CC BY
6ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СВЯЗОК НА ПРОЦЕСС ГРАНУЛЯЦИИ
ЗОЛОШЛАКОВ
ВЫВОДЫ
Исследуемые связки для грануляции ЗШО по разному влияют на показатели прочности получаемых гранул на стадиях формования, сушки и обжига.
Не допускается изготовление гранул для предложенных сырьевых материалов без связок, а также с добавкой 15% каменного угля, так как полученные результаты показателей прочности не удовлетворяют минимально допустимым требованиям. Остальные связки можно рекомендовать к применению, однако необходимо учитывать, что при использовании глины следует вводить её в количестве не менее 10%, жидкого стекла - не менее 3%. Лучше всего на показатели прочности оказала влияние известь. Рекомендуемое оптимальное её количество 6-9%. При соблюдении определённых требований рекомендуемые связки дадут возможность получения гранул из ЗШО с оптимальной прочностью, достаточной для прокаливания в котле ки-
пящего слоя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Овчаренко Г.И., Фок Н.А., Гильмияров Д.И., Баландин И.С., Переработка кислых зол и золошла-ков ТЭЦ в силикатный кирпич // Ползуновский вестник: Изд-во АлтГТУ. -, 2011. - № 1. - С. 148-152с.
2. Тимашев В.В., Сулименко Л.М., Альбац Б.С. Агломерация порошкообразных силикатных материалов. - М.: Стройиздат,1978. - 136с.
3. Уфимцев В. М. и др. О современных технологиях складирования дисперсных промышленных отходов. Результаты опытно-промышленной грануляции золы березовского угля // Энергетическое строительство. 1984.- № 11.- С. 51-53.
Фок Н.А. - аспирант, Гильмияров Д.И. -аспирант, Михайленко А.А. - студент, Ор-лянский К.В. - студент, Алтайский госу-дарственнвй технический университет, Email: [email protected].
УДК 666.952.2
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ ВЫСОКОКАЛЬЦИЕВЫХ ЗОЛ И ИХ СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
В.Б. Францен, Ю.В. Щукина, Е.Ю. Хижинкова, Л.Г. Плотникова, В.Л. Свиридов
Рассмотрено изменение свойств высококальциевых зол в зависимости от их состава и основности. Установлены многочисленные корреляционные взаимосвязи между составом и свойствами зол, реализованные при производстве золосодержащих строительных материалов
Ключевые слова: высококальциевые золы, состав и свойства, основность зол, статистические взаимосвязи.
ВВЕДЕНИЕ
Высококальциевые золы ТЭЦ от сжигания углей Канско-Ачинского Бассейна (КАБ) на протяжении многих десятилетий привлекают внимание исследователей и строителей как потенциальное высококачественное местное сырье. Однако ряд обстоятельств не позволяет применять такие золы бесконтрольно для производства различных строительных материалов. Прежде всего, это наличие в золе свободной извести в разных количествах и часто в таких, которые приводят к разрушению золоматериалов по причине позднего гашения свободного СаО. Другой особенностью зол углей КАБ является широкая изменчивость их состава и свойств. Это не позволяло без детальных исследований предложить устойчивые технологии золома-
териалов. Так, строительство зданий из неавтоклавного зольного газобетона в Краснояр-ске-26 в начале 60-ых годов осуществлялось методом проб и ошибок. То есть, под каждую новую партию золы подбирался оптимальный состав и технология газобетона.
