CC BY
22УДК 666.944.21
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-77-83
A.Ю. МАРКОВ, инженер-исследователь (markovandrey11@gmail.com),
B.В. СТРОКОВА, д-р техн. наук (vvstrokova@gmail.com), И.Ю. МАРКОВА, канд. техн. наук (irishka-31.90@mail.ru)
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46)
Оценка свойств топливных зол
как компонентов композиционных материалов
Композиционные материалы сочетают в своем составе разнородные компоненты, варьируя соотношением которых возможно получение материалов с требуемым набором свойств. К таким материалам относится цементоасфальтобетон, который является полужестким композитом, содержащим термодинамически несовместимые виды вяжущих (битум и цемент). Учитывая, что топливные золы в различной степени оказывают положительное воздействие на свойства как органических, так и неорганических вяжущих гидратационного твердения, возникает необходимость определения стадии введения топливных зол в сырьевую смесь при получении конечного материала раздельно-последовательным способом. В связи с этим в работе представлены результаты исследования вариативности физико-химических и структурных особенностей топливных зол, изучена их активность по отношению к наиболее химически активному компоненту цементоасфальтобетона - портландцементу, а также произведен сравнительный анализ влияния зол на изменение структурно-механических и вязкоупругих свойств битума. Исследованиям подверглись высококальциевая зола Назаровской ТЭС и низкокальциевая зола Троицкой ГРЭС. В результате анализа расчетных показателей качества зол и эмпирических данных индекса активности по отношению к портландцементу установлена зависимость изменения этих параметров от состава и структурных особенностей топливных зол. Сравнительный анализ структурно-механических и вязкоупругих свойств позволил установить целесообразность применения каждого из типов зол в зависимости от изменения температурного интервала эксплуатации битума.
Ключевые слова: цементоасфальтобетон, топливная зола, портландцемент, битум, золобитумное вяжущее.
Источник финансирования. Грант Президента Российской Федерации НШ—2724.2018.8.
Для цитирования: Марков А.Ю., Строкова В.В., Маркова И.Ю. Оценка свойств топливных зол как компонентов композиционных материалов // Строительные материалы. 2019. № 4. С. 77-83. 001: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-77-83
A.Yu. MARKOV, Engineer-Researcher ((markovandrey11@gmail.com), V.V. STROKOVA, Doctor of Sciences (Engineering) (vvstrokova@gmail.com), I.Yu. MARKOVA, Candidate of Sciences (Engineering) (irishka-31.90@mail.ru)
Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (46, Kostyukova Street, Belgorod, 308012, Russian Federation)
Evaluation of Properties of Fuel Ashes as Components of Composite Materials
Composite materials combine heterogeneous components in their composition, varying the ratio of which it is possible to obtain materials with the required set of properties. These materials include cement asphalt concrete, which is a semi-rigid composite containing thermodynamically incompatible types of binders (bitumen and cement). Taking into account that the fuel ashes to varying degrees have a positive effect on the properties of both organic and inorganic binders of hydration hardening, it is necessary to determine the stage of introduction of fuel ashes into the raw material mixture when obtaining the final material by a separate and sequential method. In this regard, the paper presents the results of a study of the variability of physico-chemical and structural features of fuel ashes, studies their activity with respect to the most chemically active component of cement asphalt-Portland cement, as well as makes a comparative analysis of the effect of ashes on the change of structural-mechanical and visco-elastic properties of bitumen. High calcium ash of Nazarovskaya TPP and low-calcium ash of Troitskaya SDPS (state district power station) were subjected to the studies. As a result of the analysis of calculated indicators of the quality of ashes and empirical data of the activity index in relation to Portland cement, the dependence of changes in these parameters on the composition and structural features of fuel ashes is established. Comparative analysis of structural and mechanical and visco-elastic properties makes it possible to establish the feasibility of each of the types of ashes depending on the changes of the temperature interval of exploitation of bitumen.
Keywords: cement-asphalt concrete, fuel ash, Portland cement, bitumen, ash-bitumen binder.
Source of financing. Grant of the President of the Russian Federation NSh — 2724.2018.8.
