Модификация структуры цементных бетонов наполнителями из золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС

• Автор: Овчинников, Роман Валерьевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОНАПОЛНИТЕЛЕЙ В МОДИФИКАЦИИ СТРУКТУРЫ БЕТОНА
1.1. Особенности составов бетонов с микронаполнителями
1.2. Золошлаковые отходы как микронаполнители и их влияние на структуру и свойства бетонов
1.2.1. Золошлаковые отходы и их характеристика для изготовления бетонов
1.2.2. Механохимическая активация адгезионной способности смеси цементно-зольных систем
1.2.3. Развитие идеи механохимической активации
1.3. Выводы
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика материалов
2.1.1. Портландцемент
2.1.2. Заполнители
2.2. Оборудование
2.2.1. Диспергидратор
2.2.2. Стандартные испытания и методы физико-химических исследований
2.2.3. Подбор состава бетона рядового класса
2.2.4. Методика получения бетона высокого класса
2.2.5. Математическое планирование эксперимента
3.1. Физико-химические исследования ЗШО
3.1.1. Исследование фазовых превращений и фаз ЗШО методами термографии и РФА
3.1.2. Исследование фазовых превращений методами дифференциальнотермического анализа
3.2. Зависимость влияния золошлаковых отходов в качестве активных минеральных добавок к портландцементу на структуру и свойства цементного камня
3.3. Физико-химические исследования свойств цементно-зольного камня

3.3.1. Рентгеноструктурный фазовый анализ цементно-зольного камня..
3.3.2 Дифференциально-термический анализ цементно-зольного камня
3.3.3. Растровая электронная микроскопия цементно-зольного камня..
3.4. Цементно-зольное вяжущее, его составы и свойства
3.4.1. Механохимическая активация цементно-зольного вяжущего
3.4.2. Химическая активация цементно-зольного вяжущего добавками Са(ОН)2 и гипса
3.4.3. Влияние условий твердения на свойства цементно-зольного вяжущего и бетонов на его основе
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ С НАПОЛНИТЕЛЯМИ ИЗ 31
4.1 Применение математического планирования эксперимента для получения оптимальных составов бетонов на основе цементно-зольного вяжущего..
4.2. Физико-механические свойства бетонов рядовых и повышенных классов на основе цементно-зольного вяжущего
4.2.1. Зависимость реологических свойств бетонных смесей от их состава
4.2.2. Зависимость прочности бетона от состава и активации цементнозольного вяжущего
4.2.3. Водонепроницаемость бетона
4.2.4. Морозостойкость бетонов
4.3. Выводы
5. РАЗРАБОТКА БЛОЧНО-МОДУЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ЦЕМЕНТНО-ЗОЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО И ЕЕ ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО
5.1. Технологические особенности приготовления бетонных смесей
5.2. Расчет годового экономического эффекта от применения бетонов на основе цементно-зольного вяжущего
5.3. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Важнейшей задачей строительной индустрии является экономия материалов, снижение энерго- и трудозатрат при повышении их конструктивного качества, повсеместное использование вторичных минеральных ресурсов. В данной работе на примере отходов Новочеркасской ГРЭС рассматривается возможность использования ЗШО ТЭС для наполнения цементных бетонов. В настоящее время площадь золоотвала Новочеркасской ГРЭС составляет 200 га, высота 50 м, объем накопленных ЗШО более 50 млн т, содержание золоотвалов требует значительных эксплуатационных затрат входящих в состав стоимости производимой электроэнергии, и что немаловажно, обусловливает большую экологическую проблему.
По данным национальной ассоциации производителей и потребителей золошлаковых материалов, использование ЗШО в нашей стране не превышает и 10% от общего объема годового выброса. Серьезное ограничение на применение ЗШО накладывает неподготовленность ЗШО как сырья для производства строительных материалов [45, 69, 76, 78, 86, 109, 129, 137, 153, 154, 157].
Результаты теоретических и экспериментальных работ российских и зарубежных ученых свидетельствуют, что ЗШО являются ценным сырьем для производства бетона, основного конструкционного или конструкционнотеплоизоляционного материала при строительстве жилых и производственных зданий, а также объектов инфраструктуры. Ценность ЗШО заключается в их низкой рыночной стоимости и способности проявлять пуццолановые свойства самостоятельно или в присутствии активаторов, снижая расход цемента.
Весьма эффективно и перспективно использование МД, в том числе и ЗШО, для получения высокопрочных вяжущих низкой водопотребности ВНВ, получаемых путем сухого помола цемента и МД совместно с ПАВ. Недостатком этого способа является необходимость организации специального производства, что требует существенных капиталовложений. Кроме того, создается дополнительное звено в производственной цепочке, нивелирующее рентабельность этого проекта. Эффективной заменой ВИВ может стать

Общая характеристика золошлаковых отходов, их классификация, выбор материалов и методов проведения исследований
Зола-унос 8^ = 2100 см2/г
Обогащенный золошлак = 5000 см2/г
Зола гидроудаления = 1700 см2/г
Зола гидроудаления Б«) = 4700 см2/г
Зола-унос = 4800 см2/г
Изучение свойств исходных материалов

Определение гидравлической активности и оптимальной дозировки в зависимости от степени подготовленности ЗШО в составе ЦЗВ

Исследование процессов
фазообразован ия и
формирования структуры
цементно-зольного камня на
основе ЗШО

Исследование влияния механохимической активации на свойства ЦЗВ для получения высокопрочных классов бетонов

Исследование влияния
различных технологических
факторов на свойства
цементного камня и готовых
изделии

Разработка технологической схемы производства бетонной смеси классов В 25, В 30, В 45, В60 изделий на основе ЦЗВ
Проведение опытно-промышл результатов г гнных испытаний и внедрение сследований

Анализ полученных результатов, разработка критериев оценки и испытаний ЗШО как компонента бетонной смеси
Рис. 2.1. Структурно-методологическая модель проведения научных исследований по применению ЗШО в составе бетона
2.1. Характеристика материалов
2.1.1. Портландцемент
Вяжущим материалом для приготовления бетонной смеси выбран портландцемент марки ЦЕМ142,5Н ОАО «Новоросцемент», ГОСТ 31108-2003 и композиционное вяжущее на основе портландцемента с добавлением