автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Поризованный золошлакобетон из отходов ТЭС для наружных стеновых конструкций гражданских и промышленных зданий

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО - НССЩОШТЕЛЬОШ, ПРОЕКШО - КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ' ИНСЗИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА "НИМБ"

На правах рукописи

СЕРЕДКИН Олег Леонидович

УДК 691.327.333

ПОРИЗОВДШЙ 3 ОД (ШЛАКОБЕТОН ИЗ ОТХОДОВ ТЭС ДЛЯ НАРУЖНЫХ СГЕНОШХ КОНСТРУКЦИЙ ГРАЖДАНСКИХ И ПРОШ11ЛЕНШХ ЗДАНИЙ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы к изделия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 199^ г

--.....

Работа выполнена в Сибирском металлургическом институте г.Ногокузнецка,.

Научный руководитель - кандидат технических наук .доцент

С.И.Павленко

Официальные оппоненты -доктор технических наук,профессор И.Е.Путляев - кандидат технических наук В.Г.Довжик

Еедущая организация - трест "Сибыеталлургыонтаж" ,

г. Новокузнецк

Защита состоится US-G/tS/ 199 jV. в ас

на заседании специализированного совета К.033.03.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Научно-исследовательском проектно-конструкторскоМ' и технологическом институте по адресу:

по адресу: 109423, Москва - Ж-428, 2-я Институтская ул.,д.6. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИШ2Б. Реферат разослан " 3-Х" ОИлр-^С^ 199^_г.

Ученый секретарь специализированного совета," кандидат технических наук Г.П.Королева

Актуальность тз;.гч. 3 настоящее время основный материален в производстве ограждающих конструкций для промышленных к жилых зданий в сборном и монолитном домостроении продолжает оставаться керамзито-бетсн. Но этому материалу присущ ряд существенных недостатков:

- отсутствие мелкого пористого песка при изготовлении керамзито-бетока.так как большая часть керамзитовых зерен (до 92%) имеет размеры 1,2...5;я„{ и более;

- расслаивание керамзитобетонной смеси з обязательном технологическом процессе вибрэуплотнення.при котором происходит раздвижка

и всплквенке зерен крупного заполнителя,ухудшающая свойстга керамзи-тобетона;

- использование природного сырья и больпмх капитальных вложений для развития производства керамзитового песка и гравия.

Но как показал опит и исследования многих ученых,этот матёриал мо:хет быть заменен вторичными ресурсами,и в первую очередь золами и шлаками ТЭС.

Известно,что одним из направлений эффективного использования отходов энергетики является применение зол и шлаков,обладающих различной гэдравл!Гческой активностью и тегаюфизичесхиыи свойствами,в качестве минеральных добавок-заполнителей. Это приводит к улучшению технико-экономических показателей бетонов,сокращает расход цемента, увеличивает утилизацию отходов и решает вопросы .охраны окруяажщей среда.

Запасы отходов ТЭС огромны,причем большую часть составляет зола гкдроудаления,которая характеризуется способность» к гидратационно-му твердению лисъ в составе золоцементного вянущего. Зола обладает больной нсдопотробностью и состоит из кристаллической фазы,которая опрзделпет её ^еплсфизические свойства на уровне требований ,предъ-я2лгге?."ос к пекусстяежъш пористым заполнителям (керамзит,аглопорит).

Одни и кз начболез перспективных напр^БД.'.нт,!'; ез максимального

и с п о л / > з о з 11 я лгглеяся при^эиениэ в дугхк'с о ^счп-; кочплтггее с

к

•топливными плакал в монолитном домостроении. дробленый шлаковый п« сок фракции 0...5ым состоит кз аморфного алюмосиликаткого стекла я представляет ио себя частица неправильной формы с острьми неровным} гранями к полностью остеклованной поверхность«),обладающие прочноси к высокими теплоизоляционными качествами. Совместное использование в легк:к бегокаг золы (в качестве мелкого заполнителя и части вяжущего) и шлакового песка (в качестве каркасообразуадего теплоизоляционного заполнителя) ,а танке комплексной добавки,вклачаацей пл&стч фицирукцую - липюсульфонат технический (ЛОТ) и порообразуюпу» -зторичный адкилсульфат натрия (ВАН) дает вожохность получить порк-5ова»аые золошлслобетоны для- наружных стен ыснолитних зданий, куеэд высокие теппозицйтныс свойства.

Цельо сабок является научное обоснование возможности получения зразработка.ЕсследоЕшше .внедрение констсукцконно-текдоизоляцио! ных поризованных золодлакобетонов для нарупнш: с-тек мснсли^ких зда] и исследование их физико-мзханическк:: свойств.

