Химический состав золы уноса. Зола уноса: описание, состав, гост, особенности применения и отзывы

Сегодня не секрет, что при изготовлении бетонных смесей производители применяют сухую золу в виде пыли. А для чего? Что именно этот отход в прямом смысле слова дает бетону?

Бетоны, имеющие в своем составе золу, менее расслаиваются при транспортировке на объекты, обладают большей подвижностью и слабой водопроницаемостью.

Наиболее применяемыми являются сухие золы, т.к. они не обладают вяжущими свойствами. Их активность дает о себе знать, взаимодействуя с цементным вяжущим. И от того, каким образом зола взаимодействует с цементом бетона и самой бетонной смесью, удается значительно уменьшить расход цемента в производстве. Для иллюстрации можно привести такие цифры: если при изготовлении бетона класса В10-В30 применять 150 кг золы на каждый 1 м3 смеси, то можно сэкономить 40-80 кг цемента! А если бетон обрабатывают в тепловых условиях, то использование золы экономит 25% цемента!

А в гидротехнических сооружениях еще более потрясающий эффект - введение золы заменяет до 50% цемента!

Если мы заменяем цемент золой до 40% цемента, то при их совместном измельчении прочность бетона через 28 суток близка к обычной прочности бетона (без добавки).

Во время возведения Братской ГЭС (60-е годы) была произведена первая укладка бетона (5000 м3!) с добавкой 15-20% золы. А в Днестровском узле в вяжущее ввели 25% золы, и это не повлияло на прочность сооружения в целом, только увеличив эффективность использования цемента.

А за что «любят» бетоны золу?

За одно из важнейших ее характеристик - гидравлическую активность. Стандартно она определяется по способности золы поглощать известь из известкового раствора. Сегодня используют также т.н. микрокалориметрический метод. Его суть в том, что активность золы определяется по величине теплоты ее смачивания в жидкостях.

С чем связана гидравлическая активность? Прежде всего с химическими реакциями входящих в нее оксидов кремния (SiO2) и алюминия (Al2O3) с гидроксидом кальция, с образованием гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. При гидратации формируется т.н. стекловидная фаза золы.

Зола имеет несколько классификация в целях ее рационального использования: в зависимости от конструкций, в которых она используется, в зависимости от вида бетона, для которого она служит добавкой и т.д.

В чем состоит задача при подборе состава бетона с добавкой золы? Необходимо определить такое соотношение компонентов (и золу тоже), при котором нужные свойства бетона можно достичь при минимальном расходе цемента. Это и есть главная задача вообще использования каких-либо добавок: уменьшить расход цемента. А в случае с золой, в смеси она не просто добавка, она еще и микронаполнитель, который улучшает структурообразование бетона. Также вам будет интересна облицовка цоколя гранитом.

В каких случаях более разумно стремиться к уменьшению расхода цемента при введении золы? Тогда, когда марка используемого цемента больше рекомендуемой. Нормы дают предельные значения снижения типовой нормы расхода цемента в различных конструкциях. Количество золы при этом назначается пропорционально значению этой нормы.

Введение правильного количества золы, основанного на расчете по справочным формулам, позволяет существенно снизить водоотделение бетона и сделать его более устойчивым для транспортировок на дальние расстояния.

Кислые золы

При исследовании механизма гидратации зольных цементов выявлены все стадии процесса взаимодействия частицы добавки с цементной матрицей, характерные для пуццолановой реакции и протекающие на поверхности пуццолановой частицы, в данном случае зольной, соприкасающейся с твердеющим цементным камнем (контактная зона). Основные из этих стадий:

Адсорбция гидроксилов жидкой фазы цементного камня на катионных центрах стеклофазы на поверхности пуццоланы выход катионов стеклофазы в раствор и их замещение гидроксилами;

Возникновение на поверхности частиц вследствие накопления гидроксилов отрицательного заряда, адсорбция поверхностью пуццоланы щелочных ионов и кальция и образование вокруг частицы й-потенциала;

Формирование на поверхности пуццолановой частицы полупроницаемой пленки из первичных (щелочных) и вторичных (кальциевых) продуктов гидратации

Подсос воды под полупроницаемую пленку и возникновение под ней осмотического давления, следствием чего является разрушение пленки и образование вокруг

Частицы пуццоланы стерической поры толщиной 1–2 мкм, отделяющей частицу от цементного камня;

Постепенное заполнение поры продуктами гидратации цемента и пуццолановой реакции, вследствие чего частица пуццоланы срастается с цементным камнем;

Формирование после полного зарастания поры прочной и долговечной структуры напоминающей микробетон Юнга, где, однако, заполнителем является не непрогидратировавшийся остаток клинкера, а остаток частицы золы.

На рис. 5.1 наглядно видно образование и последующее «прошивание» новообразованиями стерической поры вокруг частицы золы.

Рис. 5.1 Зона перехода частицы золы в цементном камне

Процессы в контактной зоне определяют развитие прочности и другие СТС зольных цементов. Так, цементы с тонкодисперсной золой в ранние сроки уступают по прочности цементам с более грубодисперсной золой, однако в дальнейшем рост их прочностипроисходит более интенсивно. При этом степень гидратации в ранние сроки цементов с тонкодисперсной золой даже несколько выше Причиной снижения начальной прочности является образование большего числа сферических пор при использовании тонкодисперсной золы-уноса. Те же факторы определяют пониженные деформации усадки, повышеннуютрещиностойкость и другие СТС зольных цементов. Наличие в золе наряду с порами контактной зоны также большого числа полых частиц может вызвать снижение морозостойкости зольных цементов.

Большое влияние на долговечность бетона на основе зольных цементов оказывает содержание остатков несгоревшего топлива в золе.

Морфология кислых зольных частиц такова, что частички кокса в них вплавлены в алюмосиликатное стекло. Поэтому при затворении цемента углерод первоначально изолирован силикатным стеклом от цементной матрицы.

Однако после двух-трех лет службы бетона стеклообразная алюмосиликатная оболочка вокруг углеродного включения зольных частиц коррозирует, вследствие чего в бетоне образуется большое число микроэлементов, состоящих из пары углерод – металл и электролита – жидкой фазы бетона. Возникновение микропотенциалов и микротоков от таких элементов ведет к депассивации арматуры и, как следствие, к возникновению язвенной коррозии арматуры, особенно при работе бетона в воздушно-влажных условиях.

