Содержание к диссертации
Введение
1 Технологии производства золосодержащих ячеистых бетонов 9
1.1 Современное состояние и основные тенденции развития производства и применения ячеистых материалов 9
1.2 Использование техногенных отходов в производстве ячеистого бетона 15
1.3 Разновидности зол ТЭЦ, их состав и свойства 20
1.3.1 Высококальциевые золы ТЭЦ 23
1.3.2 Статистические взаимосвязи между составом и свойствами буроугольных зол 34
1.4 Технологии ячеистых бетонов на основе высококальциевых зол 35
1.4.1 Автоклавный газобетон с добавлением высококальциевых зол ТЭЦ 36
1.4.2 Свойства автоклавного газобетона с добавлением высококальциевых зол ТЭЦ 3 8
Выводы к главе 1 47
Цели и задачи исследований 49
2 Характеристика сырьевых материалов и методы их исследования 50
2.1 Характеристика сырьевых материалов 50
2.1.1 Высококальциевая зола ТЭЦ 50
2.1.2 Портландцемент 55
2.1.3 Песок 56
2.1.4 Известь строительная 56
2.1.5 Золопортландцемент 57
2.2 Методы исследования 57
2.2.1 Стандартные методы испытания 57
2.2.2 Оригинальные методы испытания 59
2.2.3 Определение гранулометрического состава высококальциевой золы 61
2.2.4 Рентгенофазовый анализ 61
2.2.5 Дифференциально-термический анализ 62
2.3 Подготовка и изготовление материалов 62
2.3.1 Изготовление золопортландцемента 62
2.3.2 Помол песка и извести 64
2.3.3 Изготовление сырьевой смеси для газобетона 64
2.3.4 Изготовление автоклавного газобетона 64
2.4 Статистическая обработка результатов 65
3 Разработка составов и исследование строительно-технических свойств автоклавного газобетона на основе высококалыдиевой золы ТЭЦ 67
3.1 Особенности вспучивания газобетонного массива в золо-цементных композициях 71
3.2 Кинетика развития пластической прочности в золо-цементных композициях 72
3.3 Прочность при сжатии автоклавного газобетона 109
3.4 Оптимизация составов и технологических режимов изготовления золосодержащего автоклавного газобетона 79
3.5 Морозостойкость автоклавного газобетона 82
3.6 Атмосферостойкость автоклавного газобетона 86
3.7 Усадочные деформации автоклавного газобетона 87
3.8 Сорбционная влажность автоклавного газобетона 91
3.9 Теплопроводность автоклавного газобетона 93
Выводы к главе 3 94
4 Формирование фазового состава автоклавного ячеистого материала на основе высококальциевой золы ТЭЦ, кварцевого песка, извести и цемента 96
4.1 Рентгенофазовый анализ 97
4.2 Дефференциально-термический анализ 110
4.3 Влияние компонентов сырьевой смеси на фазовый состав камня и свойства автоклавного газобетона 122
Выводы к главе 4 124
5 Опыт практической реализации и внедрения производства стеновых газобетонных блоков на основе высококальциевой золы ТЭЦ, цемента и кварцевого песка 126
5.1 Апробация технологии в заводских условиях 126
5.2 Технологическая схема производства автоклавного газобетона на основе высококальциевой золы, цемента, кварцевого песка и извести 131
5.3 Экономическая эффективность производства автоклавного газобетона на основе золопортландцемента 134
Выводы к главе 5 136
Общие выводы 137
Список литературы 13 8
Приложение 151
- Высококальциевые золы ТЭЦ
- Усадочные деформации автоклавного газобетона
- Дефференциально-термический анализ
- Технологическая схема производства автоклавного газобетона на основе высококальциевой золы, цемента, кварцевого песка и извести
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в производстве строительных материалов предусматривается преимущественное развитие технологий, обеспечивающих снижение стоимости, материалоемкости и трудоемкости строительства, а также повышающих теплоэффективность зданий. С этих позиций широкое развитие получили ячеистобетонные изделия, в том числе и автоклавного твердения. Вместе с тем, изготовление качественного автоклавного газобетона требует существенных энергетических и материальных затрат. Желание производителей сэкономить на сырьевых материалах и автоклавной обработке приводит к получению ячеистого бетона с повышенной усадкой, пониженной теплоэффективностью, морозостойкостью и стойкостью во влажных условиях.