В соответствии с поставленной цельо в работе ретлись сведущ! задачи:

- оценить основные физико-магические, структурно и -отрпительН' технические характеристики поризованных золошлаксбетонов ¡получении: при введении в состаз комплексной пластисицирующе- Боздухосовлек щей добавки,вклзчаацзй ЛСГ и ВЛН:

- разработать оптимальные составы поризованных золэслакобетон для наружных стен монолитных зданий,изучить особенности процессов их гидратации, твзрдения, закономерности формирования мисроструктутй: и исследовать фазико-иехакические -л ^теплотехнические свойства;

- исследовать прочностные .деформатнзные и теплотехнические св ства разработанных поризованных золошлакобетонсЕ,изучить их мсрозо стойкость I; залциные свойства по отношению к стальной арматуре:

- проверить полученные результата исследований в условиях про ьодстьё. и разргсотать рекомендации .по применению поризованных золо

;обетснов для наружных стен лонолитных зданий.

Автор задншаэт:.

- оптималыгие составы конструкционно-теплоизоляционных поризо-¡анкых золослакобетснов на основе золы гидроудаления к дробленого злакового песка Томь-Усинской ГРЭС (аморфное алюмосиликатное стекло)

з совокупности с комплексной пластифицирувще-воздухововлекающей добаг сой,включающей ЛСГ и ВАН,для наружных стен монолитных зданий;

- результаты исследований процессов гидратации и твердения поризованных золоалакобетонов,влияние комплексной добавки ЛСГ+ВАН на Ьориирование микро- и иакроструктуры;

- результаты исследования основных прочностных,деформативных, геплофизических характеристик,защитных свойств по отношению к сталь-юй арматуре к морозостойкости разработанных лоризованных золошлако-Зетснов с использованием золы,планового песка и комплексной пластя-¡лщнрующе-воздухововлеканцей добавки;

- результаты производственной проверки разработанных конструкционно-теплоизоляционных поризованных золошлакобетонов,технико-экономические показатели их применения в наружных стеновых конструкциях монолитных зданий.

Научная новизна:

- научно обоснована возможность получения конструкционно-тепло-язоляционных поризованных золошлакобетонов с высокими теплофизичес-<ики свойствами и подвижностью бетонной смеси (свыше 12см) при малом (0.35.. .0,40) водовяжущем отношении (а.с.'5> 1571039);

- определены особенности формирования микроструктуре поризованж золошлакобетонов на основе золы гидроудаления и дробленого аморфного алюмосиликатного илакового песка фракции 0...5мц; '

- установлены закономерности и степень влияния комплексной гаастифхцарующе-воздухозовлекаяцей добавки ЛСГ+ВАН на процесс формирования структуры поризованных золошлакобетонов и на их основные Ьизкко-механичесниз свойства,трещиноетойкость а морозостойкость.

Практическое значение работы:

- установлена возможность использования конструкционно-теплоизоляционных поризованных золошлакобетонов в наружных стенах ыонол* ных зданий,что позволяет улучшить их теплофизические характеристик!' и трещиностойкость,понизить стоимость;

- утилизация золы и шлака в соответствии с разработанными реке ыевдациями позволит расширить сырьевую базу строительных ыатериало! и решить экологические вопросы в регионах,где имеется дефицит природных заполнителей.

Реализация результатов работы .

Результаты проведе!шых исследований использованы:

- при разработке,совместно с лабораториями № 6 и 9,а такае ко] розии бетона и железобетона НЙЕЖ технических условий 3415.10085-9( "Бетоны на цементном,цеыенано-зольнои вяжущем,шлаковом песке,золе и золошлаковых смесях Тсмь-Ускнской ГРЭС для стеновых ограздапцих изделий и конструкций",согласованных с СибЗШИЭПом и Главгахстрой-нормироваяием Госстроя СССР и в "Заключении на откорректированные составы мелкозернистых влакозоаобетонов из зол и шлаков ТУ ГРЗС дл; строительства в условиях г.Новокузнецка";

- при возведении первого в Кузбассе монолитного шестиэтажного 10Б-квартирного жилого дома,в котором совершенно не использовались природные заполнители (гравий,щебень,песок) для несущих конструкци и искусственные пористые заполнители (керамоит,аглопорит,пенополи-стирол и др.утеплители) для нарукных стен. Строительство дома в го Новокузнецке осуществлял трест "Сибметаллургмонтаж".

Апробация работы. Основные положения работа докладывались: на научно-практической конференции "Задачи развития и повыпешк технического уровня производственной базы строительства в Западной Сибири" в г.Новокузнецке,1987г.; на Всесоюзной конференции "Социал но-эконошчэские проблем достижения коренного перелома в эффектив ности развития производительных сил Кузбасса" в г.Кемерово,1986г.;

г

т научно-практической конференции ученых Сибири к Дальнего Бостока !,Наука - строительному производству" в г.Новокузнецке, 1939г., на Всероссийской научно-практической конференции "Технология монолитного домостроения" в г.Томске,1969г.; на научной конференции "Рациональное использование природных ресурсов Сибири" в г.Томске,1969г.; на научно-техническом семинаре "Ресурсосберегающие технологии в производстве сборного яелезобетсна" в г.Челябинске,1990г.; на Всесоюзной школа-семинаре ''Утилизация отходов производства и использование вторичного сырья в строительстве" в г.Москва,1990г.; на Всесоюзной конференции "Бетоны на основе золы и клака ГЭС и комплексное их использование в строительстве" в г.Новокузнецке, 1990г.; на Всесоюзном научно-практическом совещании "Экологические проблемы переработки вторичных ресурсов в строительные материалы и изделия" в г.Чимкенте, 1990г.; на Всесоюзном совещании по утилизации зслогяаковых отходов в Дагомысе, 1890г.; на региональной научно-практической конференции "Резервы производства строительных материалов" в г.Барнауле, 1991г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,пяти глав,общих выводов,списка литературных источников и приложения,включающего материалы разработок и внедрения. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста,включая 20 таблиц и 59 рисунков.