При воздушно-сухих или водных условиях твердения бетона коррозия арматуры бетона под влиянием углерода золы может и не наблюдаться в первом случае из-за недостатка жидкой фазы бетона, во втором – из-за недостаточного доступа кислорода к поверхности арматуры. Здесь стоит отметить, что в принципе по сходному механизму –депассивации поверхности арматуры – воздействует и ион Cl - , из-за чего его предельно допустимое содержание в цементе ограничивают величиной 0,1%. Такой же норматив обычно относят и к золе-уносу (см., например BS 3892, р. 1 или ТУ 34–70–10317–92).

Опасность возникновения коррозии стальной арматуры в бетоне вынуждает ограничивать содержание несгоревшего угля (ППП) в золе, используемой в качестве активной минеральной добавки к цементу. Поэтому нормативы по предельному значению ППП золы содержатся во всех стандартах на золу-унос, используемую в качестве добавки к цементу, и обычно составляют 3–5%.

Таким условиям по содержанию несгоревшего топлива удовлетворяют золы молодых

бурых углей, а также газовых и частично – длиннопламенных. В золах тощих углей содержание углерода достигает 18–20%, антрацита – 26–28%. Эти золы могут быть использованы только после сепарации.

Например, зола Луганской ГРЭС с общим значением ППП 28% сепарацией была разделена на две фракции: тонкую с ППП 5,8% и грубую с ППП 55%. В золе Волгоградской ТЭС при валовом значении ППП около 8% содержание угля в тонкой фракции составляло 3%, в крупной фракции достигало 35%. Первая в основном удовлетворяет требованиям к добавкам, вторая − может быть использована в качестве топлива, либо сырьевого материала, содержащего топливо.

Теплотворная способность крупных фракций золы тощих углей и антрацитов достигает от 7–10 до 14–15 тыс. кДж/кг.

Мировой опыт показывает, что для массового применения в качестве добавки к цементу необходима предварительная переработка или обогащение золы-уноса для превращения отхода от сжигания углей в полезный продукт, пригодный для дальнейшего применения.

Практикуются следующие методы корректировки качества золы:

1) Фракционирование с отделением крупной фракции золы может осуществляться с помощью воздушной сепарации. Это позволяет в несколько раз снизить содержание остаточного углерода в золе и повысить стабильность ее свойств.

2) Другим способом отделения частиц золы, содержащих большой остаток несгоревшего топлива, является магнитная или электростатическая сепарация. Выше было показано, каким образом частицы золы, обогащенные углеродом, приобретают магнитные свойства, позволяющие производить магнитную сепарацию золы. Электростатическая сепарация связана с тем, что в электрическом поле частицы золы, обогащенные углем, приобретают положительный заряд, а алюмосиликатные частицы, бедные углем – отрицательный. После электростатической сепарации содержание углерода в отсепарированной золе может быть снижено в 10– 15 раз. Существуют промышленные образцы электростатических сепараторов производительностью до 40 т/ч.

3) Флотация золы применяется для отделения от общей массы золы ксеносфер (полых частиц золы), которые являются весьма полезным и дорогостоящим продуктом, используемым при производстве особенно легких и теплоизоляционных бетонов и изделий. Недостатком способа является необходимость сушки золы после флотации.

4) Важным способом повышения качества золы является ее домол. Лучше, если домолу подвергается предварительно отсепарированная зола, освобожденная от большей части несгоревшего топлива. Домолнесепарированной золы целесообразен только при невысоком общем значении ее ППП, не превосходящем 3–5%. Домол позволяет не только повысить качество, но и стабилизировать химический состав золы, что особенно важно при производстве высокопрочных цементов и бетонов.

При отсутствии в России поставщиков тонкодисперсной сепарированной золы-уноса домол целесообразно осуществлять на цементном заводе, использующем золу-унос. Для этого необходимо выделить одну цементную мельницу, дооборудованную устройством для дозирования в нее золы. После домола золу можно не подавать вновь в цементную мельницу, выпускающую зольный цемент, но смешивать в нужном соотношении с бездобавочным цементом.

Основные золы

К основным золам относятся сланцевые золы Прибалтийской ГРЭС и Сланцевской ТЭЦ, золы молодых углей Канско-Ачинского и Итато-Боготольского бассейнов (Березовская ГРЭС, Красноярские ТЭЦ–1 и ТЭЦ–2 и др.), а также ТЭЦ и ГРЭС некоторых других регионов, работающих на сланцах, например, Сызранской.

Общим для них является содержание СаО в золе от 20 до 40% и более, в том числе 7–20% СаО св.

Петрографический и микрорентгеноспектральный анализы показали, что эти золы характеризуются сочетанием кислых зольных частиц, по морфологии и химическому составу аналогичных кислым золам-унос, и основных частиц, содержащих C 2 S, C 12 A 7 , СаО св и некоторое количество ангидрита, образовавшегося на их поверхности при контакте с дымовыми газами. Стеклофаза содержится главным образом в кислых частицах зол.

Исследованные золы содержали 10–14% β-С 2 S, 5–8% кварца, до 15% ангидрита, до 4% железистых соединений типа гематита и магнетита, от 8 до 28% СаО св, а также около одной трети по массе стеклофазы. Состав фракций золы определяется их дисперсностью. В тонких фракциях накапливаются ангидрит, оксиды щелочей и относительно мало СаО св, в крупных почти нет ангидрита, меньше щелочей, но значительно больше СаО св. Фракционирование зол по дисперсности может осуществляться на самих ТЭС в процессе золоулавливания. Например, на Прибалтийской ГРЭС тонкие фракции с удельной поверхностью 350 м 2 /кг и более и содержанием СаО св 7–8% осаждаются в 3–4 полях электрофильтра, в то время как грубодисперсная зола, содержащая 12–20% СаО св – в пылеосадительной камере, циклонах и 1–2 полях электрофильтра.

Пригодность основных зол для производства цемента обычно ставится под сомнение. Как правило, они используются в дорожном строительстве для укрепления грунта дорожных оснований, в сельском хозяйстве для известкования почв и т. п.

Однако исследованиями, выполненными в НИИЦементе и Фирме «Цемискон», установлено, что вследствие кратковременности пребывания в горячей зоне топки котла свободная известь в частицах золы не является мертво обожженной. При затворении водой ее гашение начинается уже через несколько часов, а через сутки гасится до 70% свободной извести. Ангидрит растворяется медленнее, затрудняя доступ воды к остальной части СаО св. Вследствие этого окончание гашения СаО св наблюдается только через 7–10 суток, в те же сроки заканчивается растворение ангидрита.