Автоклавная технология производства позволяет полностью или частично заменить постоянно возрастающие в цене традиционные вяжущие вещества, такие как известь и портландцемент, недефицитным сырьем – золами от сжигания твердых топлив.
Разработанные ранее технологии газобетонов на основе высококальциевых зол ТЭЦ от сжигания канско-ачинских углей были направлены на максимальное их введение в сырьевые смеси. Это повлекло за собой сложные технологические решения (постоянное изменение дозировок и технологических режимов в соответствии с колебаниями свойств зол, интенсивное их измельчение или предварительное запаривание и др.). Кроме этого предложенные решения практически невозможно было применять в условиях реальных производств.
С другой стороны, многие заводы ячеистых бетонов в РФ, особенно с оборудованием, произведенным в Польше, неоднократно выработали ресурс собственного известкового производства и требуют либо серьезного технического перевооружения этого передела, либо перевода заводов на покупную товарную известь.
Поэтому потребовалась разработка технологии автоклавного газобетона на основе высококальциевых зол ТЭЦ, обеспечивающая получение материала со стабильно высокими строительно-техническими и теплофизическими свойствами с существенной экономией извести.
Работа выполнялась в рамках гранта РФФИ 10-08-98028 р_сибирь_а «Исследование закономерностей фазо- и структурообразования цементных строительных материалов с применением высококальциевых зол ТЭЦ».
Цель работы. Разработка технологии производства конструкционно-теплоизоляционного автоклавного газобетона с частичной или полной заменой извести на высококальциевые золы ТЭЦ от сжигания канско-ачинских углей для получения материала с улучшенными строительно-техническими свойствами.
Задачи исследования.
-
Изучить исходные свойства сырьевых материалов.
-
Разработать оптимальный состав сырьевой смеси и технологию производства автоклавного газобетона на основе высококальциевой золы ТЭЦ.
-
Исследовать строительно-технические свойства материала и оценить влияние статистики колебаний состава высококальциевых зол на его свойства. Уточнить оптимальные составы материала и технологические режимы производства.
-
Исследовать фазовый состав автоклавного ячеистого материала на основе извести, цемента, высококальциевой золы ТЭЦ и кварцевого шлама, а также оценить их влияние на технологию и свойства газобетона.
-
Провести заводское опробование оптимальных составов и на основе полученных результатов оценить возможность внедрения в технологический процесс изготовления автоклавного газобетон на основе золо-цементных композиций.
Научная новизна. Разработана технология конструкционно-теплоизоляционного автоклавного газобетона на основе высококальциевых зол ТЭЦ от сжигания канско-ачинских углей при совместном их домоле с портландцементом, позволяющая уменьшить энергозатраты на помол на 25 % и получить материал с более высокими характеристиками при экономии от 90 % до 100 % извести и до 20 % портландцемента. При этом установлено:
- оптимальные составы разработанной сырьевой смеси для автоклавного газобетона содержат (% масс.): портландцемент - 14,8…20,5, известь – 0…2, молотый кварцевый песок – 59, высококальциевая зола - 18,5…24,9;
- предложено стабилизировать характеристики газобетона, получаемого из зол с пониженной основностью и содержанием СаОсвоб менее 3,5 %, добавкой 2 % (масс.) товарной извести;
- повышенные характеристики полученного газобетона в основном обусловлены образованием Al-замещенного тоберморита, ксонотлита, катоита, гелеобразной фазой C-S-H при отсутствии портландита, который значительно снижает характеристики материала классического состава.
Практическая значимость. Разработанная рецептура сырьевой смеси и технология производства конструкционно-теплоизоляционного газобетона позволили получать газобетонные блоки плотностью 700 кг/м3 с высокими и стабильными строительно-техническими свойствами, превышающими свойства заводских изделий.