Диссертационная работа выполнялась в рамках хоз.договоров № 01860052711 ''Использование местных строительных материалов и отходов промышленности в монолитном строительстве жилых домов" и № 01690055918 "Разработка составов бетонов для несущих и ограждающих' конструкций жилых домов серии 97 и промздгний на основе шлаков и золы Томь-Ускнской ГРЗС и внедрение их в производство",в соответствии с программой Министерства энергетики и электрификации СССР, пмеащей прикладное значение.

СОДЕРЖАШЕ РАБОТЫ

Известно,что одной из основных проблем конетрукционно-тепло-изоляциошых бетонов является необходимость повышения их теплозащитных свойств. Для реаения поставленной зпдачи ¡¿окно идти двугся напрьлениями: увеличивая объем вовлеченного воздета более 12р,что ведет к значительному перерасходу цэыента (до 300 кг/к° бетона, илао са £3,5, вместо 220 кг/м3 согласно Ши11 5.01.23-83) или улучшая теплсфпзическке характеристики самих составляющих легкого бетона (кера1:зят,аглспорит) ,яо в тоже время'увеличивая энергозатраты на их производство.

Первый из предпс.т.ек«мх вариантов увеличивает Е/В и равновесную влажность легкого бетона. Использование ке слакод ТЭС в качестве заполнителя конструкцяошо-теплоизоляционных бетонов,резко увеличивает их пористость и сникает прочность. В токе врэыя г,;ояно ожидать,что кохплексное ксполъзовц-м.е в составе легкого бетона золы гидроудаления,в качестве компонзнта вяжущего и мелкого заполнителя, дробленого шлакового песка.б качестве среднего заполнителя,может способствовать улучшения указанных характеристик.

Предпосылками к этому могут служить: полное отсутствие пористости дробленого макового песка (аморфное алюмосиликатное стекло), обладающего нерозной остеклованной поверхность» и имеющего низкий коеффициент теплопроводности 0,32. ..0,38 Вт/(.\Г°С), прочность на сжатие в цилиндре свыше I Ша и низкая насыпная плотность зо:£ы гвд-роудаленик 800...900 кг/ы3,при высокой удельной поверхности 3600... 3800 са4/г.

В работах £ДЫкелезобетона,ШИЖа,ВН1МГ имени Веденеева,Щ51ЙЭГ жилища,Оргонергостроя.Дрнецкого ПрсмстройЫ1,Е/щроекта,УралИ1Истро^-проекта исследователи рассматривали золу (в основном золу-укос) кап компонент при производстве обжиговых и безобжиговых искусственных пористых эагюлихелей длл легкого бетска. В случаях замеда части

мента,цемента и части песка,полной замены мелкого заполнителя э нструкционно-теплоизоляционном бетоне,расход эолы-унос на 1м3 бе-па составлял не более 0,25м3,что по массе не превышает ¿60...300 '/ы3. Это позволяло считать золу вспомогательном компонентом в кон-:рукционно-теплоизоляционном бетоне.

Имеются данные по практической утилизации золы гедроудаления топливных шлаков в составе золошлакобетонов,как в виде золоилако->й смеси,так и отдельно золы и топливного шлака. Но в большинстве зоем золошлакобетоны не относятся к конструкционно-теплоизоляцион-;м,тах как имеют среднюю плотность свыше 1200 кг/м3 и класс бетона 7,5 и выше. Те же золо- и золошлакобетоны,средняя плотность кото-ос менее 1200 кг/м3,при классе от В1 до В2,5 относятся к теплоизо-щионныы.т.е. применение золы и топливного шлака не позволяет полу-ять конструкционно-теплоизоляционный бетон классов В3,5, В5, В7,5, веющий среднюю плотность менее 1200 кг/м3 в сухом состоянии.

Известно,что в легких золошлакобетонах с использованием топлив-ях шлаков отмечалось шелушение наружного слоя,в следствии его еысы-ания и потери связности,а также образование сетки микротрещин,что бусловлено шероховатой поверхностью топливных шлаков,обладающих азвитой открытой пористостью,большим водопоглощением (до 90%),на-ичием большего количества пылевидных частиц с содержанием несго-еЕшего угля до 40% и присутствием в них свободного оксвда кальция выше 1%,что способствует образованию большого количества дегкораст-оримых гидратных новообразований. 3 поризованном хе золошлакобетоне ;а дробленом шлаковом песке его неровная остеклованная поверхность ;вляется изначальными центрами кристаллиз ации, способствующими упро-генив гидратных соединений.

