Золауноса при производстве бетонов различного назначения и сухих строительных смесей

В последние годы поиск и использование альтернативных вяжущих строительных материалов становится предметом многих исследований как в России, так и за рубежом. Это связано с тенденцией к сокращению вредного воздействия от производства строительных материалов и к более рациональному использованию доступного сырья. Золауноса, являясь отходом энергетической промышленности, накопленным в больших объемах в золоотвалах по всей территории России, является перспективным материалом для использования в производстве цементсодержащих строительных материалов и изделий. В статье дан обзор научной литературы и патентов по использованию золы-уноса в бетонах различного вида, а также при производстве сухих строительных смесей. На основании проведенного обзора выявлены положительные и отрицательные воздействия от введения добавки золы-уноса на свойства бетона, способы повышения эффективности использования рассматриваемых отходов при производстве строительных материалов. В экспериментальной части работы представлены результаты по определению прочности и водонепроницаемости образцов тяжелого бетона с частичной заменой цемента золой-уноса, полученной при сжигании угля на новой тепловой электростанции в Калининградской области.

1. Бикбау М.Я., Жарко В.И. Энергосбережение и экология производства наноцементов. О возможности снижения удельных затрат топлива и выбросов газов при производстве цемента // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2015. № 7-8 (198-199). С. 22-25.

2. Данакин Д.Н., Кожухова Н.И. Разработка ячеистых бетонов на основе зол-уноса // VII Международный молодежный форум «Образование. Наука. Производство»: сборник материалов. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2015. С. 554-558.

3. Волженский A.B. Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1986. 464 с.

4. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. Л.: Стройиздат, 1978. 327 с.

5. Галибина Е.А. Автоклавные строительные материалы из отходов ТЭЦ. Л.: Стройиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986. 128 с.

6. Костин В.В. Получение и свойства газобетонов, наполненных золами. Автореферат на соискание учёной степени к.т.н. М., 1993.

7. Чернышов Е.М. Закономерности развития структуры автоклавных материалов // Строительные материалы. 1992. №11. С. 28-31.

8. Овчаренко Г.И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах. Красноярск: Изд-во Краснояр. Ун-та, 1992. 216 с.

9. Рунова Р.Ф., Плохий В.П., Дехно А.Л., Яменко А.Б. Особенности структурообразования вяжущего на основе высокоуглеродистых зол // Цемент. 1995. № 3. С. 38-41.

10. Андреев В.В., Халин В.А., Политов И.П. Автоклавные материалы на основе зол ТЭЦ // Сб. Тр./ВНИИЭСМ. М.:1992. № 9. С. 23-43.

11. Козлова В.К. Основные направления использования зол и золошлаковых смесей ТЭЦ Сибири в производстве строительных материалов и в строительстве // Изв. вузов. Сер. стр-во и архитектура. 1990. № 10. С. 60-63.

12. Ощепков И.А., Худоносова З.А. Активизация вяжущих свойств высококальциевых зол-уноса тепловых электростанций и перспектива экономии цемента в строительстве // Изв. вузов. Сер. стр-во и архитектура. 1995. № 12. С. 64-69.

13. Chen Y., Guan L., Zhu S., Chen W. Foamed concrete containing fly ash: Properties and application to backfilling // Construction and Building Materials. 2021. № 273. 121685.

14. Черных К.П., Овчаренко Г.И., Францен В.Б. Технология, стабилизируюшая свойства газобетона на основе высококальциевых зол // Труды научно-технической юбилейной конференции «Современные строительные материалы». Новосибирск: Изд-во НГАСУ, 2000. С. 47-48.

15. Овчаренко Г.И,. Францен В.Б., Черных К.П. Золы ТЭЦ углей КАБ в качестве сырьевого компонента для производства газобетона // Международной научно-практической конференции «Гуманизм и строительство на пороге третьего тысячелетия»: тезисы докладов. Барнаул: изд-во Алт ГТУ. 1999. С. 129.

16. Gao H., Wang W., Liao H., Cheng F. Characterization of light foamed concrete containing fly ash and desulfurization gypsum for wall insulation prepared with vacuum foaming process // Construction and Building Materials. 2021. No. 281. 122411.

