автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Оценка свойств зол углей КАТЭКА и их использование в тяжелых бетонах

РГ6 од

7. НОп

Плотникова Людмила Георгиевна

ОЦЕНКА СВОЙСТВ ЗОЛ УГЛЕЙ КАТЭКА И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ БЕТОНАХ

05.23.05 - Строительные материалы н изделия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Барнаул - 1997

На нравах рукописи

Работа лыполнеиа на кафедре „Строительные материалы" Алтайского государственного технического университета . им. И.И.Ползунова

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Г.И.Овчаренко

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.Ф.Завадский кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.А.Беэверхий

Ведущая организация: Барнаульский КЖБИ-2

Защита состоится декабря 1997 г. в часов на заседании диссертационного Совета К 064.29.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук нри Алтайском государственном техническом университете им. И.И.Ползунова по адресу: 656099, г. Барнаул, пр. Ленина 46, в ауд. № 426 гл. корпуса.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета.

Автореферат разослан

•/У ноября 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук

Свиридов В.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Канско-Ачинский буроугольный бассейн включает более десятка месторождений и является самым крупным в России. Сжигаются угли КАТЭКа, в основном, в Сибири, а в последние годы - на Урале и ряде других регионов страны. Широкомасштабному использованию зол этих углей в производстве бетонов препятствуют, главным образом, две причины. Во-первых, широкий разброс химического и фазового состава зол приводит к существенному различию свойств конкретных партий золы. Во-вторых, наличие и них свободного СаО в трудно гидратируе-мом состоянии может снижать прочность и долговечность бетона из-за возникающих деструктивных процессов в затвердевшем бетоне.

Чтобы эффективно работать с таким неоднородным материалом, как зола углей КАТЭКа, необходимо иметь зкепрес-методы оценки свойств конкретной партии золы и рекомендации по её рациональному использованию.

Работа выполнялась в рамках прграмм „Энергия" (Т. 01), „Строительство" (Тема 2-2) и ряда региональных программ.

Цель 15 задачи исследования. Целью работы является исследование и оценка свойств зол углей КАТЭКа, выявление закономерностей изменения свойств тяжелых бетонов, полученных с их использованием, а также разработка научно-методического обеспечения устойчивых технологий золосодержащих бетонов.

Для достижения поставленной, цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить статистику колебаний состава и свойств зол, выявить взаимосвязи между ними;

- разработать методы экспресс-анализа зол, позволяющие оперативно оценивать их свойства в заводских условиях;

- установить зависимость свойств смешанного золоцементного вяжущего от состава добавляемой залы;

- разработать методы определения оптимального состава бетонов

с золой;

- исследовать влияние состава зол и условий твердения бетона на его свойства;

- разработать рекомендации по эффективному использованию бу-роугольпых зол КАТЭКа в технологии бетона в зависимости от их свойств, проверить рекомендации в заводских услониях и пнедрить разработанные технологии.

Научная новнзиа:

- установлена зависимость гидравлической активносги золы и золо-цементного вяжущего от разности температур теплового эффекта ранней гидратации золы (ДО; разработана классификация зол но показателю ДЦ

- установлена зависимость собственных деформаций при твердении буроугольных зол и золоматериалов от содержания в золе открытого свободного СаО и показателя С, представляющего собой долю открытого свободного СаО от его общего (открытого и закрытого) количества; разработана методика разделения свободного СаО на открытый н закрытый другими фазами; предложена классификация зол по деструктивной опасности;

- установлена линейная зависимость прочности золосодержащего бетона от показателя Д1 добавляемой золы для подвижных бетонных смесей и квадратичная - для жестких.

Практическая ценность:

- разработанны метода»! экспресс- анализов позволяющие в течение 30-60 мин установить гидравлическую активность и деструктивную опасность конкретной партии золы (Патент № 1811605 от 22.02.91 г), а также рассчитать активность смешанного золоцементного вяжущего;

- предложены способы назначения состава бетона с золой и технологические приемы но снижению возможной деструкции, что даст возможность эффективно исшльзовать практически любую партию золы, при этом экономия цемента составляет от 12 до 30%;

- разработанны рекомендации, соблюдение которых обеспечивает получение золосодержащих бетонов, отвечающих требованиям норматившлх документов но прочности и долговечности.

