CC BY
66
Технические науки — от теории к практике ___________________№ 11 (47), 2015 г
Список литературы:
1. А.И. Бек Булатов «Морозозащищенные фундаменты мелкого заложения» -ООО «Пеноплэкс СПб», СПб.
2. ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах». -Минсельстрой, М. 1985.
3. ОСН АПК 2.10.01.001-04 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах». -Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, М. 2004
4. «Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов» - ПНИИИС Госстроя СССР, М. 1986.
5. «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах». - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, М, 1979.
6. ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области». - Министерство строительства администрации Московской области, М. 1998.
СибАК
www.sibac.info
СВОЙСТВА ЗОЛЫ-УНОС И ЗОЛОШЛАКОВ КОТЛОВ С ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ КИПЯЩИМ СЛОЕМ СТАРОБЕШЕВСКОЙ ТЭС ДОНЕЦКОЙ ОБЛАСТИ
Ахмеднабиев Расул Магомедович
канд. техн. наук, доцент Полтавского национального технического
университета имени Юрия Кондратюка Украина, г. Полтава Email: arasul49@mail. ru
Ахмеднабиев Расул Расулович
аспирант Полтавского национального технического университета
имени Юрия Кондратюка Украина, г. Полтава Email: rasul40@rambler.ru
144
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
PROPERTIES OF FLY ASH AND SLAG FROM BOILERS WITH CIRCULATING FLUIDIZED BED OF STAROBESHEVSK TPP DONETSK REGION
Rasul Akhmednabiev
Ph.D., assistant professor of Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University
Ukraune, Poltava
Rasul Akhmednabiev
postgraduate of Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University
Ukraune, Poltava
АННОТАЦИЯ
Приведены свойства золы-унос та золошлаковых масс котлов циркуляционным кипящим слоем. В донецкой области эксплуатируются несколько котлов нового поколения, которые позволяют сжигать бедные каменные угли в том числе и отходы обогащения угля. Золы и шлаки, образующиеся при этом имеют несколько другие свойства в отличие от традиционных отходов ТЭС.
При исследовании свойств зол и золошлаков применены современные методы, основанные на рентгено-фазовых, (РФА) спектральных и ДТ анализах.
Проведены исследования по выявлению влияния золы-унос на прочностные свойства и сопротивление попеременному
водонасыщению и высушиванию тяжелых бетонов.
ABSTRACT
The properties of fly ash and slag of circulating fluidized bed boilers. In the Donetsk region is operating a several new generation of boilers that allow burning the poor fossil fuels, including and coal tailings. The ash and slag produced in this case are somewhat different properties in contrast to conventional waste TPP.
In the study of the properties of fly ash and slag, applied modern methods based on X-ray phase (XRD), DT and spectral analyses.
Research to identify the influence of fly ash on the strength properties and resistance to water saturation and drying of heavy concrete.
Ключевые слова: Зла-унос; золошлаки; котлы с цирку -
ляционным кипящим слоем; водонасыщения; бетоны.
Keywords: Fly ash; ash and slag; boilers with a circulating fluidized bed; water saturation; concrete.
145
Технические науки — от теории к практике __________________№ 11 (47), 2015 г
Человечество нуждается в энергии, жизненного пространства и природных и искусственных материалов, и эти потребности приводят, как правило, к производству отходов.
Некоторые отходы образуются в процессе производства энергии, например, при сжигании угля в котлах тепловых электростанций. До сих пор во многих странах мира на тепловых электростанциях уголь выжигают обычных котлах, КПД которых достаточно низкий. За последние 15-20 лет появились котлы с циркуляционным кипящим слоем, в которых уголь сжигается дольше чем в традиционных котлах, поэтому уголь сгорает полностью. Подобные котлы эксплуатируются на Украине с 2001 года на одной из крупных тепловых электростанций в Европе Старобешевской ТЭС.
Золы и золошлаки делят на висококальциевые (СаО> 20 мас.%) и низкокальциевые (СаО <20 мас.%). Для первых преобладающими являются кристаллические фазы, а для вторых - стекло и аморфизированные глинистые вещества. Висококальциевые золы делят на низкосульфатные (S03 <5 мас.%), полученные при обжиге угля и торфа, и сульфатные (S03> 5 мас.%), полученные при обжиге сланцев [2].
Единой общей классификации золошлаковых отходов не существует. Первая классификация была проведена в 1953 г. при разработке стандарта ASTM. В 1960 г. было предложено рассматривать золу как пуццолановую добавку, а в 1968 г. натуральные пуццоланы и золы были объединены в один стандарт ASTM С 618 под обобщенным названием «минеральные добавки» [3].