Разработанная технология позволила отказаться от собственного производства извести на заводах ячеистого бетона, а участок помола извести использовать для домола золы и цемента с получением золо-цементной композиции.
Реализация работы. Выпуск опытной партии на ЗАО «Завод ячеистых бетонов» (г. Барнаул) подтвердил эффективность изготовления газобетонных изделий из предложенных золо-цементных композиций по разработанной технологии, соответствующих требованиям ГОСТ 31359 – 2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия».
Экономический эффект от внедрения разработанной технологии в производстве 1 м3 конструкционно-теплоизоляционного газобетона плотностью D 700 составляет от 199 до 302 рублей в зависимости от состава сырьевой смеси.
На защиту выносится:
- выбор оптимальных составов сырьевой смеси и технологических режимов для производства золосодержащего автоклавного газобетона;
- результаты сравнительных исследований строительно-технических и теплофизических свойств разработанного и классического газобетонов;
- особенности формирования фазового состава в золо-цементно-кварцево-известковых композициях;
- результаты опытно-промышленной апробации технологии автоклавного золо-цементного газобетона.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на всероссийской конференции «Современные проблемы производства и использования композиционных строительных материалов» (г. Новосибирск, 2009 г.); на всероссийской научно-практической конференции «Строительное материаловедение сегодня: актуальные проблемы и перспективы развития» (г. Челябинск, 2010 г.); на ХV Академических чтениях РААСН на международной научно-технической конференции «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии» (г. Казань, 2010 г); на всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (г. Бийск, 2010 г.); на всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития строительного материаловедения: энерго- и ресурсосбережение в строительстве» (г. Челябинск, 2011 г.); а также на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ (г. Барнаул, 2008 – 2011 гг.).
Публикации. Результаты исследований изложены в 9 научных публикациях, в том числе в двух статьях в центральных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, содержит 155 страниц основного текста, 15 таблиц, 57 рисунков, список литературы из 114 источников и 1 приложение.
Высококальциевые золы ТЭЦ
Высококальциевые золы образуются при сжигании бурых углей Канско-Ачинского бассейна, торфа и прибалтийских сланцев.
Зола прибалтийских сланцев. Неорганическая часть состоит в основном из карбоната кальция (от 50 % до 70 %), глинистого вещества и мелких кварцевых зерен (от 25 % до 30 %); в небольшом количестве содержится доломит, полевые шпаты, слюды и пирит [107].
Валовый химический состав зол сланца-кукерсита колеблется в широких пределах и представлен в работах [3, 71, 72]. По содержанию СаО наиболее высокоосновные золы приближаются к составу портландцемента, а низкоосновные (около 30 % СаО) - к более известковым торфяным золам. Отдельные составы зол соответствуют химическому составу основных доменных шлаков.
В работе [73, 74] показано, что неоднородность состава попутных продуктов энергетической промышленности явление не частое, а в какой-то степени общее и обусловлено присутствием в составе твердого топлива различных количеств и составов пустой породы.
Как было отмечено ранее в состав прибалтийских сланцев входит известняк, его измельчение связано с большими трудностями. Так в частицах более крупных размеров возрастает содержание карбонатной составляющей и уменьшается количество алевритоглинистой части. Это предопределяет зависимость химического состава зол сланца-кукерсита от размера частиц, увеличивает колебания их вещественного состава. В этих условиях термическую обработку необходимо осуществлять налету, в объеме каждого зерна, эквимолекулярный состав которых и определяет состав новообразований. В зависимости от способа подготовки и термической обработке сланца-кукерсита создается возможность получения сланцевых зол с частицами от индивидуального состава до сложнейших конгломератов, вплоть до появления расплава.
