CC BY
10ВЛИЯНИЕ ЗОЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА СВОЙСТВА КИРПИЧА Джаббарова Н.Э.1, Надирова Ф.С.2
1Джаббарова Нателла Эйюбовна - кандидат химических наук, доцент;
2Надирова Фарида Сеймур кызы - магистр, кафедра химии и технологии неорганических веществ, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: изучено влияние добавки зольных остатков переработки твердых бытовых отходов в количестве от 10 - 50 % на свойства кирпича при различных температурах обжига - 800, 900 и 1100 °С. Установлено, что для кирпичей, обожженных при 800 °С, при увеличении содержания золы до 20% прочность на сжатие наибольшая (21 МПа). Среди других золусодержащих кирпичей при температурах обжига 900 и 1100 самая высокая прочность (22 МПа) наблюдается при 1100 °С с содержанием золы до 10%. С увеличением содержания золы прочность на сжатие при 900 °С и 1100 °С снижается. Ключевые слова: отходы производства, зольные остатки, прочность при сжатии, цемент, бетон.
УДК 691.32
Зеленые технологии в строительной отрасли в настоящее время приобретают все большее значение для решения проблем загрязнения окружающей среды и устойчивого развития. Тепловые электростанции, работающие на угле, сжигание муниципальных отходов производят большие объемы донной и летучей золы, которые в настоящее время направляются на свалки и золоотвалы.
С этими отходами необходимо надлежащим образом обращаться и утилизировать, не оказывая никакого вредного воздействия на окружающую среду. Но утилизация путем засыпки земли не является устойчивым решением. Следовательно, необходимо разработать различные методы использования донной золы. Зола, образующаяся при сжигании, при повторном использовании обеспечит устойчивость, уменьшит загрязнение и ухудшение состояния окружающей среды, получение доходов и сохранение природных девственных ресурсов [1, 2].
Ученые многих стран занимаются исследованиями повторного использования различных отходов и, в частности зольных остатков для производства строительных материалов - цемента, кирпича более высокого качества [3-9].
Значение индекса пластичности уменьшается с увеличением количества золы, а высокое объемное соотношение золы обеспечит высокую прочность на сжатие и более низкое водопоглощение. Разрушение каменной кладки здания зависит от геометрии, внешних воздействий, свойств материалов и, наконец, от окружающей среды. Максимальное значение водопоглощения составляет 18%, более низкое значение его свидетельствует о хорошем качестве образца кирпича и его можно использовать в соответствии со стандартами ASTM [8].
Кирпичи используются в промышленности и для футеровки печей. Этот тип кирпича должен обладать хорошей стойкостью к тепловому удару, огнеупорностью под нагрузкой, высокой температурой плавления и удовлетворительной пористостью. Прочность необожженных кирпичей, которые отверждаются на открытом воздухе, зависит от тонкости помола золы, и даст отличный результат [10-15]. Прочность кирпичей в основном зависит от соотношения компонентов смеси и содержащейся в них воды. Использование избыточного количества воды приведет к снижению прочности кирпичей на сжатие.
Использование донной и летучей золы при производстве кирпича дает ряд преимуществ, таких как потребление больших объемов отходов, что позволит снизить экологические проблемы, вызванные сбросом этих отходов на свалки и золоотвалы и улучшить свойства кирпича и производительность кладки. Практика концепции зеленого строительства должна повысить эффективность использования ресурсов при одновременном снижении воздействия здания на здоровье человека и окружающую среду в течение жизненного цикла здания за счет улучшения размещения, проектирования, строительства, эксплуатации, технического обслуживания и демонтажа. Здания должны проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы снизить общее воздействие застроенной среды на окружающую среду.
В связи с ростом количества отходов, образующихся в результате многочисленных процессов в Азербайджане, была создана промышленная зона на территории Балаханинского полигона по захоронению отходов в Баку, в составе которой с 2012 года стали функционировать заводы по переработке твердых бытовых отходов. И в результате стало скапливаться большое количество золы, утилизация которой является важной экологической и экономической проблемой [16].
В нашем исследовании предпринята попытка разработать кирпичи с использованием донной золы переработки бытовых отходов Балаханинской промышленной зоны г. Баку (Азербайджан). Были проведены испытания на обрабатываемость, плотность, прочность, водопоглощение.
Исходными материалами, использованными в работе, являются донная зола твердых бытовых отходов (ТБО-зола) и глина. Смеси ТБО, золы и глины помещались в серию стандартных кирпичных форм (25,0 х 12 х 6,5 см). После формования образцы сушили в открытой атмосфере (3 дня), а затем сушили в духовке в течение 24 часов при 110°С. Затем высушенные образцы обжигали при 900 и 950°С соответственно в
течение 2 часов в муфельной печи. Определены физические параметры образцов обожженного кирпича, а именно плотность, усадка при обжиге, прочность на сжатие и водопоглощение. Насыпную плотность оценивали по делению точно измеренной массы спеченных образцов на внешний объем.
