Технологические аспекты производства неавтоклавного газобетона с использованием золы-уноса Троицкой ГРЭС

Технологические аспекты производства неавтоклавного газобетона с использованием золы-уноса Троицкой ГРЭС

До середины прошлого века в России отдавали предпочтение пенобетону, а за рубежом — газобетону. По эксплуатационным характеристикам эти материалы практически равноценны, но для изготовления газобетона нужен был алюминий — стратегическое сырье, расходуемое, в основном, на авиацию.

Однако газобетон обладает некоторыми технологическими преимуществами. Обязательная выдержка перед гидротермальной обработкой, необходимая для схватывания смеси, во много раз меньше, чем у пенобетона. Так же газобетон, в отличие от пенобетона, не имеет склонности к оседанию [1].

Газобетон — чаще всего автоклавный материал и, в соответствии с этим, он требует для своего изготовления значительных расходов энергии. Однако существует менее энергоемкий и более экономичный неавтоклавный газобетон, обладающий целым комплексом положительных характеристик.

Неавтоклавному газобетону в качестве наполнителя требуется не кристаллический, а аморфный кремнезем. Среди отходов производства наиболее богаты аморфным кремнеземом шлаки и золы. Широкое применение получили золы, так как основная масса их составлена достаточно активными алюмосиликатами в аморфном виде [2].

Применение химических добавок в зольных системах способствует более интенсивной гидратации свободной извести за счет связывания ее в обменных реакциях. Так добавка Na2SO4 ускоряет нарастание пластической прочности золо-цементной системы на 18% [3].

Известны фокторы, влияющие на характеристики получаемых изделий:

• 1) физико-химические свойства сырьевых материалов;
• 2) отношение вяжущего к кремнеземистому компоненту;
• 3) водотвердое отношение;
• 4) количество газообразователя;
• 5) вид и количество добавки;
• 6) температура среды;
• 7) рН среды;
• 8) вязкость системы [4].

На кафедре СМиИ Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова исследована возможность получения неавтоклавного газобетона с использованием золы-уноса троицкой ГРЭС, основные свойства которой указаны в таблице 1.

Для получения неавтоклавного конструкционно-теплоизоляционного газозолобетона со средней плотностью 600 кг/м 3 и маркой по прочности В 1, были приняты следующие исходные данные: в качестве вяжущего использован цемент ПЦ 400 Д 0; кремнеземистый компонент — зола-унос сухого удаления; добавка для щелочности среды — гашеная известь 2 сорта; газообразователь — алюминиевая пудра ПАП-3, химическая добавка Na2SO4.

Таблица 1 — Основные характеристики золы.

С применением указанной золы, были изготовлены образцы по литьевой технологии для выбора оптимального состава с требуемыми характеристиками. гидротермальный газобетон известь Увеличение доли извести в вяжущем на 15% привело к падению прочности, исследуемых образцов, на 35 — 40%. Таким образом, подобрано оптимальное содержание извести — 10%.

Результаты опытов, полученных путем изготовления образцов с различным содержанием золы в смеси наглядно изображены на рисунках 1, 2.

Рисунок 1 -Зависимость средней плотности от соотношения вяжущего и кремнеземистого компонента.

Рисунок 2 — Зависимость прочности при сжатии от соотношения вяжущего и кремнеземистого компонента Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод: при В/Т=0,65, оптимальное соотношение вяжущего к золе — 1, так как достигнуты наилучшие результаты по плотности — 610 кг/м 3 и прочности при сжатии после пропарки — 0,65 МПа.

Для увеличения прочности образцов, была принята вибрационная технология. Однако возникает сложность, связанная со снижением вязкости системы, обуславливаемой высокой водопотребностью золы.

Подобранное на приборе Суттарда В/Т=0,46 слишком велико для вибрационной технологии, так как при механическом воздействии на золо-цементную систему отделяется вода, удерживаемая золой.

Исследованы смеси с различным водотвердым отношением для выявления зависимости вязкости системы на стадии образования ячеистой структуры (рисунок 3).

Рисунок 3 — Изменение пластической прочности образцов с различным водосодержанием во времени Таким образом, оптимальное водотвердое отношение, удовлетворяющее требованию по пластической прочности газобетона для формирования ячеистой структуры, равно 0,34. Однако смесь с данным В/Т не обладает достаточной текучестью для процесса газообразования.

Для обеспечения образования ячеистой структуры предложено введение добавки-пластификатора Ergomix 1050, которая позволяет достичь необходимой текучести смеси на стадии газообразования.

Так же исследовано влияние содержания добавок ускорителя твердения Na2SO4 и добавки-пластификатора Ergomix 1050 на пластическую прочность смеси (рисунок 4).

Рисунок 4 -Влияние содержания добавок на пластическую прочность смеси от времени.

По результатам испытаний сделан вывод о возможности совместного использования добавки ускорителя твердения Na2SO4 и добавки-пластификатора Ergomix 1050. Это обусловлено получением оптимальной пластической прочности на стадии формирования ячеистой структуры.

Таким образом получены образцы со следующими характеристиками: t0=650 кг/м 3, Rсж = 1,2 МПа при В/Т=0,34.

• 1. Перспективные направления совершенствования технологии ячеистых бетонов [Электронный ресурс]: профессиональный журн. — Весь бетон — Чернов — Режим доступа: http://www.allbeton.ru/article/57/15.html. — 13. 05. 2008
• 2. Газобетон неавтоклавный [Электронный ресурс]: профессиональный журн. — Весь бетон — Чернов — Режим доступа: http://www.allbeton.ru/article/154/15.html. — 14. 07. 2008
• 3. Неавтоклавный золо-цементный газобетон с химическими добавками [Электронный ресурс]- Ю. В. Щукина, ст. преп., Г. И. Овчаренко, д. т. н., проф. — Режим доступа: http://www.ibeton.ru/a212.php
• 4. Горяйнов К. Э., Дубенецкий К. М., Васильков С. Г. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. — М.: Стройиздат, 1976.