Исследование возможности использования карбонатного шлама в технологии сухих шпаклевочных смесей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №5 (85) март-1 2015 г.

Дата публикации: 03.03.2015

Статья просмотрена: 172 раза

Библиографическое описание:

Коровкин М. О., Ерошкина Н. А., Горячев А. М. Исследование возможности использования карбонатного шлама в технологии сухих шпаклевочных смесей // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 163-165. — URL https://moluch.ru/archive/85/16021/ (дата обращения: 15.08.2018).

Исследовано влияние карбонатного шлама, образующегося при химической очистке воды для паровых котлов, и измельченного отсева дробления известнякового щебня на свойства шпаклевок. Установлено, что из-за высокой водопотребности шлам может применяться в составах шпаклевок вместо карбонатной муки только при использовании пластифицирующих добавок.

Ключевые слова:шпаклевка, портландцемент, карбонатная мука, отход очистки воды, карбонатный шлам, суперпластификатор.

 

Наиболее перспективными отходами для использования в технологии строительных материалов считаются дисперсные минеральные отходы [1–4]. Это связано с тем, что во многих отраслях промышленности строительных материалов одним из энергоемких технологических переделов является измельчение минеральных сырьевых материалов.

Однако часто свойства отходов не соответствуют требованиям, предъявляемым к кондиционному сырью для строительных материалов. В связи с этим такие дисперсные минеральные отходы обычно используются в небольшом количестве как «разбавители» традиционных вяжущих материалов для экономии более дорогих компонентов. Иногда в процессе такой утилизации преимущества использования отходов становятся очевидными после довольно продолжительной эксплуатации модифицированных материалов. Примером может служить применение в технологии бетона микрокремнезема и летучей золы от сжигания угля [2, 5, 6]. Эти отходы вводились в состав бетона в небольших количествах для снижения его стоимости. Однако опыт производства и эксплуатации бетонов с такими добавками показал, что заметно улучшаются многие характеристики бетона, особенно при их использовании в технологии ВНВ [3, 7]. В последнее время применение этих материалов, наряду с использованием суперпластификаторов (СП), обеспечило прогресс в технологии бетона, что позволило повысить характеристики цементных строительных материалов [1–6].

Одним из минеральных дисперсных отходов, применение которого при превышении дозировок более 10...15 % не дает положительного эффекта в технологии строительных материалов на основе портландцемента, является карбонатный шлам — отход химической очистки воды для паровых котлов. Основной его компонент — карбонат кальция. В значительно меньших количествах содержатся карбонат магния и оксид железа. Этот отход образуется в виде суспензии, которая после естественной сушки в шламонакопителях до влажности 40...50 %, вывозится на полигон захоронения промышленных отходов. Основные объемы этого отхода образуются на тепловых электростанциях.

Как показывает зарубежный и отечественный опыт [3, 6, 8, 9], применение измельченных природных карбонатных материалов в цементах эффективно не только с точки зрения экономии клинкера. Использование этих материалов повышает водоудерживающую способность цемента, снижает усадку и ползучесть цемента. Применение карбонатного шлама в цементных материалах приводит к ряду негативных эффектов: прежде всего, значительно повышается водопотребность и снижается прочность.

Причиной этих эффектов является высокая дисперсность карбонатного шлама. Удельная поверхность высушенного шлама зависит от его степени измельчения. Если шлам измельчить до удельной поверхности по прибору ПСХ-2 до 500...600 м2/кг, то при такой поверхности, при водотвердом отношении около единицы, шлам с водой представляет собой структурированную пасту, а отход камнедробления природной карбонатной породы со сходным химическим составом при том же водотвердом отношении — подвижную суспензию со значительным водоотделением. Таким образом, реальная дисперсность шлама значительно выше. Большое повышение водопотребности шлама в сравнении с карбонатной пылью объясняется, по нашему мнению, пористой структурой его частиц. Эти частицы представляют собой конгломераты мельчайших химически осажденных кристалликов, соединенных между собой связями с различной прочностью. Такие конгломератные частицы обладают развитой удельной поверхностью, которую точно можно оценить по сорбции азота или углекислого газа [6]. Низкая прочность частиц является причиной снижения прочности цементного камня с добавкой шлама в сравнении с цементным камнем с добавкой природного пылевидного карбонатного отхода камнедробления.

Нами были проведены исследования возможности снижения негативных эффектов при использовании карбонатного шлама в качестве наполнителя цементных систем. В качестве модификатора этих систем был исследован отечественный суперпластификатор С-3.

Исследования проводились на различных шпаклевочных составах, в которых карбонатная мука является обязательным компонентом. В экспериментах карбонатная мука заменялась высушенным карбонатным шламом. В качестве базовых составов были приняты составы, приведенные в проспекте [10]. Исследования проводились на составах для финишной шпаклевки (составы 1, 4), ремонтной шпаклевки (составы 2, 5) и составах для заделки неровностей (составы 3, 6). Составы 1, 2, 3 приготавливались с использованием карбонатной муки, а составы 4, 5, 6 — с применением карбонатного шлама. Расходы компонентов смесей приводятся в таблице.

