Создание золопенобетона автоклавного твердения на основе золы от сжигания осадка сточных вод и использование его в качестве шумозащитных экранов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Содержание

179

Твардовская Н.В. Впуск воздуха как способ противоударной защиты напорных трубопроводов водоотведения // Актуальные проблемы современного строительства: Сборник докладов 57-й Международной научно-технической конференции молодых ученых СПбГАСУ. 4.II. - Спб., 2004. - С. 44-48.

п

Пат.41831. Россия, МКИ F16L55/045. Гаситель гидравлических ударов. / В.С.Дикаревский, Н.В.Твардовская; Петербургский государственный университет путей сообщения. - №2004120966/22, Заявл.14.07.2004; Опубл.10.11.2004,

Бюл. № 31.

А.с. N 1583695. СССР, МКИ5 F16 К47/02, F16 L55/02 Гаситель гидравлических ударов / В.С. Дикаревский, А.И. Алексеев, М.Ю. Юдин. Заявл.04.12.88; Опубл.07.08.90. Б.И.№29.

Экология

УДК 999.666

СОЗДАНИЕ ЗОЛОПЕНОБЕТОНА АВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЗОЛЫ ОТ СЖИГАНИЯ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ШУМОЗАЩИТНЫХ

ЭКРАНОВ

Е.В. Русанова

Аннотация.

Зола, получаемая при сжигании осадка сточных вод, отличается мелкодисперсностью и повышенным содержанием радионуклидов. Создан бетон ячеистый (пенобетон) автоклавного твердения с использованием золы взамен песка. Исследованы свойства полученного автоклавного золопенобетона на теплопроводность и шумозащитные свойства.

Ключевые слова: зола; бетон ячеистый; пенобетон; автоклавная обработка; стеновые камни; шумозащита

Введение

Проблема утилизации осадка сточных вод очистных сооружений является на сегодняшний день одной из основных экологических проблем крупных городов во всем мире. Одним из решений данной проблемы на очистных сооружениях о. Белый в г. Санкт-Петербург стала технология сжигания осадка. Продукцией завода сжигания осадка является зола, которая в настоящее время практически полностью вывозится на полигон

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

180

на захоронение. Однако данное использование золы ни с экономической, ни с экологической точки зрения нецелесообразно.

Одним из наиболее перспективных методов утилизации золы является применение ее в качестве добавки в строительные материалы, в частности, в пенобетоны автоклавного твердения, где снижается ее экологическая опасность. При этом новый материал - автоклавный золопенобетон -характеризуется улучшенными свойствами по теплопроводности.

1. Процесс получения золы

Зола получается при сжигании обезвоженного на центрипрессах осадка сточных вод (который представляет собой смесь осадка первичных отстойников и избыточного уплотненного активного ила) в печах с кипящим слоем при температуре 850оС. Газопылевая смесь подается на электрофильтры, где при помощи электрического поля происходит отделение образовавшейся при сжигании осадка золы. Далее зола пневмотранспортом направляется в бункер хранения золы. Загрузка золы в автотранспорт производится с одновременным ее увлажнением до 30% влажности технической водой. И в настоящий момент зола вывозится на полигон для захоронения.

2. Характеристика золы, ее состав

Зола представляет собой мелкодисперсный порошок желтокоричневого цвета. Частицы золы составляют примерно 1,2 ^ 10-50 мкм.

Л

Удельная поверхность золы - порядка 2000-3000 см /г. Основным соединением золы является SiO2 (а-кварц), который составляет от 48 до 54% её массового состава.

Однако зола имеет ряд недостатков, такие как содержание в ней тяжелых металлов и повышенное содержание радионуклидов (Белячков Ю.А. и др., 2000), что существенно ограничивает её непосредственное применение.

3. Существующие способы утилизации золы

На данный момент существует множество способов утилизации зол различного происхождения в качестве добавок в различные строительные материалы (Куатбаев К.К. и др., 1981).

Как показал опыт использования сланцевой золы, золы приволжских сланцев, золы кашпирских сланцев и других видов зол при производстве бетонов наиболее эффективным оказалась автоклавная обработка (Боженов П.И. и др., 1963).

Одним из основных путей использования золы является производство ячеистых бетонов с их автоклавной обработкой - пенобетона.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

181

4. Подбор состава пенобетона на основе золы

Проектирование состава пенобетона определялся расчётноэкспериментальным методом, с учётом современных исследований (Махамбетова У.К. и др., 1997).