Для легких бетонов наружных стен на осноге шлака и золы (шлак юристый) применялись .только или пластифицирующие добавки,для умень-¡ения водопотребности,или воздухововлекающие (типа СНВ) в количестве ),05...0,10й от массы цемента,с целью увеличения подвижности и сни-

женил водопотребности бетонной смеси. Но совместное применение ук.а-заяннх добавок в шлакозолобетонах с пористый шлаком незначительно (до 5.. ЛСЙ) енкнает среднюю плотность,в тоже время резко поникая прочность ( в 2...3 раза). В золоалакобетонах на плотных остеклованных гранулированных шлаках с воздухововлекающими добавками плотность уменьшается незначительно,ввиду малого воздухововлечения (до 2%) в бетонную смесь и относительно высокой (1400...1600 кг/ы3) собственной средней плотности шлакового заполнителя.

В поризовашом же золошлакобетоне золоцементная составляющая хоропр поризуатся поросбразуюцей добавкой ВАН,сохраняя подвишость за счет своего шарообразного строения и пластифицирующей добавки ЛС1 в то время как прочность поризованного золошлакобетона обеспечивается остеклованными частицами дробленого шлакового песка. Увеличение доли шкропор в цементном камке при замене части цемента золой гиц-роудаления,имеющей меньшую теплопроводность в сравнении с цементом, монет способствовать снижении, теплопроводности. При использовании дробленого шлакового песка взамен пористого,изменяется содержание стеклофазы в сторону её увеличения,что может привести к снижении теплопроводности бетона. Повысить содержание гелевидной фазы в цеме:-ном каше можно путем увеличения золы Г1>дроудалеки.ч,что должно способствовать уменьшению его проницаемости и положительно сказаться на теплопроводности конструкционно-теплоизоляционного бетона. В тоже врамл,снизить среднюю плотность и значительно увеличить подвижность бетонной смеси (более 12см) можно за счет поризуищего и пластифицирующего эффекта ВАН в сочетании с ЛСТ.

Эффективность использования золы н топливного дробленого шлакового песка совместно с комплексной пластифицирудце-воздухововлекал-щей добавкой,вклвчаящел ЛСТ+ ВАН,оценивалась на примере конструкцион-но--теплоизоляцис;ного поризованного золошлакобетона классов Б3,5... В7,5. 3 качестве мелкого заполнителя использогался дробленый маковый песок То.чь-Успнской ГРЭС(ТУ ГРЗС) фракции 0...&/.•.!,имеющий насып-

уто плотность 1400 кг/м".модуль крупности 3,z0 и прочность на сжатие цилиндре свыше I 151а. По гнеанему виду - это частицы,имеющие остек-ованнук> поверхность с неровными гранями и сколами, имеющие следующий шический состав ($): M^-ZZ,lb; й?<^-6,33;

TiOz -0,to; £¿0-3,00; -1,01; п.п.п. -0,00. Минерало-ический состав представлен силикатами,алюминатами и алшоферритами альция,присутствуют магнетит,муллит,карбонаты,в небольшом количест-е - гематит.

В качестве активного микронаполнителя применялась зола гидроу-аления ТУ ГРЭС,имеющая насцпную плотность 900 кг/м3 с удельной по-ерхностью ЗсОО см^/г. В качестве вяжущего использовался портланд- . емент М400 Топкинского завода. Применялась комплексная добавка ЛСТ-г 1АК - модификатор структуры бетона.

Оптимальные составы поризованного золошлакобетона (№№ I,<d,3), оставы-аналоги (№№ 4,5,5,7,6,9),их прочность и средняя плотность риведены в табл.1.

Насыпная плотность составляющих золошлакобетон компонентов пре-ышает насыпную плотность керамзитового гравия в керамзитобетоне, озтсму для получения эффективных легких бетонов необходимо исполь-овать порообразующие добавки.

При соотношении золы гидроудаления и дробленого шлакового пес-а 3:1 структура бетона состоит из "плавающего"в золоцементном каме дробленого шлакового песка. В объеме золоцементного камня заклю-ены пузырьки вовлеченного воздуха. Такая структура позволяет полу-ить среднюю плотность бетона 1050...1070 кг/м3 и прочность на сжатие : Юа.

При соотношении золы гидроудаления и дробленого шлакового песка ;:1 золоцег$ентныЯ камень уплотняется и содержит меньсий объем вов-еченного воздуха. Расстояние медцу зернами шлака сокращается до еличины ¿...Ъ диаметров шлаковых зерен. Средняя плотность бетона величивается до 1100 кг/м3,а прочность на сжатие до 4,<: МПа.