После окончания процессов гашения СаО св и растворения ангидрита в части гидратированных зол отчетливо фиксируются гипс и эттрингит. В других образцах ни один из этих минералов методом РФА или петрографически не обнаруживается, однако методом ИКС по полосе поглощения 1100– 1200 см –1 установлено наличие большого количества рентгеноаморфногоэттрингита. Исследования показали, что морфология продуктов гидратации определяется соотношением скорости гидратации СаО св, CaSO 4 , C 12 A 7 и алюмосодержащего стекла, причем существенно соотношение количества СаО св и SO 3 в золе.

Фактором, определяющим допустимый ввод основной золы и контролирующим прочность цемента с этой золой, является расширение цементов. Изучение фазового состава новообразований показало, что расширение МЦ с основной золой имеет гидроксидную и сульфоалюминатную составляющие.

Оксидное расширение в основном происходит в первые сутки гидратации и полностью завершается к 7–10 суткам, когда структура цементного камня еще способна к деформациям. Часть эттрингита образуется после 7 суток. При этом могут образовываться хорошо оформленные кристаллы эттрингита, что ведет к возрастанию прочности, либо рыхлые бесформенные пучки, из которых позднее формируются иглы. При формировании эттрингита в виде квазиаморфных пучков расширение цемента значительно возрастает и он, несмотря на весьма высокую прочность, не выдерживает испытания на равномерность изменения объема.

Было установлено, что формирование игольчатых кристаллов эттрингита может быть ускорено, а линейное расширение цементов снижено при оптимизации отношения SO 3 /CaO св в цементе (сульфоизвестковый модуль). Исследование влияния этого модуля на линейное расширение и прочность цемента показало, что максимум прочности достигается при величине модуля 1,1–1,2. При этих значениях равномерность изменения объема обеспечивается даже при довольно значительной величине линейного расширения. Например, при содержании в цементе основной золы с 14,4% СаО св в количестве20% прочность цемента при испытаниях по ГОСТ 310.4 составила в 3-суточном возрасте 39,4, в 28-суточном – 59,6, в 6-месячном – 77,4 МПа. Прочность после пропаривания –56,6 МПа. Линейное расширение составило 0,22% в 28-суточном возрасте и 0,45% после ТВО.

Ввод в цемент основной золы должен быть таким, чтобы содержание СаО св в цементе не превышало 3,0, максимум – 3,5%. При большем содержании СаО св расширение является чрезмерным даже при оптимизации ввода гипса и формировании эттрингита в виде игольчатых кристаллических сростков. Это может привести к неравномерности изменения объема цемента.

Велико влияние дисперсности цемента на линейное расширение и прочность цементов с основной золой. С увеличением дисперсности с 300 до 400 м 2 /кг линейное расширение снижается в среднем на 30–35%, а прочность цементов возрастает на 10–17%.

Таким образом, установлены условия, при которых достигается высокое качество цементов с основной золой:

Сульфоизвестковый модуль 1,1 – 1,2;

Дисперсность не менее 350 м 2 /кг. Выводы проверены и подтверждены какв лабораторных, так и в производственных условиях при изготовлении сборного железобетона класса прочности В25 – В30. Наблюдения за состоянием этих изделий после эксплуатации в несущих конструкциях зданий в течение 3-х лет не выявили каких-либо повреждений бетона на цементе с основной золой.

Специальные зольные цементы

В связи с тем, что при гидратации цементов с основной золой наблюдается значительное линейное расширение, были проведены исследования по получению зольных напрягающих и безусадочных цементов, а также цементов с регулируемым расширением. Такие цементы нужны для получения плотных водонепроницаемых бетонов.

Показано, что цементы оптимального состава, содержащие 20–25% основной золы с содержанием СаО св около 15% и удовлетворяющие требованиям, указанным выше имеют энергию самонапряжения в пределах 1,5–3 МПа и могут применяться как напрягающие цементы с малой энергией самонапряжения. При увеличении содержания золы в цементе до 25% или содержания СаО св в золе до 20–25% самонапряжение возрастает до 3–5 МПа, что соответствует НЦ 20 и НЦ 40 со средним и высоким самонапряжением.

Для получения безусадочных цементов и цементов с регулируемым расширением в состав цемента вводили комплексную добавку, состоящую из высококальциевой основной золы, шлака или трепела и кварцевого песка.

Соотношение компонентов определяет величину линейного расширения, самонапряжение и прочность цемента. Исследовали составы, содержавшие шлак в количестве 5–15%, золу 5–25%, песок 3–11%, трепел 5–10% Прочность цементов в 28-суточном возрасте составляла 42–56 МПа, после пропаривания – 29–49 МПа.

Определены наиболее эффективные составы цементов с комплексной добавкой клинкер – 60 –80%, высококальциевая зола с содержанием СаО св не более 18% – 10–25%, шлак гранулированный – 5–25%, кварцевый песок–3–10%.

Должны быть также выполнены условия указанные выше. Цементы такого состава являются безусадочными либо слаборасширяющимися и позволяют получить бетон с водонепроницаемостью W8 и более.

Дозировка золы

Для кислой золы класса А с ППП не более 5% содержание золы в цементе обычно составляет 10–20%. Такое количество золы допускает в цементе типа СЕМ II европейский стандарт EN 197–1, российские ГОСТ 31108 и ГОСТ 10178, китайский GB 175 и другие. В специальных зольных цементах содержание золы может достигать 40–50%.

Тонкую фракцию кислой золы можно смешивать с бездобавочным цементом в количестве до 20% от массы готового продукта, грубую – использовать в качестве компонента сырьевой смеси, определяя необходимую дозировку этой фракции золы расчетом состава сырьевой смеси.

Микрокремнезем

Цементы и бетоны с содержанием микрокремнезема. Ультрамелкие пуццолановые побочные продукты промышленности кремниевых сплавов обозначаются, по крайней мере, 17 различными названиями, некоторые из них представлены в таблице 1. В научном мире термин "конденсированные пары кремнезема" сейчас применяется по отношению к парам, получаемым из целого ряда сплавов. Большинство исследований влияния этих материалов на бетон посвящено концентрированным парам кремнезема, для обозначения которых становится общепринятым термин "микрокремнезем". Для удобства в данном тексте материалы, представляющие особый интерес для бетонной промышленности, называются "микрокремнезем".