For citation: Markov A.Yu., Strokova V.V., Markova I.Yu. Evaluation of properties of fuel ashes as components of composite materials. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 4, pp. 77-83. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-769-4-77-83 (In Russian).
Изучение композиционных материалов в виде полужестких композитов на основе комплексных вяжущих в качестве дорожно-строительных материалов как в СССР, так и за рубежом было начато во второй половине XX в. [1—4]. Уникальность их состоит в том, что они сочетают в себе заданный набор свойств нежестких и жестких элементов различной природы и структуры. В процессе многолетних исследований в области разработки и применения полужестких композитов дорожно-строительного на-
значения установлено, что процесс структурообразо-вания цементоасфальтобетона главным образом заключается в формировании различного рода связей между агрегатами гидравлического вяжущего, образованными в процессе гидратации, и пленками органического вяжущего различной толщины [5—7]. Исследователями БГТУ им. В.Г. Шухова [8—10] был проведен ряд работ, связанных с оптимизацией структуры полужестких композитов, которая основывалась на теории перколяции (оптимальное коли-
j'^J ®
апрель 2019
77
чество структурных связей в композите при минимально необходимом количестве компонентов), и плотнейшей упаковки частиц. Таким образом, це-ментоасфальтобетон — это материал, сочетающий в себе положительные качества цементо- и асфальтобетона, применение которого может повысить долговечность покрытий автомобильных дорог в сложившихся условиях высокой интенсивности движения и грузонапряженности по сравнению с традиционными асфальтобетонными покрытиями. Однако, несмотря на положительные характеристики, полужесткие композиты не получили широкого применения по ряду причин, наиболее важной из которых является их стоимость.
Одним из методов решения указанной проблемы может стать применение в составе полужестких композитов на основе комплексных вяжущих топливных зол [11]. Эффективность использования зол, полученных при сжигании различных видов углей, в составе золобитумного вяжущего была обоснована ранее [12—14]. Следует отметить, что, несмотря на большое количество работ, направленных на изучение зол как компонентов систем с применением органических вяжущих, так и систем на основе неорганических гидравлических вяжущих, и полученные положительные результаты, возможность их использования в составе цементо-асфальтобетонных смесей недостаточно изучена. В этой связи представляется целесообразным изучение механизма взаимодействия различных видов зол с компонентами системы на основе комплексного вяжущего.
Таким образом, целью настоящей работы является изучение комплекса свойств топливных зол различных видов и их активность по отношению к портландцементу, а также сравнительный анализ их влияния на свойства битума.
Для изучения возможности и целесообразности применения топливных зол различных типов в составе цементоасфальтобетона в настоящей работе исследованы два вида отходов топливно-энергетических предприятий, выбор которых обусловлен различием исходного топлива и, как следствие, свойств формируемых зол:
— зола Назаровской ТЭС (Красноярская обл.), полученная при сжигании бурого угля Ирша-Бородинского месторождения;
— зола Троицкой ГРЭС (Челябинская обл.), полученная при сжигании каменного угля Экибастузского месторождения.
Химический и минеральный составы топливных зол определялись с использованием рентгено-флуоресцентного спектрометра серии ARL 9900 Workstation со встроенной системой дифракции. Количественная оценка состава зол проводилась с применением количественного РФА, основанного на методе Ритвельда, а также с использованием справочной литературы и базы данных PDF-2 Международного центра дифракционных данных (ICDD).
Морфоструктурные особенности исследовались с использованием сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения TESCAN MIRA 3 LMU.
Площадь активной удельной поверхности определялась на приборе Сорби-М с использованием азота по методу БЭТ.
Адсорбционная активность топливных зол определялась с использованием двух методов.
1. Индикаторный метод, основанный на адсорбции одноосновных индикаторов на поверхности твердых частиц в водной среде, что приводит к изменению окраски индикаторов. Адсорбционную активность материала характеризуют бренстедовские кислотные активные центры, в связи с чем использовали индикаторы в диапазоне кислотности от 0 до +7 pKa: кристаллический фиолетовый, бриллиантовый зеленый, фуксин, метиловый оранжевый, метиловый красный, бромкрезоловый пурпурный.