Реализация работы. Разработанная комплексная методика экспресс-анализов электрофильтровых высококальциевых зол внедрена на Барнаульской ТЭЦ-3 с 1990 года.

В настоящее время более 50% продукции на Барнаульском КЖБИ-2 выпускается с использованием высококальциевой золы в соответствии с разработанными рекомендациях™. Фактический годовой экономический эффект составляет около 200 млн.руб. Подготовлена и передана необходимая документация для внедрения производства золосодержащих бетонов на Барнаульском ЗЖБИ-100.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены: на 48-й 4- 54-й ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов АлтГТУ (1990-1996 г.г.); на региональной научно-практической конференции „Резервы производства строительных материалов" (Барнаул, 1991 г.); на межреги-

ональной научно-технической конференции „Использование отходов промышленности в производстве строительных материалов" (Новосибирск, 1993 г.); на международной конференции „Прогрессивные материалы и технологии для строительства" (Новосибирск, 1994 г.); на международной научно-технической конференции „Композиты - в народное хозяйство России" (Барнаул, 1995 г.); на 53 научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава с участием представителей строительных, проектных и научно-исследовательских организаций, Новосибирской государственной академии строительства (Новосибирск, 1996 г.).

Публикации. Основные научные положения диссертации опубликованы в монографии и 16 печатных работах. Получен патепт России.

Объем работы. Диссертационпая работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 132 наименований, 6 приложений. Работа изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 63 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Значительный вклад в изучение состава и свойств зол, полученных от сжигания углей КАТЗКа, внесли сотрудники таких организаций кяк ИХТТИМС СО РАН (А.Т.Логвиненко, М.А.Савинкина), СибЗНИИЭП (А.А.Безверхий, О.А.Игнатова), СибНИИПроектцемент (Т.Я.Гальперина, Е.И.Аллилуева), НИСИ (Г.И.Книгииа, М.В.Балакнин, А.Н.Проталинский, В.Ф.Завадский), УПИ (В.М.Уфимцев, М.Н.Кайбичева, Ф.Л.Капустин), АлтПИ (В.К.Козлова, Г.И.Овчаренко, Г.С.Мсренцова), а также НИИЖБ, Красноярский ИСИ, СпбВТИ и многие другие.

В настоящее время разработано множество способов борьбы с трудно гидратируемым свободным СаО (пережогом), эффективных в большей или меньшей степени. Но ни один из них не является универсальным, пригодным для всех случаев использования зол в производстве строительных материалов, в том числе и в бетонах. Кроме того, организация любого из них требует дополнительных капитальных затрат.

Более рациональным признано введение ограничений па применение зол, в зависимости от их качества. На этом основаны известные нормативные документы и рекомендации по использованию зол углей КАТЭКа в производстве бетона (ГОСТ 25818, ТУ 34-70.10898), позволяющие получать существенную экономию цемента. Однако, все они базируются на классификациях по химическому или фазовому составу зол и требуют постоянного проведения валового химического или регптенофазового анализа.

Кроме того, существующие методы подбора состава бетона с золой довольно длительны и трудоёмки и примепительны для одной конкретной партии золы. При массовом производстве бетона с использованием зол с ежедневно меняющимися свойствами пользоваться ими неудобно, а норой и невозможЕю.

Исходя из вышеизложенного, настоящая работа иосвящена тому, чтобы сделать использование зол капско-ачинских углей не только экономически эффекта иным, но и достаточно простым и удобным для производства при сохранении гарантированной прочности и долговечности готовых изделий.

Сырьевые материалы и методы исследования

В работе использовано более 100 проб буроугольной золы Барнаульской, Новосибирской и Назаровской ТЭЦ, отобранных г. течение 1985 -1995 годов. Показателя статистического анализя химического состава зол свидетельствуют о большом разбросе содержания отдельных оксидов. Коэффициент вариации составляет от 8 до 29%. Еще больший разброс показывают содержание свободного СаО и величина потерь при прокаливании (коэф. вариации 34 и 51% соответственно) При этом коэффициент качества (по ГОСТ 3476) имел значения от 0,85 до 2,66, а коэффициент основности (по П.И.Боженову) - от 0,53 до 1,64.

