Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи работы 8
Глава 2. Материалы и методика исследований 39
2.1 Применяемые материалы 39
2.1.1 Цемент 39
2.1.2 Песок 40
2.1.3 Добавка 41
2.1.4 Отходы хризотилцементного производства 42
2.1.5 Вода 42
2.2. Методы исследования 42
2.3 Аппаратура 44
2.3.1 Рентгенофазовый анализ 44
2.3.2 Дифференциальный термический анализ 46
2.3.3 Лазерный анализ размеров частиц 48
2.3.4 Электронно-микроскопический анализ... 49
Глава 3. Органоминеральная добавка (ОМД) на основе отходов хризотилцементного производства 50
3.1 Механохимическая активация отходов 50
3.2 Мельница и режим помола 53
3.2.1 Измельчительно-активирующие аппараты 54
3.3 Выбор ПАВ 56
3.4 Выбор применяемых отходов
3.4.1 Сухие отходы 60
3.4.2 Влажные отходы 64
3.5 Состав и свойства ОМД 70
3.5.1 Изучаемые факторы, параметры оптимизации и матрица планирования эксперимента 74
3.5.2 Свойства ОМД 80
3.6 Технология производства ОМД 88
Выводы по третьей главе 92
Глава 4. Исследование структуры и свойств мелкозернистых бетонов с ОМД 93
4.1 Физико-механические свойства мелкозернистых бетонов с ОМД 93
4.1.1 Влияние ОМД на кинетику набора прочности 96
4.1.2 Пористость и водопоглощение 98
4.2 Основные эксплуатационные свойства мелкозернистого бетона с ОМД 102
4.2.1 Морозостойкость 102
4.2.2 Истираемость 104
4.3 Структура мелкозернистого бетона с ОМД.. 106
4.4 Технико-экономическая эффективность применения ОМД 106
4.5 Основные профилактические меры, применяемые при переработке хризотилцементных отходов
Выводы по четвертой главе 112
Основные выводы ИЗ
Список литературы
- Отходы хризотилцементного производства
- Дифференциальный термический анализ
- Измельчительно-активирующие аппараты
- Основные эксплуатационные свойства мелкозернистого бетона с ОМД
Введение к работе
Актуальность работы
Одним из путей повышения эффективности мелкозернистых бетонов является использование техногенных отходов.
При производстве хризотилцементных изделий отходы составляют до 10 % от массы выпускаемой продукции. Полное использование таких отходов затруднено ввиду их неоднородности и низкой химической активности.
Решение проблемы повышения эффективности мелкозернистых бетонов связано с возможностью применения в качестве органоминеральной добавки отходов хризотилцементного производства, подвергнутых механохимической активации.
Работа выполнена в соответствии с НИР МГСУ в рамках локального проекта НИУСА МГСУ за 2010 - 2011г. «Формирование научно -образовательного направления по разработке новых высокоэффективных конструкционных, изоляционных и отделочных строительных материалов и технологий для гражданского, промышленного и специального строительства».
Цель и задачи работы
Основная цель диссертации - разработка эффективных мелкозернистых бетонов с использованием модифицированных отходов хризотилцементного производства.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
обосновать возможность повышения эффективности мелкозернистых бетонов за счет использования отходов хризотилцементного производства;
разработать технологию получения органоминеральной добавки на основе отходов хризотилцементного производства;
установить закономерность изменения структуры и свойств мелкозернистых бетонов от главных факторов;
провести опытно-производственное опробование результатов исследования.