Таблица I

Оптимальные составы пориэованного золошлаксбетона на основе золы гидроудаления ТУ ГРЭС и дробленого шлакового песка ТУ ГРЭС (составы I - 3) и его аналогов (оставы 4-9)

Номер состава

1 В3,5 200 413' 122 - - 400 0,3 I 1:6,4:1,9 1200 1250 5,4

2 Б5 215 310 275 - ~ 340 0,3 I 1:4,5:4,0 1380 1350 7,6

3 В7,5 220 235 415 - - 280 0,3 0,5 1:3,3:5,8 1525 1460 10,0

4 ВЗ, 5 215 385 - 105 - 440 0,3 I 1:5,6:1,5 1160 1200 5,0

5 135 220 265 - 230 - 420 0,3 I 1:4,0:3,2 1350 • 1265 7,5

6 ¿37,5 225 205 - 325 - 400 0,3 0,5 1:2,8:4,5 1440 1320 9,9

5,3 7,6 10,0

Класс ! бетона—

Расход материалов на I м' Г

бетона

ПЦ ¡зола ¡дробл.Ттопл ¡корам М400;гидротшлако- ивный зит кг удале|вый шлск, ^р.О-

ния,

¡песок л

Ч

I1

вода, I ЛОГ, л. 1%мЦ

йАН,

м

Цемент: • зола: шлак:

(керамзит)

31Прочность

Средняя

плотность,кг/м"¡на сжатие Ша

бетонной

ПКЙЛТ1 •

смеси

бетона

¡суток (в сухом состоян)

7 В3,5 220 380 - - 160 6 В5 230 315 - - 255 9 £7,5 240 220 - - 375

390 0,3 - 1:5,4:2,3 1280 1280 350 0,3 - 1:4,3:3,4 1350 1335 330 0,3 - 1:2,9:4,9 1420 1385

Соотношение 1:1 определяет такую структуру,при которой частицы шлакового песка начинают контактировать мелщу собой с толстыми прослойками связующего. Объем вовлеченного воздуха снижается и средняя плотность бетона увеличивается до 1<;00 кг/м3 при прочности на сжатие 4,4 Ша.

При изменении соотношения золы гидроудаления и дробленого шлакового песка 1:2 частицы илакового песка полностью контактируют манду собой через минимальную прослойку золоцементного камня. Межзерновое пространство полностью заполнено золоцекентной составляющей. Структура такого бетона позволяет ввести минимальный объем воздуха с помощью зоздухововлекающей добавки. Средняя плотность бетона увеличивается до 1300 кг/м3 при прочности на сжатие 4,5 Ша.

Соотнопение золы гидроудаления и дробленого алакового песка 1:3 приводит к образованию жесткой структуры контактирующих частиц дробленого шлакового песка с минимальным количеством золоцементного камня. 3 такой структуре почти полностью отсутствует вовлеченный воздух. Средняя плотность увеличивается до 1400 кг/м3.

Ечияние комплексной пластифицирующе-воздухововлекающей добавки проявляется увеличением механически связанной воды в ранние (1-7 суток) сроки твердения,что подтверждается глубокими пиками ондооффек-тов на кривой'ДТА при температуре II0...I40°C и при 200°С.

Таким образом,на ранней стадии твердения (1-7 суток) пориэо-ваннкй золошлакобетон низкого класса имеет большее количество механически связанной воды и меньшее количество кристаллизационной воды. 3 возрасте 28 суток нстественного твердения и более поризсванный золошлакобетон классов 33,5-37,5 содержит механически связанную и кристаллизационную воду примерно в одинаковых объемах,что подтверждает гипотезу об отсутствии отрицательного эффекта пластифицкрующе-воздухововлекающе"; добавки на количество кристаллизующихся гидросиликатов.

К особенностям контактной зоны цементного камня и мелкого золь-

ного заполнителя на ранней стадии твердения относится их минимальная площадь сцепления. Поверхность шарообразных частиц золы практически ровная и гладкая. Цементные новообразования концентрируются в основном вокруг зерен дробленого шлакового песка,у его острых граней и сколов. Й основном продукты гидратации представлены продуктами реакции алюминатных минералов в виде волокон,игл,что характерно для гидроалюмината кальция и подтверздаегся с помощью сканирующего микроскопического исследования (темные округлые частицы гидроалюмината кальция со следами несовершенной спайности). Наблюдаются большие объемы вовлеченного воздуха с преобладанием разветвленных пор.

В возрасте 7 суток естественного твердения наблюдается сращивание частиц золы с цементными новообразованиями. Границы частиц золы расплываются,становятся нечеткими,сливаются друге другом. Вся поверхность цементных зерен обрастает острыми вытянутыми кристаллами. Продукты гидратации , (¡¿5 и портландцемента (СЗН-гель) методом реплик просматриваются в виде шаровидных частиц в мелкозернистых сферических соединениях,составленных из тончайших пластинчато-волокнистых переплетений,неупорядоченных игольчатых прорастаний. Сканирующая ыикроскогшн выявила сетчатые частицы,плотные образования, состоящие из тонких листов,игольчатых и шарообразных частиц в виде округлых масс с выступающими иглами,что также подтверящает наличие СЗ.Н -геля." Методом реплик и сканирующей микроскопией установлено преобладание СИН (I) в виде волокнистых агрегатов,чешуек и 'пластинок деформированного вида,что позволяет классифицировать их как продукт гидратации .суспендированный в сильно пересыщенном растворе Са(СН)^. Отмечено присутствие гидроалюмоферрита кальция в виде округлых частиц и пластинок.

