VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В последние годы огромное количество денежных средств выделяется на строительство дорог, а материалы для строительства постоянно только дорожают.

В России около 70 % всей электроэнергии вырабатывается при сжигании твердого топлива - углей, сланцев, торфа, в результате чего образуется около 50 млн. тонн в год отвалов золошлаковых смесей. Утилизация данных отходов составляет 10 %.Но во многих странах, в том числе и в России нашли применение данному виду отходов. Золу и шлак используют, как в народном хозяйстве, так и при строительстве дорог [1]. Золы и золошлаковые материалы активно используются при строительстве земляного полотна и дорожной одежды. Там они используются, как в сочетании с другими вяжущими материалами, так и в виде самостоятельного вяжущего при укреплении грунтов.

Классификация золошлаков:

Состав и свойства золошлаков зависят от состава минеральной части топлива, его теплотворной способности, режима сжигания, способа улавливания и удаления, места отбора золошлаков в улавливающих установках или в золоотвале.

1. Золошлаки по виду сжигаемого угля подразделяют на:

– антрацитовые, образующиеся при сжигании антрацита, полуантрацита и тощего каменного угля (АУ);

– каменноугольные, образующиеся при сжигании каменного, кроме тощего угля (КУ);

– буроугольные, образующиеся при сжигании бурого угля (БУ).

2. По химическому составу золошлаки делятся:

– на высококальциевые

– низкокальциевые

3. По содержанию горючих (потеря массы при прокаливании) золошлаки подразделяют: с низким содержанием горючих; со средним содержанием горючих и с высоким содержанием горючих.

4. По способу улавливания, удаления и месту отбора золошлаки подразделяются (рисунок 1):

Зола-унос (ЗУ) – это тонкодисперсный материал, размером менее 0,315 мм, образующийся из минеральной части твердого топлива, сжигаемого в пылевидном состоянии, и улавливаемый золоулавливающими устройствами из дымовых газов тепловых электростанций.

Шлак топливный (ШлТ) – это грубодисперсный материал размером от 0,315 мм и более, образующийся из минеральной части твердого топлива, агрегирующийся в топочном пространстве котлоагрегатов, и удаляемый снизу топки.

Золошлаковая смесь (ЗШС) – это полидисперсная смесь из золы-уноса и шлака топливного, образующаяся при их совместном удалении на тепловых электростанциях.

Золошлаки:

зола-унос шлак топливный золошлаковая смесь

(ЗУ) (ШлТ) (ЗШС)

Рисунок 1 – Золошлаки по способу улавливания.

Подробнее рассмотрим ЗУ [2].

В зависимости от типа золоулавливающих устройств ЗУ может улавливаться во влажном (ЗУВл) или сухом состоянии (ЗУСух).

По технологическим причинам ЗУВл потребителю не поставляется, а ЗУСух отгружают потребителю с помощью специальных золоотборных систем.

Золошлаки могут применяться при обработке материалов и укреплении грунтов в качестве:

– гранулометрической добавки для корректировки состава грунтов или каменных материалов;

– самостоятельного медленнотвердеющего вяжущего (только высококальциевая зола-унос);

– активной минеральной добавки смешанного вяжущего в сочетании с цементом или (и) известью.

Высококальциевая ЗУ, применяемая как самостоятельное вяжущее, должна обеспечивать равномерность изменения объема при дополнительном испытании образцов обработкой в автоклаве [2].

ЗУ – это зольная составляющая крупнозернистой и среднезернистой ЗШС, а также мелкозернистая ЗШС применяемые в качестве активной минеральной добавки, должны обеспечивать в смеси с портландцементом равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

ЗУСух улавливания, соответствующая требованиям, предъявляемым к порошкам марки МП – 2 по ГОСТ Р 52129 может отбираться на специальных золоотборных установках ТЭС, транспортироваться цементовозами (золовозами) и подаваться в расходные бункеры для минерального порошка на асфальтобетонных заводах для приготовления асфальтобетонных или органоминеральных смесей [3].

Приготовление минерального порошка из ЗШС или ЗУ, а также активация этих материалов должна осуществляться путем помола (механической активации) исходных материалов в шаровых мельницах, дезинтеграторах. Химическая активация осуществляется параллельно с механической путем добавления к измельчаемым золошлакам специальных органических веществ или извести. Наилучшие показатели дает активированный порошок из золошлаков с величиной удельной поверхности от 4,5 до 6,0 м²/кг.