Научная новизна
обоснована возможность создания эффективных мелкозернистых бетонов за счет использования отходов хризотилцементного производства в виде органоминеральной добавки, обеспечивающей повышение однородности, понижение капиллярной пористости и получение мелкокристаллических новообразований низко- и высокоосновных гидросиликатов, влияющих на прочностные показатели мелкозернистого бетона;
установлена зависимость величины удельной поверхности органоминеральной добавки от длительности механохимической активации и наличия ПАВ;
с помощью методов РФА, ДТА и электронной микроскопии установлено, что механохимическая активация отходов хризотилцементного производства в присутствии ПАВ способствует
интенсивному взаимодействию их с гидратными образованиями цемента с возникновением низко- и высокоосновных гидросиликатов;
с помощью метода математического планирования эксперимента были получены многофакторные квадратичные зависимости водопотребности и прочности мелкозернистых бетонов от удельной поверхности, состава и содержания органоминеральной добавки;
установлено, влияние органоминеральной добавки на кинетику набора прочности мелкозернистого бетона;
Практическая значимость
разработана технология производства органоминеральной добавки с помощью механохимической активации отходов хризотилцементного производства совместно с суп ер пластификатором С-3;
разработана технология получения эффективных мелкозернистых бетонов с органоминеральной добавкой на основе отходов хризотилцементного производства;
получены мелкозернистые бетоны с прочностью при сжатии 45,2 МПа, при растяжении 5,8 МПа и морозостойкостью F 200.
Внедрение результатов исследований
Опытно-производственное опробование разработанных рекомендаций было проведено на заводе ООО «Зацарицынское» г. Волгоград. Выпущена
опытная партия тротуарных плит из мелкозернистого бетона с органоминеральной добавкой в объеме 50 м .
Апробация работы
Результаты, полученные в диссертации, были доложены и обсуждены: на научно-практических конференциях в Московском государственном строительном университете: «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» в 2008 и 2011 годах, на специализированной выставке Отечественные строительные материалы на семинаре «Энергоэффективные технологии в строительстве», 2010 г., на Международной научной конференции, посвященной 90-летию МГСУ-МИСИ, «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании», 2011 г.
На защиту выносятся:
обоснование возможности создания эффективных мелкозернистых бетонов путем введения в их состав механохимически активированных отходов хризотилцементного производства;
технология получения органоминеральной добавки на основе отходов хризотилцементного производства;
многофакторные зависимости, необходимые для оптимизации составов мелкозернистых бетонов;
закономерности изменения основных свойств мелкозернистых бетонов от главных факторов;
результаты опытно-производственного опробования.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы из 114 наименований и 3 приложения. Работа изложена на 125 листах машинописного текста и содержит 25 рисунков и 27 таблиц.
Отходы хризотилцементного производства
Бетоны мелкозернистого строения характеризуются более высокой удельной поверхностью заполнителя, а иногда и повышенным объемом межзерновой пустотности и поэтому нуждаются в увеличенном содержании цементного теста в смеси, по сравнению с обычным крупнозернистым бетоном. Вместе с тем мелкозернистые бетоны характеризуются более однородным строением и равномерным распределением зерен заполнителя, благодаря чему значительно снижается концентрация напряжений в местах контакта цементного камня с заполнителем. Отсутствие концентрации напряжений особенно важно в тонкостенных элементах нагруженных конструкций.
В научной литературе нередко встречается термин «песчаный бетон», по сведениям [31] это бетон, приготовленный на рядовом нефракционном песке без крупного заполнителя, вследствие этого он имеет повышенный расход цемента. Мелкозернистые бетоны имеют хорошо подобранный зерновой состав, благодаря чему снижается расход цемента.
При подборе состава мелкозернистого бетона следует стремиться к уменьшению начального содержания воды в смеси, используя для этого поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также по возможности применяя умеренно жесткие и жесткие смеси с эффективным уплотнением при формовании. Это позволит уменьшить толщину цементных прослоек между зернами заполнителя и таким образом повысить объемную концентрацию заполнителя в бетоне.
Следует также отметить и отрицательные особенности эксплуатации мелкозернистых бетонов. Применение в качестве заполнителя только песка вызывает значительное увеличение удельной поверхности заполнителя и его пустотности. Для того чтобы получить равноподвижную бетонную смесь по сравнению с бетоном на крупном заполнителе, требуется на 15 - 25% увеличить количество воды [90]. Это приводит к увеличению усадочных деформаций и проявлению внутренних напряжений в процессе твердения бетона, кроме того, повышенное содержание воды приводит к увеличению капиллярной пористости бетона, что существенно снижает его морозостойкость [3, 34]. Анализ причин разрушения мелкозернистого бетона при попеременном замораживании оттаивании [10, 12, 28, 31, 66], показал, что одним из основных факторов, определяющих недостаточную морозостойкость бетонов, является неоднородность структуры, и в различиях коэффициентов линейно - температурного расширения (КЛТР) заполнителя и раствора. При величине напряжений, превышающих прочность бетона на растяжение, происходит образование трещин, приводящих к снижению прочности бетона.