2. Метод Запорожца, суть которого заключается в поглощении твердыми частицами CaO из насыщенного известкового раствора, разницу между исходным значением и после поглощения определяют титрованием HCl.
Расчет показателей качества зол производился по формулам [15]:
M0=(CaO+MgO+K2O+Na2O)/(SiO2+Al2O3); (1) M=SiO2/(Al2O3+Fe2O3; (2)
K=(CaO+Al2O3+MgO)/(SiO2+TiO2). (3)
С целью определения индекса активности исследуемых в работе топливных зол различных типов по методике ГОСТ 25818—2017 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия» использовался портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производства ЗАО «Белгородский цемент» и песок Сенев-ского месторождения.
Исследование влияния топливных зол на структурно-механические свойства органического вяжущего проводились с использованием стандартной методики ГОСТ 11501—78. С целью изучения динамики изменения свойств битума использовалось 5, 10 и 15% добавки в виде топливных зол. Для сравнения качества исследуемого техногенного сырья использовался известняковый минеральный порошок производства ООО «Стромис», битум нефтяной дорожный Московского НПЗ марки БНД 60/90.
Кроме того, для определения вязкоупругих характеристик битума, модифицированного различными видами топливных зол в соответствии с методикой Superpave (спецификации TP538 SHRP и AASHTO T315) применялся ротационный вискозиметр Rheotest RN4.1 с измерительной системой пластина/пластина. Диаметр применяемой пластины (P1) составлял 36 мм, а диапазон измерения вязкости — 100—108 мПа.с; температурный диапазон — +46 — +76оС.
Оба типа алюмосиликатных отходов топливно-энергетических предприятий получены сухим способом сжигания и удаления, однако в силу того, что
Таблица 1
Химический состав алюмосиликатных отходов топливно-энергетических предприятий
Источник получения золы CaO SiO2 AI2O3 Fe2O3 SO3 MgO Na2O ППП
Назаровская ТЭС 37,8 31,55 8,84 8,99 4,40 6,31 0,76 3,15
Троицкая ГРЭС 0,61 62,53 28,75 4,1 0,21 1,06 1,05 4,95
16
■.Кварц 7,61 ±0,77 Периклаз 0,85+0,11
Ангидрит 7,02+0,55 С А 21,34+2,31
Кальцит 0,69+0,22 С AF 4,11+0,97
Портландит 3,47+0,71 Магнетит 1,56+0,27
Известь 4,09+0,27 Амор. фаза 49,26
24
32
40 48
20 (о)
56
64
72
12000
80
0
-2000 -4000 -6000
Кварц 9,25+1,57 Муллит 18,69+1,72 Магнетит 1,87+0,34 Амор. фаза 70,19
16
24
32
40 48
20 (о)
56
64
72
80
Рис. 1. Фазовый состав топливных зол различных типов по данным полнопрофильного РФА: а - высококальциевая зола Назаровской ТЭС; б - низкокальциевая зола Троицкой ГРЭС
используется различное исходное сырье, обладают существенными отличиями. Согласно данным химического состава, зола Назаровской ТЭС отличается высоким содержанием оксида кальция по сравнению с золой Троицкой ГРЭС (табл. 1). Кроме того, суммарное содержание оксидов кремния и алюминия в низкокальциевой золе Троицкой ГРЭС в 2,3 раза превышает аналогичный показатель для Назаровской ТЭС.
Согласно данным количественного рентгенофа-зового анализа, в составе как высококальциевой, так и низкокальциевой золы наблюдается высокое содержание рентгеноаморфной фазы — 49,26 и 70,19% соответственно (рис. 1), что согласуется с данными химического анализа (суммарное содержание SiO2 и А1203 согласно данным табл. 1).
При этом высококальциевая зола содержит в своем составе более 20% трехкальциевого алюмината и небольшое (около 4%) количество четырех-кальциевого алюмоферрита. Представленные минералы являются характерными составляющими цементного клинкера, а их количество может оказывать влияние на сроки схватывания цемента. Низкокальциевая зола Троицкой ГРЭС имеет в своем составе более 18% муллита. Это — высокотемпературный минерал непостоянного состава, являющийся типичным составляющим низкокальциевых зольных отходов.