Альтернативные названия микрокремнезема:

Кремнеземистая мука;

Кремнеземистая пыль;

Кремнеземистые пары;

Пары кремнезема;

Летучий кремнезем;

Кремнезем из электродуговых печей;

Пирогенный кремнезем;

Конденсированные пары кремнезема.

История. Норвежский Технологический Институт изучает свойства бетона с содержанием микрокремнезема уже 35 лет. Расширение применения порошка микрокремнезема в готовых бетонных смесях с 1975 привело к принятию норвежских стандартов для микрокремнезема в цементе (1976) и в бетоне (1978). В Канаде использование микрокремнезема в бетоне было одобрено в 1981, в том же году первые промышленные смеси портландцемент/микрокремнезем были произведены в Исландии. В Канаде такие смеси появились в 1982. Микрокремнезем используется везде – от бетонных блоков до нефтяных сооружений, и его рабочие качества исследуются и проверяются по всему миру.

Источники и производство. Кремний, феррокремний и другие кремниевые сплавы вырабатываются в электродуговых печах. Чистый кварц плавится с углем и рудами при очень высоких температурах, и микрокремнезем собирается путем охлаждения и фильтрования печных газов. Заводы кремниевых сплавов потребляют огромное количество энергии, поэтому они обычно расположены там, где доступна дешевая гидроэлектроэнергия. В число ведущих производителей входят Норвегия, Канада и Исландия.

Химические и физические характеристики. Вид сплава, вырабатываемого в печи, является основным фактором, определяющим характер материала, собранного в рукавных фильтрах. Печи для производства феррокремниевых сплавов с содержанием кремния свыше 72% дают микрокремнезем, очень сходный по своим свойствам и составу. Конденсированные пары кальциево-кремниевых, феррохромо-кремниевых и кремниево-марганцевых сплавов могут обладать сходными физическими характеристиками, но их химический состав может существенно отличаться.

Частицы микрокремнезема имеют гладкую поверхность и сферическую форму. Средний размер частиц составляет 0,1–0,2 микрон, то есть они в 50–100 раз мельче цемента или летучей золы, а удельная площадь поверхности составляет от 13000 до 25000 м 2 /кг. Порошок, собранный в фильтрах, фактически состоит из рыхлых агломератов с очень низкой насыпной плотностью.

По сравнению с другими вяжущими материалами, микрокремнезем отличается очень высоким содержанием реактивного кремнезема и мелкостью. На содержание углерода и, следовательно, цвет влияет главным образом наличие или отсутствие в печи системы теплорегенерации. Не считая этого, изменчивость материала в зависимости от особенностей печи или состава сплава крайне невысока.

Виды и сорта. В настоящее время в Великобритании имеется в основном микрокремнезем из чистых сплавов. Чистейший продукт поступает с металло-кремниевого производства, отличается высокой ценой и ограниченной сферой применения – промышленность огнеупорных материалов. Микрокремнезем для использования в бетоне получают из феррокремниевых сплавов. Некоторые поставщики микрокремнезема смешивают материал из различных источников для получения продукта постоянного состава с разницей в содержании реактивного кремнезема ±2%.

Пары сплавов с высоким содержанием кальция или марганца настолько отличаются по химическому составу по сравнению с чистым микрокремнеземом, что их следует рассматривать как различные материалы. Проведены небольшие исследования их применения в бетоне и очевидно, что их пуццолановая активность гораздо ниже.

Суспензии в сравнении с порошками. Необработанный микрокремнезем очень трудно транспортировать и хранить. Был сделан ряд попыток получить более удобный в обращении материал с помощью таких методов как микрогранулирование путем длительной аэрации, механическое гранулирование и агломерация путем высушивания суспензий. Хотя с такими материалами и легче обращаться, но они все же плохо рассеиваются в бетонной смеси и, как правило, необходимо использовать пластификатор или суперпластификатор.

Суспензии микрокремнезема, по-видимому, представляют собой наиболее практичную форму для крупномасштабного производства обычного бетона. Сырой микрокремнезем смешивается с равным количеством воды и суспензируется с помощью высокомощных смесительных установок. Для обеспечения химической и физической стабильности суспензии водородный показатель pH должен находиться в пределах от 4,5 до 5,5.

Существуют суспензии, включающие в себя целый ряд химических добавок, но недавний опыт на участке в Великобритании показывает, что обычный бетон можно получить при добавлении одной водной суспензии. Удельный вес суспензий составляет 1,3– 1,4, а вязкость – 20 секунд при 4мм чашке, то есть показатели сравнительно низкие.

Воздействие на свойства бетона. Суспензии и порошки существенно отличаются только по своему воздействию на пластичный бетон. Их влияние на свойства затвердевшего бетона одинаково. Поскольку суспензии микрокремнезема без примесей, вероятно, представляют наибольший интерес для производителей бетона, в остальной части текста термин "микрокремнезем" употребляется по отношении к 50% водной суспензии, если не указано иное. Дозировка микрокремнезема выражается в процентном содержании твердого микрокремнезема от массы цемента. Вес добавляемой в смесь суспензии в два раза превышает вес требуемого твердого микрокремнезема.

Пластические свойства . Правильно составленная бетонная смесь, содержащая менее 300 кг/м 3 обычного портландцемента и менее 10% микрокремнезема, практически не отличается по водопотребности для эквивалентной номинальной осадки конуса по сравнению с обычными смесями с тем же общим содержанием вяжущих. Даже в таких небольших дозах микрокремнезем обеспечивает отличительные "квазитиксотропные" свойства смеси. На первый взгляд свежеприготовленная бетонная смесь кажется более жесткой, чем показывают результаты теста осадки конуса, однако, ее намного легче подавать насосом, укладывать и отделывать. На участке наблюдалось аномальное поведение смеси, такое как повышение удобообрабатываемости после длительного перемешивания или прохождения через бетононасос.

Жирные смеси с более высоким содержанием микрокремнезема и/или цемента могут стать вязкими и требовать больше усилий для укладки и уплотнения, в таком случае рекомендуется использовать пластификаторы.