И хотя химический состав данных зол является типичным для зол ТЭЦ углей КАТЭКа от котлоагрегатов с жидким шлакоудалением, большинство из них по содержанию отдельных оксидов и ir.it.it. не соответствует требованиям ГОСТ 25818 (97% исследуемых проб зол) и ТУ 34-70.1089888 (59% проб) на золу-унос, которую можно использовать для бетона без дополнительных специальных исследований. Аналогичная картина наблюдается и но физико-механическим характеристикам зол.

В качестве основного вяжущего в работе использовались цементы Чсрнореченского, Кузнецкого, Тонкинского и Семипалатинского цементных заводов: портландцементы марок 400 и 500 и шлаконортландцементы марок 300 и 4Ш. Заполнителями являлись вески и щебени разных месторождений Алтайского края. При испытании вяжущего применялся стандартный Вольский песок.

Испытания исходных материалов и образцов бетона проводились с привлечением стандартных методик, а также специально разработанных в данной работе. Для исследования фазового состава золодементного вяжущего использован химический и рентгенофазовый анализы и дериватогра-фия. Достоверность получаемых результатов оценивалась методами математической статистики.

Разработка экспресс-методов анализа активности золы и се деструктивной опасности

Известными показателями гидравлической активности золы являются коэффициент основности и коэффициент качества, зависящие от содержания в ней основных оксидов. Оценкой активности может служить и величина тепловыделения при гидратации золы. Получение данных характеристик для конкретной партии золы довольно сложно и длительно.

В данной работе в качестве показателя гидравлической активности золы предлагается величина Лъ представляющая собой разность температур теплового эффекта при ранней гидпатятщ золы. В тябтг. 1 приведены корреляционные взаимосвязи между разными показателями состава и свойств зол, подтверждающие правомерность использования для этой цели величины Д1.

Разработанный нами метод экспресс-анализа (Пат № 1811605 от 22.02.1991) позволяет в течение 20-10(3 мив определить величину Д| и оценить гидравлическую активность конкретной партии золы. Использование добавок-актияизяторов твердения, таких как 7.5% раствор муряиьинной кислоты и 1 % раствор зтнленгдиколя и других, сокращает время анализа до 15-50 мин без ухудшения корреляционных показателей.

Пря твердении в воде корреляционная зависимость между показателями активности золы и прочностью контрольных образцов значительно снижается (табл. 1). Вероятно, в этом случае, накладывают свой отпечаток деструктивные процессы, возникающие за счет гашения свободного СаО.

Частицы свободного СаО в золе могут быть в открытом состоянии, а также закрытые стеклом, ангидритом или иными фазами. Нами пред-

Таблица 1

Коэффициенты парной корреляции между показателями состава и

свойств зол

Содерж. 0, Д1,

Показатели общего СаО, % Кк Косн кДж/кг °с

Содержание в золе общего СаО, % - 0,862 0,931 0,818 0,817

Коэффициент качества (Кк) 0,862 - 0,950 0,843 0,826

Коэффициент основности (Косн) 0,931 0,950 - 0,831 0,826

Полное тепловыделение (<3), кДж/кг 0,818 0,843 0,831 - 0,991

Тепловой эффект (Д1), °С 0,817 0,826 0,826 0,991 -

Прочность зольного камня, МПа, через

28 суток твердения: на воздухе 0,933 0,920 0,914 0.850 0,846

в поде 0,604 0,611 0,662 0,652 0,719

ложена методика по разделению свободного СаО на открытый и закрытый. Суть ее состоит в том, что открытый свободный СаО переходит в этилово-сахаратный раствор сразу, без какой либо предварительной обработки золы, а закрытый - только после ее помола до увеличения удельной поверхности не менее чем на 80-120 м2/кг или до полного прохождения навески через сито №006.

С помощью разработанной методики удалось установить, что величина собственных деформаций зольного камня главным образом зависит от содержания в пей свободного СаО в открытом состоянии и доли его от общего количества свободного СаО в золе. Коэффициенты парной корреляции величин удлинения золосодержащих образцов с этими показателями составили соответственно 0,763 и 0,724, в то время, как при использовании величины всего свободного СаО, коэффициент корреляции составляет 0,412.

Таким образом, использование разработанных методов экспресс-анализов, позволяет в течение 1-1,5 часов определить гидравлическую активность и оценить деструктивную опасность конкретной партии золы.