Анализ морфологии слагающих частиц топливных зол (рис. 2) показал, что основная масса обоих типов зол представлена сферическими частицами, однако наблюдаются различия в морфологии их поверхности. Так, сферические частицы высококальциевой золы (рис. 2, а) диаметром около 15—20 мкм обладают развитой поверхностью, обусловленной, с
одной стороны, присутствием на них продуктов оплавления неправильной формы, а с другой — более мелких сферических частиц (диаметр до 5 мкм). Сферические частицы низкокальциевой золы диаметром до 15—50 мкм (рис. 2, б) имеют менее развитую поверхность, при этом более мелкие анизоме-тричные частицы равномерно распределены в объеме образца.
Согласно данным о площади активной удельной поверхности (£) по методу БЭТ, алюмосиликатные полидисперсные золы несколько отличаются. Для высококальциевой золы Назаровской ТЭС это 1600 м2/кг, для низкокальциевой золы Троицкой ГРЭС — 3200 м2/кг. Таким образом, наблюдается расхождение между данными о размерности частиц согласно микроструктурному анализу и данными о площади активной удельной поверхности. Данный факт объясняется большим количеством частиц ани-зометричной формы размером <5 мкм в составе низкокальциевой золы.
Кроме того, следует обратить внимание, что согласно сравнительной оценке адсорбционной активности топливных зол различных типов по отношению к Са(ОН)2, определенной индикаторным методом и методом Запорожца, активность низкокальциевой золы Троицкой ГРЭС в разы превышает этот показатель для высококальциевой золы Назаровской ТЭС (в 10,4 раза по индикаторному методу и в три раза по методу Запорожца, табл. 2).
На основании химического состава были рассчитаны модуль основности (гидросиликатный) Мо, силикатный (кремнеземистый) модуль Мс и коэффициент качества К (формулы 1—3). Указанные расчетные данные являются основополагающими показателями качества с точки зрения классификации
б
8
8
научно-технический и производственный журнал
апрель 2019 79
Рис. 2. Микроструктурные особенности топливных зол: а - Назаровской ТЭС; б - Троицкой ГРЭС
Таблица 2
Адсорбционная активность топливных зол
Источник получения золы 5уд По БЭТ, м2/кг Количество активных бренстедовских кислотных центров, Х10-3 мг-экв/г Количество поглощенного СаО по методу Запорожца, мг/г
Назаровская ТЭС 1600 4,38 1
Троицкая ГРЭС 3200 45,42 3
Таблица 3
Показатели качества золы-уноса
Показатели качества Источник получения золы
Назаровская ТЭС Троицкая ГРЭС
Модуль основности Мо 1,16 0,03
Силикатный модуль Мс 1,77 1,9
Коэффициент качества К 1,67 0,48
Таблица 4
Результаты определения индекса активности
Возраст образцов Допустимые значения индекса активности Источник получения золы, используемой в составе растворной смеси
Назаровская ТЭС Троицкая ГРЭС
28 сут > 75 76 6
90 сут > 85 82 92
зольных и золошлаковых материалов как компонентов цементного вяжущего, которые делят их на три группы: активные, скрытоактивные и инертные. Анализ результатов показал, что высококальциевая зола Назаровской ТЭС согласно всем трем показателям (табл. 3), а также содержанию СаО (37,8%, табл. 1) является активным материалом, который обладает свойством самостоятельного твердения, чего нельзя сказать о низкокальциевой золе Троицкой ГРЭС. Низкокальциевая зола характеризуется невысоким модулем основности и коэффициентом качества, содержанием СаО<1%, но при этом высоким силикатным модулем. Следовательно, низкокальциевая зола Троицкой ГРЭС относится к группе инертных материалов [15], рекомендуемым направлением использования которых является дорожное строительство, производство кирпича или зольного гравия, а значит, применение его в составе цементобетона нецелесообразно. Однако определение индекса активности согласно методике ГОСТ 25818—2017 показало следующее (табл. 4): для высококальциевой золы Назаровской ТЭС индекс активности через 28 сут составил 76, а через 90 сут — 82 при нормируемых величинах индекса активности через 28 сут >70, а через 90 сут >80. В то же время индекс активности для низкокальциевой золы через 28 сут составил 6, а через 90 сут — 92.
