Лабораторная работа №7
Особенности производства и определение свойств безобжигового зольного гравия
Цель работы: ознакомиться с особенностями производства безобжигового зольного гравия и определить его свойства.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить требования к сырью и основные технологические операции производства безобжигового зольного гравия (БЗГ);
2. Осуществить пробную грануляцию и определить свойства полученного БЗГ.
Материалы и оборудование:
1. Зола;
2. Портландцемент;
3. Микрокремнезем;
4. Вода;
5. Весы технические;
6. Тарельчатый гранулятор;
7. Мерный цилиндр;
8. Стандартный цилиндр для определения прочности легкого заполнителя;
9. Гидравлический пресс.
Теоретическое введение
Безобжиговый зольный гравий – затвердевшие гранулы шарообразной формы, полученные путем грануляции увлажненной смеси сухой золы от сжигания бурых и каменных углей и антрацита, вяжущего с последующей термообработкой.
Сырье:
1. Вяжущее: портландцемент марок 400 и 500, строительная известь-пушонка, гипсовые, гипсоцементно-пуццолановое (ГЦПВ) вяжущие. В зависимости от вида применяемого вяжущего твердение сырцовых зольных гранул проводится в пропарочных камерах или автоклавах.
2. Золы ТЭС сухого отбора, высушенные золы из отвалов их гидроудаления, золошлаковые смеси. Содержание частиц несгоревшего топлива в золах и золошлаковых смесях допускается до 25%, удельная поверхность более 2500 см2/г.
Содержание в золе остаточного углерода должно быть не более 25% для зол от сжигания каменных углей и антрацита и не более 5% для зол от сжигания бурых углей; содержание свободной окиси кальция – не более 10%; содержание сульфатной серы – не более 1%; общее содержание серы в пересчете на SO3 – не более 5%. Влажность золы не должна превышать 3%. В составе отвальной золошлаковой смеси содержание частиц размером более 1 мм не должно превышать 10 % по массе.
Возможность использования золы от сжигания твердого топлива в производстве БЗГ обусловлена наличием в ее составе метакаолинита и алюмосиликатных минералов, которые придают ей различную активность при твердении. Твердение гранул БЗГ происходит за счет введения 10-20% портландцемента. Портландцемент определяет прочность гранул не только за счет собственного его твердения, но и оказывает активирующее действие и стимулирует проявление вяжущих свойств золы и шлака.
В процессе термообработки происходит активизация алюмосиликатных компонентов золы и их химическое взаимодействие с гидроокисью кальция с образованием гидросиликатов и гидроалюминатов кальция переменного состава, а также гидросульфоалюминатов кальция трехсульфатной и моносульфатной формы.
3. Для снижения плотности БЗГ в шихту вводят различные облегчающие добавки: перлитовый песок, древесные опилки, отходы пеностекла или газосиликата и др.
Производство БЗГ осуществляют в следующей последовательности. Сырьевую смесь подвергают помолу, а затем после увлажнения смеси осуществляют ее грануляцию в тарельчатых или барабанных грануляторах. Сырцовые гранулы проходят термическую и тепловлажностную обработку. При необходимости в смесь вводят добавки – ускорители твердения.
Характер грануляции связан с гранулометрическим составом смеси: гранулируемость смеси и характеристики сырцовых гранул оптимальны при наличии в смеси до 30% частиц размером менее 20 мкм.
Достоинством БЗГ является экономия топлива и энергоресурсов в 2..3 раза при его производстве по сравнению с производством обжигового зольного гравия, возможность применения местных техногенных отходов в качестве сырья.
Физико-механические характеристики БЗГ определяют в возрасте 28 суток нормального твердения.
Зерна БЗГ должны иметь окатанную округлую форму. Среднее значение коэффициента формы зерен гравия (D/d) должно быть не более 1,5.
В зависимости от насыпной плотности БЗГ подразделяют на марки: 700, 800, 900, 1000.
Прочность при сдавливании в цилиндре до 5-6 МПа.
БЗГ используется в качестве крупного заполнителя для бетонов классов В15-В30 со средней плотностью 1700 – 2000 кг/м3.
Порядок выполнения работы
Количество сухих компонентов:
1. Золы - 1,5 кг (75 %), ПЦ - 0,5 кг (25 %).
2. Золы - 1,4 кг (70 %), ПЦ - 0,3 кг (15 %), микрокремнезем - 0,3 кг (15 %).
Сухие компоненты смешивают в круглой чаше. Полученную смесь помещают в тарельчатый гранулятор (рис.1,2), на поверхность которого разбрызгивают воду из пульверизатора. Образуются накатанные гранулы (рис.3), которые подвергаются ТВО в лабораторной пропарочной камере по обычному режиму.
Рисунок 1, 2 - Тарельчатый гранулятор (вид спереди, вид сбоку)
Рисунок 3 - Накатанные гранулы
Далее определяют насыпную плотность и прочность при сдавливании в цилиндре (рис.4,5) и соответствующие им марки по ГОСТ 32496-2013.
Данные:
Мерный цилиндр объемом V = 2 литра, массой mцил = 0,34 кг.
Масса первого компонента (зола, ПЦ) m1 = 1,44 кг.
Масса второго компонента (зола, ПЦ, микрокремнезем) m2 = 1,16 кг.
Прочность при сдавливании: Rсд1 = 20 кН; Rсд2 = 12 кН.
Рисунок 4, 5 - Стандартный цилиндр для определения прочности легкого заполнителя
Вывод: в ходе лабораторной работы установили, что согласно ГОСТ 32496-2013 "Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия" полученный гравий соответствует марки по прочности П15, а по насыпной плотности - первый состав М600, второй - М450.
