Летучая зола – новый компонент связки строительного бетона

Летучая зола – новый компонент связки строительного бетона

Инженеры Университета Райса (Rice University) разработали композиционное связующее вещество, которое изготавливается на основе базового компонента — летучей золы, побочного продукта угольных электростанций. Как выясняется, это связывающее успешно может заменить портландцемент в процессе приготовления бетона. При этом материал фактически является бесцементным и экологически чистым.

Летучая зола – новый компонент бетона

Связующее летучей золы не требует высокотемпературной обработки портландцемента. Практические испытания показали — вещество обладает аналогичной прочностью на сжатие после семидневного периода отверждения.

Необходима лишь небольшая часть химических реактивов на основе натрия, чтобы активировать реакцию упрочнения портландцемента.

Важно отметить:

Ежегодно в мире производится более 20 млрд. тонн бетона в рамках производственных процессов.Такой объём популярного стройматериала выбрасывает в окружающую среду 5% – 10% углекислого газа. Больший уровень загрязняющих выбросов наблюдается только в сфере транспортировки и энергетики.

Производители бетона достаточно часто используют небольшое количество летучей золы, богатой кремнием и алюминием, как дополнение к портландцементу на производстве бетона (примерно 5% – 20%).

Цель – получить более чистый продукт. Однако значительная часть бетонной смеси по-прежнему остается за цементом.

Предпринимаемые ранее попытки полностью заменить портландцемент смесью летучей золы сопровождались внедрением больших количеств дорогостоящих активаторов на основе натрия.

При этом экологические преимущества отмечались на низком уровне. Общий производственный процесс требовал затрат, значительно превышающих расходы на производство обычного бетона.

Детали исследований химического состава

Исследователи Университета Райса решили использовать анализ Тагучи — статистический метод, разработанный для сужения большого фазового пространства (всех возможных состояний) химического состава. Затем следует вычислительная оптимизация для определения лучших стратегий смешивания.

Экспериментально выяснили — способ значительно улучшает структурные и механические свойства синтезированных композитов. Получается оптимальный баланс богатой кальцием летучей золы, наносилики и оксида кальция. Активатор на основе натрия требуется в количестве, не превышающем 5% общей массы.

Прошлые эксперименты в основном строились на летучей золе типа «F», получаемой от сжигания антрацита или битуминозных углей на электростанциях. Такой тип продукта сгорания характерен низким содержанием кальция.

Однако существуют источники угля более низкого качества, такие как лигнит или суббитуминозные угли (бурые угли). Сжигание этих видов топлива приводит к образованию летучей золы с высоким содержанием кальция типа «C». Такого рода вещество сложно активировать, но учёным удалось решить эту задачу.


При помощи информации: Rice