3 возрасте суток естественного твердения закончено образование замкнутых пор. Золоцементный камень представляет однородный массив с включениями зерен дробленого шлакового песка. Продукты гид-

Таблица 2

Прочностныз и деформатившо характеристики легких бетонов

Состав) • Класс Прочность бетона, ЫПа

злако-бетоиа

---( ]

сжатие ¡растяжение! осевое

¡при изгибе1растлпенио

I !

Модуль ¡Предельна! Предельная Относи- Мера " ~ тельные ползу-¡деформа- ¡чести ¡ции усадк^ х10-6

|,х10г5 1 см2/кг

Iупругости|сжимаемость растяжи-

хЮ73!Я1]1 х10~5 I мость, ! ! 'хЮ~5

Ш,5 3,В, „ ,4,8 1,5...1,6 0,(3...0.9 2,6...5,6 120,0... 25,0...38,2 73...76 7,5...9,3

1.35,5

135 5,3.. В/,5 7,5..

¿3.2.. .2,4 1,0. ..1.1 3,6. ..7,6 130,0... 22,0. ..33,0 61. ..65 5,0. ..5,3

145,2

9,7 2.9...3,1 1.1...1.2 4,5...9,9 135,0... 20,0...32,0 51,..54 1,9...2,1

157) О

<-п

Керам-

эито-

бетон

КЗ,5 4,0...4,5 1,3...1,5 0,7...0,8 5,0...5.5 120,0..

1зо; О

Б5 5,5...6,0 2.0...2,2 0,8...0,9 6,7...7,7 135,0..

140*0

№,5 8,0.. .9,0 2,6.. .2,8 0,6. ..0,9 8,8.. .10,0 170,0..

185>0

.23,0...25,0 80...90 5,5...7,6 . 25,0...30,0 70...ВО 3,9...5,5 . 28,0...32,0 60...70 2,0...4,О

600 ШОО 1200 (400 1600

Средняя плотность) *г/м3

Рис Л. Зависимость коэффициента теплопроводности поризованного золошлакобетона от средней плотности бетона в сухом состоянии

3 ' 6 з

Вложность, \

Рис.2. Зависимость коэффициента теплопроводности золохлакобетона от его влатмости

1Т

ратации (2^6 и р -С,5 представлены соединениями типа тоберморита в виде волокон и тонкокристаллических образований плотной структуры, а также ¿5/1-гелем,представленным шаровидными частицами,мелкозернистыми сферическими соединениями.

Результаты по определению прочностных и деформатиЕных характеристик поризованного золоилаксбетона классов приведены в табл..^. Сравнивая вышеуказанные характеристики золозлаксбетона и ке-рамзитобетона установили,что поризовелкнй золошлакобетон имеет более широкие пределы изменения модуля упругости по сравнению с аналогом. При увеличении мод;.'ля упругости напряжения растяжения возрастают, что приводит к увеличению возможности растрескивания бетона. Предельная растяжимость поризованного золошлакобетона больше,чем у бетона-гналсга.что в сочетании с однородностью золошлакозогс заполнителя снижает уровень внутренних иалря;кенкй в бетоне и повышает его трещп-нсстойкость. Некоторое превышение деформаций усадки и ползучести поризованного солоклскобетока для наружных стен монолитных зданий по сравнен:-!» с бетоном-аналогом,не ведет к возникновении трещин и росту напряжений в бетоне,з связи с повышенной сжимаемостью и растяжимость"; г.оркзоканного золотлзксбетона,его однородностью структуры и зернового состава заполнителей.

Коэффициент теплспрозсдностп солсклакобетона в сухом состоянии при изменении средней плотности от 900 до 1о00кг/н3 увеличивается от 0,150 до 0,с00 от/(ы'°С)(рис.1). Прирост коэффициента теплопроводности на ЮОкг плотности составляет 0,0'»7 ¿г/(;.'"°С) ,в то £ре;,и кгк на влажности - на 0,0-0 г*т/(и*°С) (рис .¿) ,что полностью отвечает требованиям, предъявляемым к конструкциокно-теплоизоляцискньй; бетонам.

Для поризованного золоалаксбетона класса Во,о минимальное количество циклов замора'кивания и оттаивания составило циклоз.а для бо и ,о - более 120 циклов. Бетон классов ¿5 и 3/,о обладает первоначальным защитным действием по отношению к арматуре,при содержали!' добавки ¿¿Ш до 1% от масса цемента и относительной влажности среды не более /о%. Бетон класса гЬ,5 рекомендуется применять с обязательной защитой «сэктурным слоем или используя ингибиторы коррозии.

ОБЩЕ

1. Определена целесообразность использования золы гидроудаления и дробленого шлакового песка ТУ ГРЭС в качестве мелкого заполнителя

в конструкционно-теплоизоляционном поризованном золошлакобетоне классов по прочности на сжатие В3,5...В7,5,в сочетании с комплексной пластифицирующе-воздухововлекшощей добавкой ЛСТ+ВАН. Эффективность такого применения вышеназванных компонентов и комплексной добавки обусловлена сокращением расхода цемента,улучшением связности и удо-боукладываемости бетонных смесей,теплофизических свойств и морозостойкости конструкционно-теплоизоляционного бетона.

