Күйдірілген күл-қиыршықтас технологиясының негізінде жеңіл бетон алу

Бұл мақалада Алматы ЖЭС күл-қожын пайдалану арқылы алынған толтырғыштың және оның негізінде жасалған жеңіл бетон алу зертеулердің натижелері келтірілген. Толтырғышты күл-қожы мен саздақ қоспасын түйіршіктеу және күйдіру арқылы алады. Мұндай толтырғыштардың цилиндрде қысу кезіндегі беріктігі 4,81–6,1 МПа. Шикізат қоспаларының құрамы есептеліп, жеңіл құрылымдық бетонның үлгілері-кубтары жасалды. Жеңіл толтырғыш негізінде жасалған бетон үлгілерінің орташа тығыздығы 1765–1770 кг/м ³ , жылу өткізгіштік коэффициенті 0,85–0, 9 Вт/м°С, сығылуға беріктігі 26,1–28,3 МПа.

Түйінді сөздер: күл-қожы, саздақ, күйдірілген, күл қиыршықтасы, жеңіл бетон.

В данной статье представлены результаты исследований по получению наполнителя и легкого бетона на его основе, полученных с использованием золошлака Алматинской ТЭС. Наполнитель получают гранулированием и обжигом золошлаковой и суглинистой смеси. Прочность таких наполнителей при сжатии в цилиндре составляет 4,81–6,1 МПа. Рассчитаны составы сырьевых смесей, разработаны образцы-Кубы легкого конструкционного бетона. Средняя плотность образцов бетона, изготовленных на основе легкого наполнителя 1765–1770 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,85–0, 9 Вт / м°с, прочность на сжатие 26,1–28,3 МПа.

Ключевые слова: золошлак, суглинок, обжиговый, зольный гравий, легкий бетон.

Құрылыс материалдары өнеркәсібінің алдында тиімділігі жоғары құрылыс бұйымдарын, оның ішінде құрастырмалы жеңіл бетон, ірі блокты, панельді және көлемді конструкцияларды өндіру көлемін едәуір ұлғайту міндеті тұр, оларды құрылыста қолдану үлкен экономикалық әсер береді. Мұндай мәселелерді шешуде жасанды жеңіл толтырғыштар зауыттар басты рөл атқарады. Соның қатарына күл-қож қалдықтарынан жасалған толтырғыштар тиімді болып келеді, себебі мұндай өндіріс табиғи ресурсты күл қалдығымен ауыстыру арқылы үнемдеуге мүмкіндік береді. Ал осы толтырғыш негізінде жасалған жеңіл бетондардың өзіндік құны төмен, энерготиімді және жылуоқшаулағыш қасиеттері жоғары болады [1,2].

Бұл мақалада Алматы ЖЭС күл-қожын пайдалану арқылы алынған толтырғыштың және оның негізінде жасалған жеңіл бетон алудағы зерттеу жұмыстардың натижелері келтірілген.

Шикізат ретінде Алматы ЖЭС- 2 күл-қожысы және Қаскелең ауданында орналасқан Алматы кен орнының саздағы қолданылды. Саздақтың иілімділігі 8,9 санына ие және аз иілімді, отқа төзімділігі бойынша жеңіл балқитын сазды шикізатқа жатады.

Алматы ЖЭС-2 күл-қожысы құрғақ, борпылдақ, сұр түсті үлпек тәрізді ұнтақ түрінде болады. Оның құрғақ түрдегі үймелі тығыздығы 680 кг/м ³ . Күл-қожы құрамында ның шамамен 70 % — ы күл және 30 % — ы қож болып табылады. Күл-қожының химиялық құрамы: Na ₂ O+K ₂ O — 2.5; Fe ₂ O _3– 7 %; CaO+MgO — 8 %; SiO ₂ + Al ₂ O ₃ -80,5 %. Үймелі тығыздығы ρ _ү = 670 кг/м ³ [3].

МЕМСТ 25818–2017 «Бетон алу үшін ЖЭС күл-қожы» стандартымен нормаланады [4]. Саздақ үймелі тығыздығы ρ _ү = 1300 кг/м ³ . МЕМСТ 21216–2014 «Сазды шикізат» [5].

Түйіршіктерді алу үшін 4 түрлі құрам дайындалды және оның әрқайсысы 1000–1100°С температурада күйдірілді. Күйдірілген әр құрам беріктігі анықталып, келесі кестедегі көрсеткіштерге тең болды:

Күл негізінде алынған жеңіл толтырғыштың құрамы мен қасиеттері

а) б)

Сур. 1. Күл негізінде жасалған жеңіл толтырғыш үлгілері: а) күйдіруге дейін; б) күйдергеннен кейін.

Кестеден байқағандай цилиндрде қысу кезіндегі ең жоғары көсеткіштікке ие болған 1100°С температурада күйдірілген 4-құрамдағы толтырғыш болып табылады. Мұндай көрсеткіштер құрамдағы саздың және күлдің пайыздық үлесіне тікелей байланысты. Саз мөлшері көбейген сайын тығыздық және беріктік өседі, соған сәйкес 4-ші құрам ең жоғары беріктік пен тығыздыққа, ал 1-ші құрам ең төмен тығыздық пен беріктікке ие екенін көруге болады [6].