Для получения долговечных и морозостойких бетрнов целесообразно применять мелкозернистые бетоны. Т.к. в результате отсутствия в них крупного заполнителя, они обладают более однородной структурой.
Широкое применение получило модифицирование мелкозернистых бетонов комплексными химическими добавками, состоящими из различных пластифицирующих и воздуховолвекающих добавок [16, 41, 64, 84], что при оптимальном способе формования изделий позволяет значительно повысить их эксплуатационные характеристики и сократить расход цемента.
Для обеспечения требуемой морозостойкости, назначаемой в соответствии с климатическими условиями, рекомендуется применение бетонных смесей с В/Ц не более 0,5 содержащие соответствующие ПАВ. Также в состав песка иногда вводят мелкий гранитный щебень. Соотношение цемент : заполнитель составляет от 1:3 до 1:6. Также нужно всегда учитывать [17], что наибольший водоредуцирующий эффект при введении ПАВ наблюдается при использовании крупного песка, что объясняется его меньщей водопотребностью.
Имеется большой опыт применения в цементно-песчаных смесях химических добавок, в частности ПАВ [11, 16, 29], химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения.
Также отмечается [29], что мелкозернистый бетон с ПАВ отличается более высоким отношением R„3r / Re » в следствии чего является более трещиностойким. Также указывается на пониженную до 1,5 раз усадку.
Особое внимание уделяется созданию высококачественных мелкозернистых бетонов с повышенными эксплуатационными показателями [12], в частности с морозостойкостью до 600 циклов, прочность на сжатие от 100 - 180 МПа.
По механизму взаимодействия с компонентами бетонных смесей ПАВ можно условно разделить на две группы; гидрофильные и гидрофобные [84, 99].
Гидрофильные добавки способствуют диспергированию компонентов коллоидной системы (цементного теста) и тем самым улучшают его подвижность. Гидрофильные добавки адсорбируются на поверхности раздела фаз «воздух - вода», снижают поверхностное натяжение жидкости вовлекая в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха, стабилизируют их в цементном тесте. Из гидрофильных ПАВ наибольшее распространение получили лигносульфонаты технические (ЛСТ) и их модификации (ЛСТ-М, НИЛ-20 и т.д.) и продукт поликонденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида - СП С-3.
Дифференциальный термический анализ
Условия твердения и испытания образцов соответствовали ГОСТ 10180 - 90. В соответствии с планом проведения эксперимента твердение образцов проходило согласно принятой методике ГОСТ.
В форму с ячейками 70,7 х 70,7 х 70,7 мм засыпается цементно-песчаная смесь, которая уплотняется штыкованием по 10 раз на образец.
Прочность мелкозернистого бетона на сжатие определялась по ГОСТ 10180-90 на образцах размером 70,7 х 70,7 х 70,7. Коэффициент перехода к образцам с размером ребра 150 мм был принят равным 1 ед. Дянный коэффициент был принят ввиду мнений исследователей [33], которые указывают на то, что при испытании на сжатие проявление масштабного фактора обусловлено технологическими, механииескими и статистическими причинами. Технологические факторы проявляются в неоднородности бетонной смеси и образцов.
Прочность бетона на сжатие, растяжение при изгибе и растяжение при раскалывании определяли по ГОСТ 10180 - 90. Прочность на растяжение при изгибе определяли на образцах размером 40x40x160 мм, а их половинки использовали для определения прочности на сжатие. Прочность бетона на растяжение при раскалывании также определяли на образцах размером 40x40x160 мм.
