Исследование влияния замещения цемента тонкодисперсной высококальциевой летучей золой на свойства тампонажного раствора

Введение 5
Глава 1 Анализ литературы по теме исследования 9
1.1 Преимущества применения летучих зол от сжигания угля в цементных смесях 9
1.2 Процесс гидратации цементов с применением летучих зол от сжигания угля 13
1.3 Использование летучей золы от сжигания угля в тампонажных растворах 15
Глава 2 Методики экспериментов 19
2.1 Исходные материалы 19
2.2 Приготовление композитных образцов и методы испытаний 22
Глава 3 Результаты экспериментов 23
3.1 Результаты испытания растекаемости 23
3.2 Результаты исптытания времени загустевания 25
3.3 Результаты испытания прочности на сжатие 28
3.4 Результаты испытания плотности 32
3.5 Результаты испытания расширяющего эффекта 39
Заключение 41
Список сокращений 43
Список использованных источников 44

Весь текст будет доступен после покупки

Производство цемента для тампонажных растворов является сложным технологическим процессом, при котором атмосфера неизбежно подвергается негативному воздействию. Главными факторами, влияющими на окружающую среду, являются: пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряющиеся компоненты) и газообразные выбросы в атмосферу. Газообразные выделения от системы печей являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента. Основной газ, который выбрасывается в атмосферу это CO2, в связи с этим, на сегодняшний день активно рассматриваются способы частичного или полного замещения цемента на цементирующие техногенные материалы, такие как доменный шлак, летучие золы от сжигания угля, микрокремнезем, применение геополимеров, что является не только средством утилизации побочных продуктов промышленности, но и способствует созданию материалов с улучшенными свойствами.
Использование альтернатив цемента позволит снизить выбросы углекислого газа в атмосферу за счет уменьшение его объемов производства, а также уменьшить расходуемые природные ресурсы, выступающие сырьем для производства цементов, такие как гипс, глина, известняк. Наибольший интерес для замещения представляют летучие золы от сжигания углей в силу своих экологических и экономических преимуществ.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 Анализ литературы по теме исследования

1.1 Преимущества применения летучих зол от сжигания угля в цементных смесях

При сжигании угля в мире производится около 1 млрд тонн в год энергетических зол, уровень утилизации которых составляет в среднем около 25 %, достигая 50-90 % в наиболее развитых странах мира [5, 6]. Наиболее масштабным направлением утилизации энергетических зол является строительная индустрия, в которой золы используются в производстве смешанных цементов и разного типа бетонов [7-9]. В России образуется около 22 млн тонн/год золошлаковых отходов, из которых утилизируется не более 4 млн тонн (18 %) [10]. В СФО образуется 13 млн тонн/год, значительную долю которых составляют именно высококальциевые золы [11].
При неоспоримых экологических и экономических преимуществах использование ЛЗ (летучих зол) может приводить к улучшению свойств цементно-зольных растворов, параметров прочности и долговечности конечных изделий. Например, добавление низкокальциевых алюмосиликатных ЛЗ класса F позволяет повысить текучесть строительных растворов, снизить теплоту гидратации и ограничить риск растрескивания, способствуя повышению долговременной прочности [12, 13]. Улучшению текучести цементно-зольных растворов способствует сферическая форма остеклованных зольных частиц и низкая пуццолановая активность алюмосиликатного стекла на начальной стадии гидратации [14]. Одним из преимуществ ЛЗ является их высокая дисперсность, поэтому их можно использовать без дополнительного измельчения. С увеличением дисперсности зол процесс образования гидратных продуктов протекает более активно, увеличивается их масса, заполняя пространство между частицами, снижая пористость и увеличивая прочность. Дополнительным преимуществом применения летучих зол является улучшение технических свойств цементов и бетонов, таких как удобоукладываемость, прочность на сжатие и на изгиб в поздние сроки, долговечность [15, 16], коррозионная устойчивость [17].

Весь текст будет доступен после покупки

1. World Coal Association https://www.futurecoal.org/coal-facts/ , дата обращения 09.05.2024.
2. Ведомости. https://www.vedomosti.ru/business/articles/2023/08/25/991818-v-rossii-k-2050-godu-dolya-uglya-v-generatsii-energii-mozhet-virasti, дата обращения 09.05.2024.
3. Филиппов С.П., Дильман М.Д. ТЭЦ в России: необходимость технологического обновления // Теплоэнергетика. 2018. Т. 65. № 11. С. 5-22.
4. Веселов Ф.В., Ерохина И.В., Новикова Т. В., Хоршев А. А. Перспективы использования угля в российской теплоэнергетике // Конференция УгольЭко-2016, Москва 2016.
5. Yao Z.T., Ji X.S., Sarker P.K., Tang J.H., Ge L.Q., Xia M.S., Xi Y.Q. A comprehensive review on the applications of coal fly ash // Earth-Sci. Rev. 2015. V. 141. P. 105–121.
6. Belviso C. State-of-the-art applications of fly ash from coal and biomass: A focus on zeolite synthesis processes and issues // Prog. Energy Combust. Sci. 2018. V. 65. P. 109-135.
7. Yu J., Lu C., Leung Ch.K.Y., Li G. Mechanical properties of green structural concrete with ultrahigh-volume fly ash // Constr. Build. Mater. 2017. V. 147. P. 510–518.
8. Pranav S., Aggarwal S., Yang E-H., Sarkar A.K., Singh A.P., Lahoti M. .Alternative materials for wearing course of concrete pavements: A critical review // Constr. Build. Mater. 2020. V. 236. 117609.
9. Zhou J., Gao X., Liu C. Optimization of mix design o micro-concrete for shaking table test // Adv. Concrete Constr. 2022. V. 13, № 3. P. 215-221.
10. Аникеев В., Силка Д. От отходов угольных электростанций к производству строительных материалов // Энергетическая политика, 28.01.2021. [Электронный ресурс]. https://energypolicy.ru/ot-othodov-ugolnyh-elektrostanczij-k-proizvodstvu-stroitelnyh-materialov/ugol/2021/14/28/ (дата обращения 09.05.2024).
11. Николаев Б. Опасные, но полезные золоотвалы // Независимая газета. 12.10.2020. [Электронный ресурс]. https://www.ng.ru/energy/2020-10-12/16_7987_waste.html (дата обращения 09.05.2024).
12. Choudhary R., Gupta R., Nagar R. Impact on fresh, mechanical, and microstructural properties of high strength self-compacting concrete by marble cutting slurry waste, fly ash, and silica fume // Constr. Build. Mater. 2020. V. 239. 117888.

Весь текст будет доступен после покупки