Значение индекса активности высококальциевой золы через 28 сут находится в пределах нормы и объясняется наличием в ее составе клинкерных минера-
лов, которые обеспечивают необходимую скорость твердения и соответственно необходимую прочность в обозначенные сроки. Низкокальциевая же зола благодаря высокому содержанию SiO2 и аморфной фазы выступает в качестве пуццоланового компонента, что проявляется в высокой адсорбционной активности по отношению к гидроксиду кальция. В этой связи индекс активности на 90-е сут твердения превышает аналогичный показатель для высококальциевой золы.
С целью сравнительного анализа взаимодействия рассматриваемых типов зол с органическим вяжущим изучена пенетрация (или обратная вязкость) как основная характеристика структурно-механических свойств битума (рис. 3).
Испытания битума при +25оС с использованием 5% высококальциевой золы показали, что пенетра-ция снижается на 28% по сравнению с исходным битумом и на 7% по сравнению с битумом, структурированным известняком, при этом значения пене-трации битума с добавками соответствуют марке битума БНД 40/60 (рис. 3, а). Такое же содержание низкокальциевой золы в составе золобитумного вяжущего приводит к повышению значения пенетра-ции на 3% относительно битума без добавки и на 17% относительно битума с известняковым минеральным порошком (рис. 3, а).
Увеличение количества добавки высококальциевой золы до 10% от массы битума позволяет снизить значения пенетрации на 34% по сравнению с
научно-технический и производственный журнал
AD
5%
10%
15%
5%
10%
15%
Концентрация золы в битуме, мас. % Концентрация золы в битуме, мас. %
Рис. 3. Динамика изменения пенетрации в зависимости от типа и количества золы: а - при +25оС; б - при 0оС; ЦЦ - зола Назаровской ТЭС; ЦЦ - зола Троицкой ГРЭС; О - известняковый МП; - исходный битум
26000 24000
20000 8000
2000
8000
2000 0
ч
V
5
\ч 4 :
Ч 2
""Ч • ./ г®
1
1 т 1 т т V
46 49 52 55 58 61 64 67 70 Температура испытания ^ оС
73 76
32000
26000
4000
ч
\
\
3
I у
/ 4
V/
/ \
\ч\ 2
1 __
46 49 52 55 58 61 64 67 70 Температура испытания ^ оС
73 76
28000
24000
6000
2000
4000
i
\
Л ■.
1 ч ч
\ Л
ч V 4 ч ■ /
3
2
1 "" -1- -1-1-1-1- '1 . г ;• -1-1
46 49 52 55 58 61 64 67 70 Температура испытания ^ оС
73 76
Рис. 4. Изменение параметра устойчивости битума к колееобразова-нию в зависимости от концентрации топливных зол: а - 5% от массы битума; б - 10% от массы битума; в - 15% от массы битума; 1 - битум исходный; 2 - зола Троицкой ГРЭС; 3 - зола Назаровской ТЭС; 4 - известняковый МП
исходн ым битумом, что на 4% выше, чем для битума сизвестняком (рис. 3, а). При использовании 10%%! низкокальциевой золы пенетрация снижается на 200%, что на 14% ниже значений, характерных для битума с высококальциевой золой, при этом значен ия пенетрации соответствуют марке битума БНД 400/60 (рис. 3, а).
Концентрация добавки высококальциевой золы в количестве 15% приводит к снижению пенетрации на 370% относительно значений пенетрации исходного битума, что на 3% выше, чем при введении известнякового минерального порошка (рис. 3, а). Введение 15% низкокальциевой золы приводит к снижению пенетрации на 23% по сравнению с исходным битумом и на 22% по сравнению с известняком (рис. 3, а). Так, значения пенетрации с применением высококальциевой золы на 18% ниже, чем с применением низкокальциевой.