С позиции статистической теории прочности бетон является структурно однородным материалом. В качестве элементарной структурообразующей ячейки может быть принят заполнитель (песок), покрытый оболочкой из цементного камня. При размере образца на порядок выше структурообразующего элемента, материал может рассматриваться как достаточно однородный и проявление статистического фактора будет ограничено. В мелкозернистых бетонах величина заполнителя (песка) не превышает 5 мм, соответственно образцы с размером 70,7 мм, 100 мм, 150 мм будут статистически однородны.
Твердение бетона осуществлялось в камере при температура 18-20 С и относительной влажностью 90 - 95 %.
Определение состава бетона производят на основе единой методики с учетом влияния добавки на основные зависимости «состав-свойство», используемые в расчетах [8]. При этом установлено, что добавки не изменяют характера зависимости, в частности зависимость подвижности бетонной смеси от расхода воды и прочности бетона от активности цемента и Ц/В, а только изменяют количественное отношение между различными факторами, в зависимости от дозировки ПАВ. С увеличением дозировки добавки увеличивается процент редуцирования воды, однако эта зависимость имеет затухающий характер. Кроме того введение добавки повышает себестоимость и может замедлить процесс набора прочности.
При этом согласно ГОСТ 17608-91 «Плиты бетонные тротуарные», содержание пластификатора С-3 должно быть не больше 0,7% по массе цемента. Поскольку данное количество удовлетворяет всем поставленным условиям, принимаем его для дальнейшего исследования.
Плотность, водопоглощение и показатели пористости бетона определяли по ГОСТ 12730.1 - 78, ГОСТ 12730.3 - 78 и ГОСТ 12730.4 -78 на образцахЮОхЮОхЮО мм. Проводился в лаборатории ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» на образцах в виде порошка на рентгеновском дифрактометре ARL - X TRA (Швейцария).
Прибор предназначен для проведения качественного и количественного фазового анализа поликристаллических проб методом порошковой рентгеновской дифракции (ПРД), для определения степени кристалличности, кристаллографического анализа, анализа тонких пленок и следов фаз. Широкий диапазон применения позволяет использовать прибор в таких разноплановых отраслях, как материаловедение в строительной индустрии, химическая, нефтехимия, горнорудная и металлургическая промышленность. А также в лабораториях промышленных предприятий и научно- исследовательских институтов.
Управление прибором осуществляется с ПК программой Win XRD V: 2.0- 6 (дополнительные опции ICDD 2007, SIROQUANT). Программа дает возможность снять дифрактограмму, удалить фон, найти дифракционные пики и их интенсивности, сравнить список пиков с базой данных порошковой дифракции ICDD и сформировать список возможных соответствий для качественного анализа.
С помощью программы можно измерить: угол между падающим и дифрагированным пучком 2 0 с точностью до 0.0001; расстояние между соседними плоскостями дифракционной решетки d с точностью до 0.000Ы; интенсивность дифракционных пиков I в относительных единицах. \ вир
Степень гидратации цемента - а определяли по методике, предложенной институтом «НИИасбестоцемент». Оценка степени гидратации цемента осуществляется по пику основного минерала клинкера - алита - ЗСаO Si02 с межплоскостным расстоянием d = 1,76-10 10 м по формуле:
Проводился в лаборатории ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» на термоанализаторе Setaram Labзуз (Франция). Прибор позволяет проводить термический анализ образцов методами термогравиметрии, дифференциальной сканирующей калориметрии и дифференциального термического анализа. Анализ может проводиться, как одним из перечисленных методов (ТГА, ДСК, ДТА), так и одновременно двумя в следующих комбинациях: ТГА -ДСК, ТГА - ДТА. Возможно проведение исследований в различных атмосферах с варьируемой скоростью нагрева.
