Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
- 14 -14
Одеська державна академія
будівництва та архітектури
Майстренко Оксана Федорівна
УДК 628.492:691.004.8:502.7
Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів
05.23.05. Будівельні матеріали та вироби
Автореферат
Дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Одеса - 2001
Дисертація є рукописом.
Робота виконана в Одеської державної академії будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник доктор технічних наук, професор
Дорофєєв Віталій Степанович
Одеська державна академія будівництва та архітектури, професор кафедри залізобетонних та кам’яних конструкцій
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор,
Орловський Юрій Ігоревич,
Львівський державний технічний університет “Львівська політехніка”
кандидат технічних наук,
Гнип Ольга Павлівна,
замісник директора по виробництву
ВАТ “Силікат”
Провідна установа Донбаська державна академія будівництва та архітектури, кафедра технології будівельних матеріалів, виробів і автомобільних доріг, Міністерства освіти і науки України, м. Макіївка.
Захист відбудеться “ 15 ” травня 2001 р. о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.085.01. Одеської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 65029 м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 65029 м. Одеса, вул. Дідріхсона, 4
Автореферат розісланий “ ” квітня 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Макарова С.С.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Аналіз екологічної ситуації в Україні свідчить про те, що до негативних факторів, які впливають на навколишнє середовище, можуть бути віднесені тверді побутові відходи. Кількість побутових відходів збільшується з кожним роком. Одним із методів ліквідації твердих побутових відходів (ТПВ), який найбільше відповідає санітарно-гігієнічним вимогам, є термічний метод (спалювання). Метод спалювання ТПВ використовується у кількох містах України (Київ, Харків, Дніпропетровськ, Севастополь). В Одесі та Іллічівську планується будівництво заводів по термічної переробці побутових відходів. Але спалювання ТПВ не дозволяє відмовитись від звалищ. Тому використання продуктів спалювання ТПВ по аналогії з використанням горілих порід, зол та шлаків від спалювання рядового палива в якості сировини в промисловості будівельних матеріалів дозволить вирішити ряд екологічних питань: знизити пресинг на навколишнє середовище у разі зменшення об'ємів добутку первинної сировини; зменшити об'єми складування продуктів спалювання ТПВ у золовідвалах, які не тільки займають дорогокоштовні міські та приміські території, але й негативно впливають на довкілля (ґрунт, воду, повітря).
Зв’язок роботи з науковими програмами. Робота виконана згідно з координаційним планом НДР Міністерства освіти та науки України на 1998 –роки “Створення нових ефективних будівельних матеріалів, виробів та конструкцій на основі компонентів органічного та неорганічного походження, технологій та обладнання для їх виробництва” за темою “Модифікація заповнювачів із золошлакових відходів промисловості для бетонів та виробів на їх основі” № держреєстрації 0198И004272 (тема № 77 з 04.1998 по 31.12.2000).
Мета і задачі дослідження. Мета –одержання бетонів із заданими будівельно-технологічними властивостями з використанням продуктів спалювання ТПВ як заповнювачів і їх санітарно-гігієнічна оцінка.
Для реалізації вказаної мети розв’язувались наступні задачі:
Об’єкт дослідження –продукти спалювання твердих побутових відходів.
Предмет дослідження –хімічні та фізико-технічні властивості продуктів спалювання ТПВ у разі їх використання в якості заповнювачів для бетонів.
Методи дослідження –при дослідженні продуктів спалювання ТПВ застосовувались фізико-хімічні, фізико-механічні та хімічні методи сучасного аналізу будівельних матеріалів, при обробці експерименталь-них даних застосовувався метод математичного планування експеримен-ту з побудовою математичних моделей залежності досліджувальних факторів.
Наукова новизна одержаних результатів:
Практичне значення одержаних результатів.
Особистий внесок здобувача. Розроблена наукова гіпотеза про можливість стабілізування продуктів спалювання ТПВ і використання їх у якості заповнювачів для бетонів, виконані відповідні експериментальні дослідження, зроблено аналіз отриманих результатів, виконані необхідні теоретичні обгрунтовання. Підготовленні наукові повідомлення і статті як особисто, так і в співавторстві з науковим керівником.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на науково-дослідних конференціях ОДАБА у 1997…2001 р.р., на міжнародному семінарі “Моделювання в матеріалознавстві” (Одеса, 1995 р.), ХХХVI міжнародному семінарі “Комп’ютерне матеріалознавство та забезпечення якості” (Одеса, 1997 р.), симпозіумі “ Строй-експо 98 ” (Одеса, 1998 р.), симпозіумі “Дом-експо 98” (Одеса, 1998 р.), конференції “Утилізація відходів, організація та контроль полігонів” (Одеса, 1999 р.), симпозіумі “Дом-експо 2000” (Одеса, 2000 р.), 4-той Українській науково-практичній конференції “Механіка ґрунтів та фундаментобудування” (Київ, 2000 г.).