Составы исследуемых материалов

Номер состава

Расход компонентов смеси, %

портландцемент

гашенная известь

известняковая мука

кварцевый песок фр. 0,1…0,3 мм

кварцевый песок фр. 0,3…0,4 мм

карбонатный шлам

1

40

5

55

-

-

-

2

35

5

10

50

-

-

3

20

-

10

15

55

-

4

40

5

-

-

-

55

5

35

5

-

50

-

10

6

20

-

-

15

55

10

 

Зависимость консистенции смесей (расплыв конуса на встряхивающем столике по ГОСТ 310.4–81 «Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии») от расхода воды приводится на рисунке.

 

Рис. Зависимость консистенции различных видов шпаклевок от водоцементного отношения

 

Как видно из рисунка, замена карбонатной муки на карбонатный шлам во всех составах приводит к значительному повышению водопотребности смесей и соответственно снижению прочности. Введение в составы суперпластификатора С-3 в количестве 0,7 % от массы дисперсных материалов значительно снижает расход воды во всех смесях. Наибольшее снижение водопотребности отмечено в составах с карбонатным шламом, особенно при его высоком расходе, тем не менее водопотребность в таких смесях выше, чем в составах с традиционным наполнителем.

Прочностные характеристики непластифицированных составов с карбонатным шламом ниже, чем у составов с традиционным наполнителем, даже при равных расходах воды, в пластифицированных — показатели прочности сближаются.

Применение СП в составах с высокодисперсными минеральными отходами эффективно, так как это позволяет получить цементное тесто с более однородным распределением минеральных частиц. В непластифицированных системах частицы объединены в микроконгломераты.

Таким образом, физико-химический процесс диспергирования частиц микроконгломератов с помощью суперпластификатора СП в агрегированных минеральных системах является чрезвычайно эффективным технологическим приемом при утилизации высокодисперсных агрегированных материалов. Из-за высокой водопотребности шлам может использоваться в составах шпаклевок вместо карбонатной муки только при использовании пластифицирующих добавок.

 

Литература:

 

1.         Ozawa, К. Development of high performance concrete based on the durability design of concrete structures / К. Ozawa, et. al. // Proceedings of the second East-Asia and Pacific Conference on Structural Engineering and Construction. -1999. — Vol. 1. — P.445–450.

2.         Кошкин А. Г., Коровкин М. О., Уразова А. А., Ерошкина Н. А. Исследование эффективности добавки на основе микрокремнезёма // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12–1 (44). С. 159–162.

3.         Коровкин М. О. Эффективность суперпластификаторов и методология ее оценки / М. О. Коровкин, В. И. Калашников, Н. А. Ерошкина; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Пензенский гос. ун-т архитектуры и стр-ва». Пенза, 2012. — 144 с.

4.         Суздальцев, О. В. Новые высокоэффективные бетоны / О. В. Суздальцев, В. И. Калашников, М. Н. Мороз, Г. П. Сехпосян // Новый университет. Серия: Технические науки. 2014. № 7–8 (29–30). С. 44–47.

5.         Калашников В. И. Высокоэкономичный композиционный цемент с использованием золы-уноса / В. И. Калашников, Е. А. Белякова, О. В. Тараканов, Р. Н. Москвин // Региональная архитектура и строительство. — 2014. — № 1(18). — С. 24–29.

6.         Наука о бетоне: физико-химическое бетоноведение / В. Рамачандран, Р. Фельдман, Дж. Бруен. — М.: Стройиздат, 1986. — 287 с.

7.         Коровкин М. О. Исследование эффективности суперпластификатора С-3 в вяжущем низкой водопотребности / М. О. Коровкин // Строительство и реконструкция. 2011. № 2. С. 84–88.

8.         Тарасеева, Н. И. Роль безотходных технологий в расширении сырьевой базы для получения эффективных модифицирующих добавок и активных наполнителей в цементные растворы и бетоны / Н. И. Тарасеева, А. В. Воскресенский, А. С. Тарасеева // Новый университет. Серия: Технические науки. 2014. № 10 (32). С. 90–93.

9.         Коровкин М. О., Шестернин А. И., Ерошкина Н. А. Влияние доломитовой муки на свойства растворной составляющей бетона // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 12–1 (44). С. 132–136.

10.   Добавки для производства сухих строительных смесей: проспект фирмы «Еврохим -1».

 

Основные термины (генерируются автоматически): карбонатный шлам, карбонатная мука, материал, состав, отход, удельная поверхность, традиционный наполнитель, высокая водопотребность, кварцевый песок, цементный камень.


Ключевые слова

шпаклевка, портландцемент, карбонатная мука, отход очистки воды, карбонатный шлам, суперпластификатор.

