CC BY
6НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ
ЗДАНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. П 683. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя. - М.: Минтопэнерго РФ, 1995.
2. Программа ПРОЛОГ версия 3.1. Руководство пользователя. - ЗАО НПФ ЛОГИКА, 2007.
3. Программа «ВЗЛЁТ СП» версия 2.1. Руководство пользователя. - Санкт-Петербург, 2009.
4. Тепловычислитель СПТ942. Руководство по эксплуатации. - ЗАО НПФ ЛОГИКА, 2003.
5. МДК 4-05.2004. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. - М, 2003.
УДК 666.952.2
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫХ ЗОЛ ТЭЦ В СОСТАВАХ СТЯЖЕК ДЛЯ ПОЛОВ
Н.В. Музалевская
В статье изложены результаты исследования влияния свободного оксида кальция, содержащегося в высококальциевой золе ТЭЦ, на собственные деформации золо-цементно-песчаного раствора. Разработаны математические модели деформаций расширения растворного камня в зависимости от содержания оксида кальция и подвижности исходной растворной смеси. Приведены результаты исследований прочностных характеристик полученных стяжек для пола.
Ключевые слова: высококальциевые золы ТЭЦ, золо-цементно-песчаный раствор, собственные деформации камня, оксид кальция, математические модели.
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, твердение портландцемента сопровождается усадочными деформациями, приводящими к трещинообразова-нию материалов на его основе. Применение безусадочных или расширяющихся цементов позволяет добиться положительных линейных деформаций за счет образования эттрин-гита [1] и/или гидроксидов кальция и магния [2].
Одним из материалов, способствующих расширению растворов и бетонов, может являться высококальциевая зола (ВКЗ) ТЭЦ. Благодаря ее фазовому составу [3, 4], включающему алюминаты кальция, алюмофер-ритно-стекловидную фазу, ангидрит, свободные СаО и МдО, расширение будет обеспечиваться как за счет гидратации «пережженных» оксидов кальция и магния, так и за счет образования дополнительного количества эттрингита и эттрингитоподобных фаз.
Однако, при оценке степени расширения золосодержащих композиций необходимо учитывать постоянно изменяющийся состав ВКЗ.
Поэтому целью настоящего исследования являлась оценка собственных деформаций золо-цементных растворов с учетом статистических изменений состава и свойств ис-
пользуемых зол, а также способов устройства стяжки для пола.
СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
В исследованиях использовались портландцемент Голухинского цементного завода ПЦ 500 Д0, высококальциевая зола от сжигания бурых углей КАТЭКа на Барнаульской ТЭЦ-3 с содержанием свободного СаО (СаОсвоб) от 0,5 до 6,5 %, песок Обской с модулем крупности Мкр = 1,2.
Для проведения эксперимента формовались образцы-балочки размером 4*4*16 см из золо-цементно-песчаного раствора с увеличенным на 60 % содержанием смешанного вяжущего по сравнению с содержанием вяжущего в контрольном составе. В качестве контрольного использовался заводской состав цементно-песчаного раствора, используемый в строительстве. Вяжущее изготавливалось путем сухого смешивания 40 % портландцемента и 60 % высококальциевой золы. Подвижность растворных смесей П2 и П3 (погружение конуса 5 и 10 см соответственно) определялась в соответствии с ГОСТ 580286.
Твердение осуществлялось первые 28 суток в нормальных условиях (1=+20 °С,
влажность 100 %), далее - в воздушно-сухих (t=+20 °С, влажность 60-70 %). Собственные деформации растворного камня определялись на образцах-балочках с реперами по ГОСТ 24544-81 на индикаторе часового типа первые 2 недели твердения через день, а затем через 3 дня. Прочностные характеристики устанавливались на 3, 7, 14 и 28 сутки в соответствии с ГОСТ 5802-86.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По ранее проведенным исследованиям [5] было установлено, что на деформации цементно-зольных композиций большое влияние оказывают содержащиеся в золе свободные оксиды кальция и магния. Учитывая то, что деформации удлинения от свободного МдО в 2-2,5 раза меньше в сравнении со свободным СаО, а также то, что его содержание в золе часто не превышает 1,52% [6], дальнейшие исследования проводились по установлению закономерности влияния количества свободного оксида кальция в золе на собственные деформации стяжки для пола при изменении подвижности растворной смеси. Для безусадочного твердения стяжки с подвижностью П2 (рисунок 1) необходимо содержание СаОсвоб свыше 3,5 %, при этом достигается линейное расширение от 0,5 до 1,5 мм/м, компенсирующее усадку цементного камня.
При увеличении подвижности растворной смеси до П3 (рисунок 2) содержание свободной извести в золе, обеспечивающее без-
усадочное твердение раствора, так же составляет более 3,5 %, что позволяет сделать вывод об одинаковом характере изменения собственных деформаций растворов разной подвижности. Однако, на поздние сроки твердения безусадочность растворов с подвижностью П2 будет обеспечиваться при содержании свободной извести в золе в количестве не менее 4,5 % (рисунок 1), тогда как для растворов с подвижностью П3 только с содержанием СаОсвоб в золе 5,5 % (рисунок 2). Таким образом, данные математические модели позволяют оценить собственные деформации стяжки для пола в зависимости от ее подвижности и устанавливают граничные значения содержания СаОсвоб в золе, обеспечивающие безусадочное твердение как в ранние, так и более поздние сроки. Для усаживающихся из-за низкого содержания свободного СаО стяжек предложены составы с добавками гипса, гипса и глиноземистого цемента, расширяющиеся за счет синтеза дополнительного количества эттрингитоподобных фаз.