Рис. 2.2. Общий вид термоанализатора Setaram Гabsys. Основные технические характеристики; Диапазон температур: комнатная - 1400 С Скорость нагрева: 0.01 - 50 С/мин Масса навески: до 200 мг Материал тиглей: Pt, АЬОз Чувствительность: 0.2 мкг, 0.06 мкВ Атмосфера: воздух, инертный газ или вакуум Скорость потока газа - до 1000 мл/мин. 2.3.3 Лазерный анализ размеров частиц
Анализ проводился в лаборатории ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» на лазерном микроанализаторе размеров частиц «Analysette 22» версии COMPACT.
Прибор предназначен для определения размеров частиц в суспензиях, эмульсиях, сухих веществ и аэрозолей.
Дифракционные лазерные приборы используют физический принцип дифракции электромагнитных волн для определения распределения размеров частиц. Свет параллельного лазерного луча, преломляется при прохождении через частицу и отклоняется на фиксированные углы, которые зависят от диаметра и оптических свойств частиц.
Традиционно сходящиеся в одной точке линзы фокусируют рассеянный свет в кольце на центральной панели, где детектор измеряет спектр Фурье (распределение световой энергии). Распределение размера частиц вычисляется в соответствии с теорией Фраунгофера или Майя, с помощью комплекса математических методов.
Фирма FRITSCH использует свою собственную запатентованную оптическую конструкцию, «обратную оптику Фурье». Проба попадает в сходящийся в одной точке лазерный луч, и расстояние от измерительной ячейки до детектора равно фокусной длине сходящихся в одной точке линз при традиционных применениях. Основные технические характеристики: Измерительный диапазон: 0,3 - 300 мкм Время измерения: 10 с. Рабочая нагрузка: 0,1 А Потребляемая мощность: 20 W 2.3.4 Электронно-микроскопический анализ
Исследование образцов методом электронной микроскопии проводились в Институте физической химии и электрохимии им. АЛ. Фрумкина РАН.
Исследования проводили методом растровой электронной микроскопии и электронно-зондовым рентгеноспектральным микроанализом. Объект анализировался на растровом электронном микроскопе JSM-U3 фирмы JEOL Япония и рентгеновском спектрометре с энергетической дисперсией фирмы GETAC Германия.
Рентгеновский спектрометр, снабженный Si(Li) детектором со сверхтонким поликарбоновым окошком позволяет анализировать элементы, начиная с бериллия и до конца периодической системы элементов. Чувствительность метода позволяет обнаруживать элементы выше сотых долей их процентного содержания. Количественное содержание обнаруженных элементов рассчитывается по интенсивности линии характеристического рентгеновского излучения с введением ZAF коррекции, которая осуществляется программным способом системой EDISSON 32, включающей WinEDS-V3.0 и DIPS-32.
Образцы крепились на графитовую подложку с помощью двухстороннего электропроводящего скотча. Далее для придания объекту электропроводимости, методом вакуумного термического напыления наносился тонкий, порядка нескольких нанометров, слой углерода.
Измельчительно-активирующие аппараты
Были проведены исследования влияния времени помола и наличия ПАВ на изменения удельной поверхности сухих отходов.
В шаровой мельнице при соотношении массы материала к массе мелющих тел 1:10. производился помол в течение 150 минут, каждые 20 минут на приборе Блейн проводилось измерение полученной удельной поверхности. Помол производился в двух вариантах: помол отходов без С-3 и помол отходов совместно с порошком С-3. По результатам помола были получены экспериментальные графические зависимости изменения удельной поверхности от времени помола рис.3.9.
Установив оптимальный режим помола, были сформованы экспериментальные составы для определения оптимального способа введения С-3 табл. 3.4.
Первоначальный подбор состава мелкозернистого бетона производился по методике указанной в [10].