В связи с широким возможным колебанием состава и свойств зол, остро возникла потребность в более точной оценке статистики изменения состава зол и разработки на её основе экспресс-методов анализа. Работа по статистической оценке изменения состава зол углей разных разрезов была проведена главным образом в СибВТИ (г. Красноярск), АлтГТУ и СибЗНИИЭПе. Эти исследования к концу 80-ых годов были суммированы и изложены нами в [1]. В дальнейшем требовалась трудоёмкая кропотливая работа по ста-
тистическои оценке изменчивости состава и свойств, зол в связи с разработкой экспресс-методов их анализа и стабильных технологий производства тех или иных строительных материалов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На первом этапе укрупнённо была оценена изменчивость основности зол, а в связи с ней - изменения фазового состава. Главные установленные закономерности заключаются в нижеследующем [1,2]. Суммарное количество клинкерных минералов в виде (3-С^ и алюминатов кальция может изменяться в золе от 13-15 до 30-35%. В то же время дополнительно присутствует какая-то часть алю-моферритов кальция в не разделённой при анализе алюмоферитно-стекловидной фазе (АФСФ). Количество последней с возрастанием основности золы по Кк от 0,5 до 2,5 уменьшается от 70 до 45% (рисунок 1), веро-
ятно за счёт снижения доли стеклофазы и инертных минералов, т.к. из АФСФ не выделены кварц, минералы на основе оксидов железа, мелилит и другие малые примеси. Кремнекислородные анионы (ККА) кислото-растворимой части кремнезёма золы представлены в основном димером Si2O7 (5070%), что подтверждается кристаллизацией мелилита при отжиге стеклофазы золы (рисунок 2). Средняя основность ККА кислотора-створимого 8Ю2 в этом интервале основности практически не изменяется и равна 1,551,65. Количество кислоторастворимого кремнезема возрастает от 15 до 40% пропорционально увеличивающейся основности зол. Содержание свободного оксида кальция в золе пропорционально как ее основности, так и степени предварительного измельчения золы. Кроме того - зависит от метода анализа: этилово-сахаратный или этилово-глицератный (рисунок 3).
1 - СА; С12А7, 2 - 028; 3 - АФСФ Рисунок 1 - Зависимость фазового состава зол от их основности
1 - 8Ю2 растворимый; 2 - мономер ^Юд]; 3 - димер; 4 - средняя основность ККА кислоторастворимого SЮ2. Рисунок 2 - Зависимость состава кремне-кислородных анаионов (ККА) зол от их основности
1,0 1,5 2,0 2,5 Коэффициент качества 1 - зола немолотая; 2, 3 - зола молотая. 1, 2 - этилово-сахаратный метод, 3 - этилово-глицератный метод Рисунок 3 - Зависимость свободного СаО в золе от ее основности
При этом часть свободной извести закрыта для анализа без измельчения золы. Доля вскрываемой при помоле свободной извести может составлять от 30-40 до 90 %. В связи с этим нами были введены понятия свободной открытой, свободной закрытой и свободной суммарной извести. При этом
СаОсумГв = СаОоткрГ|
+ СаОзакрГ|
(1)
Количество БО3 в золе пропорционально ее основности и достигает в высокоосновных составах 5-6%. При этом, также отмечается повышение содержания БО3 в АСФС золы от 0,5 до 1,0%. Учитывая пропорциональное возрастание содержания свободного СаО с увеличением основности зол, можно объяснить возрастание БО3 за счет связывания БО2 дымовых газов известью золы в ангидрит. Это также возможно за счет образования
сульфоалюмината кальция в соответствующем температурном интервале [1].
В связи с тем, что в золах обнаруживались взаимосвязи фазового состава при первичном укрупнённом шаге изменения их основности, в дальнейшем были произведены более детальные статистические исследования состава и свойств зол.
Первые оценки взаимосвязей свойств зол были приведены в [2]. Затем они неоднократно проверялись, т.к. на статистику изменения составов зол накладывается статистика ошибок анализа и статистика поставок угля из разных разрезов. А, как известно, золу близкой основности могут дать разные угли или их смеси (рисунок 4) [1,2]. Наиболее часто повторяющиеся взаимосвязи даны в корреляционной таблице 1, а также в аналогичной таблице [2].