Рассеявшись, мельчайшие частицы микрокремнезема уплотняют и стабилизируют смесь и существенно снижают выступание воды и расслоение. В жирных смесях это может привести к образованию трещин при пластической усадке, поскольку вода, испаряющаяся с поверхности, не заменяется выступающей водой. В жаркую или ветреную погоду необходимо уделять особое внимание защите и выдерживанию бетона.

Нарастание прочности. Как и все пуццолановые материалы, микрокремнезем вступает в реакцию с гидроокисью кальция Ca(OH) 2 , освобождаемой при гидратации портландцемента для образования вяжущих соединений. Очень высокая чистота и мелкость микрокремнезема способствует более эффективной и быстрой реакции. При надлежащем рассеивании тысячи реактивных сферических микрочастиц окружают каждое зерно цемента, уплотняя цементный раствор, заполняя пустоты прочными продуктами гидратации и улучшая сцепление с заполнителями. Степень пуццолановой активности зависит от содержания реактивного кремнезема, но на практике между двумя видами материала с высоким содержанием кремнезема существует довольно незначительное различие.

Микрокремнезем может обеспечить прочность на сжатие, намного превышающую прочность обычных бетонов, и здесь ограничивающим фактором является только прочность заполнителя. При использовании природных заполнителей достигается прочность свыше 150 МПа, а при использовании специальных высокопрочных заполнителей можно достичь прочности 300 МПа.

Темпы нарастания прочности обычного бетона с содержанием микрокремнезема слегка отличается по сравнению с современными бетонами на обычном портландцементе. Обычно через 7 дней он приобретает только 55–65% от 28-дневной прочности при выдерживании при температуре 20 о С. Основная пуццолановая активность, по-видимому, протекает между 7 и 20 днями. Микрокремнезем зачастую используется в сочетании с летучей золой и гранулированным доменным шлаком для достижения более приемлемых темпов нарастания прочности.

Опыт других стран, недавно получивший подтверждение в Великобритании, показал, что 1 кг микрокремнезема может обеспечивать такую же прочность, как 3–5 кг обычного портландцемента, в смесях одинаковой удобообрабатываемости при умеренном содержании микрокремнезема и цемента в обеих смесях. На эту вяжущую эффективность или К-фактор оказывает влияние содержание обоих материалов, но при содержании обычного портландцемента 200–300 кг/м 3 и микрокремнезема – менее 10%, значение К-фактора может составлять около 4. В Норвегии средняя дозировка микрокремнезема для смесей обычной прочности составляет 8%.

При добавлении микрокремнезема в количестве до 30% в сочетании с суперпластификаторами можно получить смеси с отношением вода/вяжущие ниже 0,3. Такие бетоны могут достигать очень высокой ранней прочности и они нашли широкое применение там, где осуществляется выдерживание во влажном режиме. Выдерживание в сухом режиме ведет к самовысушиванию и результаты ранних тестов могут оказаться разочаровывающими.

Известно, что пуццолан более чувствителен к изменениям температуры, нежели портландцемент, и микрокремнезем– не исключение. При низких температурах пуццолановая реакция замедляется, а при высоких – ускоряется, причем в обоих случаях значительнее по сравнению с портландцементом. Ни о каких существенных неблагоприятных эффектах на время схватывания обычных бетонов с содержанием микрокремнезема в условиях стран ЕС не сообщается.

Щелочность. Доказано, что микрокремнезем оказывает существенное влияние на щелочность воды в порах цементного геля. Пуццолановая реакция, по-видимому, приводит к образованию геля с высоким содержанием кремнезема, связывающего щелочные металлы, и возможно, с высоким содержанием связанной воды. Уровень водородного показателя pH воды в порах бетона на обычном портландцементе равен 14. При добавлении даже умеренного количества микрокремнезема он очень быстро снижается до 13. При добавлении свыше 15% микрокремнезем в конечном счете забирает из воды в порах практически все ионы щелочных металлов, понижая уровень pH до 12,5. При добавлении около 25% микрокремнезем нейтрализует всю свободную известь, освобожденную силикатами портландцемента. При этом общий уровень pH бетона едва ли снижается до того, что это оказывает неблагоприятное воздействие на инертность арматуры.

Проницаемость. Эффект заполнения пор, создаваемый пуццолановыми сферическими микрочастицами, способствует значительному уменьшению капиллярной пористости и проницаемости бетона. Фактически непроницаемый бетон можно получить при умеренном содержании микрокремнезема и сравнительно низком содержании обычного портландцемента. Поскольку микрокремнезем оказывает большее влияние на проницаемость, чем на прочность, бетон с содержанием микрокремнезема всегда будет гораздо менее проницаемым, чем бетон эквивалентной прочности на обычном портландцементе.

Защита арматуры. Теоретически, пониженная щелочность бетона с содержанием микрокремнезема должна ослаблять его устойчивость к карбонизации и хлоридам. В Норвегии и Швеции исследования бетонных конструкций в возрасте до 12 лет показали, что высококачественные бетоны с содержанием микрокремнезема обладают не меньшей устойчивостью к карбонизации, чем бетоны такой же прочности на обычном портландцементе, и гораздо лучше предотвращают проникновение хлоридов из морской воды. Однако, плохо выдержанный бетон с микрокремнеземом в этом отношении страдает больше, нежели бетон на обычном портландцементе.

Проведена масса лабораторных измерений коррозии арматуры, но предсказать ее рабочие характеристики в реальных условиях трудно. Хотя можно с уверенностью сказать, что при условии надлежащего выдерживания, способность бетона с микрокремнеземом защищать стальную арматуру не будет существенно отличаться по сравнению с бетоном той же прочности на обычном портландцементе.

Морозостойкость. Низкая проницаемость и повышенная плотность цементного камня обеспечивает прекрасную морозостойкость бетона с микрокремнеземом. По всей видимости, не существует теоретической несовместимости микрокремнезема с воздухововлекающими добавками, в действительности стабильная реологическая структура пластичного бетона с микрокремнеземом должна уменьшать потерю вовлеченного воздуха при транспортировке и вибрировании.

Химическое воздействие. Известно, что низкая проницаемость и низкое содержание свободной извести повышает устойчивость бетона к воздействию агрессивных химических веществ. Бетон с содержанием микрокремнезема обладает этими качествами и проявляет прекрасную устойчивость к воздействию целого ряда веществ. Долгосрочные полевые испытания в Норвегии показали, что по своей потенциальной устойчивости к сульфатам он равен сульфатостойкому портландцементу.

