Влияние техногенных отходов различного генезиса на свойства мелкозернистого бетона

Введение. Рост количества складируемых отходов ТЭЦ негативно сказывается на экологической и эко номической обстановке в России. Содержание золоотвалов приводит к загрязнению близлежащих тер риторий и росту цен на энергию. Для решения данной проблемы предложено использовать отходы ТЭЦ различного генезиса в качестве компонента мелкозернистого бетона.
Материалы и методы. Перечислено оборудование, на котором выполнялся эксперимент. Для испыта ния на прочность при сжатии использовался пресс ТП-1-350 «Универсал». Для проведения испытания на прочность при изгибе использовалась машина МИИ-100. Удельная поверхность отходов ТЭЦ опреде лялась на приборе ПСХ-12. Образцы набирали прочность в камере нормального твердения. Химический состав отходов ТЭЦ определялся рентгенофлуоресцентным методом.
Результаты. Приведены экспериментальные данные о прочности образцов с заменой части цемента отходами ТЭЦ различного генезиса. Часть образцов твердела в нормальных условиях, а часть подверг лась тепловлажностной обработке. Рассчитан удельный расход цемента на единицу прочности при сжатии и при изгибе. Прочность при сжатии растворов с заменой 20% цемента на золу-уноса кузнецкой ТЭЦ позволяет получать образцы с прочностью на 8% меньше контрольного образца при нормальных условиях твердения. Использование кислой золы омской ТЭЦ и кузнецкой ТЭЦ при тепловлажностной обработке позволяет получать образцы с прочностью при сжатии выше, чем контрольный образец до 13%. Введение 30% основной золы новосибирской ТЭЦ взамен цемента позволяет получать образцы при нормальных условиях твердения по прочности при сжатии до 46,55 МПа. Расчет удельного расхода цемента на единицу прочности показал, что использование предложенных составов с кислой золой куз нецкой ТЭЦ снижает расход цемента на единицу прочности при тепловлажностной обработке образцов до 30%.
Обсуждение и заключение. Обосновано, что замена до 30% цемента золой гидроудаления новосибир ской ТЭЦ позволяет получать мелкозернистые бетоны по прочности не ниже, чем контрольный це ментный образец. При нормальных условиях твердения можно получать образцы с прочностью до 46,55 МПа при сжатии и 9,31 МПа при изгибе. Установлено, что использование тепловлажностной обработки для образцов с применением основной золы не дает прироста прочности по сравнению с кислыми золами.

1. Павлова С. А., Павлов И. Е., Амирасланов И. Д. Экономические санкции как предпосылка развития национальной экономики России // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. №. 11 (125). 27 с.

2. Лесовик Р. В., Володченко А. А., Швецов А. В., Поспелов М. А., Минакова А. В., Гладких Е. А. К вопросу использования отходов промышленности для создания строительных композитов // Наукоемкие технологии и инновации. 2019. С. 290–294.

3. Ghosh S. K., Kumar V. Circular economy and fly ash management. – Singapore: Springer, 2020.P. 160.

4. Sun, J., Shen, X., Tan, G., Tanner, J. E. Compressive strength and hydration characteristics of high-volume fly ash concrete prepared from fly ash // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019. Vol. 136. P. 565-580.

5. Sharma A., Sharma A., Singh K. Bearing capacity of sand admixed pond ash reinforced with natural fiber //Journal of Natural Fibers.2022. Vol. 19. no 9. P. 3394-3407.

6. Калютик А. А., Трещев Д. А., Поздеева Д. Л. Утилизация твердых бытовых отходов на ТЭЦ г. Санкт-Петербурга // Материаловедение. Энергетика. 2019. Т. 25, №. 3. С. 59–70.

7. Осокин Н. А., Золотова И. Ю., Никитушкина Ю. В. Снижение антропогенного воздействия дорожного строительства за счет применения золошлаковых отходов // Экономическая наука современной России. 2022. №. 1. С. 81–93.

8. Rastogi A., Paul V. K. A critical review of the potential for fly ash utilisation in construction-specific applications in India // Environmental Research, Engineering and Management. 2020. Vol. 76. no 2. P. 65-75.

9. Cruz, N. C., Silva, F. C., Tarelho, L. A., & Rodrigues, S. M.Critical review of key variables affecting potential recycling applications of ash produced at large-scale biomass combustion plants // Resources, Conservation and Recycling. 2019. Vol. 150. P. 104427.

10. Al Biajawi, M. I., Embong, R., Muthusamy, K., Ismail, N., &Obianyo, I. I. Recycled coal bottom ash as sustainable materials for cement replacement in cementitious Composites: A review // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 338. P. 127624.

11. Федюк Р. С. [и др.] Особенности структурообразования композиционных материалов на основе цемента, известняка и кислых зол // Неорганические материалы. 2019. Т. 55, №. 10. С. 1141–1148.

12. Лесовик В. С., Федюк Р. С. Повышение эффективности малопроницаемых цементных композитов // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16, №. 10. С. 1346–1356.

13. Srikanth A., Nandini K. A., Babu Y. A. Performance of Fine Aggregate Replaced Pond Ash on strength of Concrete // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2021. Т. 1112. №. 1. С. 012029.

14. Yimam Y. A. et al. Effect of pond ash on properties of C-25 concrete // Materials Today: Proceedings. 2021. Т. 46. С. 8296-8302.

15. Wang Y. et al. Physicochemical characterization of unconventional fly ashes // Fuel. 2022. Т. 316. С. 123318.

16. Harle S. M. Experimental Investigation on the use of Pond Ash in the Concrete // International Journal of Scientific Research in Network Security and Communication. 2019.Т. 7. №. 3.P. 12-20.

17. Nwankwo C. O. et al. High volume Portland cement replacement: A review // Construction and Building materials. 2020. Т. 260. P. 120445.

18. Alaloul W. S. et al. Utilizing of oil shale ash as a construction material: A systematic review // Construction and Building Materials. 2021.Т. 299. P. 123844.

19. Ращупкина М. А., Явинский А. В., Чулкова И. Л. Влияние водоредуцирующих суперпластификаторов и золы гидроудаления на свойства цементного камня // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2021. №. 3. С. 49–55.

20. Калашников В. И., Хвастунов А. В., Хвастунов В. Л. Физико-механические и гигрометрические свойства порошково-активированных высокопрочных щебеночных бетонов и фибробетонов с низким удельным расходом цемента на единицу прочности // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. №. 5. С. 161–164.

21. Явинский А. В., Чулкова И. Л. Влияние золы гидроудаления на свойства тяжелого бетона для строительства дорожного покрытия // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2022. №. 3. С. 16–24.