Свойства золоцемептного вяжущего

Главной проблемой при использовании зол углей К А ТЭК а является неравномерность изменения объема в результате гашения свободного СаО. Кроме стандартных испытаний ло ГОСТ 310.3 (кипячением лепешек) и по ГОСТ 25818 (испытанием балочек длиной 280 мм в автоклаве), деформация образцов из золоматериалов изучалась в процессе твердения в разных условиях. При этом контролировалась величина удлинения образцоп-балочек через каждые 10 мин (начиная с момента ичпттлелия) при иропаривашш, или каждые сутки, при таердешш в воръылъных условиях. Установлено, что деформация золосодержащих образцов, кроме содержания в золе свободного СаО, зависит и от количества ее в материале, водосодержаяия смеси и условий твердения. Золы разных проб обладают не одинаковой деструктивной опасностью. Одни золы являются более деструктивно опасными, другие - проявляют это свойство незначительно. Результаты эксперимента позволили нам установить параметры разделения зол на „спокойные" и деструк-тивяоопасные в зависимости от их поведения в бетоне. Зола относится к спокойному тину если в ней открытого сноГиупюго СиО менее 3,5% (этило-во-сахаратный метод) и доля его-от общего содержания свободного СяГ) в этой золе (критерий С) не превышает 50% (в пределах & до 9°С по воде). Если хотя бы один из этих показателей не соответствует указанным требованиям, золу следует считать деструктивно опасной и при ее использовании I! бетоне соблюдать рекомендации, приведенные ниже.

По результатам рентгенофазового и дифференциально термического анализов зольного и золоцементного камня в процессе твердения в разных условиях можно констатировать, что к 28 суткам нормального твердения свободный СаО усваивается лишь на 50%, а в условиях пропаривзния его гидратация протекает значительно интенсивнее (на 70-80%). По-разному происходит и образование гидросульфоалюминатных фаз.Если в нормальных условиях сульфат кальция связывается в основном в зттрингнт, то при пропаривании - в моносульфоалюминат кальция [18]. Таким образом, пропа-ривание золосодержащих материалов значительно снижает опасность возник новения деструктивных процессов в затвердевшем материале в дальнейшем.

При поиске способа оценки активности золоцементного вяжущего был проведен сравнительный эксперимент с применением стандартного метода по ГОСТ 310.4, метода 1БО/679, используемого в большинстве стран Западной Европы, а также нескольких других вариантов наиболее приемлемых, на наш взгляд, для оценки активности такого вяжущего. В результате установлено, что наиболее объективным является испытание золоцементного вяжущего в растворе 1:3с. леском фракции 0 - 2,5 мм с постоянной консистенцией раствора, соответствукицей 115-120 мм раеплыва стандартного конуса после 30 встряхиваний. В таких условиях достигается наибольшая корреляция активности золосодержащего вяжущего с прочностью бетона на его основе (г=0,886).

Прп замене части цемента золой активность вяжущего изменяется не одинаково для разных проб зол. Установлена зависимость активности смешанного вяжущего от предложенного показателя гидравлической активности добавляемой золы (величины Д|) типа: Я = а Д1 + в. Коэффициенты корреляции составляют 0,817 для портглапдцемеига и 0,827- дан ШПЦ. На основания этого, активность смешанного вяжущего можно рассчитать по формуле:

Изцв = Иц (А Л1 + В) (1) где Язцв - ожидаемая активность смешанного золоцементпого вяжущего;

Яц - активность базового цемента;

А Г - разность температур теплового эффекта ранней гидратации золы;

А и В- постоянные коэффициенты, устанавливаемые экспериментально для применяемого вида цемента и состава вяжущего. На заводах сборного железобетона обычно используется от 2 до 5 разновидностей цемента. Установив по каждому из них значения коэффициентов А и В для принятого соотношения зола : цемент, в дальнейшем, при поступлении очередной яарггии золы, в течение 15-60 мин находится показатель А1 и рассчитывается ожидаемая активность смешанного вяжущего.