Зола-унос не требует дальнейшей обработки при добавлении в портландцемент или бетон. Она должна удовлетворять требованиям ДСТУ В.2.7-205: 2009 «Зола-унос тепловых электростанций для бетонов» [1].
В производстве тяжелых бетонов, сборных и монолитных железобетонных конструкций зола-унос может заменять часть песка или цемента, а также использоваться как самостоятельный компонент - активный микронаполнитель. Шлаки и золошлаки могут частично или полностью заменять песок. Свойства бетона при применении золы-уноса улучшаются, поэтому она получила широкое распространение и пользуется заслуженной популярностью у производителей
Зола-унос и золошлаки, как правило, имеют серый или светло -серый цвет, близкий к цвету цемента, но зола и золошлаки полученные после обжига угля в котлах с циркуляционным кипящим слоем имеют красноватый оттенок. Красноватый оттенок обусловлен
СибАК
www.sibac.info
146
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
превращениями оксида железа в глинистых минералах при сгорании угля, что дает терракотовый цвет.
Цель работы: изучение свойств золы-унос и золошлаков котлов с циркуляционным кипящим слоем Старобешевской ТЭС.
Истинная плотность золы-унос и золошлаков определялась традиционным методом, и равна 2,47 г / см3. Насыпная плотность золы-унос 800 кг/м3, а золошлаков 1320 кг/м3. Анализ гранулометрического состава золошлаков соответствует модулю крупности Мкр = 1,1. Гранулометрический состав золы-унос определяли
с помощью лазерного анализатора размеров частиц Cilas 990:0.2-500цш. В составе золы-унос преобладают частицы размерами менее 82 микрон.
Для более досконального изучения свойств была использована методика рентгено-фазового анализа (РФА), спектроскопию
и дифференциально-термического анализа.
Рисунок 1. Рентгенограмма золы-уноса и золошлаков
В результате исследований были определены химические составы золы-унос и золошлаковой массы, которые приведены в таблице 1.
147
Технические науки — от теории к практике _____________________№ 11 (47), 2015 г
Таблица 1.
www.sjbac.info
Химический состав золы-уноса и золошлаков котлов с циркуляционным кипящим слоем Старобешевской ТЭС
Склад AI2O3 SiO2 SO3 K2O CaO TiO2 FeO ZnO IrnO3
Зола- винесення 26,89 48,95 7,36 3,90 5,17 0,81 6,12 0,04 0,76
золошлаки 5,03 16,07 5,32 1,62 68,64 0 3,32 0 0
По количеству содержания СаО зола-унос относится к низкокальциевым (СаО <20 мас.%), т. е. к кислым, по содержанию SO3 к сульфатным (S03> 5 мас.%). Золошлаки относятся к высококальциевым (СаО> 20 мас.%), т. е. основным, а по содержанию SO3 в сульфатных (S03> 5 мас.%).
Как видно из таблицы в составе золы-уноса и золошлаков отсутствует часть несгоревшего угля, что снимает ограничения применения их в тяжелых бетонах. Наиболее вредным компонентом является сернистый газ, который может быть соединенной с другими оксидами в виде ангидрида СаSO4 или сернокислого железо FeSO4. В обоих случаях серные соединения могут привести к образованию вторичного эттрингита, что может привести к разрушению структуры затвердевшего цементного камня.
В данной работе исследовано влияние золы-унос на стойкость тяжелых бетонов против водонасыщения и высушивания. При исследовании был применен метод математического планирования эксперимента. В качестве переменных факторов были принять: Х1 -расход цемента; Х2 - содержание золы-уноса вместо песка, что варьировалось от 0 до 1.; Х3 - расходы гиперпластификатора на основе модифицированных поликарбоксилатов «Fluid Premia 196». Исследования проведены на образцах-кубиках размером ребра 100 мм. Для изготовления образцов были использованы: щебень мелкий гранитный фракции 5-10 мм, песок речной с модулем крупности Мкр = 1,1, цемент марки 500 Балаклейского завода Харьковской области и зола-унос котлов с циркуляционным кипящим слоем Старобешевской ТЭС. Образцы были изготовлены в металлических формах и хранились в лабораторных условиях в течение 28 суток.
После твердения основные образцы были испытаны на прочность при сжатии. Результаты испытаний были обработаны программой СТАТИСТИКА - 10 и приведены на рис. 2.
Три серии образцов в которых часть золы-унос была максимальной, минимальной и среднего значения подвергались испытанию на стойкость против водонасыщения и высушивания.