Анализ полученных данных показывает, что способ ввода пластификатора оказывает существенное влияние на водопотребность смесей табл.3.4. Замена 10% цемента на помолотые отходы без С-3 приводит к увеличению водопотребности смеси, что обусловлено повышенной удельной поверхностью помола. Составы № 3 и 4 отличаются способом введения С-3, в первом случае водопотребность по сравнению с № 2 снижается, но остается выше № 1 - контрольного. При этом состав № 4 имеет наименьшую водопотребность среди всех представленных составов. Этот связано с тем, что во время помола происходит ряд процессов приводящих к тому, что на поверхности зерен отходов образуется полимерная водорастворимая пленка, а при введении пластификатора с водой он начинает взаимодействовать не только с отходами, но и с цементом, тем я самым eго водоредуцирующие свойства оказываются незначительными. Наибольшую активность в возрасте 28 суток продемонстрировал состав №4, который показал активность на 10% выше контрольного состава, состоящего из чистого цемента и песка без отходов №1.
Состав № 4 имеет пониженную водопотребность по сравнению с контрольным № 1, при этом обладая равной подвижностью. Визуально состав № 4 имеют более связную структуру, хотя при вибрировании не выделяют цементное молоко, как контрольный состав.
Анализ полученных данных показывает, что повышение содержания доли ОМД в составе бетонной смеси выше 0,15....0,2 ведет к увеличению к увеличению водопотребности, однако этот эффект может быть нивелирован путем оптимизации составов мелкозернистых бетонов. Это свидетельствует о том, что свойства бетонных смесей с ОМД зависят главным образом от трех факторов: от удельной поверхности и состава ОМД, а также ее количества в бетонной смеси.
Анализ данных табл. 3.4, показывает, что введение в состав мелкозернистого бетона совместно помолотых СП С-3 и отходов положительно сказывается на прочностных характеристиках. В дальнейшем исследовании этот способ введения принят за основной. 3.5.1 Изучазмые фаеторы, рараметры оптимизации и иатрица планирования эксперимента
Для оптимизации состава ОМД и его содержания был использован метод математического планирования эксперимента.
Были проведены систематизированные исследования влияния удельной поверхности ОМД, содержания в ней С-3 и количества ОМД на водопотребность, плотность и активность цементных паст в составе 1:3 на монофракционном песке в соответствии с ГОСТ 310.4, В табл. 3.5 приведены факторы и уровни их варьирования, в табл. 3.6 - матрица планирования эксперимента.
В результате обработки экспериментальных данных были получены трехфакторные квадратичные модели в кодовом и натуральном значении переменных: водопотребности (В), плотности и прочности (R) цементного камня, содержащего ОМД.
Расчет уравнений регрессии проведен в соответствии с «Руководством по применению методов математического планирования эксперимента в технологии бетона». - зависимость водопотребности:
Анализ уравнений показывает, что водопотребность цементных паст повышается с увеличением содержания ОМД (рис. 3Л0), а прочность зависит не столько от удельной поверхности ОМД, сколько от ее содержания в цементе (рис. 3.11). кг/м“ 1 2 і
Свойства мелкозернистых бетонов зависят, также и от гранулометрического состава ОМД [28, 62], для исследования влияния этого факта на лазерном анализаторе размеров частиц были получены гранулометрический составы двух порошков - молотые отходы без С-3 и молотые отходы совместно с порошком С-3 (ОМД) рис.3.12, 3.13. Гистограмма использованного в работе цемента представлена на рис. 3.14. Гранулометрический составы представлены в табл. 3.9.
Основные эксплуатационные свойства мелкозернистого бетона с ОМД
В результате образуются гели гидроалюминатов кальция, в которых содержится большое количество связанной воды. В следствии этого возрастает макропористость, что ведет к снижению морозостойкости.
Также повышенной содержание С3А приводит к образованию повышенного количества эттрингита, также негативно влияющего на морозостойкость цементного камня.
Для мелкозернистых бетонов одним из основных факторов определяющих их прочность и морозостойкость является их зерновой состав, крупность и форма зерен. Авторы [64] показали, что для получения морозостойких бетонов должны применяться крупные пески с модулем крупности Мкр=2,5 и более. Также рекомендуется использовать кварцевые пески у которых содержание кварца, полевого шпата и кремнистых пород составляет не менее 90 % и отсутствуют не морозостойкие включения (известняк, доломит и др.). Также отмечается [95], что повышенное содержание СзАНб в бетоне негативно сказывается на его морозостойкости.