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць, у тому числі 3 статті у наукових фахових виданнях.
Обсяг роботи. Дисертаційна робота має вступ, п’ять розділів, загальні висновки, список літератури із 189 джерел і 3 додатка. Повний обсяг дисертації складає 186 сторінок, в тому числі 112 сторінок основного тексту, 52 таблиці (22 стор.), 27 рисунків (18 стор.) і 19 сторінок додатків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі викладена актуальність теми дисертації, мета роботи, визначені наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, приведені відомості про апробацію роботи.
У першому розділі аналізуються сучасний стан і задачі досліджень по темі дисертації. Проведено огляд публікацій по досвіду використання продуктів спалювання твердих побутових відходів у різних країнах. Розглянуто питання утворення й утилізації відходів із погляду екології регіону.
В Україні основна маса відходів вивозиться на звалища. На сьогоднішній день ці смітники займають більше 130 тис. га з кількістю відходів понад 20 млрд.т. До складу твердих побутових відходів входять непридатні до подальшого вживання речі й матеріали, які вивозять на звалища. З усіх існуючих методів знешкодження побутових відходів найбільше задовольняє санітарно-гігієнічним вимогам –термічний (спалювання). Спалювання побутових відходів засвоєно в ряді міст України. Однак, спалювання не дозволяє відмовитися від звалищ тому, що продукти спалювання ТПВ (золи, шлаки) також утворюють своєрідні склади. У роботі показана доцільність використання продуктів спалювання твердих побутових відходів у промисловості будівельних матеріалів за аналогією з паливними золами і шлаками, золами і шлаками горілих порід.
У другому розділі приводяться характеристики вихідних матеріалів, методи та блок-схема досліджень.
У якості в'яжучого застосовували цемент Одеського заводу марки 400, заповнювачів –продукти спалювання твердих побутових відходів, відходи камнепилення вапняку-черепашечнику, гранітний щебінь.
Розрахунок моделей та їх графічне відображення проводилися в системі COMPEX, запропонованої й розробленої професором В.А. Вознесенським. У якості незалежних змінних була прийнята витрата цементу й кількість заповнювачів. Склад бетону для кожного рядка плану підбирався таким чином, щоби витрата води забезпечувала задану рухливість бетонної суміші. Для кожного досліду готувалися зразки-куби розміром 100х100х100 мм, що випробовувалися на 28-у добу нормального твердіння.
У третьому розділі приведені хіміко-мінералогічний склад, фізико-технічні характеристики, гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ, порівняльний аналіз властивостей горілих порід, зол і шлаків від спалювання рядового палива та золошлакових сумішей ТПВ. Показано механізм стабілізації морфологічного складу продуктів спалювання ТПВ методом розділу їх на фракції, а також приведені рекомендації по використанню фракціонованих продуктів спалювання ТПВ у якості заповнювачів.
Були досліджені продукти спалювання побутових відходів заводів Дніпропетровська, Києва, Севастополя, Харкова з метою з'ясування можливості їх використання в промисловості будівельних матеріалів.
Продукти спалювання побутових відходів складаються із золошлакової суміші (зола, шлак, металеві утворення) і золи-виносу, яка осідає в скруберах, электрофільтрах. Великі зерна продуктів спалювання ТПВ складаються в основному, із негорючих частин побутових відходів: скло, кераміка, каміння, кістки, дрібні металеві утворення. Основна маса золи-виносу утворюється при спалюванні відходів паперу, деревини.
За своїми фізико-технічними властивостями продукти спалювання ТПВ близькі до паливних зол і шлаків:
Хімічний склад продуктів спалювання ТПВ нестабільний і залежить від пори року, компонентів побутових відходів, технологічних параметрів спалювання, конструкції печі. Мінімальні й максимальні значення складу основних оксидів у досліджених продуктах спалювання ТПВ не виходять за межі показників аналогічних відходів вітчизняних і закордонних заводів.