Зависимость вещественного состава пылевидных сланцевых зол от размера частиц была установлена и изучена В.Х. Кикасом, Э.Ю. Пиксарвом др. учеными [75]. Галибиной Е.А. были изучены взаимосвязи между химико-минералогическим составом, величиной удельной поверхности (определенной на ПСХ - 4), размером зерен и величиной коэффициента основности сланцевых зол. При изучении минералогического состава особое внимание обращалось на количественное соотношение компонентов, степень кристаллизации новообразований, последовательность их выкристаллизации, установление причин «пережога» известковых частиц с целью выяснения оптимальных составов. В соответствии с минералогическим составом принято считать, что в нормальных условиях твердение золы происходит в первую очередь за счет цементных минералов, извести и образования гидросульфоалюминатов кальция. При этом общее содержание гидросиликатов кальция может достигать 50 %. Её основной недостаток при естественном твердении - непостоянство свойств и неравномерность изменения объема при твердении в результате запоздалого гашения извести.
Довольно часто сланцевая зола представляет собой достаточно тонкий порошок, который, к сожалению, не рекомендуется применять без предварительного помола, с помощью которого повышается ее качество, и регулируются свойства.
В работах [71, 76] показана целесообразность использовать пылевидные сланцевые золы для производства автоклавных изделий (газобетона. тяжелого мелкозернистого бетона) как содержащих в своем составе свободный оксид кальция, ангидрит, C2S, от 35 % до 40 % стекловидной фазы, близкой по составу к основным доменным шлакам, способной самоактивироваться под воздействием известково-гипсовых и щелочных растворов, образующихся при затворении золы водой.
Золы Канско-Ачинских бурых углей образуются при сжигании бурых углей Канско-Ачинского бассейна, расположенного между городами Каннском и Ачинском. Угли по своему составу исходного материала в основном гумусовые, реже сапропелево-гумусовые. По степени углефикации они являются бурыми. Зола углей большинства месторождений характеризуется повышенным содержанием общего оксида кальция, достигающего от 20 % до 60 %. Эти золы, по мнению авторов [70] являются тугоплавкими с температурой плавления от 1150 “С до 1470 С, но по данным [71] они являются наиболее легкоплавкими (от 1200 “С до 1350 С).
Основными потребителями углей КАТЭКа в настоящее время являются тепловые электростанции, находящиеся вблизи бассейна и в ближайших промышленных центрах Новосибирской и Иркутской областях. Красноярского и Алтайского краях, а также частично и на Урале. Наибольшее распространение нашли угли Ирша-Бородинского, Назаровского и Берёзовкого разрезов.
Угли КАТЭКа сжигают по принципу жидкого шлакоудаления с высокой температурой факела от 1600 С до 1800 С [68]. Жидкое шлакоудаление обеспечивается подогревом воздуха до температуры около 700 ”С или снижением температуры плавления минеральной части топлива при добавке к ней флюса. В настоящее время станции прекратили сжигать уголь только одного разреза и стали использовать смеси углей трех разрезов, которые постоянно меняются и приводят к изменению основности и свойств зол в широком диапазоне. Поэтому, автором [68] было предложено классифицировать золы по их основности независимо от того, образовались ли они от сжигания угля какого-то одного конкретного месторождения или смеси угля и при этом выделены три базовых состава:
О - золы по основности соответствующие среднестатистичеекому составу зол ирша-бородинских углей (смееь С1: 40 % - 65 % ирша-бородинского, 40 % - 60 % назаровекого и 0 % - 5 % берёзовского углей).
С2 - золы, по оеновности близкие к среднестатистичеекому соетаву зол назаровеких углей (смесь С2: назаровекого 40 % - 65 %, ирша-бородинского 20 % - 45 % и берёзовского 5 % - 15 %).
СЗ - золы, образующиеся от сжигания смеси углей всех разрезов в эквивалентных соотношениях с содержанием берёзовского угля до 35 % (смесь СЗ: 1:1:1 - до 35 % каждого). Автором приводятся химические составы и свойства зол характерных для вышеопиеанных смесей (С1, С2, СЗ).
Многочисленными литературными источниками [76-80] определены границы колебаний химического состава зол Канско-Ачинского угля (КАУ), сжигаемого по принципу жидкого шлакоудаления.