Кремнеземная пыль (КП), называемая также микрокремнеземом или микронаполнителем, представляет собой побочный продукт металлургического производства при выплавке ферросилиция и его сплавов, образующийся в результате восстановления углеродом кварца высокой чистоты в электропечах. В процессе выплавки кремниевых сплавов некоторая часть моноокиси кремния SiO переходит в газообразное состояние и, подвергаясь окислению и конденсации, образует чрезвычайно мелкий продукт в виде шарообразных частиц с высоким содержанием аморфного кремнезема. Новые возможности использования КП тесно связаны с прогрессом в области создания эффективных суперпластификаторов– их сочетание дало толчок к созданию бетонов нового поколения, обладающих высокой прочностью (от 60 до 150МПа), повышенной удобоукладываемостью и долговечностью.

Кремнеземная пыль, как сказано выше, представляет собой очень мелкие шарообразные частички аморфного кремнезема со средней удельной поверхностью около 20 м 2 /г. Тонкость КП можно проиллюстрировать сравнением с другими порошкообразными материалами:

Кремнеземная пыль 140000–300000 см 2 /г;

Золы уноса 4000–7000 см 2 /г;

Портландцемент 3000–4000 см 2 /г.

Гранулометрический состав КП свидетельствует о том, что размер большинства частиц не превышает 1 микрона, а средний размер частиц составляет около 0,1 микрона, т.е. примерно в 100 раз меньше среднего размера зерна цемента. Кремнеземную пыль можно получать в трех состояниях - природном и уплотненном, а также в виде водной суспензии (около 50%). Плотность КП в естественном состоянии составляет примерно 2,2 г/см 3 (портландцемента – 3,1 г/см 3), а объемная плотность в рыхлом состоянии – 130–430 кг/м 3 (цемента – 1500 кг/м 3). За счет уплотнения можно повысить плотность до 480–720 кг/м 3 . Весьма мелкий гранулометрический состав и значительная удельная поверхность зерен аморфного кремнезема обусловливают высокие пуццолановые свойства и позитивное влияние КП на свойства бетона. Кремнезем в таком виде легко вступает в реакцию с гидроокисью кальция, высвобождаемой в процессе гидратации цемента, повышая тем самым количество гидратированных силикатов типа CSH в результате реакции:

SiO 2 + xCa(OH) 2 + yH 2 O↔xCaO + SiO 2 + (x+y)H 2 O

Эта вновь образовавшаяся фаза CSH характеризуется меньшим отношением C/S (даже до 1,4), чем CSH в результате гидратации цемента. Как следствие, она обладает способностью присоединять другие ионы, особенно щелочи, что имеет существенное значение в связи с применением КП для уменьшения расширения, вызванного реакциями между щелочами и заполнителем. На рис. 2 показаны графики изменения содержания Са(ОН) 2 в течение трех месяцев гидратации растворов из портландцемента 35 с добавками КП в размере от 10 до 30% (В/Ц и В/Ц + КП = 0,4). В случае добавки КП в количестве 10–20% заметный процесс восстановления гидроокиси кальция начинается через 3 дня, а при добавке 30% – уже через один день и протекает весьма интенсивно вплоть до 28-го дня твердения.

Это означает, что в этот период пуццолановая реакция является наиболее интенсивной. Тем не менее, следует подчеркнуть, что с учетом необходимости защиты арматуры содержание КП в бетонах не должно превышать 10%. Известно, что прочность переходной зоны между цементным раствором и крупным заполнителем меньше прочности самого раствора. Эта зона содержит больше пустых пространств, образующихся вследствие скопления свободной воды около зерен заполнителя, а также сложностей, связанных с более плотной упаковкой частиц у его поверхности. В этом пространстве скапливается больше частиц портландита.

В случае отсутствия добавки КП образуются крупные кристаллы Са(ОН) 2 , ориентированные параллельно поверхности заполнителя или арматуры. Кристаллы портландита обладают меньшей прочностью, чем гидратированные силикаты кальция CSH. Именно поэтому переходная зона и является самым слабым звеном в обычном бетоне. Добавка КП даже в количестве 2-5% приводит к уплотнению структуры переходной зоны за счет заполнения свободных пространств. Поэтому уменьшается как величина кристаллов портландита, так и степень их ориентации относительно зерен заполнителя, что обусловливает упрочнение этой слабой зоны бетона.

В результате происходит восстановление самопроизвольно отдаваемой воды, снижается пористость переходной зоны и повышается сцепление теста с заполнителем и арматурой. Пуццолановые реакции, как фактор химического воздействия, вызывают дальнейшее повышение прочности и долговечности бетона. Считается, что в течение первых 7 дней твердения воздействие КП на свойства бетона имеет в основном физический характер, а позднее – как физический, так и химический. В результате физического и химического воздействия происходит благоприятное изменение микроструктуры теста, связанное со значительным уменьшением пористости в зоне капиллярных пор. Изменение структуры пор в бетоне рассматривается многими исследователями как главный фактор влияния КП на механические свойства и прочность бетона.

Эти изменения находят свое отражение в снижении проницаемости бетона, а также в уменьшении коэффициентов диффузии ионов хлора. В свою очередь, снижение водопроницаемости способствует повышению стойкости бетона к воздействиям агрессивных сред. В случае добавки 15% кремнеземной пыли, на каждое зерно цемента в бетонной смеси приходится свыше 2 млн. частичек пыли, что и объясняет их существенное влияние на свойства бетона. Наконец, КП способствует устранению расширения бетона при реакциях щелочей с реакционно-способным заполнителем. С учетом изложенного прим

Во время сгорания топлива образуются отходы, которые называются золами уноса. Рядом с топками устанавливаются специальные устройства, улавливающие эти частицы. Они представляют собой дисперсионный материал, имеющий составляющие размером менее 0,3 мм.

Что такое золы уноса?

Зола уноса - тонкодисперсный материал с небольшими размерами частиц. Образуется она при сжигании твердого топлива в условиях повышенных температур (+800 градусов). В ней находится до 6 % несгоревшего до конца вещества и железо.

Образуется зола уноса при сжигании минеральных примесей, которые находятся в топливе. Для различных веществ содержание ее неодинаковое. К примеру, в дровах содержание золы уноса всего 0,5-2 %, в топливном торфе 2-30 %, а в буром и каменном угле 1 - 45 %.