Расчет состава пенобетона определялся исходными значениями «С» - отношение массы песка к массе вяжущего пенобетона автоклавного твердения, и оптимальном отношением В/Вяж., которые установили на основании многочисленных экспериментальных данных табл. 1.

ТАБЛИЦА 1. Расчетное отношение массы песка к массе вяжущего и

водовяжущего отношения

Средняя плотность пенобетона, кг/м Значение «С» В/Вяж.

500 0,9: 1,1: 1,3 0,40; 0,405; 0,41

Расход вяжущего на замес определяли по формуле:

Рвяж. = Д/Кс (1+С) • V (1)

где Д - средняя плотность пенобетона; Кс = 1,1 - количество химически связанной воды по отношению к массе сухих компонентов (цемент +

-5

песок); V- объем замеса, м ; С - отношение песка к цементу.

Расход песка определялся по формуле:

Р = Р • С

Рп Р вяж. С

(2)

Расход воды по формуле:

Рв = Рвяж/ В/Вяж.

(3)

Расход пенообразующей добавки определяли следующим образом: а) определяли требуемый расход пены по формуле:

Vпены [1000-(Рвяж./Рист.вяж. + Рп/рист.п. + Рводы)]

(4)

Рист.вяж - истинная плотность вяжущего, равна 3,1 г/см3; ристм - истинная

-5

плотность песка, равна 2,6 г/см ;

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

182

b) определяли расход рабочего раствора пенообразующей добавки (ПД) по формуле:

Рр-ра ПД = Упены/кратность пены, (5)

Кратность пены для используемой пенообразующей добавки равна 14. с) расход пенообразующей добавки составил:

Р ПД = Р раб. р-ра ПД /N, (6)

где N соответствует величине разбавления ПД при приготовлении рабочего раствора, для используемой ПД величина N=35.

При помощи вышеприведенных формул произвели теоретический

-5

расчет расхода материалов на 1 м для пенобетона Д 500. Далее определяли оптимальную подвижность цементно-песчаного раствора полученных составов, обеспечивая подвижность растворной смеси, оценённой по вискозиметру Суттарда в диапазоне 22...30 см. Для каждого исследуемого состава определяли прочность при сжатии после гидротермальной обработки.

Рис.1. Зависимость прочности Д 500 от подвижности растворной смеси на основе расчетных составов

Откорректированные расходы материалов и прочность пенобетона после гидротермального твердения, анализируемая в течение 56 суток представлены в табл. 2.

-5

ТАБЛИЦА 2.Фактический расход материалов на 1 м пенобетона Д 500 и прочностные характеристики пенобетона

№ 3 Расход материалов на 1м В/Вяж. у о с -Q СЗ И t Рч Н f Прочность при

п.п. пенобетона, кг раство сжатии, МПа

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

183

Ц П В ПД рной смеси

Время, сутки

1 28 56

1 240 186 96 1,48 0,4 26 1,75 1,9 1,98

2 220 200 89 1,49 0,4 26 1,9 2,1 2,21

3 216 204 82 1,51 0,412 26 1,6 1,78 1,89

Представленные в табл. 2 расходы материалов обеспечивают получение пенобетона после автоклавирования с прочностью, соответствующей требованиям ГОСТ 25485. При этом максимальную прочность имеет пенобетон состава № 2, прочность которого изменяется от 1,9 до 2,2 МПа в течение 56 суток.

При использовании резательной технологии, для равномерного созревания массива исследовали смешанное вяжущее, которое состояло из портландцемента и строительной извести. Оптимальное количество извести определяли экспериментально при постепенном замещении доли цемента на известь и определении пластической прочности по всему объему массива.