В работах [49, 68, 69, 70, 81, 76, 82] показано, что золы углей КАТЭКа являются довольно нестабильным сырьем. Содержание основных оксидов (S102, А1203, Fe203, СаО) в них колеблется в широком диапазоне, но вместе с тем эти золы относятся к средне - и высококальциевому минеральному сырью.
По среднестатистическим данным характеристик состава зол, полученных на ТЭЦ при сжигании бурых углей в котлоагрегатах с жидким шлакоудалением, можно определить, что золы углей КАТЭКа в порядке возрастания основности и свободного оксида кальция распределяются следующим образом: ирша-бородинские, назаровские и березовские. При этом конкретный состав золы того или иного разреза зависит не только от типа котлоагрегата, но и от зольности угля. Кроме того, необходимо учитывать то, что нет четких границ химического состава между золами углей различных разрезов.
Дополнительно к рассмотренной выше классификации золы можно также классифицировать по коэффициенту качества (Кк). Игнатова О.А. в работе [83] показывает, что Кк имеет наивысший коэффициент корреляции с прочностью материала. По величине коэффициента качества определены три группы; высоко -, средне -, низкокальциевые золы.
В работах СибНИИЭП (Безверхий А.А., Игнатова О.А.) [83. 84], НГАСУ (Балахнин М.В., Проталинский А.Н.) [85] и УГТУ (Доманская И.К., Капустин Ф.Л.) [86, 87] дана классификация зол по содержанию в них общего и свободного оксида кальция, коэффициента качества. Так для ускоренной оценки активности золы этими авторами предложен метод определения ее вяжущих свойств через Кк по градуировочным графикам или расчётным формулам в зависимости от интенсивности аналитических линий кристаллических форм свободного СаО, кварца и ангидрита, полученных рентгенофазовым анализом. Так же по предлагаемым графикам можно определить содержание свободных СаО и S03.
Усадочные деформации автоклавного газобетона
Для изучения усадки при высыхании были проведены испытания по определению изменения линейных деформаций автоклавного газобетона различного состава. Деформации удлинения определяли на образцах 4x4x16 см по ГОСТ 25485-89 и ГОСТ 25544-81. Тарировку прибора для определения удлинения проводили перед каждым замером с помощью эталона. Полученные результаты представлены на рисунке 3.20.
Установлено, что наибольшей усадкой при высыхании (1,3 мм/м) при хранении в среде е 1=19...21 С и относительной влажностью 50-70 % обладают изделия из контрольного заводского газобетона, применение золо-цементных композиций как без добавления извести, так и с 10 % приводит к снижению усадки на 22-35 % по сравнению с контрольным составом газобетона. Полученные значения усадочных деформаций находятся в пределах 0,61-0,70 мм/м.
Кроме усадки при высыхании бетон подвергается усадке за счет карбонизации. Углекислый газ С02, имеющийся в атмосфере, в присутствии влаги вступает во взаимодействие с продуктами гидратации компонентов газобетона. Это взаимодействие происходит даже при малых концентрациях С02 в атмосфере. В присутствии СО2 карбонизуется Са(ОН)2 бетона до СаС03. Эта реакция может протекать при низких концентрациях СО2 в атмосфере, однако глубина карбонизации незначительна и медленно увеличивается во времени.
Для того чтобы выявить величину усадки при карбонизации, все составы подвергались принудительной карбонизации в течении 72 часов при давлении 1,5 атм (0,15 МПа).
Результаты проведенных испытаний (рисунок 3.21) показали, что золосодержащие составы после карбонизации имеют как незначительное расширение, так и усадку. Значение карбонизационной усадки контрольного состава при этом составляет более 2 мм/м.
Глубина карбонизации образца легко определяется при обработке свежего излома бетона фенолфталеином, при этом незакорбанизированны участок, содержащий Са(ОН)2 приобретает малиновый цвет, в то время как карбонизованный участок бетона не окрашивается.
Проведенные испытания показали, что карбонизация во всех составах прошла полностью.
Искусственная карбонизация автоклавного газобетона может приводить не только к изменению линейных деформаций материала, но и к уменьшению прочностных показателей при сжатии, а особенно при изгибе, появлению трещин.
