрия. Составы мелкозернистого бетона для оценки эффективности добавок приняты по ГОСТ 30459-2008.
Таблица 1
Эффективность применения добавок в цементных бетонах
№ Добавка Дозиров-ка, % Прочность на 28 сутки, МПа Примечание
при изгибе при сжатии
1 Без добавки - 5,28 23,4 твердели в н.у.
2 ПМД (-5) 4 2,26 10,2 твердели при -50С
3 «Криопласт П25 -1» 4 1,35 5,2 твердели при -150С
4 ПМД (-15) 5 1,40 5,5 твердели при -150С
Как видно из таблицы 1 введенная в бетон добавка (ПМД - 15) после твердения при -150С в течении 28 суток, оказалась лучше, чем известная добавка «Криопласт», а добавка (ПМД - 5) показала - 35 % прочности после твердения при -50С от контрольного образца, что полностью удовлетворяет ГОСТ 242112003. Введение в состав бетона добавок ПМД (-5), ПМД (-15) позволяет обеспечивать последующую гидратацию минералов портландцемента, обеспечивая тем самым твердение бетона на морозе.
Разработанная противоморозная добавка предотвращает замерзание бетонной смеси при транспортировке, укладке и уплотнении, а также до начала активной тепловой обработки (электропрогрев, греющая опалубка, инфракрасный прогрев и др.) или при термосном выдерживании до устройства теплоизоляции.
Выполненные исследования показали целесообразность применения гальванического шлама в качестве компонента эффективных противоморозных добавок.
Список использованной литературы:
1. Красиникова Н.М., Морозов Н.М., Казанцева А.С. О возможности использования шлама переработки бетонных отходов. // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 3. С. 121-126.
2. Улицкий В.А. Использование отходов гальваношламов в цементныхкомпозициях. Межотраслевой научно-технический сборник. - М., 1992. Вып. 1. С.82-85.
3. Боровских И.В., Морозов Н.М. Повышение долговечности базальтовой фибры в цементных бетонах. // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2012. № 2. С. 160-165.
4. Степанов С.В., Морозов Н.М., Хозин В.Г. Исследование долговечности бетонов с ускорителем твердения на основе гальванического шлама. // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 2 (24). С. 268-272.
5. Морозов Н.М., Красиникова Н.М., Боровских И.В. Факторы, влияющие на разрушение бетона дорожных плит. // Инженерно-строительный журнал. 2015. № 7 (59). С. 30-38.
6. Степанов С.В., Морозов Н.М., Хозин В.Г. Исследование фазового состава гидратированного цемента с комплексным ускорителем твердения // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2015. № 1. С. 142-147.
© Степанов С.В., Боровских И.В., Хилавиева Г.Р., 2016