Использование зол в производстве бетона

На основании проведенной работы нами установлены четыре параметра для оценки качества конкретной партии золы и выбора оптимального пути ее использования в бетоне. Эти показатели являются необходимыми и достаточными и для их определения по предлагаемым методикам требуется от 1 до 2 часов в зависимости от имеющегося оборудования. Итак, в составе смешанного вяжущего для тяжелого бетона золу можно использовать только в том случае, если:

1 - остаток на сите № 008 не превышает 15% (ГОСТ 25818);

2 - нотери при прокаливании не более 8%;

3 - величина At не менее 1° С;

4 - содержание открытого свободного СаО не более 6% (этилово-саха-

ратный метод);

Важным моментом при использовании зол в бетоне является определение его состава. В данной работе предлагается два варианта назначения состава золосодержащего бетона. Первый вариант - расчетный. Он основан на определении ожидаемой активности смешанного вяжущего (R-juh) по формуле (1) в зависимости <п гидравлической активности золы (At) и вида основного вяжущего (коэффициенты А и В). Для пропариваемых бетонов коэффициенты А и В устанавливаются отдельно по каждому типу 'зол: спокойных и дсструктивнсюиасных. После нахождения ожидаемой активности рассчитывается требуемый расход золоцементаого вяжущего (ЗЦВ) по формуле:

ЗЦВ = ЯцЩ - 0,5В) 11?здв + 0,5В, (2) где ЗЦВ - требуемый расход смешанного вяжущего, кг/ м3;

Ru - активность базового цемента, МПа;

R-jim - ожидаемая .активность смешанного вяжущего, МПа;

Ц - исходный расход цемента, кг/ м3;

В - исходный расход воды, л/ м3. Второй вариант - упрощенный. По полученным характеристикам конкретной партии золы, устанавливается ее группа и тип и в соответствии с табл. 2 и 3 назначается состав бетона. После расчета расхода смешанного вяжущего но первому способу, или назначения количества вводимой золы - по второму, корректируется расход мелкого заполнителя и уточняется расход воды, в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси.

Изучение влияния добавки золы на свойства бетонов разных составов (марка бетона 100 -г 300; удобоукладываемость смеси от осадки конуса 16 см до жесткости 15-20 с) показало, что определяющим, в большей степени, является удобоукладываемость смеси, нежели содержание золоцемент-

и

Таблица 2

Классификация зол в зависимости от величины Д1 и рекомендации но их использованию в бетонах нормального твердения

Показатели Группы по активности

1 2 3

Величина Ли "С, при затворении:

водой 1-7 7-12 более 12

1% раствором этиленгликоля 1-9 9-14 более 15

2^5% раствором муравьиной кислоты 3-10 10-16 более 16

Рекомендуется применять для замены 1) 20, с увели- 20 не более 10

цемента в количестве, % : чением расхо-

да вяжущего с сохранением

ва 10% расхода вяжущего

2) 30, с увели-

чением вяжу-

щего на 15%

Таблица 3

Классификация зол для бетонов твердеющих в условиях пропаривания и рекомендации по их использованию

Показатели Группа зол по активности *

1 Г 2

Тип зол но деструктивной опасности

спокойные опасные спокойные опасные

Величина Д(, "'С, при затворении водой 1-7 1-7 7-12 7-12

Содержание свободного СаО в

открытом состоянии. % <3 >3 <3 >3

Доля открытого свободного СаО от об-

щего содержания свободного СаО, % <50 >50 <50 >50

Рекомендуется применять:

для замены цемента в количестве: 1). 20%, с увеличением 20%. 10%.

общего расхода

вяжущего на 10 % с сохранением

2). 30%, г увеличением расхода вяжущего

общего расхода

вяжущего I а 15 %

в бетонах с удобоукладываемостью: любой под- любой под- о.к.= 1 -4 см о.к.=5-7см

вижности и вижности; и более и более

жесткости Ж- 1 толь-

до Ж-2 ко при

Д1<6°С

режим пропаривания: обычный мягкий мягкий мягкий

* Золы 3-й группы, с показателями Д1 > 12 °С, использовать в пропариваемых Сетонах не рекомендуется

ного вяжущего в бетоне. Эффективность использования золы повышается при увеличении подвижности бетонной смеси.

Большое значение для золосодержащих бетонов имеют условия твердения. В естественных условиях твердения зависимость прочности бетона от показателя гидравлической активности добавляемой золы (At) для подвижных бетонных смесей носит липейпый характер с коэффициентами парной корреляции до 0,890. Дчя жестких бетонных смесей (начиная с Ж1) имеет место квадратичная зависимость, которая в пределах изученных проб зол описывается уравнением: Rcsk = 39,7 + 35.1 At - 4,3 (At)2, ь-коэффици-ентом корреляции 0,826- При этом тип золы (спокойная или деструктив-ноопасиая) заметного влияния на характер зависимости не оказывает.