В результате проведенного эксперимента установлено, что искусственная карбонизация практически не приводит к изменению показателей прочности при изгибе, на образцах не зафиксированно появление каких либо трещин (рисунок 3.22).
Предел прочности при сжатии в золосодержащих составах незначительно снижается или остается такой же, как и до карбонизации (рисунок 3.22).
Дефференциально-термический анализ
На дифференциальной кривой потери масеы DTG исходной высококальциевой золы ТЭЦ, гидратированной и запаренной при давлении 1 МПа (10 атм.) с изотермичеекой выдержкой 10 часов, зафиксировано семь эндоэффектов, сопровождающихся уменьшением массы и один экзоэффект на кривой ДТА (рисунок 4.7).
Все эффекты, как показывает термогравиметрический анализ, связаны с потерей массы в достаточно широком диапазоне. Глубокий эндоэффект в интервале температур 50 - 130 ”С с максимумом при 77 С связан с удалением адсорбированной воды из частично кристаллизованных гидросиликатов кальция типа CSH (I). Наличие пониженной основности гидросиликатов потверждается так же потерей массы при температуре 709 “С. Эффекты при температурах 315 “С и 389 “С характерны для поэтапного обезвоживания гидрогранатов (катоита). Наличие тоберморита в такой системе подтверждается потерей массы при 190 С и небольшим экзотермическим всплеском на кривой ДТА синтеза волластонита при 924 С.
Автоклавная обработка предварительно измельченной высококалыдиевой золы приводит к дополнительному синтезу гиролита (двухступенчатая потеря массы при температуре 142 С и 729 “С), катоита (двухступенчатая потеря массы при температуре 307 С и 557 ”С), афиллита (потеря массы при 390 С) и ксоноклита (эффект дегидратации при температуре 817 ”С). Отмечается также синтез тоберморита (потеря массы при 184 С) и C-S-H (I) (потеря массы при 686 ”С). Наличие тоберморита, C-S-H - фазы и афвиллита подтверждается незначительным волластонитовым экзоэффектом на кривой ДТА при температуре 861 С (рисунок 4.8).
Совместный помол высококальциевой золы и кварцевого песка, а также их дальнейшая гидротермальная обработка приводит к исчезновению тоберморита и волластонитового эффекта. В такой системе образуются преимущественно низкоосновные гидросиликаты кальция (рисунок 4.8). Об этом свидетельствует не только снижение потери массы от 25 до 1000 “С почти в 2 раза, но и наличие следующих гидратных фаз: С-8-Н (I) (потеря массы при температуре 706 С), ксоноклит (эффект дегидратации при температуре 770 "С).
Дополнительное введение 10 % извести к золо-кварцевой смеси приводит к увеличению ширины пика в области температур от 50 “С до 250 “С с максимумом при 106 ”С. Это является характерной чертой для гидросиликата кальция типа С-8-Н (II), что подтверждается также экзотермическим эффектом при температуре 666 С. О наличии гидрогранатов в виде катоита свидетельствует двухступенчатая дегидратация при температуре 292 “С и 560 “С. Кроме этого в данной системе наблюдается образование афвиллита (эндотермический эффект при температуре 375 "С), окенита (потеря массы при температуре 731 С) и C2SH (А) (двухступенчатая потеря массы при температуре 460 "С и 908 "С) (рисунок 4.9).
Исследование фазового состава показывает, что автоклавированный камень из контрольной газобетонной массы, на основе извести, портландцемента и кварцевого шлама по данным ДТА совместно с DTG включает следующие основные фазы (рисунок 4.10): тоберморит (максимальные потери массы при 241 С), С-8-Н - гель (потеря массы при 116 С и 684 "С), Са(ОН)2 (потеря массы и ДТА при 465 С), гидрогранаты (потеря массы при 403 ”С). Подтверждением синтеза тоберморита и С-8-Н (1) является экзотермический эффект образования Р-волластонита при 842 С.
Потери массы при 822 ”С могут включать как разложение карбоната кальция, так и С-8-Н и С-А-8-Н.
