CC BY
20
ГРНТИ 67.09.33
Так1бай Шайхслам Так1байулы
докторант, Архитектурно-строительный факультет,
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,
г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан,
e-mail: takibai@mail.ru
Саканов Куандьщ Темирович
к.т.н., профессор, кафедра «Промышленное, гражданское и трансфортное строительство», Архитектурно-строительный факультет,
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,
г. Павлодар, 140008, Республика Казахстан, e-mail: kuan_altei@mail.ru Данзандорж Сунжидмаа
д.т.н. (Ph.D), профессор, Уланбатырский ГУТиН,
г. Улан-батыр, 16040, Монголия, e-mail: sunjidmaa@must.edu.mn
ВЛИЯНИЕ РАЗНОВИДНОСТЕЙ ЗЕРНОВОГО СОСТАВА ЗОЛЫ ТЭС ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ПРОЧНОСТИ ГАЗОБЕТОНА
В статье рассматриваются вопросы, связанные с влиянием золоотходов, имеющих разновидность зернового состава на формирование структурной прочности газобетона. Приводятся результаты испытаний и анализ зернового состава золоотходов некоторых тепловых электростанций Казахстана и Монголии. В данных исследованиях большее внимание уделяется зависимости размеров зерносостава золей к возрастной прочности гаозбетона. Также выполнен анализ и сравнение зерносостава золы исследуемых тепловых электростанцией на соответствие международным стандартным нормами и требованиям для использования в лёгких и ячеистых бетонных изделиях. В статье также выявлены отличия выбора оптимального вида зерносостава золей для применения в составе раствора газобетона.
Ключевые слова: зерносостав золей, прочность газобетона, стандартные нормы и требования.
ВВЕДЕНИЕ
Разработан план стратегического развития строительной индустрии Казахстана, в котором поставили цель существенного увеличения использования производственных отходов, в том числе применение золошлаковых отходов тепловых электрических станций. В связи с этим, можно сэкономить расход цемента и условного топлива на обжиг портландцементного клинкера, что повлечёт за собой увеличение количества выбросов пыли и газообразных компонентов в атмосферу и окружающую среду.
В ходе опытов установлено, что максимальная прочность конструктивных ячеистых бетонов с содержанием от 40 до 45 % различных видов золоотходов ТЭЦ. Зона оптимума применяемого зернового состава золей характеризуется содержанием в нём фракций менее 0,14 мм - 35-58 %; 0,14-0,63 мм -
40-60 %; 0,63-5 мм - 0-3,61 %. Не совпадающий зерновые составы золей ТЭЦ для использования составе легких бетонов по установленным международным стандартам касается в пределах золы I, II, III класса остатка на сите 45 цм должны составлять не более 10, 25, 40 %. В частности, что касается фракций золей менее 0,14 мм способствующие улучшению структуры и прочности газобетона определяются методом лазерной дифракции (LSM24) при помощи прибора электрического сита виброгрохота ВГ 028М [1].
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Одним из наиболее важных вопросов в нынешней строительной отрасли является исследование и широкое применение промышленных отходов и местных природных материалов, позволяющие рационально использовать сырьевые и топливно-энергетические ресурсы.
Введение золы-уноса в оптимальном количестве не повышает водопотребность бетонных смесей, что объясняется оплавленностью и относительно правильной формой зёрен. При высокой дисперности золы и незначительном содержании в ней несгоревшего угля удобоукладывемость смеси повышается. Введение золы-уноса способствует снижению водоотделения бетонной смеси. При близости нормальной густоты зольного и цементного теста и твердении бетона в нормальных условиях предполагается, что количество золы должно назначаться пропорционально проценту снижения излишней активности цемента [2-6].
Известно, что прочность ячеистого бетона определяется прочностью межпоровых перегородок. Определялись физико-механические характеристики на образцах бетона, полученного на основе шлака и золы. Образцы характеризуются наивысшей прочностью, наиболее интенсивный рост которых наблюдается в более отдалённые сроки твердения. В качестве активатора вспучивания неавтоклавного газобетона использовалась добавка частично гашеной извести и сульфата натрия [7-9].
Одним из основных показателей использования золы теплоэлектрических станций являются размеры зернового состава.