Осы жеңіл толтырғыш негізінде жеңіл бетон алу үшін есептеулер жүргізіліп, оңтайлы ірі толтырғыш ретінде 2 және 4 құрам таңдалынды. Үлгі көлемі 10 м3, өлшемдері 10х10х10см1 м3 жеңіл бетон алу үшін құрамы:

— 1 құрам: 389 кг цемент, 260 кг толтырғыш (күл-75 %, саздақ-25 %), 997 кг кварц құмы, 216 л су.

— 2 құрам: 389 кг цемент, 260 кг толтырғыш (күл-65 %, саздақ-35 %), 997 кг кварц құмы, 216 л су.

Жеңіл бетон мен кәдімгі бетонды салыстырғанда екеуінің де көлемдік пропорциялары бірдей болды. Олардың арасындағы жалғыз айырмашылық пайдаланылған толтырғышта. Қиыршық тасты толтырғышты жеңіл толтырғышпен толығымен ауыстырған кезде бетон тығыздығының 20 % төмендегенін көрсетті. Бірақ осы тығыздығымен жеңіл бетон беріктігі кәдімгі бетонның беріктігіне эквивалентті. Жеңіл бетонның маркасы М200, класы В15 (МЕМСТ бойынша беріктік 19,26 кем емес) тең болды.

Кесте 2

Жеңіл толтырғыш негізінде алынған бетон үлгілерінің касиеттері

МЕМСТ 25820–2014 бойынша конструкциялық бетонға қойылған техникалық талаптар бойынша жасалған үлгілердің нәтижелерін талдайтын болсақ:

— орташа тығыздығы бойынша маркасы 1770кг/м ³ (D2000 жоғары болмауы тиіс);

— сығу кезіндегі беріктігі 22,34 МПа (12,5 МПа кем болмауы тиіс) [8].

Жылуөткізгіштік қасиетіне келетін болсақ күл негізінде алынған толтырғышпен жасалған жеңіл бетон керамзит толтырғышын пайдаланып жасалған бетонның жылуөткізгіштігіенен кем болмайды, сондықтан 0,85–0,9 Вт/м°С тең.

Сур. 2. Күл негізінде жасалған жеңіл бетон үлгілері: а) күл 80 %, саздақ 20 %; б) күл 75 %, саздақ 25 %.

Алынған бетон үлгілерінің беріктігі 14 тәулікте катаюымен көрсетілген, сондықтан оның 28 тәулікте қатаю дәрежесін ондық логарифм мантисі арқылы табуға болады [9]. Уақыт өте келе бетонның беріктігінің өзгеруі келесі логарифмдік тәуелділікке байланысты болады:

Rb(28) = Rb (14) (lg28 / lg14),

мұндағы Rb28;14 — бетонның 28 және 14 тәулік қатаю кезіндегі беріктігі, ал lg-бетон жасының ондық логарифмі.

Бетонның тәулікке байланысты беріктігінің өзгеруі заңдылығына сәйкес 14 тәуліктен 28 тәулікке өтуін есептесек:

1) 28 тәулікте қатайғанда беріктік 1,2 есе өссе 1-ші үлгі беріктігі 25,4 МПа, ал 2-ші үлгі беріктігі 26,8 МПа тең болады;

2) 28 тәулікте қатайғанда беріктік 30 % есе өссе 1-ші үлгі беріктігі 27,5МПа, ал 2-ші үлгіберіктігі 29 МПа құрайды;

3) Ондық логарифм мантисін есептегенде Rb(28)=28,15 МПа тең болды.

Жасалған тәжірибелерге сүйене отырып, келесі тұжырымдамалар шығарылды: күл-қожысын негізінде аз иілімді саздақты қолданып, функциональдық қасиеттері нормативтік құжаттар талаптарына сай, күйдірілген күл-қиыршықтасын жасалуы дәлелделді; жасалынған күл-қиыршықтасын пайдаланылып жеңіл бетон құрамы есептелді, үлгілері даярланды және сыналды; сынау нәтижесіне сәйкес тығыздығы бойынша алынған бетон жеңіл конструктивтік бетонға жатады, сығылу беріктігі бойынша В20 класына жатады; сонымен қатар күл-қожын пайдалану техногенді қалдықтарды азайтады, сәйкесінше мұндай өнімнің өзіндіқ құны төмен болады.

Әдебиет:

1. Иванов И. А. Легкие бетоны с применением зол электростанций. М.: Стройиздат, 2011–133 с.
2. Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие. Феникс, 2007.
3. С. В. Гладышев, Р. А. Абдулвалиев, Р. И. Саяхов, Н. В. Усманов, Г. В. Кузнецова. Производство строительных материалов на основе золошлаковых отходов Алматинской ТЭЦ-2. Комплексное использование минерального сырья. № 3. 2016. — С. 102–108.
4. ГОСТ 25818–2017 Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия.
5. ГОСТ 21216–2014 Сырье глинистое.
6. ГОСТ 33928–2016 «Заполнители искусственные пористые на основе зол и шлаков ТЭС».
7. Скрамтаев Б. Г., Буров В. Д., Панфилова Л. И., Шубенкин П. Ф. Примеры и задачи по строительным материалам. М.: Высшая школа. — 1970. — 232 с. 7.
8. ГОСТ 25820–2014 Бетоны легкие. Технические условия.
9. Прочность бетона в возрасте 7 суток / Стройматериалы / https: //sevparitet.ru /raznoe / prochnost-na-7-sutki-betona.html.