При проведении работы осуществлялась замена 100%, 75% и 50% песка на золу. Предлагаемые составы и полученные результаты представлены в табл. 3. Данный состав был рекомендован для промышленного использования при изготовлении блоков в отдельных формах, с последующим твердением в гидротермальных условиях. (Патент «Автоклавный золопенобетон»)

ТАБЛИЦА 3. Состав пенобетона автоклавного твердения на основе золы

от сжигания осадка сточных вод

№ партии -5 Расход материалов на 1 м бетона, кг Прочность при сжатии, МПа о СО fN ^ ''' о << и Л А ° С Н О о 2 Ч о ^ смн и ч ш н

Ц цемент И известь П песок З зола П.Д.*

1 160 60 200 - 1,6 1,5 0,13

2 160 60 - 200 1,6 0,7 - 1,0 0,10

3 160 60 50 150 1,6 0,7 - 1,0 0,11

4 160 60 100 100 1,6 0,7 - 1,0 0,12

П.Д.* - пенообразующая добавка

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

184

Полученный пенобетон на основе золы в соответствии с ГОСТ 2548589 является теплоизоляционным, для которого одной из основных характеристик является теплозащитность.

По результатам испытаний, коэффициент теплопроводности, X = 0,100,12 Вт/(м*оС), что соответствует требованиям ГОСТ 25485-89 для пенобетона средней плотности D500.

5. Производство пенобетона на основе золы

На основании полученных данных разработан технологический регламент производства блоков стеновых мелких из бетона ячеистого (пенобетона) автоклавного твердения по резательной технологии. Было выпущено три опытные партии разработанного пенобетона с содержанием 50%, 75% и 100% золы вместо песка. Получен патент на автоклавный золопенобетон.

Радиоактивность полученного пенобетона с использованием золы аналогична радиоактивности пенобетона с использованием строительного песка.

6. Применение пенобетона на основе золы

Полученный автоклавный золопенобетон был использован при строительстве объектов промышленного назначения в качестве стенового материала. При этом он показал себя не только как хороший теплозащитный материал, но и как шумозащитный, что позволило предложить использовать его в качестве шумозащитного материала на железных дорогах России.

Теоретический расчёт средней звукоизолирующей способности однородного шумозащитного экрана без воздушных промежутков от воздушного шума, уровень которого выражен в децибелах был определён по формуле (Бобин Е.В. и др., 1973):

R* = 13,5 х lg G + 13 = 42 дБ (7)

где Rcp - средняя звукоизолирующая способность строительных конструкций, дБ; G - поверхностная масса конструкции, кг/м2

7. Заключение

Полученный автоклавный золопенобетон на основе золы от сжигания осадка сточных вод позволяет:

- Улучшить экологическую ситуацию в городе.

- Получить строительные экологически чистые изделия, не требующие дополнительных затрат.

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1

Содержание

185

- Снизить потребление природных ресурсов (песка).

- Расширить сырьевую базу для производства пенобетона автоклавного твердения с одновременным снижением себестоимости готовой продукции за счёт снижения стоимости заполнителя и затрат на электроэнергию, так как при достаточной удельной поверхности золы её не надо молоть, и один из наиболее трудоёмких процессов производства - помол, затраты на который составляет до 10% от общих затрат производства, - сокращается.

8. Литература

Белячков Ю.А., Гращенко С.М., Кормановская Т.А., Лисаченко Э.П., Матвеева И.Г. Природные радионуклиды в золе от сжигания осадка городских сточных вод. -Экологическая Химия № 9(4), 2000.

Куатбаев К.К. Силикатные бетоны из побочных продуктов промышленности. - М: Стройиздат, 1981.

Боженов П.И., Кавалерова В.И., Сальников В.С., Суворова Г.Ф., Хлопова Л.И. Цементы автоклавного твердения и изделия на их основе. - Л: Госстройиздат, Ленингр. отд-е, 1963.

Махамбетова У.К., Солтанбеков Т.К., Естемесов З.А. Современные пенобетоны. - СПб: ПГУПС, 1997.

Патент (Заявка № 2004108763/03(009362)) «Автоклавный Золопенобетон».

Бобин Е.В. Борьба с шумом и вибрацией на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1973. 304с.

Экономика и социальное управление

УДК 330.010

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОСМЫСЛЕНИЕ ПАРАДОКСОВ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ДЕНЕГ

Р. К. Гуцунаев

Аннотация

Рассмотрены принципиальные политико-экономические вопросы, касающиеся характеристики денег, современные теории происхождения денег. Исследованы причины появления денег и теоретически обосновывается многофакторный подход к анализу процесса возникновения и эволюции денег.

Ключевые слова: деньги; обмен; теории происхождения денег;

рационалистическая теория, эволюционная теория, субъективнопсихологическая концепция; эволюция денег

Известия Петербургского университета путей сообщения

2005/1