Таким образом, эмпирические исследования структурно-механических свойств битума, модифицированного различными типами топливных зол, характеризующиеся изменением обратной вязкости при +25оС, показывают, что использование обоих типов зол позволяет повысить вязкость битума при положительной температуре. Однако более эффективной является высококальциевая зола Назаровской ТЭС, и эффективность ее соизмерима с известняковым минеральным порошком.
Анализ результатов пенетрации при 0оС показал, что использование как высококальциевой, так и низкокальциевой золы приводит к повышению значения пенетрации на 14 и 52% соответственно по сравнению с исходным битумом, что на 50 и 13% соответственно ниже значений пенетрации битума с известняком (рис. 3, б).
Дальнейшее увеличение концентрации высококальциевой золы до 10 и 15% является нецелесообразным, так как значения пенетрации соответственно равны или на 5% ниже значений исходного битума (рис. 3, б), чего нельзя сказать о низкокальциевой золе. Ее использование в количестве 10% от массы битума повышает значение пенетрации на 24% по сравнению с исходным битумом, но это на 31% ниже, чем пенетрация битума, структурирован-
б
а
а
в
0
б
0
j'^J ®
апрель 2019
81
ного известняковым минеральным порошком (рис. 3, б). Испытания битума с содержанием 15% низкокальциевой золы также показывают прирост значений пенетрации, но лишь на 14% по сравнению с исходным битумом (рис. 3, б).
Таким образом, анализ результатов пенетрации в битум с использованием указанных типов зол при 0оС показал, что при введении низкокальциевой золы наблюдается значительное повышение пенетрации, что говорит о большей устойчивости золоби-тумного вяжущего к низкой температуре в отличие от вяжущего с высококальциевой золой в составе.
Наряду с пенетрацией проведен анализ вязко-упругих свойств, в частности параметра устойчивости к колееобразованию от температуры, золоби-тумного вяжущего с использованием обоих типов топливных зол в диапазоне температуры, характерной для эксплуатации автомобильной дороги в летний период (рис. 4).
При испытании золобитумного вяжущего с содержанием 5% (рис. 4, а) как низкокальциевой золы, так и высококальциевой золы значения параметра устойчивости к колееобразованию на начальном этапе испытания в среднем на 120% превышают значение для исходного битума. При этом на протяжении всего процесса испытания параметры устойчивости к колееобразованию у золобитумного вяжущего и с низкокальциевой золой, и с высококальциевой золой предельно близки к кривой, характеризующей изменение параметра устойчивости к колееобразова-нию вяжущего с 5% известнякового минерального порошка.
Использование топливных зол обоих типов в количестве 10% (рис. 4, б) приводит к снижению на начальном этапе исследуемого параметра (при 46оС) на 9% для золобитумного вяжущего как с высококальциевой, так и с низкокальциевой золой. Однако при температуре 64оС параметр устойчивости к колее-образованию увеличивается по сравнению с данными при 5% концентрации у вяжущего с высококальциевой золой на 18,5%, с низкокальциевой — на 7%.
Повышение концентрации зол в составе вяжущего до 15% (рис. 4, в) приводит в случае с высококальциевой золой к снижению параметра устойчивости и колееобразованию во всем интервале температуры, а в случае с низкокальциевой золой — к увеличению значений во всем в среднем температурном интервале. При этом значение исследуемого параметра при
Список литературы
1. Казарновская Э.А., Гезенцвей Л.Б. Исследование свойств цементоасфальтового бетона // Тр. СоюздорНИИ. 1968. Вып. 27. С. 79-100.
2. Богуславский А.М., Чан Нгок Минь, Доргань В.В. и др. Цементоасфальтобетон — материал для дорожных и аэродромных покрытий // Автомобильные дороги. 1985. № 4. С. 14—16.
64оС на 25% превышают значения вяжущего, содержащего 15% известнякового минерального порошка.
