Строительство и архитектура. Современные строительные материалы

Идт Е.Ю., Магерова В.А., Родин А.Н.

Восточно-Казахстанский Государственный Технический Университет им.Д.Серикбаева, Казахстан

Тяжелый бетон с золошлаковыми отходами

Известно, что бетон и железобетон является основным материалом строительства в настоящее время и останется таковым в ближайшие десятилетия.

В себестоимости сборных железобетонных изделий затраты на цемент занимают довольно большой объем. Известно, что стоимость сырья составляет 50-55% себестоимости продукции, из них на долю цемента падает половина. Следует напомнить о дефицитности этого материала: на многие годы вперед потребность в нем будет обгонять темпы производства. Следовательно, одной из важнейших задач строителей является разумное и рациональное расходование цемента.

Одним из существенных мероприятий по рациональному и экономическому использованию портландцемента в строительстве является введение в бетон молотых минеральных добавок. В настоящее время, широкое применение получило использование вторичного сырья, в том числе отходов теплоэнергетики. Решение проблемы утилизации золы и шлаков ТЭЦ в связи с развитием энергетики приобретает все большую актуальность. Под золошлаковыми отходами крупнейших ТЭЦ находятся тысячи гектаров земли, пригодной к использованию в сельском хозяйстве. Использование отходов ТЭЦ имеет и большое экологическое значение, поскольку они загрязняют водные и воздушные бассейны часто в количествах превышающих ПДК. Между тем золы и шлаки ТЭЦ при правильном и эффективном их использовании представляют собой богатый источник расширения сырьевых ресурсов различных отраслей народного хозяйства. По зерновому составу золошлаковые материалы относятся к средне и мелкозернистому материалу и могут быть использованы в качестве сырья для производства строительных изделий, в частности, тяжелого бетона.

Сущность эксперимента заключалась в том, что 10% цемента было заменено золошлаковыми материалами.

В результате объединения рядовых проб, отобранных из разных точек золоотвалов, определенного грансостава было получено 7 технологических проб с золоотвалов Усть – Каменогорской ТЭЦ.

Из бетонной смеси формовали образцы размерами 10х10х10 см., 10х10х40 см. Режим тепловлажностной обработки тяжелого бетона 2+8+2 ч при температуре +85+90°С.

Образцы испытывались через 4 ч. после тепловой обработки в возрасте 28 суток, 3 и 6 месяцев.

Перед началом испытаний образцы насыщались водой в течении 48 ч., а затем помещались в сушильную камеру с температурой 100±5°С. Режим одного цикла: продолжительность сушки 8 ч., остывание 1 ч., насыщение водой 15 ч.

Определение предела прочности при сжатии и изгибе проведено после 50 циклов попеременного увлажнения и высушивания.

Расход компонентов на 1м³ бетона марки 300:

Цемент – 351 кг

Щебень – 1280 кг

Песок – 360 кг

Зола – 205 кг

Вода – 220 л

Осадка конуса – 2-4 см

Результаты испытания бетонных образцов сведены в таблице 1, 2.

Таблица 1 - Результаты испытания бетонной смеси и образцов бетона марки 300

№ технологических проб	Удельная поверхность золошлаковых материалов, см^2/г	Плотность свежеприготовленной смеси, кг/м^2	Плотность бетона, кг/м^3	Предел прочности при сжатии, МПа
				После пропаривания	Через 28 сут. После пропаривания
1	1500	2400	2303	24,8	30,1
2	2500	2386	2300	26,5	29,1
3	3500	2390	2300	27,8	32,7
4	4500	2400	2315	26,1	32,9
5	5500	2395	2298	26,9	33,2
6	6500	2390	2295	27,9	34,0
Контрольный		2470	2385	21,2	28,9

Таблица 2 – Физико-механические свойства образцов бетона

№ технологических проб	Удельная поверхность, см^2/г	Предел прочности, МПа		Rизг/Rсж	Призменная прочность, МПа	Кубиковая прочность, МПа	Rпр/Rкуб
		При изгибе	При сжатии
1	1500	4,42	29,2	0,150	25,5	32,5	0,78
2	2500	4,70	30,2	0,166	24,7	32,0	0,77
3	3500	4,81	33,6	0,143	23,9	33,7	0,70
4	4500	4,90	32,4	0,151	22,8	32,6	0,70
5	5500	4,88	34,3	0,142	25,6	34,9	0,73
6	6500	4,74	30,9	0,153	22,6	32,3	0,705
Контрольный		3,30	30,1	0,109	20,7	31,4	0,650

Введение золы в состав тяжелого бетона повышает прочность образцов на сжатие, растяжение при изгибе, призменную прочность.

В результате введения в бетон зол ТЭЦ получен морозостойкий бетон. Марка по морозостойкости Мрз 100. Деформативные свойства его находятся в пределах нормы. С увеличением удельной поверхности золы увеличивается прочность бетона, улучшается его долговечность, так как бетон становится более прочным.

Экспериментальные данные подтверждают возможность использования золошлаковых материалов Усть – Каменогорской ТЭЦ.

Экономическая эффективность от применения золошлаковых материалов ТЭЦ в тяжелых бетонах будет обеспечена за счет экономии портландцемента и природного песка, снижения массы изделий, уменьшения затрат на содержание золоотвалов.