На оптимальном вышеуказанном составе бетона были проведены натурно-модельные исследования по оптимизации режимов их термообработки в пропарочной камере, оборудованной устройством автоматического регулирования температуры и времени.
Здесь также использовалась трехмерная система, каждая из которых включала по три параметра. Это, предварительная выдержка до термообработки 3, 6 и 12 часов, затем три режима термообработки (3+6+3); (3+9+3) и (3+12+3) часов (где 6, 9 и 12 длительность изотермической выдержки), и далее три температуры изотермической выдержки 60; 80 и 100 °С.
Компьютерная обработка по новой программе результатов исследований бесцементного бетона на золе Юргинской ТЭЦ показала, что оптимальные режимы для него следующие: температура изотермического прогрева 90 °С, предварительная выдержка бетона до термообработки 4 часа и продолжительность изотермической обработки 10 часов.
В результате проведенных поисковых натурно-модельных исследований о влиянии двух важнейших факторов, как соотношение исходных компонентов в смеси и режимы термообработки, на прочность создаваемого бесцементного мелкозернистого золошлакобетона, можно для каждого вида высококальциевой золы создать программы автоматизированного подбора состава и режимов термообработки бетона с заранее заданными свойствами.
Предварительные 5тилетние исследования, проведенные творческим колективом, возглавляемым автором совместно с МГСУ и НИИЖБом и выполнение теоретических и экспериментальных исследований в данной работе позволяют сделать следующие выводы:
- На основе высококальциевых зол-уноса ТЭС сухого отбора от сжигания бурых углей КАТЭКа с содержанием в них оксида кальция свыше 30% в сочетании с микрокремнеземом (отход ферросплавных заводов) и используя в качестве заполнителя шлаковый песок фракции 0...5 мм (переработанный шлак любых ТЭС и горно-металлургических предприятий), можно получить бесцементный мелкозернистый золошлакобетон прочности от 5 до 20 МПа для производства бетонов, изделий и конструкций различного назначения (для несущих и ограждающих конструкций в монолитном и сборном исполнении), кроме работающих в особо тяжелых условиях (гидротехнические сооружения, дороги, аэродромы и т.п.). В нем совершенно отсутствуют природные и искусственно-созданные материалы (из одних отходов).
122
- Связывание свободного оксида кальция (в исследованных золах четырех теплоэлектростанций его содержание колеблется от 5 до 10%) обеспечивается двумя приемами: введением активного (аморфного) микрокремнезема от 10 до 20% от массы золы (в зависимости от содержания СаОСВОб) и двойной термообработкой. Первая термообработка - затворение смеси горячей водой при температуре от 60 до 80 °С и вторая в пропарочной камере для изделий и сборных конструкций и прогрев в опалубке (предпочтительнее греющими проводами разового пользования) для монолитных конструкций. Разработка защищена патентом № 2065420. При этом увеличиваются вяжущие свойства золы за счет образования двух и трехкальциевых гидросиликатов (CaO+SiO2+H2O) и ликвидируется возможность возникновения неравномерности изменения объема (НРО) бетона в процессе его эксплуатации.
- Для обеспечения необходимого качества и долговечности бетона шлаки ТЭС или других предприятий, применяемые в качестве заполнителя, должны быть переработаны в песок фракции 0...5 мм. При этом разрушаются слабые и агрегированные частицы, резко повышается морозостойкость бетона и его однородность, обеспечивается качество поверхности изделий. В Кузбассе есть опыт по переработке шлаков на 2х ТЭС из 10. Нами разработаны проекты для 3х ТЭС. Шлаки от сжигания углей КАТЭКа содержат весьма малое количество СаОсвоб (от 0 до 0,83 в наших исследованиях) и не могут влиять на НРО. При недостатке собственных шлаков от сжигания бурых углей могут быть использованы шлаки от сжигания каменных углей.
- Высококальциевые золы крупнодисперсные (агрегированные) с удельной поверхностью менее 250 м2/кг (в наших исследованиях у Абаканской ТЭЦ) должны подвергаться предварительному домолу (такие же требования и рекомендации в новом ГОСТе 25818-91. ЗОЛЫ-УНОСА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ДЛЯ БЕТОНОВ, разработанные НИИЖБ с участием автора). Такой проект нами разработан для Абаканской ТЭЦ.
123
- Создана трехмерная натурно-модельная схема подбора оптимального состава бесцементного золошлакобетона в зависимости от соотношения трех основных компонентов бетона и режимов термообработки его с применением компьютерной техники. Очередная задача на следующем этапе (в 1997 году) создание автоматизированного подбора состава и режимов термообработки (рабочих программ) в зависимости от минерального состава сырья.
- Возникает необходимость исследования долговечности разработанного бетона и схемы прогнозирования его свойств на длительный период (по принципу действия правительства Канады, выдавшего заказ-задание исследователям разработать за 10 лет бетон долговечностью до 500 лет), а также разработать бесцементный бетон из отходов для бетонных и железобетонных изделий и конструкций, работающих в особо тяжелых условиях. Такой мелкозернистый золошлакобетон нами разработан (получен патент № 2008293 на изобретение "Шлакозолобетонная смесь" в 1994 году). Его морозостойкость от 800 до 1500 циклов (в 2 раза превышает мировые стандарты), но он на цементе.
- Предварительные технико-экономические расчеты от применения бесцементных золошлакобетонов показывают их двойную рентабельность для несущих конструкций и тройную для ограждающих. Это без учета экологической эффективности. Так в выполненных нашим ВТК проекте для Абаканской ТЭЦ расчетная себестоимость силикатного кирпича из бесцементного золошлакобетона составляет 200 000 рублей за 1000 штук в ценах 1986 года, в то время, как отпускная цена на обычный силикатный кирпич в том же Абакане 600 000 рублей за 1000 штук.
Мы не рассчитывали эффективность по экологическим мотивам (загрязнения земли, воды и воздуха), но достаточно сказать, что производство только одной тонны цемента выделяет в атмосферу кроме пыли 0,5 тонн углекислоты. А практическое осуществление бесцементных золошлакобетонов позволит значительно снизить выбросы на ТЭС и цементных заводах.
124