Для пропариваемых бетонов тип золы имеет существенное значение. Линейная зависимость сохраняется: для подвижных бетонных смесей (ПЗ; о.к.=10-12 см) отдельно по каждому типу зол (слокойиые или дсструк-тивноонасные) (г = 0,907- 0,833); для малоподвижных (Ш; о.к.=1-4 см) смесей при введении деструктивноояасных зол (г = 0,777- 0,824); для жестких (Ж2; ж.=15-20 с) - при добавлении зол спокойного тина (г = 0,796- 0.862). Для жестких бетонных смесей при введении деструктивноопасных зол характерна квадратичная зависимость с максимумом прочности при At = 4°С.

На конечную прочность пропариваемого золосодержащего бетона влияет режим ТВО. Установлено, что уменьшение скорости подъема температуры снижает возникающую деструкцию вплоть до её предотвращения. Поэтому при введении в состав бетона деструктивно опасных зол рекомендуется применять для лроларииаяия режимы с 5 и 7 часовым периодом подъема температуры. Добавление буроуголыюй золы как к ПЦ, так и к ШПЦ повышает эффективность пропаривания бетона.

При введении золы в состав бетона отношения призменной прочности и модуля упругости к его кубиковой прочности практически не меняются и составляют 0,791-0,805 и (XI 44-0,149 (при 0,807 и 0,145 в беззольном бетоне). Не оказывает существенного влияния на соотношение прич-ностей при изгибе и сжатии добавка золы в подвижные бетонные смеси (0,273-0,279 для бетона М 100 а 0,193-0,213 для М 300, у беззолышх образцов 0,274 и 0,204 соответственно). В жестких смесях зола повышает относительную прочность при изгибе (до 0,193-0,237 при 0,192 в контрольном бетоне), так как'более позднее гашение свободного СаО, вероятно, „залечивает" дефекты в затвердевшем бетоне, увеличивая тем самым его прочность'при изгибе.

Проверка долговечности золосодержащих бетонов показала, что добавка золы углей КАТЭКа к цементу повышает его стойкость к химичсс-

кой коррозии в растворах сульфатных и хлористых солей. При введении золы в бетон несколько меняется структура пористости (метод водоиасыще-ния). Как правило, снижается количество открытых капиллярных пор (на 1 -г 12%) и увеличивается объем условно-замкнутых (на 7 ч- 73%) но сравнению с контрольным беззольным бетоном. В результате уменьшается водо-поглощение и повышается морозостойкость бетонов. Исключением являются бетоны с деструктивноопасными золами, пропаренные по обычному (с трёх часовым периодом подъема температуры) режиму, у которых морозостойкость снижается. Этот факт подтверждает необходимость применения более мягкого режима пропаривания для бетонов с такими золами.

Длительное хранение (3 года) образцов из золосодержащего, нормально твердевшего бетона в атмосферных условиях показало значительно большее увеличение прочности (в 1,34-1,82 раза к 28 суточной), чем у контрольных беззольных (в 1,15 раза). У пропаренных бетонов это увеличение составило 1,35-1,72, лротив 1,31 у беззольяого бетона, что свидетельствует о более интенсивном связывании свободного СаО в условиях пропаривания. Установленные зависимости прочности от показателя А1 добавляемой золы сохраняются и через 3 года ( г = 0,752- 0,806).

Таким образом, разработанные рекомендации по применению вы-сококальциепых зол углей КАТЭКа в бетонах позволяют получать качественный бетон при значительной экономии цемента.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучено достаточно представительное, количество проб зол от сжигания канско-ачинскнх углей, отобранных на разных ТЭЦ в течение 10 лет. Выявлены корреляционные зависимости между показателями химического состава и свойствами зол.

2. Установлено, что гидравлическую активность конкретной партии золы можно оценивать по величине теплового эффекта её ранней гидратации (ДО. Разработан я запатентован экспрессный метод определения активности золы и золоцементного вяжущего. Дана классификация зол >то показателю ЛЬ

3. В результате исследований собственных деформаций зольного камня в разных условиях твердения установлена зависимость деструктивной опасности зол от содержания в них открытого свободного СаО и его доли от общего содержания свободного СаО в золе. На основании этого предложена классификация зол по типам: спокойные и деструктинноопасные.