Золо-цементно-кварцевый камень с содержанием выскокальциевой золы 50 % от массы цемента характеризуется лучшей закристаллизованностью в сравнении с контрольным классическим составом, о чем свидетельствует снижение общей потери массы в среднем на 20 % (рисунок 4.11). Основными гидратными фазами в такой системе являются: С-8-Н (II) (потеря массы при 107 "С), А1-замещенный тоберморит (потеря массы при 233 С) (рисунок 4.13 и 4.14), катоит (двухступенчатая дегидратация при 319 "С и 540 С), афвиллит (потеря массы при 406 С) и ксонотлит (потеря массы при 730 С) (рисунок 4.12). Подтверждением синтеза тоберморита, С-8-Н (II) и афвиллита является экзотермический эффект образования Р-волластонита при 842 С, так и С-8-Н и С-А-8-Н.
Увеличение количества высококальциевой золы до 70 % в составе золо-цементно-кварцевого камня существенно не изменяет картины термограммы. Различия заключаются лишь в незначительном изменении температуры термических эффектов (рисунок 4.15).
Дополнительное введение 10 % извести к золо-цементно-кварцевому камню с содержанием высококальциевой золы 50 % приводит к появлению дополнительного эндоэффекта с температурой термического эффекта 669 С характерного для С-8-Н - геля. Кроме этого в этой системе отмечается синтез А1-замещенного тоберморита (потеря массы при 230 “С), гидрограната (катоита) (двухступенчатая потеря массы при 317 С и 535 С), афвиллит (потеря массы при 403 С) и следы Са(ОН)2 (потеря массы при 458 С). Наличие тоберморита, афвиллита и С-8-Н - фазы подтверждает волластонитовым эффектом при 833 С (рисунок 4.16).
Увеличение количества высококальциевой золы до 70 % в составе золо-цементно-кварцевого камня и дополнительное введение 10 % извести существенно не изменяют картины термограммы. Различия заключаются лишь в незначительном изменении температуры термических эффектов (рисунок 4.17).
Увеличение извести до 50 % в золо-цементно кварцевых смесях с содержанием высококальциевой золы 50 % и 70 % приводит к образованию несвязанного гидроксида кальция (потеря массы 453 С и 459 С соответственно) (рисунки 4.18 и 4.19). Кроме этого в данных системах значительно увеличивается глубина и потеря массы термического эффекта при температурах 794 “С и 801 С соответственно. Такой эндоэффект характерен для C-S-H - геля.
Совместный помол классического контрольного состава состоящего из извести, цемента и кварцевого песка приводит к увеличению количества слабо закристаллизованного С-8-Н - геля (потеря массы при температуре 822 С). Это подтверждается увеличением потери его массы в 2 раза по сравнению с контрольным составом, выполненным по классической схеме изготовления (рисунок 4.20).
Совместный помол золо-цементно-кварцевых смесей с содержанием золы 50 % и 70 % не изменяет фазовый состав по сравнению с аналогичными смесями, изготовленными с раздельным помолом кварцевого песка и золопортладцемента. На представленных термограммах (рисунки 4.21 и 4.22) зафиксированы незначительные изменения температуры термических эффектов без значительных изменений потери массы.
Технологическая схема производства автоклавного газобетона на основе высококальциевой золы, цемента, кварцевого песка и извести
По результатам проведенных исследований была разработана технологическая схема, которая предусматривает реконструкцию помольного отделения завода по производству автоклавного газобетона ЗАО «Завод ячеистого бетона» для получения золопортландцемента, который затем будет использоваться в технологии автоклавного газобетона. Это будет способствовать снижению себестоимости продукции, по сравнению с классической технологией, и, следовательно, увеличению чистой прибыли предприятия.
Существующая технология предусматривает производство мелких стеновых блоков из ячеистого бетона автоклавного твердения на основе извести, цемента и кварцевого песка по резательной технологии, разработанной на основании лабораторно-технологических испытаний.