2. Установлено,что золу гидроудаления целесообразно применять

в сочетании с дробленым шлаковым песком (аморфное ашсмосилитное стекло),что позволяет снизить водопотребность и уменьшить водоотделение при одновременном улучшении теплофизических свойств самого бетона.

3. Разработаны оптимальные,с точки зрения обеспечения прочности на саатие составы поризовадного золоалакобетона,в объемных частях: ПЦ М400: зола гидроудаления: дробленый шлаковый песок:

- В3,5 - 1:6,4:1,9 ;

- В5 - 1:4,5:4,0 ;

- В?,5 - 1:3,3:5,8 .

Расход портландцемента'составляет в них 200...220 кг/м3,ЛСГ - .0,3$ ст массы цемента,ВАН — 0,5...1% от массы цемента в жидком товарном состоянии. Названные составы по сравнению с бетонами-аналогами отличаются пониженным расходом цемента на 15...20%,уменьшением вязкости на 35...оО^.-водоотделепяя на о___18% .и улучшением удобоукладыва-

емости бетонных смесей.оцениваемой увеличением их подвижности с 4... 6см до 12см и более.

4. Основными элементами фазового состава новообразований золо-цементного камня поризозанного золошлакобетона,определяющими его прочность и деформативные характеристики в возрасте I суток естест-

венного твердения являются гвдроашоминаты кальция,в возрасте 7 суток - (ВЦ -гель и tóH(I),B возрасте свыше 28 суток - кизкоосновные гидросиликаты группы тоберморита, CSN -гель и кубический гексагидрат кальция.

о. Установлено,что введение в состав золошлакобетона комплексной пластифицирунце-воздухововлекающей добвки ЛСГ+ВАН не влияет на количество кристаллизующихся гидросилккатов. Комплексная добавка увеличивает микропористость золошлакобетона на 15...20%,объем пор с диаметром IOQmkm на 30...35й,пошшает однородность распределения пор по объему,при смещении преобладающего диаметра капиллярных пор в диапазон 5...20мкм.

6. Использование золы гидроудаления,дробленого шлакового песка и комплексной добавки в псризозакном золошлакобетоне позволяет:

- повысить прочность на снатие на I...8% в возрасте 60 суток естественного ТЕердеаия,хотя его прочность в возрасте 26 суток на 17...21$ ниже;

- повысить прочность на осевое растяжение на 13...36%,модуль

упругости на 12___16$,предельную сжимаемость до 13%' и растяжимость

ка 6...ЬТ%-

- увеличить морозостойкость Сетона класса В3,5 до 60 циклов, В5 и В7,5 - свыие 120 циклов.

7. Установлено,что причинами улучшения теплофизических свойств поризованно'го золошлакобетона являются:

- высокая удельная поверхность повышенного количества гелевид-ных соединений золоцементного камня;

- уменьшение размеров капиллярных пор и увеличение количества гелеЕых в золоыементном канне;

- улучшенный фазовый состав дробленого шлакового песка;

- применение комплексной пластифицирующе-Еоздухововлеяающей добавки ЛСГ+ВАН,уменьшающей коэффициент теплопроводности бетона на 0,05...О,10 йт/(м-°С).

6. Установлено,что коэффициент теплопроводности поризованкого

золошлакобетона находится в пределах 0,150___ 0,600 Вт/(м-0С) при

изменении средней плотности бетона в сухом состоянии от 900 до 1800 кг/м3. Прирост значений коэффициента теплопроводности на 100 кг плотности равен 0,047 Вт/(м'°С). Коэффициент теплопроводности поризованкого золошлакобетона снижается в среднем на 0,020 Вт/(м"°С) при уменьшении влажности на 1%. Поризованный золошлакобетон классов В3,5 ...В7,5,в сравнении с кергмзитобетоном,имеет меньший коэффициент теплопроводности в 1,2...1,3 раза.

9. Установлено,что поризованный золошлакобетон класса В3,5 рекомендуется к применению в наружных стенах монолитных зданий с'обязательным использованием ингибиторов коррозии. Бетоны классов В5 и В7,5 обладают достаточной пассивирующей способностью по отношению

к стальной арматуре при расходе прообразующей добавки ВАН не более 1% от массы цемента и рекомендуются к применению с- нанесением на наружную поверхность монолитных стен более плотного фактурного слоя.

10. Результаты проведенных исследований были использованы:

- при составлении "Заключения на откорректированные составы мелкозернистых шлачозолобетонов из зол и шлаков ТУ ГРЭС для строительства монолитных домов в условиях г.Новокузнецка";

- в разработанных нами,совместно с НЙИЖБ отраслевых стандартах, согласованных с управлением Главтехстройнормирования бывшего СССР и в 2-хстандартах Госархстроя Российской Федерации;

- при возведении трестом "Сибметаллургмонтаж" наружных стен монолитного 6-ти этатсного 108-квартирного яилого дома в г.Новокузнецке в 1990г.; экономический эффект от внедрения разработок при строительстве монолитного дома составил 16,08 руб.на 1м3 бетона.

