Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

применение Карбонатных шламов пензенской тэц №1 в производстве строительных растворов

В настоящее время одной из основных проблем тормозящих восстановление и наращивание объемов производства строительных материалов в Пензенской области и многих других областях России является высокая стоимость, как самих материалов, так и сырья для их производства. Решить данную проблему во многих случаях поможет использование потенциала накопленных и образующихся в регионах вторичных минеральных и других ресурсов.

В индустриально развитых странах работает апробированный временем четкий механизм, достаточно полно реализующий возможности вторичных ресурсов (отходов). Предприятия, занимающиеся переработкой и другими видами деятельности с отходами, дают рабочие места, платят значительные налоги в бюджеты разных уровней и являются преуспевающими. За заказы и контракты на работу с отходами постоянно идет жесткая конкурентная борьба. Работа в этом направлении, экологический бизнес должен стать для нас образцом и ориентиром в движении к цивилизованному отношению с окружающей средой и обращению с отходами.

С технической и природоохранной точек зрения вторичные материалы должны использоваться таким способом, чтобы не ухудшать эксплуатационных и экологических характеристик строительных материалов и объектов с их применением. Отходы и вторичные продукты значительно различаются по типам и свойствам и, в результате, по возможному применению. Опыт и знание относительно их использования изменяются в зависимости от материала и региона. Чтобы оценить потенциальную возможность использования этих материалов, инженеры, исследователи, природоохранные органы должны знать свойства материалов, как они могут использоваться и какие ограничения могут быть связаны с их использованием.

Огромную проблему для предприятий энергетики представляет утилизация минеральных шламов, образующихся в процессе химводоподготовки котельных установок. Вместе с тем стабильный химический состав и высокая дисперсность шламов позволяют широко использовать их в качестве микронаполнителей композиционных цементных материалов.

Объектом исследований явились карбонатные шламы предприятий энергетики.

исследования механизмов действия шламов и процессов гидратации и твердения цементных систем с микронаполнителем на основе минеральных осадков представляют не только научный и практический интерес, но и позволяют в значительной степени снижать экологический ущерб окружающей среде вследствие применения шламов в производстве цементных строительных материалов.

Особенностью шламов является присутствие в них адсорбционно-связанной воды. Адсорбционная вода в виде тонких оболочек вокруг частиц твёрдой фазы обеспечивает начальную прочность контакта и структурирование шламов. Поэтому, чем меньший размер имеет твердая частица, тем тоньше и прочнее водная адсорбционная оболочка и выше клеящая способность шламов. Наибольшей эффективностью при использовании в цементных системах будут обладать ультрадисперсные шламы с развитой активной поверхностью частиц твёрдой фазы, например, шламы ТЭЦ - S_уд =12-15 тыс. см² /г.

При высокой дисперсности и оптимальной концентрации дисперсной фазы происходит самопроизвольное возникновение термодинамически устойчивых структур. В большинстве исследований, касающихся применения осадков и шламов, оптимальным их количеством считается 5-20% от массы вяжущего.

Во многих исследованиях, касающихся, применения карбонатных шламов в цементных системах глубоко не затрагиваются вопросы взаимодействия кристаллов кальцита с цементными минералами и гидратными фазами и не раскрываются механизмы активирующего действия шламов.

Основными предполагаемыми механизмами формирования прочности карбонатно-цементных материалов является следующие:

- образование скоутита;

- образование основных карбонатов кальция;

- образование гидрокальцитов;

- образование гидрокарбоаллюминатов кальция.

Рассматривая возможность химического взаимодействия карбоната кальция с продуктами гидратации цемента, следует иметь в виду чрезвычайно широкое разнообразие габитусов кристаллов кальцита (до нескольких десятков тысяч), что позволяет служить хорошей подложкой для наращивания на кристаллах CaCO₃ не только неорганических соединений, но и адсорбции органических веществ.