Цель этого исследования - получить результаты испытаний по прочности на сжатие, которые были получены на основе исследованных образцов с несколькими видами летучей золы ТЭС и ГРЭС. В нашем исследовании рассматривается влияние разновидного зернового состава летучей золы ТЭС Казахстана и Монголии на формирование структурной прочности газобетона.
В исследовании был определён зерновой состав и возможность использования золошлаковых отходов тепловых станций г. Павлодара, г. Екибастуза, ТЭС №4 и Амгалан г. Уланбатыр (Монголия). Исследование проводилось так же в рамках международного совместного проекта «1000 инженеров» в лаборатории строительных материалов Никонского университета Японии [1].
Зерновой состав определён методом лазерной дифракции (LSM24) при помощи прибора сит электрического виброгрохота ВГ 028М (рисунок 1).
Распределение зернового состава золы Распределение зернового состава ТЭЦ Казахстана золы ТЭЦ Монголий
Рисунок 1 - Интеграл и дифференциал график распределение зернового состава золы ТЭЦ Казахстана и Монголии методом лазерной дифракций
Таблица 1 - Результат определения зернового состава летучей золы ТЭС методом лазерной дифракций
Крупность, размеры зёрен, мкм Распределение выхода зёрен через сито, % по массе
Зола Казахстана (Екибастуз ГрЭС) Зола Монголия (УБ,ТЭС-4)
<5 0 3,84
5-10 0 9,87
10-20 0,4 9,88
20-40 1,47 9,96
40-60 3,09 10,95
60-100 26,24 15,95
100-150 31,12 16,82
150-200 22,04 9,92
200-300 10,41 5,97
300-600 5,59 2,45
I 100 100
Таблица 2 - Результат определения зернового состава летучей золы ТЭС Монголии и Казахстана в лаборатории методом сит виброгрохот ВГ 028М
Диаметры сит, мм и остаток на сите, % (весовая доля)
Название ТЭС 0,4- 0,2- 0,315- 0,315- 0,1- 0,16- 0,1- 0,05-
3-6 2-3 1,5-2 1-1,5 0,6-1 <0,05
0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,2 0,16 0,1
ТЭС-4 г. УБ 0,04 0,34 8,74 6,14 84,74
ТЭС Амгалан 0,06 0,05 0,33 3,17 93,8
ГРЭС-2 г.Екибастуз 0 0 0 0 0,047 3,61 0,95 40,03 20,05 23,51 9,42 2,65
ТЭЦ-1 г. Павлодар 0,01 0,02 0,02 0,33 1,22 0,03 25,27 14,36 32,06 14,58 12,06
Рисунок 2 - Интеграл график распределения зернового состава золы ТЭС Казахстана и Монголии методом сит виброгрохот ВГ 028М
№ ¿о и
50
4С
за
10 б
.1.1 1 Е. 1
111 ,1 ■
Л г-
ТТГ |ЧМ УЛ ТЭС Дышлам >Ъ I"«!" Павлодар IV >г ЕшФкт^
Рисунок 3 - Интеграл график распределения зернового состава золы ТЭС Казахстана и Монголии методом сит виброгрохот ВГ 028М
В приведённом выше анализе (таблица 1, 2) размер зернового состава золы лабораторным методом просеивания отличается от установленного метода лазерной дифракций, причина которого объясняется более эффективного разрушения (измельчения) частицы золы при подаче ультразвука в воду.
Результаты исследований по зерновому составу и требованию ГОСТ 25818-2017 и М№ 3927: 2015 золоотходы ТЭС Павлодара и Экибастуза относиться Ш-ому группу и в данном стандарте золы этой группы разрешается использование в составе ячейстому бетону III - для изделий и конструкций из ячеистого бетона по ГОСТ 25485 и ГОСТ 31359 золы Монголий ТЭС №4 и ТЭС Амгалан относиться 1-ому группу [10, 11].