Практические результаты работы представлены на присуждение Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники на 1993 год,как составная часть единой тематической работы "Бетоны на основе шлаков и зол ТЭС. и комплексное применение их в строительстве-'.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. A.c. 157ЮЗЭ СССРДКЙ 0 04 В ЗЬ/Ю. Сырьевая смесь для изготовления легкого бегона/С.И.Павлонко.О.Л.Середки»,К.С.Муредян,-

№ 4266078/23-33; Заявл.25.0о.87; Опубл.15.06.90, Бюл.№ ¿2.УДК 666.93'; (066.6).

2. Порадованный шлакозолобетон для несущи:-: огреэдаащих конструкций/С. И.Павленко,О.Л.Середкин,Т.Е.Леванкова и др.//Строительство в районах Урала и Западной Сибири, Серия Передовой опыт трудовых коллективов: Центральное бюро науч.-техн.икф..-1667.-i±m. 10.-с.23-üb.

3. Бетоны на основе золы и шлака Томусинской ГРЭС/С.И.Паеленко, О.Л.Середки-ьБ.А.Крилоз и др.//Задачи развития и повыиенкя технического уровня производственной базы строительства в Западной Сибири: Тезисы докладов научно-практической конференции.-Новокузнецк.1987,-с.51-55.

4. Монолитный дом кз бетонов на основа елаха к голы /С.И.Павденн Т.Е.Леэанкоза.,О.Л.Середкин и др.//лилищнсе строительство.-1986.-М2--с.9-10.

0. Павленко O.ii. .Серодкин OJi. Легкий бетон для наружных стен из зохы а шлака Т40г'А'.ъа.зусоп. Огрсительстзо к архитектура.-1969.-P-i.r.125-iüä.

6. Бетоны ка основе золы я дробленого алска Томь--Ускнской ГРЭС

з монолитном домостроении /С,й.Г1азлек;'.с,0.Л.С5ред:::к,Б.А.Крь1лс1! к др. //Технология монолитного домостроения: Тегксы локлйдоз йсероссийской научно-практической конференции.-Томск: ТИС!.1969.-с,33-36.

7, Середхин О.Л. ¿оздухоиоолечение в легких золоЕлаковмх бето-нах//Рациональноз использование природных ресурсов Сибири: Тезисы лсклэдоз научной к снфзренцщ:.-Томск, 1989.-е. 62-63.

Ь. Середкин О.л. Легкий бетон из зол и шлаков тепловых электро-с-тйнций//Наука - строительному производству: Тезисы докладов научно-практической конференции ученых Сибири и дальнего йсстока.-Новокузнецк ,19о9.-с.97-99.

9. Стеновые панели из поризованного золошлакобетона/С.vi.Павленко, O.ji. Середкин, tí. З.Анохин и др.//Энергетическое строительство.-1990.-№2.-с.39-40.

10. Бетоны на основе золы и шлака Томь-Ускнской ГРЭС в монолитном домостроении /С.И.Павленко,0.Л.Середкин,Б.А.Крылов и др.//Энергетическое строительство.-1990.-№5.-с.23-26.

11. Опыт утилизации отходов ТЗС Кузбасса в строительстве/С.й.Павленко,О.Л.Середкин.й.В.Рехтин и др.//Утилизация отходов производства

и использование вторичного сырья в строительстве: Тезисы докладов Всесоюзной школы-семинара.-Москва,1990.-с.I&-¿3.

12. Павленко С.й. .Середкин 0.JI. Наружные стеновые паноли КПД и промобъектоз из бетонов на основе золошлаковой смеси ТЭЦ//Ресур-сосберегающие технологии в производстве сборного железобетона: Тезисы докладов научно-технического семинара.-Челябинск,1990.-с.114.

13. Середкин ОЛ. Свойства золошлакобетонной смеси и легких бетонов на её основе//Бетоны на основе золы и шлака ТЭС и комплексное их использование в строительстве: Сборник докладов Всесоюзной научно-технической конференции.-Новокузнецк,1990.-с.256-271.

14. Бетоны на основе зол и шлаков ТЭС для несущих и ограждающих конструкций в монолитном и сборном исполнении/С.И.Павленко,0.Л.Середкин, И.В.Рехтин и др.//Экологические проблемы переработки вторичных ресурсов в строительные материалы и изделия: Тезисы докладов Всесоюзного научного совещания.-Чимкент,1990.-с.155-157.

15. Опыт использования зол и шлаков ТЭС в бетонах/С.И.Павленко, 0.Л.Середкин,й.В.Рехтин и др.//Использование золошлаковых отходов ТЭС в народном хозяйстве: Сборник докладов Всесоюзного совещания по утилизации золошлаковых отход об. дагошс. -Москва, 1991 .-с. 25-27.

16. Pavíe-uho 3.1.} setw/аи O.L. Liqlí'*"'<.fj'ht as i s/^ coacr/ut W e-ucloUM s.Í\»j¡ííMn%//S^orÍ£, (or flu w.ieties,-. 1и1екисГ1\с11в£

"' • l n '7 ' r

■^Cz^culol, cm tin i&e o^ jVy azL, Situzsr {uiritc ca^d zUtaeeu*

■^ÁllficÁ /и coucretc . — Leurv, Australia^ !?в0. — ¡>. ¡-¡Г.