Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Опыт использования техногенных и антропогенных отходов в качестве
наполнителей для бетонов 8
Материалы и методики исследований 34
Применяемые материалы 34
Методы исследования 43
Исследование влияния торфяной золы гидроудаления на структуру и
свойства растворов и бетонов 74
Теоретическое обоснование улучшения физико-механических свойств
бетонов с торфяной золой гидроудаления 74
Исследование контактной зоны цементного камня с добавкой торфя
ной золы гидроудаления и заполнителя на моделях ; 76
Микроскопические исследования контактной зоны между цементным
камнем с торфяной золой гидроудаления и заполнителем 83
Исследование свойств портландцементов с добавкой торфяной золы
гидроудаления ; 90
Выводы по 3 главе 102
Исследование свойств бетонных смесей и бетона с добавкой торфяной
золы гидроудаления 104
Исследование свойств бетонных смесей с добавкой торфяной золы
гидроудаления 104
Исследование процесса раннего структурообразования бетонов с до
бавкой торфяной золы гидроудаления 109
Выводы по 4 главе 113
Исследование свойств бетонов с добавкой торфяной золы гидроудале
ния 114
Исследование прочностных свойств различных видов бетонов с добав
кой торфяной золы гидроудаления 114
Исследование структуры, прочностных и деформативных свойств, тре-щиностойкости, морозостойкости и водонепроницаемости бетонов с
с добавкой торфяной золы гидроудаления 116
Исследование влияния вида и количества органо-минеральной добавки
на плотность и прочность бетона 130
Методика определения состава бетона с органо-минеральной добав
кой 133
Разработка составов легких бетонов с использованием торфяной золы
гидроудаления 140
Выводы по 5 главе 141
Опытно-промышленное внедрение результатов исследований 143
Опытно-промышленные испытания и внедрение технологии бетонов с
использованием торфяной золы гидроудаления 143
Технико-экономическая эффективность использования торфяной золы
гидроудаления 153
Экологические аспекты использования торфяной золы гидроудаления
для бетонов 160
Выводы по 6 главе 166
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 167
ЛИТЕРАТУРА 169
ПРИЛОЖЕНИЯ 182
Введение к работе
Актуальность. Одним из перспективных направлений повышения эффективности бетонов является использование техногенных отходов.
В ряде регионов страны имеется значительное количество отходов предприятий теплоэнергетики, в виде торфяной золы гидроудаления, широко не использующихся в настоящее время в технологии бетона. Применение этих отходов сдерживается из-за отсутствия данных по их составу и свойствам, а также их влиянию на структуру и эксплуатационные свойства бетонов.
Решение проблемы использования торфяной золы гидроудаления в технологии бетонов связано с повышением однородности отходов с целью использования их потенциальных возможностей для получения бетонов с высокими эксплуатационными свойствами.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с региональными программами «Торф» и «Энергосбережение Костромской области».
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка составов и технологии эффективных бетонов с использованием торфяной золы гидроудаления.
В связи с этим основными задачами работы являются:
исследование химического и минералогического состава торфяной золы гидроудаления;
обоснование возможности эффективного использования торфяной золы гидроудаления в технологии бетонов;
разработка составов и эффективного способа введения торфяной золы гидроудаления в бетон;
исследование реологических и технических свойств бетонных смесей с добавкой торфяной золы гидроудаления;
исследование структуры и свойств бетонов с добавкой торфяной золы гидроудаления;
разработка рекомендаций по определению состава тяжелого бетона с добавкой торфяной золы гидроудаления и технологии изготовления изделий из него.
Научная новизна. Обоснована возможность повышения эффективности бетонов путем использования органо-минеральной добавки, на основе торфяной золы гидроудаления и суперпластификатора, содержащей силикаты и алюминаты кальция и магния, способствующих образованию устойчивых гидросиликатов кальция существенно влияющих на перераспределение воды в бетоне и изменение структурно-технологических характеристик, что приводит к изменению поровой структуры бетона и контактной зоны между цементным камнем и заполнителем.
Установлено влияние добавки торфяной золы гидроудаления на реологические и технические свойства бетонной смеси и на начальное структурообра-зование бетона, которое заключается в снижении истинного водоцементного отношения бетонной смеси и уменьшении седиментации.
Установлено, что введение торфяной золы гидроудаления и органо-минеральной добавки, состоящей и торфяной золы гидроудаления и С-3, способствует повышению прочности бетона. Получена зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения, активности цемента и вида заполнителей, которую можно использовать для проведения ориентировочных технологических расчетов.
Установлена взаимосвязь морозостойкости, водонепроницаемости и прочности бетонов с добавкой торфяной золы гидроудаления с параметрами микротрещинообразования, коэффициентом интенсивности напряжений, величиной и характером пор и получены зависимости, необходимые для прогнозирования свойств и оптимизации состава бетона.
Разработаны принципы оптимизации состава бетона, основанные на совместном рассмотрении многофакторных моделей прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетонов. Оптимизация осуществляется на основе структурно-технологических характеристик, влияющих на формирование макро- и микроструктуры бетона как композита.
Практическое значение. Разработана технология получения органо-минеральной добавки, состоящей из торфяной золы и суперпластификатора, которая включает в себя предварительную сушку золы, дозирование компонентов и помол в шаровой мельнице до удельной поверхности 500 м2/кг.
Разработана технология производства железобетонных изделий для мостового строительства с использованием торфяной золы гидроудаления.
Разработаны «Рекомендации по определению состава тяжелого бетона с органо-минеральными добавками для мостовых конструкций» и «Рекомендации по изготовлению ограждающих конструкций из поризованного золобетона».
Получены бетоны с использованием органо-минеральной добавки с прочностью до 67 МПа, морозостойкостью до 450 циклов и водонепроницаемостью до 10 МПа и легкие поризованные золобетоны с плотностью от 600 до 1100 кг/м3, прочностью от 0,5 до 2,1 МПа.
Внедрение результатов исследований. Внедрение «Рекомендаций по определению состава тяжелого бетона с органо-минеральными добавками для мостовых конструкций» проведено при опытно промышленном опробовании на ЗАО «КОСТРОМААВТОМОСТ» (г. Кострома) при. изготовлении плит мостового сооружения. Внедрение «Рекомендаций по изготовлению ограждающих конструкций из поризованного золобетона» проведено при опытно-промышленном опробовании.в цехе по производству пенобетона ОАО «АГРОТЕКС-ЖБИ» (г. Кострома) при изготовлении стеновых блоков.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях по проблемам науки в агропромышленном комплексе в Костромской государственной сельскохозяйственной академии в 1999-2003 годах и на первой региональной научно-практической конференции «Энергосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве», г. Кострома^ 2001 г.
Основное содержание работы опубликовано в восьми статьях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 192 страницы машинописного текста, 62 рисунка, 23 таблицы.
На защиту диссертации выносятся:
теоретические положения о повышении эффективности тяжелых бетонов путем применения органо-минеральной добавки, состоящей из торфяной золы гидроудаления и суперпластификатора С-3;
способы введения торфяной золы гидроудаления в бетонную смесь;
закономерности в изменении свойств и начального структурообра-зования бетонов с торфяной золой гидроудаления;
зависимость прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетонов с торфяной золой гидроудаления от параметров микротрсщигюобразо-вания, вязкости разрушения, а также от величины и характера пор бетона;
метод оптимизации состава бетона на основе полученных зависимостей;
результаты опытно-промышленного опробования.