В качестве самостоятельного вяжущего высококальцевидная ЗУ применяется при укреплении несцементированных крупнообломочных и песчаных грунтов, щебеночно–гравийно – песчаных смесей. Содержание свободной извести в золах допускается не более 15 % по массе золы. При этом содержание ЗУ должно составлять не менее 20 % от массы смеси. Если в ЗУ больше свободной извести, то ее следует применять с добавками хлористого кальция (4 %-6 % от общей массы) – это необходимо для ускорения процессов твердения и повышения прочности показателей грунтов. При укреплении супесей и легких суглинков добавкой ЗУ, содержание в золе свободной извести должно быть не менее 15 % по массе золы. При этом количество золы в смеси должно составлять 20 % – 25 % по массе смеси. Для повышения морозостойкости и улучшения структурообразования грунтов, укрепленных, золой уноса рекомендуется, вводить добавку каустической соды 0,7 % - 1 % или цемента 4 % по массе сухого грунта. Чтобы смесь затвердевала, равномерно и не было замедления гидролиза в высококальциевой золе применяют ряд специальных приемов улучшающих свойства золы, таких как:

– дополнительный помол;

– введение химических добавок;

– предварительная гидратация или карбонация;

–автоклавирование;

– пропаривание.

При устройстве слоев из ОМиУГ с золошлаками, приготовленной на основе щебеночно-гравийно-песчаных материалов обработанных известью или высококальциевой ЗУ, движение построечного транспорта допускается открывать сразу после окончания уплотнения слоя.

Так же ЗУ применяться в цементобетонных основаниях автомобильных дорог для уменьшения расхода основного материала. Для жестких бетонных смесей рекомендуется использовать золы IV вида по ГОСТ 25818, но так же с технико-экономическими обоснованиями допускается использование других зол.

Рекомендуемое количество вводимой в бетонную смесь золы составляет от 50 % до 100 кг/м³.При таком количестве введенной в бетон основания золы, увеличение прочности бетона на сжатие при неизменном расходе цемента может достигать, ориентировочно, от 40 % до 50 %, а на растяжение при изгибе – от 20 % до 30 %, а снижение количества цемента в равнопрочном и равноморозостойком бетоне оснований – от 5 % до 20 %.

Из этого следует, что состав бетона следует подбирать из условий обеспечения требуемых значений прочности на растяжение при изгибе и на сжатие. Особенности гранулометрического, химико – минералогического, вещественного состава и пуццоланового действия золы, оказывают отрицательное влияние на морозостойкость бетонных оснований. Для компенсации этого влияния золы рекомендуется снижать цементно – водное отношение, а применять воздухововлекающие или газообразующие добавки.

Данный состав бетона будет обладать не меньшей морозостойкостью, чем соответствующий проекту бетон без золы. При подборе состава бетона с золой следует учитывать ее некоторый пластифицирующий эффект: снижение расхода воды в равножесткой бетонной смеси с золой может составить от 10 до 20 кг/м³.

Укладку смеси для бетона оснований с золой осуществляют так же, как и для обычных бетонных смесей, уплотняемых по технологии укладки. Распределение жесткой бетонной смеси с золой в слое основания перед уплотнением следует осуществлять с учетом запаса на уплотнение от 20 % до 30 %, который уточняется при пробном бетонировании. Открывать движение построечного транспорта, рекомендуется только после того, как бетон наберет не менее 90 % проектной прочности на сжатие и не менее 100 % проектной прочности на растяжение при изгибе.

При использовании в качестве основного вяжущего цемента открывать движение построечного транспорта допускается не ранее семи суток после окончания строительства слоя. В течение этого времени необходимо осуществлять уход [4].

Отгрузка потребителю производиться в сухом виде (ЗУСух) при этом ее влажность не должна превышать 2 % по массе. Допускается по согласованию поставщика с потребителем поставка золошлаков с большей влажностью. Отгружаемая ЗУ должна иметь маркировку, учитывая все виды и разновидности квалификационных признаков, поставляться в специальных силосов (бункеров) золоотборных установок на ТЭЦ.

Библиографические ссылки

1. «Укладка асфальтобетонных смесей» [Электронный ресурс]; URL: http://berma.am/ru/place-tech [дата обращения 06.11.2015].

2. ОДМ 218.2.031-2013. Методические рекомендации по применению золы – уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве [Текст]: взамен ВСН 185-75: издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 04.03.2013 г. № 2 50-рю. – М., 2013. – 67 с.

3. ГОСТ Р 52129 – 2003: Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия.

4. ОДМ 218.2.035-2013. Рекомендации по применению золы – уноса в бетоне оснований автомобильных дорог [Текст]: введен в первые: издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 22.07.2013 г. № 1046-р. – М., 2013. – 30 с.

5. «Экология справочник» [Электронный ресурс]; URL:http://ru-ecology.info/term/4566/ [дата обращения 03.11.2015].

Код для цитирования: Скопировать