А1203+РС203
Рисунок 4 - Поля химического состава зол: среднестатистический состав зол от сжигания углей: И - Ирша-Бородинского; Н - Назаровского; Б - Березовского многозольного; Б* - Березовского малозольного
Таблица 1 - Коэффициенты парных линейных корреляций между свойствами и составом зол [4
S уд Ост №008 АТ НГ Нач Кон ППП СаО отк СаО закр СаО сум
S уд - 0,58 0,36 0,88 0,03 0,22 0,33 0,10 0,21 0,24
Ост № 008 0,58 - 0,46 0,31 0,35 0,31 0,91 -0,85 0,64 0,37
АТ 0,36 0,46 - 0,28 0,79 0,87 0,35 0,50 0,34 0,55
НГ 0,88 0,31 0,28 - 0,21 0,35 0,68 0,25 0,03 0,12
Нач 0,48 0,35 0,79 0,21 - 0,97 0,41 0,6 0,39 0,57
Кон 0,22 0,31 0,87 0,35 0,97 - 0,36 0,5 0,34 0,55
ППП 0,33 0,91 0,35 0,68 0,41 0,36 - 0,64 0,14 0,58
СаО отк 0,10 0,65 0,50 0,25 0,55 0,7 0,64 - 0,69 0,62
СаО закр 0,21 0,64 0,03 0,03 0,39 0,34 0,14 0,69 - 0,05
СаО сум 0,24 0,37 0,55 0,12 0,57 0,55 0,58 0,62 0,05 -
Из них видно, что повторяются взаимосвязи потерь при прокаливании и остатки при просеивании золы на сите № 008, показателя теста нормальной густоты зольного теста и ППП золы, начала и конца схватывания зольного теста, содержания в золе открытой и закрытой свободной извести и ряд других.
Примеры линейных моделей с уравнениями регрессии приведены в [3]. Из них следует, что фазовый состав зол естественным образом связан с их основностью, а многие свойства зол взаимосвязаны и обусловлены закономерно изменяющимся фазовым составом.
Ряд установленных зависимостей имеют практическую значимость при разработке технологий золоиспользования и производства строительных материалов на основе золы. Это определение активности высококальциевой золы и цементного вяжущего с добавкой ВКЗ [4], определение основности ВКЗ без знания её химического состава по величине теплового эффекта ранней гидратации и содержанию свободного СаО [5,6]. Это способы определения открытого для анализа и закрытого стеклофазой свободного СаО [7,8]. Быстрые способы определения п.п.п. и SO3 золы через косвенные статистические характеристики её свойств (теста нормалдьной густоты, остатка на сите № 008 и др.) [9,10].
Установление достоверных статистических взаимосвязей между составом и свойствами зол позволило разработать и внедрить ряд эффективных технологий производств качественных строительных материалов на основе золы [11-15].
ВЫВОДЫ
Установлены многочисленные статистически значимые взаимосвязи между составом и свойствами высококальциевых зол ТЭЦ. Установленные связи позволили разработать
и внедрить устойчивые технологии производства различных золосодержащих строительных материалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Овчаренко, Г. И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах / Г. И. Овчаренко. - Красноярск : Изд-во Краснояр. ун-та, 1992. - 216 с.
2. Овчаренко, Г.И. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетона [текст] / Г.И. Овчаренко, Л.Г. Плотникова, В.Б. Францен. -Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 1997. - 149 с
3. Овчаренко, Г.И. Разработка теоретических основ и внедрение устойчивых технологий производства строительных материалов из высококальциевых зол углей Канско-Ачинского бассейна / Г.И. Овчаренко, В.Б. Францен, Л.Г. Плотникова, В.М. Каракулов, И.Н. Заезжаева, В.В. Патрахина, К.П. Черных, О.В. Ворогушина, Т.Г. Елишева // Ползу-новский Альманах. - 2001. - № 3, - С. 165 - 176.
4. Патент Э11 № 1811605 Способ определения активности буроугольной золы м вяжущего с добавкой буроугольной золы / Овчаренко Г.И., Плотникова Л.Г. - Заявл. 22.02.91. Опубл. 23.04.93. Бюл. №15.
5. Патент Э11 № 1813211 Способ определения основности высококальциевой золы / Овчаренко Г.И. - Заявл. 19.04.91. Опубл.30.04.93. Бюл.№ 16.
6. Патент Р11 № 2199740. Способ определения основности высококальциевой золы/Овчаренко Г.И., Францен В.Б. - Заявл. 04.05.2001. Опубл. 27.02.2003. Бюл.№ 6.
7. Патент Э11 № 2006031. Способ определения содержания свободного оксида кальция в высококальциевых золах/Овчаренко Г.И. - За-явл.19.04.91 .Опубл.15.01.94. Бюл. №1.
8. Патент Э11 № 2006030. Способ определения содержания в буроугольных золах свободного оксида кальция, закрытого стеклофазой/Овчаренко Г.И. - Заявл.19.04.9Юпубл.15.01.94. Бюл. №1.