По используемым стандартам Монголии «М№ 3927:2015 Зола тепловых электростанций для использования в строительных материалах. Техническая требования» зерновые составы золоотхов 1-ого класса теплоэлектрических станций для использования в лёгких, ячеистых бетонных изделиях, строительных растворах и сухих смесях, а также добавки минерального порошка в сырье, для дорожной полотна и асфальтобетона при производстве зольной гальки и зольного кирпича размер остатка на сите 80 цм должны быть не более 10 %. Для летучей золы ТЭС № 4 и Амгалан г. Уланбатыр этот показатель составляет соответственно - 12 % и 15 %
По стандарту Америки ASTM С618, Японии ЛS А 6201 размер зернового состава золы I, II, III класса в виде остатка на сите 45 цм должны составляет не менее 10, 25, 40 % Для золы ТЭС № 4 и ТЭС Амгалан прохоящий через сито 45цм составляет соответственно 86 и 72 % [10].
По стандарту «MNS 3927:2015 зола тепловых электростанций для использования в строительных материалах. Техническая требования.» влажность золы 1-го класса в зависимости от потери веса 1 %, 5 %. Для летучих зол теплоэлектростанций № 4 0,5%, и ТЭС Амгалан влажность составляет 0,15 %, потеря веса 0,45 %.
Таблица 3 - Зависимость возрастной прочности газбетона от типа золы ТЭС и ГрЭС
Летучая зола ТЭС, ГрЭС Время формирования структуры и прочности зологазобетона, сутки
7 14 28
р, кг/м3 ^ МПа р, кг/м3 ^ МПа р, кг/м3 ^ МПа
г. Павлодар 1345 1,83 1205 2,42 1172 2,75
г Екибастуз 972 1,72 865 2,15 820 2,47
Уланбатыр №4 1257 3,86 1186 5,17 1169 5,68
Амгалан 1174 2,29 1069 2,99 1058 3,33
В таблице 3 представлены результаты испытаний возрастной прочности на сжатие и плотность образцов имеющих одинаковый оптимальный состав полученные из разного зернового состава летучей золы ТЭС. Влияние золы на прочность и плотность газобетона разные.
ВЫВОДЫ
В результате опытов установлено, что максимальная прочность конструктивных ячеистых бетонов с содержанием менее 0,05 мм - 84,7 % и менее 0,2 мм -93,8 % мелким зерновым составом летучей золы теплоэлектростанций №4 и Амгалан г. Уланбатыр. Летучая зола теплоэектрической станций Екибастуза имеет
более крупный зерновой состав и меньшую плотность соответствует требованиям стандарта газобетона (таблица 2, 3; рисунки 1, 2, 3).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Atsushi Suzuki, Hiroo Kasima and Dinil Pushpala Prediction model for compressive strength of concrete incorporated with Mongolian fly ash (Модель прогноза прочности на сжатие бетона, встроенного в монгольскую летучую золу) Бетоны олон улсын эрдэм шинжилгээний бага хурал. - Улаанбаатар, 2018 он. 57-65 х.
2 Дворкин, Л. И., Пашков, И. А. Строительные материалы из промышленных отходов. - Киев : Вища шк., 2008. - 142 с.
3 Курманов, А. К., Аипов, А. М. Перспектива развития строительства с применением ячеистого бетона с использованием отходов промышленности // Наука и техника Казахстана. - 2019. - № 1. - С. 62-68
4 Касенов, А. Ж., Тлеулесов, А. К., Ахметбек, А. Н. Производство бетона из отходов АО «Алюминий Казахстана» // Наука и техника Казахстана - 2018. -№ 1 - С. 61-75
5 Арынгазин, К. Ш., Ларичкин, В. В., Алдунгарова, А. К., Свидерский, А. К., Быков, П. О., Богомолов, А. В., Тлеулесов, А. К., Маусымбаева, Д. К. Инновационное использование твёрдых техногенных отходов предприятий теплоэнергетики металлургии павлодарской области в производстве строительных материалов // Наука и техника Казахстана - 2016. - №3-4 - С. 34-39
6 Акпар Д.Т., Вышарь О.В., Станевич В. Т. Перспективы использования золы Аксуской ГРЭС в производства автоклавного газобетона // Наука и техника Казахстана. - 2019. - № 2. - С. 62-68
7 Лотов В.А., Митина H.A. Формирование оптимальной пористой структуры газобетона неавтоклавного твердения // Известия вузов. Химия и химическая технология. - 2000. - Т. 43. - Вып. 3. - С. 118-119.