Предполагается изменить традиционную технологию изготовления автоклавного газобетона за счет перехода на использование более дешевых материалов (замена извести и цемента на золопортландцемент).
Сырьевыми материалами для производства служит песок Черемновского месторождения, портландцемент Голухинского цементного завода, высококальциевая зола ТЭЦ-3 г. Барнаула.
Технологическая схема производства золопортландцемента.
Производство золопортландцемента включает следующие основные переделы: доставка и складирование сырьевых материалов, транспортировка сырьевых материалов со складов к помольному агрегату, дозирование компонентов, помол и подача его в склад силосного типа.
В производстве золопортландцемента для ячеистых бетонов задействована одна шаровая мельница СМ-14А производительностью 18 тонн/час, которая располагается в отделении помола извести на ЗАО «ЗЯБ».
Портландцемент поступает на завод в вагонах и выгружается в силосы. Портландцемент из силосов пневмотранспортом подается в запасающие бункеры в помольном отделении.
Зола доставляется на завод автозоловозами (цементовозами) и ими загружается в силоса. Зола подается из силосов в запасающие бункеры помольного отделениятакже пневмотранспортом. Запасающие бункеры, расположенные над дозатором, предназначены для обеспечения непрерывной работы мельницы. Их объем рассчитывается на бесперебойную работу помольного комплекса.
Из запасающих бункеров материал выгружается в дозирующий бункер на тензодатчиках. Дозирующий бункер имеет форму конуса без цилиндрической части.
На дозирующем бункере расположено три тензодатчика. Цикл начинается с загрузки цемента. После загрузки необходимой массы цемента тензодатчики подают сигнал на закрытие щибера на запасающем бункере с цементом. После этого начинается загрузка высококальциевой золы. Дозирование БУЗ происходит так же, как дозирование цемента. По окончании загрузки всех компонентов открывается затвор весового дозатора, и материал попадает в мельницу. Цикл повторяется.
Технологическая схема производства автоклавного газобетона с использование золопортландцемента, кварцевого песка и извести.
На весовом дозаторе (на базе ВДП-1600, модернизированном для взвешивания вяжущих) набирается заданное количество золопортландцемента и извести. Затем с помощью объемного дозатора отмеряют нужное количество вводно-алюминиевой суспензии. Открывают пробковый кран шламбассейна, весовым дозатором (на базе ВДП-60С) набирают заданное количество шлама. В газобетономешалку, установленную под дозировкой, с включением механизма перемешивания сливается в начале шлам (молотый кварцевый песок с водой) и добавочное количество воды, затем осторожно небольшими порциями ссыпается золопортландцемент и известь (при необходимости). В течение 5 минут шлам и вяжущее перемешивают. Затем выливают отдозированное количество водно-алюминиевой суспензии. Все перемешивается в газобетономешалке в течение 3 минут для равномерного распределения газообразователя по всему объему смеси. Затем дозировщик дает сигнал на передвижение газобетономешалки к посту заливки. Время передвижения 4 минуты. Тщательное перемешивание компонентов смеси обеспечивает однородность структуры ячеистого бетона.
К посту формования газобетономешалка перемещается по рельсовому пути. Через сливное отверстие в нижней части газобетономешалки в подготовленную бортоснастку выливается приготовленная смесь. Затем форма начинает перемещаться по конвейеру, где происходит нарастание пластической прочности сырца до требуемой величины.
Конвейер выдержки переталкивает форму с массивом на машину разборки форм, где производится раскрытие формы, подъем поддона с массивом на уровень среднего конвейера и выдвижение из нее массива. Массив на поддоне поступает на устройство для горизонтальной и вертикальной резки (разделитель).
Затем поддоны с разрезанным массивом устанавливают на запарочные тележки, которые поступают в автоклав, для прохождения гидротермальной обработки при давлении 1 МПа (10 атм.) с изотермической выдержкой 10 часов.
Проведенные исследования и полученные результаты будут служить основой для проектирования помольного комплекса по производству золопортландцемента из высококальциевых зол ТЭЦ, который будет использоваться при производстве автоклавного газобетона.