Получение

Золы уноса образуются во время сгорания топлива. Свойства вещества, полученного в котлах, отличаются от тех, которые создают в лаборатории. Эти отличия затрагивают физико-химические характеристики и состав. В частности, при сжигании в топке происходит расплавление минеральных веществ топлива, что приводит к появлению компонентов недогоревшего композита. Такой процесс, который называется механическим недожогом, связан с увеличением в топке температуры до 800 градусов и выше.

Для улавливания золы уноса необходимы специальные устройства, которые могут быть двух видов: механические и электрические. При работе ГЗУ затрачивается большое количество воды (10-50 м 3 воды на 1 тонну золошлаков). Это является существенным недостатком. Чтобы выйти из такой ситуации, используют оборотную систему: вода после очищения от частичек золы повторно поступает в основной механизм.

Основные характеристики

• Удобоукладываемость. Чем мельче частицы, тем больше влияние золы уноса. Добавление золы повышает однородность бетонной смеси и ее плотность, улучшает укладку, а также уменьшает расход воды затворения при одинаковой удобоукладываемости.
• Снижение теплоты гидратации, что особенно важно в жаркое время года. Содержание золы в растворе пропорционально уменьшению теплоты гидратации.
• Капиллярное поглощение. При добавлении 10 % золы уноса к цементу увеличивается капиллярное поглощение воды на 10-20 %. Это, в свою очередь, уменьшает морозостойкость. Для устранения этого недостатка необходимо незначительно увеличить воздухововлечение за счет специальных добавок.
• Устойчивость в агрессивной воде. Цементы, которые на 20 % состоят из золы, более стойки к погружению в агрессивную воду.

Плюсы и минусы использования зол уноса

Добавка к смеси в виде золы уноса влечет за собой ряд преимуществ:

• Снижается расход клинкера.
• Улучшается помол.
• Повышается прочность.
• Улучшается удобоукладываемость, что облегчает распалубку.
• Снижается усадка.
• Уменьшается выделение тепла при гидратации.
• Увеличивается время до появления трещин.
• Улучшается устойчивость к воде (как чистой, так и агрессивной).
• Уменьшается масса раствора.
• Увеличивается огнестойкость.

Наряду с преимуществами, существуют и некоторые недостатки:

• Добавление золы с большим содержанием недожога изменяет цвет раствора цемента.
• Уменьшает начальную прочность при низких температурах.
• Снижает морозостойкость.
• Увеличивается число компонентов смеси, которые необходимо контролировать.

Виды золы уноса

Существуют несколько классификаций, по которым можно разделить золы уноса.

По виду топлива, которое сжигается, золы могут быть:

• Антрацитовые.
• Каменноугольные.
• Буроугольные.

По своему составу золы бывают:

• Кислые (с содержанием оксида кальция до 10 %).
• Основные (содержание выше 10 %).

В зависимости от качества и дальнейшего применения выделяют 4 типа золы - от I до IV. Причем зола последнего вида используется для бетонных конструкций, которые применяются в тяжелых условиях.

Переработка золы уноса

Для целей промышленности чаще всего используется необработанная зола уноса (без помола, просеивания и так далее).

При сгорании топлива образуется зола. Легкие и мелкие частицы за счет движения дымовых газов уносятся из топки и улавливаются специальными фильтрами в золосборники. Эти частицы и являются золой уноса. Оставшаяся часть именуется золой сухого отбора.

Соотношение между указанными фракциями зависит от вида топлива и конструктивных особенностей самой топки:

• при твердом удалении в шлаке остается 10-20 % золы;
• при жидком шлакоудалении - 20-40 %;
• в топках циклонного типа - до 90%.

При переработке в воздух могут попадать частицы шлака, сажи и золы.

Зола уноса сухого отбора всегда сортируется по фракциям под воздействием электрических полей, которые создаются в фильтрах. Поэтому она является наиболее пригодной для применения.

Для снижения потерь вещества во время прокаливания (до 5 %) золу уноса в обязательном порядке гомогенизируют и сортируют по фракциям. Зола, которая образуется после сжигания малореакционных углей, содержит до 25 % горючей смеси. Поэтому ее дополнительно обогащают и используют как энергетическое топливо.

Где используются золы уноса?

Золы широко применяются в различных сферах жизни. Это может быть строительство, сельское хозяйство, промышленность, санитарная обработка

В производстве отдельных видов бетона используется зола уноса. Применение зависит от ее вида. Гранулированную золу применяют в дорожном строительстве для основания парковок, площадок хранения ТБО, велосипедных дорожек, набережных.

Зола уноса сухого улавливания используется для укрепления грунтов как самостоятельное вяжущее и быстро твердеющее вещество. Ее также можно применять для строительства дамб, плотин и других

Для производства золу используют в качестве заменителя цемента (до 25 %). Как заполнитель (мелкий и крупный) золу включают в процесс при производстве шлакобетона и блоков, применяемых при возведении стен.

Широко используется при производстве пенобетона. Добавление золы в пенобетонную смесь увеличивает ее агрегативную устойчивость.

Золы в сельском хозяйстве используются как калийные удобрения. В них содержится калий в виде поташа, который легко растворяется в воде и доступен для растений. Кроме этого, зола богата и другими полезными веществами: фосфором, магнием, серой, кальцием, марганцем, бором, микро- и макроэлементами. Наличие углекислого кальция позволяет использовать золу для снижения кислотности почв. Золу можно вносить под различные культуры в огороде после вспашки, удобрять ею пристволовые круги деревьев и кустарников, а также подсыпать луга и пастбища. Не рекомендуется использование золы одновременно с другими органическими или минеральными удобрениями (особенно фосфорными).

Зола используется для санитарной обработки в условиях отсутствия воды. Она увеличивает уровень рН и убивает микроорганизмы. Ее применяют в уборных, а также в местах осадки сточных вод.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о широком применении такого вещества, как зола уноса. Цена на нее варьируется от 500 р. за тонну (при крупном опте) до 850 рублей. Следует отметить, что при использовании самовывоза из дальних регионов стоимость может существенно меняться.

ГОСТы

Разработаны и действуют документы, которые контролируют производство и переработку золы уноса:

• ГОСТ 25818-91 «Золы уноса для бетонов».
• ГОСТ 25592-91 «Смеси золошлаковые ТЭС для бетонов».

Для контроля за качеством произведенной золы и смесей с ее применением используют и другие дополнительные стандарты. При этом отбор проб и все виды измерений также проводятся в соответствии с требованиями ГОСТов.