148
Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________
www.sibac.info
Основные образцы были погружены в воду на 24 часа, а контрольные продолжали храниться в лаборатории. После 24 ч образцы доставались из воды высушивались в
149
www.sjbac.info
Технические науки — от теории к практике __________________________№ 11 (47), 2015 г
Рисунок 2. Поверхности влияния переменных параметров на прочность при сжатии
течение 24 ч при температуре 110° С. После 50 циклов испытания были остановлены и образцы подвергались испытанию на прочность при сжатии. Результаты испытаний приведены на рис. 3.
На графиках наблюдаем, что с увеличением содержания цемента прочность при сжатии бетонов растет, как и следует ожидать. Но влияние золы-уноса на прочность при сжатии выглядит иначе. При минимальных и максимальных значениях расходов золы-уноса прочность при сжатии меньше, а при средних значениях содержания золы - вынесения прочность при сжатии бетонов незначительно растет. Очевидно, что при средних значениях содержания золы-уноса бетон приобретает максимального уплотнения вследствие чего прочность при сжатии возрастает.
Наличие пластификатора способствует увеличению прочности при сжатии. При увеличении расходов пластификатора в рамках эксперимента, прочность при сжатии бетона пропорционально возрастает. При анализе совместного влияния содержания золы-унос и расхода пластификатора можно выделить область их оптимальных расходов - среднее значение содержания золы-унос и расход пластификатора 1,0 % от массы цемента.
150
Рисунок 3. Сравнительный анализ прочности при сжатии тяжелых бетонов после 50 циклов увлажнения и высушивания:
1 - образцы без золы-уноса; 2 - образцы с золой и песком 1:1;
3 - образцы с полной заменой песка золой-уноса.
Ряд1 - контрольные образцы; Ряд2 - основные образцы
На диаграмме наблюдаем, что после испытания на стойкость против водонасыщения и высушивания основные образцы показали уменьшение прочности при сжатии на 4,5 .... 11,5 %. Необходимо отметить, что бетон при использовании золы-унос приобретает большую плотность, что способствует снижению водопоглощения.
Т аким образом, установлено, что прочность тяжелого бетона при полной замене песка золой-унос в возрасте трех месяцев снижается на 23 %. Очевидно, в этом возрасте микрокремнезём еще инертен по отношению к продуктам гидратации портландцемента.
Гиперпластификатор “Fluid Premia 196” способствует возрастанию прочности бетонов при сжатии и оптимальным расходом является 1,0—1,2 % от массы цемента.
С ведением золы-унос котлов с циркуляционным кипящим слоем вместо песка устойчивость тяжелых бетонов против водонасыщения и высушивания не снижается. При проведении эксперимента на контрольных образцах появление трещин не обнаружено, что свидетельствует об отсутствии внутренних напряжений. Можно предположить, что минерал эттрингит образовался еще в процессе твердения бетона. Однако, такое предположение требует дальнейшего подтверждения соответствующими исследованиями.
151
Технические науки — от теории к практике __________________________№ 11 (47), 2015 г
СибАК
www.sibac.info_________
Список литературы:
1. ДСТУ Б В.2.7-205:2009«Зола-винесення теплових електростанцш для бетошв».
2. Кривенко П.В. Цементы и бетоны на основе топливных зол и шлаков. /Кривенко П.В., Пушкарева Е.К., Гоц В.И., Ковальчук Г.Ю. // КНУБА: К. - 225 с.
3. Antone E.I. Characterisation of Solid Wastes from Circulating Fluidised Bed Combustion. / Antone E.I. ,Ross G.G., Berry E.E., Hemings R.T., Kissel R.K. //March, - 1995. - V. 18. - P. 180-190.
«МАГНЕЗИАЛЬНОЕ ВЯЖУЩИЕ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МЕСТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»
Ганина Елена Александровна
студент 4 курса АСФ Владимирского государственного университета
им. А.Г. и Н.Г. Столетовых РФ, г. Владимир E-mail: lenka19940331@vandex.ru
Закревская Любовь Владимировна
канд. техн. наук, доцент кафедры Строительного производства, Владимирский Государственный Университет им. А.Г. Н.Г. Столетовых РФ, г. Владимир E-mail: lvzak@mail.ru
"MAGNESIAN KNITTING ON THE BASIS OF WASTE OF THE LOCAL INDUSTRY"
Elena Ganina
the student 4 courses ASF of the Vladimir state university of A.G. and N.G. Stoletovykh
Russia, Vladimir
Lyubov Zakrevskaya
cand. tech. sciences, the associate professor of Construction production, the Vladimir State University of A.G. N.G. Stoletovykh
Russia, Vladimir
152