Таким образом, применение топливных зол в качестве добавки, модифицирующей битум, является целесообразным с точки зрения повышения теплостойкости вяжущего как в случае с высококальциевой, так и с низкокальциевой золой. Однако следует учитывать, что для высококальциевой золы оптимальной является концентрация 10%, а для низкокальциевой — 15%. Кроме того, 15% концентрация низкокальциевой золы Троицкой ГРЭС при большей замене части битума по сравнению с высококальциевой золой позволяет добиться лучшего результата, в том числе и по сравнению с добавкой известняка.
Использование топливных зол в составе цементо-асфальтобетона при введении их взамен части цемента на стадии его затворения целесообразно как для высококальциевой золы Назаровской ТЭС, так и для низкокальциевой золы Троицкой ГРЭС. При этом положительный эффект от использования высококальциевой золы будет обусловлен участием ее компонентов в процессе гидратации цемента наравне с клинкерными минералами, а низкокальциевой золы — пуццолановой активностью.
В случае введения топливных зол на стадии подготовки органического вяжущего анализ совокупности структурно-механических характеристик показал, что применение как высококальциевой, так и низкокальциевой золы также оказывает положительный эффект. Влияние высококальциевой золы объясняется высоким содержанием СаО, который способствует хемосорбционным процессам при взаимодействии с битумом, а низкокальциевой — значительным содержанием в составе золы частиц отличной от сферической формы, имеющих развитую поверхность. Стоит отметить, что в отличие от добавки высококальциевой золы использование низкокальциевой золы Троицкой ГРЭС позволяет улучшить свойства битума как при положительной температуре, так и при 0оС.
Таким образом, использование топливных зол разных типов как компонентов композиционных материалов, в том числе цементоасфальтобетона, представляет большой интерес. Однако последовательность введения зол, в зависимости от их особенностей, при подготовке цементоасфальтобетонной смеси требует дальнейших исследований.
References
1. Kazarnovskaya E.A., Gezentsvey L.B. Study of the properties of cement-asphalt concrete. Trudy SoyuzdorNII. 1968. No. 27, pp. 79-100. (In Russian).
2. Boguslavsky A.M., Chan Ngok Min, Dorgany V.V. and others. Cement-asphalt concrete - material for road and airfield pavements. Avtomobil'nye dorogi. 1985. No. 4, pp. 14-16. (In Russian).
3. Гоглидзе В.М. Полужесткие композиционные до -рожные покрытия. Тбилиси: Мецнеереба, 1988. 63 с.
4. Schmidt M., Vogel P. Stoffeigenschaften xon HGT mit Albeton und Altasphalt // Strassen und Tiefbau. 1988. Vol. 42. No. 1, pp. 5-10.
5. Веренько В.А., Асипенко А.А. Бетоны на органо-гидравлических вяжущих для устройства конструктивных слоев дорожных одежд. Наука — образованию, производству, экономике: Материалы 14-й Международной научно-технической конференции. Минск: БНТУ, 2016. Т. 3. С. 26-27.
6. Веренько В.А. Дорожные композитные материалы. Структура и механические свойства / Под ред. И.И. Леоновича. Минск: Навука i тэхнка, 1993. 246 с.
7. Веренько В.А. Дорожные бетоны на органогид-равлических вяжущих (теория и практическое применение). Дисс. ... д-ра техн. наук. Минск, 1998. 178 c.
8. Мирошниченко С.И. Композиционный материал на комплексном вяжущем для строительства автомобильных дорог. Дисс. . канд. техн. наук. Белгород, 2007. 183 с.
9. Колосов А.А. Модифицированные цементоас-фальтобетонные смеси для ремонта покрытий автомобильных дорог методом торкретирования. Дисс. ... канд. техн. наук. Белгород, 2003. 179 с.
10. Гридчин А.М., Духовный Г.С., Мирошниченко С.И., Логвиненко А.А. Исследование влияния природно-климатических факторов на физико-механические характеристики цементоасфальто-бетона // Современные методы строительства автомобильных дорог и обеспечение безопасности движения: международная научно-практическая интернет-конференция. Белгород: БГТУ, 2007. С. 77-80.
11. Балабанов В.Б., Николаенко В.Л. Укатываемый дорожный золасф бетон // Архитектура и строительство России. 2012. № 1. С. 18-25.