17. She W., Du Y., Zhao G., Feng P., Zhang Y., Cao X., Influence of coarse fly ash on the performance of foam concrete and its application in high-speed railway roadbeds // Construction and Building Materials. 2018. No. 170. С. 153-166.

18. Gökçe H.S., Hatungimana D., Ramyar K. Effect of fly ash and silica fume on hardened properties of foam concrete // Construction and Building Materials. 2019. No. 194. С. 1-11.

19. Mugahed Amran Y.H., Alyousef R., Alabduljabbar H., Khudhair M.H.R., Hejazi F., Alaskar A., Alrshoudi F., Siddika A. Performance properties of structural fibred-foamed concrete // Results in Engineering. 2020. No. 5. 100092.

20. Liu X., Ni C., Meng K., Zhang L., Liu D., Sun L. Strengthening mechanism of lightweight cellular concrete filled with fly ash // Construction and Building Materials. 2020. No. 251. 118954.

21. Патент RU 2237041 C1, Российская Федерация, МПК C04B 38/10. Сырьевая смесь для изготовления конструктивного теплоизоляционного пенобетона: № 2003111123/03, Заявл. 17.04.2003: Опубл.27.09.2004 / П.Ф. Собкалов, В.М. Бертов; патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева".

22. Патент RU 2543847 C2, Российская Федерация, МПК C04B 38/02, C04B 38/10, B82B 3/00. Способ приготовления смеси для производства композиционного ячеистого бетона: № 2013131123/03, Заявл. 05.07.2013: Опубл. 10.03.2015 / Е. Н. Ястремский, И. А. Емельянов.

23. Патент RU 2719895 C1, Российская Федерация, МПК C04B 38/10. Бетонная смесь: № 2019121054, Заявл. 03.07.2019: Опубл. 23.04.2020 / Р.С. Федюк, А.В. Баранов, Ю.Л. Лисейцев, В.С. Лесовик, Е.А. Попов; патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС).

24. Патент RU 2635687 C1, Российская Федерация, МПК C04B 38/02, C04B 38/10, C04B 40/02. Сырьевая смесь для газобетона: № 2016122858, Заявл. 08.06.2016: Опубл. 15.11.2017 / О.В. Чемисенко, Ю.Л. Брейтер, Е.Н. Полоумова; патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет".

25. Фомина И.В., Капустин Ф.Л. Эффективный заполнитель для конструкционных бетонов на основе золы-унос // Апробация. 2013. № 3(6). С. 56-60.

26. Голик В.И., Дмитрак Ю.В., Хмелевский М.В., Стась П.П. Режим перемешивания компонентов при изготовлении бетона с добавкой золы уноса // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. № 1. С. 201-210.

27. Коровкин М.О., Калашников В.И., Ерошкина Н.А. Влияние высококальциевой золы-уноса на свойства самоуплотняющегося бетона // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 1(22). С. 49-53.

28. Jani P., Imqam A. Class C fly ash-based alkali activated cement as a potential alternative cement for CO2 storage applications // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. № 201. 108408.

29. Fuzail Hashmi A., Shariq M., Baqi A. An investigation into age-dependent strength, elastic modulus and deflection of low calcium fly ash concrete for sustainable construction // Construction and Building Materials. 2021. № 283. 122772.

30. She W., Du Y., Zhao G., Feng P., Zhang Y., Cao X. Influence of coarse fly ash on the performance of foam concrete and its application in high-speed railway roadbeds // Construction and Building Materials. 2018. №170. С. 153-166.

31. Патент RU 2745041 C1, Российская Федерация, МПК E21B 33/138, C04B 28/02, C09K 8/467, C04B 22/08, C04B 40/00, C04B 22/16, C04B 103/14. Ускорители для композитных цементных составов: № 2019121706, Заявл. 22.02.2017: Опубл. 18.03.2021 / Т.Д. Писклак, Ш.У. Риджо, Р.Г. Морган, Т.С. Содхи, С.Е.А. Ламзден, С.Дж. Льюис; Хэллибертон энерджи сервисиз, Инк.