4. Изучены свойства золоцементного вяжущего. Выявлено, что на степень проявлешм деструкции за счет позднего гашения трудногадратируе-

мой части свободного СаО влияет количество золы в материале, водосодср-жание смеси и условия твердения. Показано, что изменяя эти параметры, можно уменьшить опасность возникновения деструктивных процессов, вплоть до предотвращения.

5. Проведен поиск наиболее объективного способа оценки активности золоцементного вяжущего. Предложена корректировка стандартных методов (ГОСТ и 150) определения активности цемента, применительно к смешанному вяжущему с использованием зол бурых углей КАТЭКа, при которой достигается наибольшая корреляция активности вяжущего с прочностью бетона на его основе (г= 0,886), при отказе от использования Вольского псска.

6. Установлена зависимость активности смешанного вяжущего от предложенного показателя гидравлической активности добавляемой золы (величины АО тииа: Я = а Д1 + в, что позволяет рассчитывать ожидаемую активность золоцементного вяжущего для конкретной партии золы.

7. Найдены необходимые и достаточные критерии качества зол (остаток на сите №008; ji.ilп.; Л1; содержание открытого свободного СаО) для эффективного н безопасного использования их в производстве тяжелого бетона. На определение этих показателей по предлагаемым методикам требуется от 1 до 2 часов я зависимости от имеющегося оборудования.

8. Для назначения состава золосодсржащего бетона разработаны два варианта: расчетный - через определение ожидаемой активности золоцементного вяжущего; упрощенный - по получениым харак теристикам конкретной шртаи золы устанавливается её группа (но активности), тип (но деструктивной опасности) и по предлагаемым таблицам назначается состав бетона.

9. Изучение свойств золосодержащих бетонов разных составов (марки бетона 100 ^ 300; удобоукладываемость смеси от 12-15 см осадки конуса до жесткости 15 - 20 с) показало линейную зависимость прочности бетона от показателя Д1 вводимой золы для подвижных, и квадратичную -для жестких смесей. Степень проявления деструкции зависит от удобоукла-дываемости смеси и условий твердения бетона.

10. Залы, относящиеся к деструктшшооиасному типу, рекомендуется использовать только в подвижных бетонных смесях и пропаривать но режиму с пяти- или семичасовым периодом подъема температуры.

11. Исследование долговечности золосодержащих бетонов естественного твердения и подвергнутых пропариванию показало, что разработанные рекомендации но применению высококальциевых зол углей КАТЭКа в бетонах позволяют получать качественный бетон при значительной экономии цемента

12. На основании выполненных исследований и результатов заводских испытаний, разработаны рекомендации и внедрено изготовление товарного бетона и нескольких видов пропариваемых бетонных и железобетонных изделий на Барнаульском КЖБИ-2 с добавкой высококальциевой золы ТЭЦ-3. Внедрение разработанной комплексной методики экспресс-анализа качества золы на Барнаульской ТЭЦ-3 позволило сертифицировать золу, как готовую продукцию.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

J.Cetnenis and Concreles wilh iise Highcacium Asbes I G.I.Ovcharen-ko, V.B.Franzen, L.G.PIotnikova, V.L.Sviridov //13 Interna-tionale Baustofftagung „1BAUS1L" ,24 - 26 September 1997, Weimar Bundesrepublik Deutschland / Tagungsberichl-hand 2,1997. Р. 2-Ю31 - 2-0339.

2,Овчаренко Г.И., Плотникова Л.Г., Францен В.Б. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах. Изд-во АлтГТУ. Барнаул, 1997.149 с. (Монография).

З.Пат.1811605 СССР, G 01 №33/38. Способ определения активности буроугольной золы и вяжущего с добавкой буроугольной золы / Г.И.Ов-чареико, Л.Г.Плотнлковя; Затаено 22.02.91; Опубл. 23.04.93. Б.И. №15.

4.0нчаренко Г.И., Плотникова Л.Г. Оценка активности высококальциевых зол в пропариваемых бетонах И Резервы производства строительных материалов: Тезисы докладов к региональной научно-практической конференции У Барнаул; РИО НЛО А НИТИ М, 1991. - С. 25-27.