Испытания на сжатие проводились на компьютеризированной машине для испытания на изгиб-сжатие УЛ"^300Б с максимальным изгибающим и сжимающим усилием 300 и 10 кН соответственно. Образцы, предназначенные для проведения испытаний на сжатие, готовили в специальных формах с размерами 40:40:40 мм. После выдержки в форме и специальной термообработки образцы приводили в соответствующее нормам состояние в течение суток при комнатной температуре. Предел прочности на сжатие образцов бетона вычисляется по формуле:
_ F
где, асж- предел прочности на сжатие, МПа; 5- площадь поперечного сечения бетонного образца, мм2, F-максимально сжимающее усилие, Н.
Состав донной золы представлен в таблице 1.
Таблица 1. Состав донной золы переработки ТБО
СаО SiO2 MgO AI2O3 Fe2O 3 Ti02+Мп0+Сr20з SОз+P205
28-29 19-20 1-2 3-4 2-3 0.2-1 0,4-0,7
40
Рис. 1. Сравнение прочности на сжатие кирпичей, обожженных при 800, 900 и 1100°C
На рисунке показано сравнение прочности при сжатии при различных температурах. Оба кирпича, обжигаемые при 900^ и 1100°^ демонстрируют аналогичную тенденцию с добавлением золы. Для всех кирпичей, обжигаемых при 800°^ прочность на сжатие увеличивается до 20% добавления золы, а затем снова снижается. Для кирпича, содержащего 0% золы, как и ожидалось, с повышением температуры прочность также увеличивается. Это связано с более высоким действием спекания с более высокой скоростью диффузии при более высокой температуре. Но для кирпичей, содержащих золу, при 900°С прочность становится самой низкой, а при 1100^ прочность снова возрастает. Для кирпичей, содержащих 20% золы, наибольшая прочность (21 МПа) наблюдалась при 800°С Среди других золусодержащих кирпичей самая высокая прочность (22 МПа) наблюдался при 1100^ для кирпича, содержащего 10% золы. Рентгенологический анализ золы подтвердил наличие большого количества кальцита (CaCO3). При температуре 900Х и выше прокаливание кальцита может повлиять на прочность золусодержащих кирпичей. Как и в беззольных кирпичах, в глине отсутствует кальцит, прочность увеличивается с температурой обжига.
Список литературы
1. Клинков А.С., Беляев П.С. и др. Утилизация и переработка твердых бытовых отходов. Тамбов. Изд.ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015.
2. Eurostat (2017). Statistical office of the European Union Situated in Luxembourg (statistic on Municipal waste statistics in Europe checked in 2017).
3. Баженов Ю.М. Новому веку новые бетоны. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2000. 2, 10-11.
4. Баженов Ю.М. и др. Модифицированные высокопрочные бетоны. АСБ, 2007. 368 с.
5. Babkov V.V., Karimov I.Sh., Komokhov P.G. Aspects for Formation of Highly-Strong and Durable Cement Binding Material in Concrete Technology. Izvestia Vuzov. Stroitelstvo [News of Higher Education Institutions. Construction] (4), 1996. 41-48 (in Russian).
6. Джаббарова Н.Э., Аббасова Н.Н. Изучение свойств цементов и бетонов, модифицированных зольными остатками переработки твердых бытовых отходов. Журнал «Проблемы науки». № 4 (52), 2020. С. 5-9.
7. Джаббарова Н.Э. Влияние активаторов-связующих цемента на свойства зольного бетона. Журнал Проблемы науки. № 7 (55), 2020. С. 4-7.
8. ASTM. "Standard test method for water-soluble chloride in mortar and concrete." C1218, West Conshohocken, PA, 2008.
9. Rukzon S. and Chindaprasirt P. "Utilization of bagasse ash in high-strength concrete." Mater. Des., 34, 2012. 45-50.
10. ZhangL. "Production of bricks from waste materials—A review." Constr. Build. Mater, 2013. 47, 643-655.
11. Bilodeau A., Malhotra V.M. Concrete incorporation high volume of ASTM Class F fly ashes, mechanical properties and resistance of deicing salt scaling and chloride-ion penetration // Proceedings Fourth International Conference. Istanbul, Turkey, 3-8. May, 1992. P. 319-349.
12. Sata V., Sathonsaowaphak A. and Chindaprasirt P. "Resistance of lignite bottom ash geopolymer mortar to sulfate and sulfuric acid attack." Cem. Concr. Compos., 2012. 34(5). 700-708.
13. Sharma N.K., Mitra S., Sehgal V. and Mishra S. "An assessment of physical properties of coal combustion residues w.r.to their utilization aspects." Int. J. Envrion. Pro., 2012. 2(2). 31-38.
14. Ramadoss P. and Sundararajan T. "Utilization of lignite-based bottom ash as partial replacement of fine aggregate in masonry mortar." Arab. J. Sci. Eng., 2014. 39(2). 737-745.
15.Rashad A.M. "A comprehensive overview about the influence of different admixtures and additives on the properties of alkali-activated fly ash." Mater. Des., 2014. 3. 1005-1025.
16. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tamizshahar.az/ (дата обращения: 10.02.2022).