"Times New Roman"">

6 Отправьте заполненную таблицу мне на E — mail png1604@ gmail. com или на сайте в комментариях и я проконсультирую Вас по данному вопросу, как в каждом конкретном случае оптимально с наименьшими затратами может использоваться зола уноса при производстве товарного и ячеистых бетонов.

Я не стал очень подробно освещать эту тему и глубоко «влезать» в теорию, потому что не всем она может оказаться нужной (в силу разным причин, в том числе после ответа на тестовые вопросы), да и после заполнения этой таблицы, возникнут разные варианты дозировок и их нужно рассматривать более детально в каждом конкретном случае, но я отвечу на все вопросы тем кому это покажется интересным и нужным и кто решил использовать эти технологии в практических целях.

В следующей статье посвященной этой тематике мы рассмотрим уже более сложную технологию использование отходов ТЭЦ при сжигании углей, это золошлаковые отходы (ЗШО), это конечно уже более сложные процессы и в какой то мере уже частично будут затратные. Но этих отходов скопилось на ТЭС сотни миллионов тонн и самое главное они бесплатные, так что заверяю Вас будет чрезвычайно интересно и очень полезно.

Уважаемые бетонщики! Кстати приобрести золу уноса можно в фирме ООО "ЭнергоЗолоРесурс", вот их сайт зшм.рф — кстати и цены у них вполне приемлемые. Да и к тому же у них есть опытные технологи бетонщики, которые помогут Вам подобрать нужные составы бетона с золой для разных классов бетона.

Уважаемые коллеги , для многих из Вас эта информация может быть очень важной . Я разместил на сайте несколько статей, под общей рубрикой «Сделай своими руками. Советую с ними познакомиться по ссылкам расположенным ниже, уверяю Вас не пожалеете:

1 « », уникальное пособие по ремонту квартиры или дома.

2 « » — эта технология позволит Вам построить собственный дом по цене от 6000,0 рублей за квадратный метр, включая отделку.

3 « » — это альтернативный способ отопления всего дома или некоторых помещений, таких как кухня, ванная или санузел.

4 « » — поможет Вам специалистом и сделать эту работу самому.

5 Пока все, но продолжение последует, так что следите в рубрике «Сделай своими руками».

Я и дальше буду продолжать добавлять посты в эту рубрику для того, чтобы помочь Вам стать, в значительной мере специалистом в некоторых вопросах строительства и ремонта и иметь хорошую подготовку для производства этих работ самому.

1 .

" arial="">

2 — сегодня, это новые возможности для производства и бизнеса.

115%;font-family:" arial="">

3 - уникальные технологии и оборудование для их производства.

font-family:" arial="">

4 Выбираем оптимальный вариант. Лучший и недорогой вариант технологии и оборудования для производства строительных блоков из неавтоклавного газобетона

line-height:115%;font-family:" arial="">

5 для строительства методом без опалубочного строительства.

6

Ну вот на этой оптимистической ноте позвольте мне закончить, кликните по этой ссылке и посмотрите другие интересные материалы моего сайта.

line-height:115%;font-family:" arial="" new="" roman="">

Желаю вам успехов в работе.

mso-bidi-font-family:"Times New Roman"">

Творите, дерзайте и побеждайте!

mso-bidi-font-family:"Times New Roman"">

С уважением, .

mso-bidi-font-family:"Times New Roman"">

Зола-уноса – это тонкодисперсные частички, вырабатывающиеся во время сгорания минеральных веществ топлива в печах, с высокой температурой плавления, доходящей в своем максимуме до +800 ° . Мелкие пылеобразные хлопья, в силу своего малого удельного веса, не осыпаются в поддон, а улетучиваются в окружающее воздушное пространство.

Для сбора мелкодисперсной пыли применяются специальные уловители, которые затягивают и накапливают отходы сгорания.

В ТЭЦ золу-уноса получают в большом количестве, чем где-либо. В дальнейшем этот компонент широко используется во многих отраслях народного хозяйства. В частности, заводы, занимающиеся производством бетона , применяют зола-уноса для значительного улучшения его технических характеристик.

Зола уноса для бетона бетона

Положительное изменение основных характеристик бетонной смеси происходит за счет правильного составления пропорций ингредиентов, входящих в состав, и его тщательного вымешивания до плотной, однородной массы. Зола-уноса отчасти удешевляет композит за счет замены более дорогих составляющих. В некоторых случаях она составляет 25% от всего объема смеси, частично заменяя дорогостоящий цемент.

Бетон, полученный с добавлением золы-уноса, существенно экономит трудозатраты на укладку, так как он становится более податливым и легко укладывается на поверхность или более рационально и плотно заполняет необходимую пустоту. При работе обогащенным бетоном потребность в воде существенно снижается, а масса выглядит однородной и становится удобоукладываемая по сравнению с другими аналогами.

Эксперты отмечают повышенную прочность, долговечность, улучшение устойчивости к воздействию воды, в том числе и агрессивной конструкций, выполненных из бетона с добавлением зола-уноса. Время появления первых трещин и разрывов существенно «отодвигается». Именно поэтому такая добавка оправдана и рациональна.

Это нашло широкое применение почти во всех отраслях народного хозяйства. Его применяют для укрепления береговой линии, строительства плотин, дамб, причалов и портов. В строительной сфере часто используется шлакобетон и блоки и другие изделия, которые значительно «выносливее», чем их аналоги.

Наша компания реализует для заводов, занимающихся изготовлением бетона, качественную продукцию зола-уноса по цене , ниже, установленной на сегодняшний день на рынках сбыта. Вся продукция соответствует ГОСТу и сопровождается необходимыми документами.

Предлагаем удобные и выгодные условия сотрудничества. Предварительные переговоры помогут нам понять ваши требования, желания и объемы закупок, а вам, как купить зола-уноса , способы оплаты, технические характеристики, методы доставки. Также, мы расскажем об условиях получения дополнительных скидок при больших объемах, закупаемых на постоянной основе.

Улучшайте свой бизнес вместе с нами. Наша продукция является «ключиком» к открытию новых возможностей, перспектив и процветания компании.

Цена на золу уноса

Зола-уноса поставляется в биг-бэгом весом 400-450 кг. Стоимость одного биг-бэга - 2000 руб. При объеме от 20 мешков - 1700 руб.