32. Chindaprasirt P., Rattanasak U. Shrinkage behavior of structural foam lightweight concrete containing glycol compounds and fly ash // Materials & Design. 2011. № 32(2). С. 723-727.

33. Патент RU 2479518 C1, Российская Федерация, МПК C04B 18/06. Сырьевая смесь для производства легкого заполнителя бетонов (пенозола): № 2011137771/03, Заявл. 13.09.2011: Опубл. 20.04.2014 / В.А. Кутолин, В.А. Широких; патентообладатель(и): Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН).

34. Лесовик В.С., Федюк Р.С. Повышение эффективности малопроницаемых цементных композитов // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 10. С. 1346-1356.

35. Попов С.В., Брагинский В.Г., Давиденко В.П. Исследование специальных свойств бетона на заполнителях из золошлаковых смесей ТЭС // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2010. № 5-1(85). С. 135-139.

36. Патент RU 2717436 C1, Российская Федерация, МПК C04B 28/36, C01B 17/00, C04B 7/28, C04B 111/20. Вяжущее: № 2019115562, Заявл. 21.05.2019: Опубл. 24.03.2020 / Р.Т. Ахметова, Г.А. Медведева, А.А. Юсупова, Л.Р. Бараева, А.Ю. Ахметова, А.И. Хацринов; патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ").

37. Патент RU 2482146 C2, Российская Федерация, МПК C09D 5/00, C09D 1/00. Высокотемпературное теплозащитное покрытие: № 2011136161/05, Заявл. 31.05.2011: Опубл. 20.05.2013 / Ю.А. Григорьев; патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "ОВК-Руссия"

38. Amran M., Debbarma S., Ozbakkaloglu T. Fly ash-based eco-friendly geopolymer concrete: A critical review of the long-term durability properties // Construction and Building Materials. 2021. №270. 121857.

39. Moghaddam S.C., Madandoust R., Jamshidi M., Nikbin I.M. Mechanical properties of fly ash-based geopolymer concrete with crumb rubber and steel fiber under ambient and sulfuric acid conditions // Construction and Building Materials. 2021. № 281. 122571.

40. Шалаев А.Г., Шалаева М.А., Антоненко Н.А. Использование золы-уноса для решения экологических проблем сухих строительных смесей // Новые технологии в учебном процессе и производстве: Материалы XVIII Международной научно-технической конференции, Рязань, 17–19 апреля 2019 года. Рязань: Рязанский институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет», 2020. С. 200-203.

41. Бондарь А.В., Ковальский В.П. Использование отходов для производства строительных материалов // Северная Пальмира: IX Молодежной экологической конференции: сборник научных трудов. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, 2018. С. 148-151.

42. Дворкин Л.И., Житковский В.В. Сухие строительные смеси с добавкой известково-карбонатной пыли // Сухие строительные смеси. 2018. № 4. С. 13-16.

43. Бадмаева Э.В., Урханова Л.А., Лхасаранов С.А. Исследование влияния минеральных добавок на вязкость композиционных вяжущих для сухих строительных смесей // Актуальные вопросы строительного материаловедения: материалы всероссийской научно-практической конференции. Улан-Удэ: Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова. 2021. С. 6-9.

44. Урханова Л.А., Лхасаранов С.А., Бадмаева Э.В. Исследование влияния минеральных добавок на свойства и фазовый состав композиционных вяжущих для сухих строительных смесей // Вестник ВСГУТУ. 2021. № 4(83). С. 79-84.

45. Ращупкина М.А., Симачева Э.Э., Скворцова Н.В. Получение эффективных сухих строительных смесей для кладочных и штукатурных работ // III Международной научно-практической конференции «Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации»: сборник материалов. Омск: Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 2019. С. 385-390.

46. Чернышева Н.В., Муртазаев С.А.Ю., Аслаханова А.Х. Сухие строительные смеси на основе КГВ // Сухие строительные смеси. 2012. № 1. С. 12-13.

47. Zakharov A.,. Puzatova A, Dmitrieva M., Leitsin V. Prospects for the Use of Fly Ash from a Thermal Power Plant of the Kaliningrad Region in the Construction Industry // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. № 168. С. 105-116.