5.Плотникова Л.Г., Овчаренко Г.И. Экспресс-метод оценки активности высококальциевых зол ТЭЦ // Там же. - С. 28-30.

6. Овчаренко Г.И., Плотникова JI.F. Эксиресс-методы анализа и назначения расхода высококальциевых зол ТЭЦ углей КАТЭКа н бетонах // Использование химических добавок в производстве сборного й монолитного бетона. - Свердловск, 1991. - С- 6-8.

7,Овчаренко Г.И.,Плотникова Л.Г.Особенносги использования зол ТЭЦ углей КАТЭКа в бетонах И Использование отходов промышленности в производстве строительных материалов: Тезисы докладов научно-технической конференции 16-17 ноября 1993 rJ Новосибирск: ЦНТИ, 1993. - С 8-9.

8.Плотникова Л.Г., Овчаренко Г.И. Деформации материалов, содержащих высококапьциевыс золы КАТЭКа, в условиях ТВО И Экология и прогрессивные технологии в строительстве для условий Сибири и Севера: Материалы респ. конф. с междунар. участием, 27-30 сентября 1993 г. „Горный Алтай-93". - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1993. - С. 103-106.

9.0вчаренко Г.И., Плотникова Л.Г. Экология города и проблемы золоислользования // Экономика и экология: антогонизм или согласие: Тез. междунар. науч. конф. / АлтГТУ им. И.И.Ползунова - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1994. - С.82-84.

10.Семёшкива И.С., Панасенко Н.Г., Плотникова Л.Г. Смешанное вяжущее на основе зол Барнаульской ТЭЦ-3 // Научно-техническое творчество студентов: Сборник тезисов докладов 52-й на- учно-технической конференции студентов, асиирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ. Часть 1 / Алт. гос. техн. ун-та, 1994. - С. 112-113.

И.Петри C-B.JTIpocKypLHH В.Ю., Плотникова Л.Г. Влияние добавки высококальциевой золы Барнаульской ТЭЦ-3 на свойства золоматсриалов твердеющих в условиях ТВО Н Там же. - С. 97-98.

12Ллотникова Л .Г,, Маргушина Н.В., Морозова О.В. Зола углей КАТЭКа в тяжелых бетонах разной удобоукладываемости II Международная научно-техническая конференция „Композиты - в народное хозяйство России" (Композит" 95) / Алт.гос.техн.ун-т им.И.И.Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1995. - С. 61-62.

13.Плотникова Л.Г., Овчаренко Г.И. Пути оптимального использования зол КАТЭКа в технология сборного железобетона // Международная научно-техническая конференция „Современные проблемы строительного материаловедения" - Самара, 1995 г. Часть 4. С. 68-69.

Н.Плотникова Л.Г., Овчаренко Г.И. Использование зол канско-ачинских бурых углей в производстве бетонов // Материалы, технология, организация строительства: Сборник тезисов докладов научно-технической конференции.- Новосибирск, 1996.- С. 15-16.

15.3олоцеме1ггное вяжущее для геокомпозитов / Г.И.Овчаренко, В.Б.Францеи, Л.Г.Плотникова, В.В.Патрахина II Лессовые просадочные грун ы: исследования, проектирование и строительство: Тезисы докладов Международной научно-црактической конференции / АлтГТУ им. И.И.Пол-зунова. - Барнаул; Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 1996. - С 66-68.

16.3акономериостк формирования состава и свойств зол углей КАТЭКа как вяжущего для геокомпозитов / Г.И.Овчаренко, В.Б.Францеи, Л-Г-Плотникова, В.Л.Свиридов 11 Там же. С. 68-69.

17,Овчаренко Г,И., Плотникова Л.Г., Францен В.Б. Взаимосвязь состава и свойств высококальциевых зол и экспресс-методы их оценки // Резервы производства строительных материалов: Материалы международной научно-технической конференции. Ч. 1J Алт. гос. тех. yii-т им. И.И.Ползу-нова. - Барнаул: Из-во АлтГТУ, 1997. С. 75-84.

18.Плотнихова Л.Г., Овчаренко Г.И. Изменение фазового состава зол углей КАТЭКа при гидратации в разных условиях II Там же. С. 105-110.