9. Патент Р11 № 2193774. Способ определения содержания потерь при прокаливании в буроугольной золе/Овчаренко Г.И., Францен В.Б. - заявл. 25.04.2000. Опубл. 27.11.2002. Бюл. № 33.
10. Патент Р11 № 2206890. Способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной зо-
ле (варианты) / Овчаренко Г.И., Францен В.Б. - за-явл. 02.04.2001. Опубл. 27.11.2003. Бюл. № 17
11. Патент Р11 № 2182891 Способ получения силикатного кирпича с использованием высококальциевой золы тепловых электростанций / Овчаренко Г.И., Францен В.Б. - Заявл. 21.07.2000. Опубл. 10.18.2001. Бюл.№22.
12. Патент Р11 № 2171988 Способ определения количества корректирующей добавки при изготовлении автоклавного ячеистого бетона на основе высококальциевой золы ТЭЦ / Овчаренко Г.И., Францен В.Б., Черных К.П. - Заявл.21.07.2000. Опубл. 10.08.2001.Бюл. № 22
13. Патент Р11 № 2197449 Способ изготовления газобетона с минимальной средней плотностью на основе высококальциевой золы ТЭЦ / Овчаренко Г.И., Францен В.Б., Черных К.П. - За-явл.02.06.2000. Опубл. 27.01.2003.Бюл. № 3.
14. Патент № 2259975. Сырьевая смесь для получения неавтоклавного ячеистого бетона (варианты) / Г.И.Овчаренко, Ю.В.Щукина, В.Б.Францен. -Опубл. 2005. Был.№ 10.
15. Патент № 2376253 Способ изготовления золо-портландцемента из высококальциевой золы тепловых электростанций/ Овчаренко Г.И., Хижинкова Е.Ю., Францен В.Б. - Заявл.18.09.2007. Опубл. 20.12.2009. Бюл. № 35.
Францен В.Б. - к.т.н., доцент, Щукина Ю.В. - к.т.н., доцент, Хижинкова Е.Ю. -к.т.н., доцент, Плотникова Л.Г. - к.т.н., профессор, Свиридов В.Л. - д.т.н., профессор, Алтайский государственный технический университет, E-mail: egogo 1980@mail. ru.
УДК 624.154.001.4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИНТОВЫХ СВАЙ
В ГРУНТОВЫХ ОСНОВАНИЯХ ПО ВЕЛИЧИНЕ КРУТЯЩЕГО
МОМЕНТА
А.Ю. Халтурин
В статье приведен обзор и анализ зарубежной и отечественной литературы, касающейся вопроса определения несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента, необходимого для их закручивания. Основным объектом исследования является коэффициент пропорциональности ^, равный отношению величины несущей способности сваи к крутящему моменту.
Ключевые слова: грунт, винтовая свая, крутящий момент, несущая способность.
Винтовые сваи обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными свайными технологиями, а именно: высокая скорость и низкая трудоемкость монтажа и демонтажа; безударность погружения; возможность установки свай в труднодоступных местах; отсутствие земляных работ; возможность круглогодичного ведения строительно-монтажных работ. Благодаря данным преимуществам на рынке гражданского и промышленного фундаментостроения России наблюдается устойчивый рост применения данной свайной технологии. Как и для любой другой свайной технологии нетривиальной является задача определения несущей способности винтовой сваи.
По действующему в России нормативному документу СП 24.13330.2011 [1] для винтовых свай возможны следующие методы определения несущей способности грунтов: - по результатам статических испытаний натурных свай;
- по данным статического зондирования;
- с использованием характеристик грунтов основания.
Наиболее надежным методом определения несущей способности свай является метод статических испытаний, в тоже время он является наиболее затратным как в финансовом, так и временном плане. При применении двух других методов возникает вопрос применимости существующих алгоритмов расчета к винтовым сваям разных типов (рисунок 1), поскольку конфигурация винтовых лопастей в значительной мере определяет механизм работы винтовой сваи.
Как известно, существующие методы расчета [1] были разработаны на основании исследований одновитковых широколопастных винтовых свай (рисунок 1, а). Общим недостатком вышеуказанных методов является невозможность контроля несущей способности каждой устанавливаемой сваи, что является особенно актуальным при большой