12. Маркова И.Ю., Строкова В.В., Дмитриева Т.В. Влияние зол-уноса на вязкоупругие характеристики дорожного битума // Строительные материалы. 2015. № 11. С. 28-31.
13. Strokova V.V., Markova I.Y., Dmitrieva T.V., Shiman A.A. The influence of fly ashes from power plants on rheological properties of bitumen binder // Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2016. No. 8 (2S), pp. 1487-1498.
14. Лебедев М.С., Чулкова И.Л. Исследование реологических свойств битумных композиций, наполненных золами-уноса различного состава // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 11. С. 45-52.
15. Путилин Е.И., Цветков В.С. Обзорная информация отечественного и зарубежного опыта применения отходов от сжигания твердого топлива на ТЭС. М.: СоюздорНИИ, 2003.
3. Goglidze V.M. Poluzhestkie kompozitsionnye doro-zhnye pokrytiya [Semi-rigid composite pavements]. Tbilisi: Metzneereba. 1988. 63 p.
4. Schmidt M., Vogel P. Stoffeigenschaften xon HGT mit Albeton und Altasphalt. Strassen und Tiefbau. 1988. Vol. 42. No. 1, pp. 5-10.
5. Verenko V.A., Asipenko A.A. Concretes on organohy-draulic binders for arranging structural layers of pavements. Science — education, manufacturing, economics: materials of the 14th International Scientific and Technical Conference. Minsk: BNTU. 2016. Vol. 3, pp. 26-27. (In Russian).
6. Verenko V.A. Dorozhnye kompozitnye materialy. Struktura i mekhanicheskie svoistva / pod red. I.I. Leonovicha [Road composite materials. Structure and mechanical properties eddited by I.I. Leonovich]. Minsk: Navuka i tekhnka. 1993. 246 p.
7. Verenko V.A. Road concretes on organohydraulic binders (theory and practical application). Diss... Doctor of Sciences (Engineering). Minsk. 1998. 178 p. (In Russian).
8. Miroshnichenko S.I. Composite material on the complex binder for the construction of roads. Diss. Candidate of Sciences (Engineering). Belgorod. 2007. 183 p. (In Russian).
9. Kolosov A.A. Modified cement-asphalt-concrete mixtures for the repair of road coatings by the method of cement rendering. Diss. Candidate of Sciences (Engineering). Belgorod. 2003. 179 p. (In Russian).
10. Gridchin A.M., Dukhovny G.S., Miroshnichenko S.I., Logvinenko A.A. Investigation of the influence of climatic factors on the physico-mechanical characteristics of cement-asphalt concrete. Modern methods of road construction and organisation of traffic safety: an international scientific-practical Internet conference. Belgorod: BSTU. 2007, pp. 77-80. (In Russian).
11. Balabanov V.B., Nikolaenko V.L. Rolled road ash-concrete. Arkhitektura istroitel'stvo Rossii. 2012. No. 1, pp. 19-24. (In Russian).
12. Markova I.Yu., Strokova V.V., Dmitrieva T.V. The influence of fly ash on the viscoelastic characteristics of road bitumen. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 11, pp. 28-31. (In Russian).
13. Strokova V.V., Markova I.Y., Dmitrieva T.V., Shiman A.A. The influence of fly ashes from power plants on rheological properties of bitumen binder. Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2016. No. 8 (2S), pp. 1487-1498.
14. Lebedev M.S., Chulkova I.L. Study of rheological characteristics of bitumen composites with different fly ashes. Vestnik Belgorodskogogosudarstvennogo tekh-nologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova. 2016. No. 11, pp. 45-52.
15. Putilin E.I., Tsvetkov V.S. Putilin E.I., Tsvetkov V.S. Obzornaya informatsiya otechestvennogo i zarubezhno-go opyta primeneniya otkhodov ot szhiganiya tverdogo topliva na TES [Overview of national and foreign experience in the use of wastes from burning of solid fuels in thermal power plants]. Moscow: SouzDorNII, 2003.
J'iyj ®
апрель 2019
83