8 Корниенко П.В., Тугумбаев Д.А., Ахметова У.Е., Атконова А.П. Системный подход при проектировании бетона с требуемыми свойствами в железобетонных конструкциях // Наука и техника Казахстана. - 2018. - № 2. - С. 45-55
9 Кривицкий М.Я., Левин Н.И., Макарычев В.В. Ячейстые бетоны (технология, свойства и конструкции). - М.: Стройиздат, 1972. - 136 с.
10 ГОС Т 25485, ГОСТ 31359; ASTMC618 Америка, JIS A 6201 Япония, MNS 3927:2015. Монголия / Золоотходы ТЭС для изделий и конструкций из ячеистого бетона
11 Иванов В.В., Вишня Б.Л., Цылкин Е.Б. Увеличение потребления золошлаков - важнейший фактор снижения вредного воздействия ТЭС на окружающую среду // Энергетик. - 2010. - № 4. - С. 34-36.
Татбай Шайхслам Татбащлы
докторант, Сэулет-курылыс факультет^
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекеттiк университет^ Павлодар к., 140008, Казахстан Республикасы, e-mail: takibai@mail.ru Саканов Куандыц Темирович
т^.к., профессор, «Энеркэсштж жэне келж курылысы» кафедрасы,
Сэулет-курылыс факультетi, «Сэулет жэне дизайн» кафедрасы,
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекеттiк университетi,
Павлодар к., 140008, Казакстан Республикасы,
e-mail: kuan_altei@mail.ru
Данзандорж Сунжидмаа
т^.д. PhD, профессор,
Уланбатыр к., 16040, Монуолия
e-mail: sunjidmaa@must.edu.mn
Материал баспаFа 16.12.19лусл.
Газ бетонныц к^рылымы мен бержтМн калыптастыру Yшiн жэс кYлiнiц эр турл1 астык к^рамыныц acepi
Мацалада газ бетонныц цурылымдыц бержтшн цалыптастыруга астъщ цурамыныц эртурлшт бар кул цалдыцтарыныц эсерiмен байланысты мэселелер царастырылады. Цазацстан мен Монголияныц кейбiр жылу электр станцияларыныц кул цалдыцтарыныц астыц цурамын сынау жэне талдау нэтижелерi келтiрiледi. Осы зерттеулерде кулдщ астыц цурамы влшемдерте гаозбетонныц жас бержттне тэуелдшгте квп квщл бвлiнедi. Сондай-ац, зерттелетт жылу электр станциялары култщ астыц цурамын жещл жэне кеуектi бетон буйымдарында пайдалану ушт халыцаралыц стандартты нормалар мен талаптарга сэйкест^те талдау жэне салыстыру жyргiзiлдi. Мацалада сондай-ац газ-бетон ерттдШшц цурамында цолдану ушт кyлдiц оцтайлы турт тацдаудыц айырмашылыцтары аныцталды.
Кiлттi свздер: кyлдiц астыц цурамы, газ бетонныц бержтш, стандартты нормалар мен талаптар.
Takibai Shaikhslam Takibaiuly
PhD Student, Department of Architecture and Civil Engineering,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: takibai@mail.ru
Sakanov Kuandyk Temirovich
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
Department of Industrial,
Civil and Transport Construction,
S. Toraighyrov Pavlodar State University,
Pavlodar, 140008, Republic of Kazakhstan,
e-mail: kuan_altei@mail.ru
Danzandorzh Sunzhidmaa
PhD, Professor, Ulanbatar, 16040, Mongolia, e-mail: sunjidmaa@must.edu.mn Material received on 16.12.19.
Influence of a variety of TPP ash grain composition to form the structure and strength of aerated concrete
The article deals with the issues related to the influence of ash wastes, which have a variety of grain composition on the formation of structural strength of aerated concrete. The results of tests and analysis of the grain composition of ash waste from some thermal power plants in Kazakhstan and Mongolia are presented. In these studies, more attention is paid to the dependence of the size of the grain composition of sols to the age strength of the concrete. Also, the analysis and comparison of the grain composition of the ash of the studied thermal power plants for compliance with international standards and requirements for use in light and cellular concrete products. The article also reveals the differences in the choice of the optimal type of grain composition of sols for use in a solution of aerated concrete.
Keywords: grain composition of sols, strength of aerated concrete, standard norms and requirements.