Одним из основных факторов, определяющих морозостойкость бетона является структура и количество пор.
Морозостойкость определяли по ГОСТ 10060.2 - 95 «Бетоны. Ускоренные методы определения морозостойкости при многовариантном замораживании и оттаивании» по базовому методу №2.
Исследование заключается в следующем. Образцы исследуемого бетона насыщаются 5% - ным водным раствором хлористого натрия при температуре 18 ±2 С, затем загружают в морозильную камеру с последующим проведением циклов замораживания и оттаивания. Марку по морозостойкости принимают за соответствующую требуемой, если среднее значение прочности на сжатие основных образцов после установленных для данной марки числа циклов переменного замораживания и оттаивания уменьшилось не более чем на 3 % по сравнению со средней прочностью на сжатие контрольных образцов.
Данный метод рекомендован для испытания бетонных элементов дорожных и аэродромных покрытий, как наиболее близкий к условиям работы этих бетонных элементов и конструкций.
Одним из требований, предъявляемых к бетонам для тротуарных плит, является истираемость. По ГОСТ 17608 - 91 она не должна превышать 0,7 г/см . Испытания осуществляли в соответствии с ГОСТ 13087 - 81 на истиральном круге ЛКИ -3 и оценивались по потере массы с единицы поверхности образца. Для испытаний были изготовлены образцы размером 40x40x160 мм. Изготовление происходило по принятой методике. Показатели истираемости представлены в табл. 4.5.
Поскольку внедрение результатов исследования будут использованы для производства бетонных тротуарных плит, в табл, 4.6 сопоставлены свойства мелкозернистого бетона с ОМД с показателями ГОСТа «Плиты бетонные тротуарные».
На рис. 4.4 представлены микрофотографии мелкозернистого бетона и мелкозернистого бетона с ОМД. Составы из табл. 4.1.
Использование отходов хризотилцементной промышленности в качестве компонента мелкозернистого бетона существенно изменяет его технические и экономические показатели, что и определяет характер суммарного технико-экономического эффекта. Основные составляющие комплексного эффекта от использования отходов хризотилцементной промышленности в качестве компонента мелкозернистого бетона можно разделить на группы: - по техническим факторам; экономическим факторам; экологическим факторам.
Технические факторы влияют на экономическую эффективность путем упрощения технологических процессов, связанных с производством и обслуживанием.
Применение ОМД на безе хризотилцементных отходов позволяет сократить расход цемента в мелкозернистом бетоне. При использовании в мелкозернистом бетоне ОМД расход цемента уменьшается на 13-18% в зависимости от средней плотности.
Использование данной технологии целесообразно непосредственно на хризотилцементном заводе, что сокращает расходы на транспортирование. Ввиду того что технология получения ОМД упрощена, не требуется привлечение дополнительно обученного персонала. Экономические эффективность достигается заменой дорогостоящего компонента - цемента, на ОМД на базе отходов хризотилцементного производства. В табл.4.7 представлена сравнительная себестоимость 1 м мелкозернистого бетона с ОМД и без.
Технико-экономический расчет для элементов дорожного мощения с использованием ОМД рассчитана применительно к условиям промыщленной и сырьевой базы Московской области, с привязкой к Воскресенскому комбинату ОАО «Красный строитель».
Расчет стоимости мелкозернистого бетона с ОМД (состав № 2 табл. 4.1) Материалы Расход материаловна 1 м , кг Стоимость, руб. т материала 1м Цемент ЦЕМ1 42,5 Н Кварцевый песокВодаСухие ХЦ отходы С-3 4461575 231754 5 60050026060 000 2 450 78860 240 примечание: стоимость отходов не учитывается, т.к. наиболее рационально использовать отходы внутри производства.
Экономический эффект от утилизации отходов производства определяется самим предприятием, на котором образуется отход. Сюда входят: сокращение затрат на строительство и эксплуатацию мест захоронения отходов; снижение вредного влияния отходов на прилегающие территории. Помимо этого достигается социальный эффект, связанный с улучшением экологического состояния среды обитания человека.