Анализ зависимости прочности при сжатии растворного камня от содержания СаОсвоб в золе показал, что при подвижности растворной смеси П2 (рисунок 3) обеспечивается марка от М250 до М300 при содержании свободной извести в золе от 3,5 %. Увеличение подвижности до П3 приводит к снижению прочности при сжатии до 20 - 25 МПа (рисунок 4), при том, что контрольный состав обеспечивает прочность лишь в 15 МПа. При этом содержание цемента в зольных составах снижено на 9%.
R = 0.93
DL=0.02553*(CaOcBo6)2-0.56e"3*t2+0.00211*CaOcBo6*t+0.014743*CaOcBo6+0.025844*t
-0.28592
Линейные деформации (DL), мм/м
2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0
70
00
□ о 5
Время (t), сутки
Содержание СаОсвоб в золе, %
Рисунок 1 - Зависимость линейных деформаций растворного камня (подвижность П2) от времени твердения и содержания свободного СаО в золе
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫХ ЗОЛ ТЭЦ В СОСТАВАХ СТЯЖЕК ДЛЯ
ПОЛОВ
R = 0.95
DL=0.022186*(CaOсвоб)2-0.68e-3*t2+0.002766*CaOсвоб*t+0.014438*CaOсвоб+0.024671*
Ю.06654
Линейные деформации (Х), мм/м
.........
2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 -1,5
70
00
Время (1), сутки
Содержание СаОсвоб, %
О 0,5 О 0 О -0,5
Рисунок 2 - Зависимость линейных деформаций растворного камня (подвижность П3) от времени твердения и содержания свободного СаО в золе
Я = 0.93
Rсж=-1.2234*(CaOсвоб)2-0.0409*t2+0.069917*CaOсвоб*t+13.4752*CaOсвоб+1.5787*t-27.
765
Прочность при сжатии (Кож), МПа
40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5
32
Время (1), сутки
02
□ 20 □ 10
Содержание СаОсвоб в золе, %
Рисунок 3 - Зависимость прочности при сжатии растворного камня с подвижностью П2 от времени твердения и содержания свободного СаО в золе
Так как оборудование, имеющееся на строительных объектах на сегодняшний день, не позволяет перекачивать низкоподвижные растворные смеси с погружением конуса 5 - 8 см, целесообразно изготовление золо-
цементно-песчаного раствора в виде сухой строительной смеси с затворением и укладкой растворов непосредственно на этажах строящегося объекта.
R = 0.97
Rсж=-1.0392*(ca0своб)2-0.03361*t2+0.008789*ca0своб*t+12.0836*ca0своб+1.52975*t
-27.236
Прочность при сжатии (Ксж), МПа
Время (1), сутки
0 2
□ 15
□ 5
Содержание СаОсвоб в золе, %
Рисунок 4 - Зависимость прочности при сжатии растворного камня с подвижностью П3 от времени твердения и содержания свободного СаО в золе
ВЫВОДЫ
1. Применение высококальциевых зол ТЭЦ с содержанием свободного СаО более 3,5 % в составах стяжек для полов позволяет компенсировать усадку цементного камня.
2. Изменение подвижности растворной смеси с П2 до П3 незначительно влияет на собственные деформации золо-цементно-песчаного камня, однако увеличивает граничное значение содержания СаОсвоб в золе, обеспечивающее безусадочность композиции на 1 %.
3. По прочностным характеристикам безусадочные стяжки для полов на основе ВКЗ соответствуют маркам от М200 до М300 при пониженном на 9 % по сравнению с контролем содержании цемента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Рамачандран, В. Наука о бетоне: Физико-химическое бетоноведение / В. Рамчандран, Р. Фельдман, Дж. Бодуэн. - М.: Стройиздат, 1986. -278 с.
3. Овчаренко, Г.И. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах / Г.И. Овчаренко, Л.Г. Плотникова, В.Б. Францен. -Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1997. - 149 с.
4. Овчаренко, Г.И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах / Г.И. Овчаренко. -Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1992. - 216 с.
5. Овчаренко, Г.И. Безусадочные цементно-зольные композиции / Г.И. Овчаренко, Е.Ю. Хи-жинкова, Н.В. Музалевская, Т.С. Балабаева // Известия высших учебных заведений. Строительство, 2010 - №9. - С. 73-75
6. Хижинкова Е.Ю. Разработка технологии золо-портландцемента из высококальциевых зол ТЭЦ с обеспечением деструктивной безопасности материалов: Автореф. дис. Канд. Техн. наук. - Барнаул. 2007. - 20 с.
1. Штарк, Й. Цемент и известь / Й. Штарк, Б. Вихт; перевод с нем. А. Тулаганова; под ред. П. Кривен-ко. - Киев, 2008. - 480 с.