Похожие статьи

Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой...

Чумаченко Н. Г., Тюрников В. В., Петрова Е. В., Хайруллова Д. В. Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой номенклатуры строительных материалов

Прочные породы используются для производства щебня, песка, минерального порошка и наполнителей.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

От других активных минеральных добавок отличается крайне малым размером частиц, как видно из таблицы 1, и высокой удельной поверхностью. Располагаясь в порах цементного камня, он способствует повышению плотности, а следовательно, обладает рядом

Песок.

Гранулометрический состав карбонатного шлама

Карбонатный шлам обладает хорошей прочностью на истирание при перемешивании, о чем свидетельствует достаточно однородный гранулометрический состав измельченного образца

Это свидетельствует о сильном взаимодействии адсорбата с поверхностью адсорбента.

Применение золоминеральных смесей в основаниях дорожной...

Удельная поверхность, см2/г. Водопотребность

Золоминеральные смеси представляют собой материал в состав которых входят щебень, песок, золошлаковые отходы ТЭЦ, известь и вода.

Получение штучных прессованных огнеупоров на основе...

Постоянство состава шламового отхода также свидетельствует о его технологических

Химический состав алюмокальциевого шлама представлен в основном оксидами

Влияние удельного давления прессования на физико-механические характеристики материала...

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Растворы плотностью до 1600–1800 кг/м3 получают из шлама карбонатных и сульфатных пород.

Существенным недостатком железистых утяжелителей, является их высокая абразивность по отношению к бурильным трубам, наличие магнитных свойств, повышающих...

Методика получения минерального порошка из углеродистого...

На его долю приходится до 90–95 % суммарной поверхности минеральных зерен, входящих в состав асфальтобетона.

Лучшее сцепление битумом дают кроме карбонатных и основных горны пород и порошок из углеродистого известняка.

Использование в литейном производстве формовочных песков...

Расход смесей высокий, чем в развитых странах, на тонну годного литья расходуется до 8–10

Песок — это рыхлый несцементированный зернистый материал, зерна, каркасообразующие

Появление кварца происходит при 1713°С, химический состав кварцевых песков должен...

Химия варки древних стекол на зольной шихте | Статья в журнале...

Трудность варки зольной шихты зависит от веществ, входящих в ее состав, так как вещества имеют различную реакционную способность с кремнеземом — главной частью кварцевого песка.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой...

Чумаченко Н. Г., Тюрников В. В., Петрова Е. В., Хайруллова Д. В. Отходы карбонатных пород — перспективное сырье для широкой номенклатуры строительных материалов

Прочные породы используются для производства щебня, песка, минерального порошка и наполнителей.

Улучшение характеристик бетонов путем ввода активной...

От других активных минеральных добавок отличается крайне малым размером частиц, как видно из таблицы 1, и высокой удельной поверхностью. Располагаясь в порах цементного камня, он способствует повышению плотности, а следовательно, обладает рядом

Песок.

Гранулометрический состав карбонатного шлама

Карбонатный шлам обладает хорошей прочностью на истирание при перемешивании, о чем свидетельствует достаточно однородный гранулометрический состав измельченного образца

Это свидетельствует о сильном взаимодействии адсорбата с поверхностью адсорбента.

Применение золоминеральных смесей в основаниях дорожной...

Удельная поверхность, см2/г. Водопотребность

Золоминеральные смеси представляют собой материал в состав которых входят щебень, песок, золошлаковые отходы ТЭЦ, известь и вода.

Получение штучных прессованных огнеупоров на основе...

Постоянство состава шламового отхода также свидетельствует о его технологических

Химический состав алюмокальциевого шлама представлен в основном оксидами

Влияние удельного давления прессования на физико-механические характеристики материала...

Получение модифицированного барита на основе баритовой руды...

Растворы плотностью до 1600–1800 кг/м3 получают из шлама карбонатных и сульфатных пород.

Существенным недостатком железистых утяжелителей, является их высокая абразивность по отношению к бурильным трубам, наличие магнитных свойств, повышающих...

Методика получения минерального порошка из углеродистого...

На его долю приходится до 90–95 % суммарной поверхности минеральных зерен, входящих в состав асфальтобетона.

Лучшее сцепление битумом дают кроме карбонатных и основных горны пород и порошок из углеродистого известняка.

Использование в литейном производстве формовочных песков...

Расход смесей высокий, чем в развитых странах, на тонну годного литья расходуется до 8–10

Песок — это рыхлый несцементированный зернистый материал, зерна, каркасообразующие

Появление кварца происходит при 1713°С, химический состав кварцевых песков должен...

Химия варки древних стекол на зольной шихте | Статья в журнале...

Трудность варки зольной шихты зависит от веществ, входящих в ее состав, так как вещества имеют различную реакционную способность с кремнеземом — главной частью кварцевого песка.

Задать вопрос