В табл. 1 приведені данні показників хімічного складу золошлакової суміші Кримського, Київського, Харківського, Московського заводів по термічній переробці побутових відходів, а також, для порівняння ряду заводів США. Проведеними дослідженнями були визначені показники для Кримського, Київського та Харківського термічних заводів. Показники у графах 5,6,7 для Харківського, Московського та термічних заводів США приведені з літературних джерел.
Сірка присутня в продуктах спалювання з різним ступенем окислення у виді сульфідної, сульфітної і сульфатної. Її кількість не перевищує кількості сіркомістких сполук, які знаходяться у золах і шлаках бурого вугілля, сланців, що використовують у промисловості будівельних матеріалів.
Гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ, у порівнянні з паливними золами і шлаками, –незначна через малу кількість умовно глинистої речовини в побутових відходах і відносно низьку температуру спалювання ТПВ. Установлено, що має місце взаємодія золошлакової суміші й золи-виносу з гідроокисом кальцію, цементом, гіпсом. Всередньому, вміст SiО в продуктах спалювання ТПВ в 2...3 рази нижчий, а CaО у 3 рази вищий, ніж у паливних золах і шлаках.
Таблиця 1
Порівняння показників хімічного складу золошлакової суміші різних заводів
|
Показники, % |
Заводи по термічній переробці побутових відходів |
Середнє для 25 заводів, США |
|
Крим |
Київ |
Харків |
Харків |
Москва |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
SiO |
24,7 |
57,4 |
56,5 |
57,8 |
54,56 |
44,73 |
|
AlO |
14,05 |
17,7 |
15,6 |
6,6 |
9,1 |
17,44 |
|
CaO |
21,0 |
12,8 |
10,4 |
11,8 |
15,57 |
10,52 |
|
FeO |
4,0 |
3,5 |
5,7 |
6,51 |
2,76 |
9,26 |
|
TiO |
0,65 |
- |
- |
0,59 |
0,98 |
2,92 |
|
MgO |
5,6 |
7,9 |
7,14 |
1,8 |
3,2 |
2,1 |
|
NaO, KO |
3,3 |
0,2 |
0,33 |
6,41 |
4,51 |
8,14 |
|
PO |
- |
- |
- |
1,4 |
2,5 |
1,52 |
|
SO |
6,15 |
0,6 |
0,73 |
0,36 |
2,53 |
3,69 |
|
MnO |
- |
0,08 |
0,1 |
0,28 |
0,23 |
0,29 |
Кількість часток незгорілого палива в золошлакових сумішах і золи-виносу при спалюванні рядового палива і побутових відходів завжди менша їх втрат при прожарюванні (в.п.п.). В.п.п. досліджених продуктів при їх спалюванні не можуть бути на перешкоді для їхнього використання у виробництві будівельних матеріалів, тому що вони менші від даного показника в золах і шлаках теплових електростанцій.
У зв'язку з різним походженням компонентів твердих побутових відходів, фізико-хімічні властивості продуктів їх спалювання нестабільні через неоднорідність структури пальної частини відходів. Непальна частина відходів при спалюванні практично не змінюється. Компоненти продуктів спалювання ТПВ істотно відрізняються між собою по щільності, міцності, хімічному складу й інших показниках. З цієї причини накладаються деякі обмеження, пов'язані з використанням їх у промисловості будівельних матеріалів без відповідної попередньої обробки.
Встановлено, що одним із методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ може бути їх поділ на фракції (фракціювання), що дає можливість одержати заповнювачі з більш стабільними хімічними й фізико-технічними показниками властивостей. Механізм стабілізації полягає в тому, що близькі за походженням компоненти ТПВ після спалювання утворюють частки з близькими геометричними параметрами. Наприклад, папір, дерево, тканина після спалювання утворюють дрібні фракції (зола, зола-виносу), а скло, кераміка, каміння, кістки –середні і великі фракції в залежності від попередніх розмірів, в результаті чого розкид показників фізико-технічних і хімічних властивостей кожної з отриманих фракцій зменшується і стабілізується їх склад. Кількість сполук сірки зменшується в 2...6 разів зі збільшенням розміру фракцій.
У табл. 2 приведені показники основних фізико-технічних властивостей на підставі проведених досліджень проб продуктів спалювання ТПВ Кримського заводу по термічній переробці відходів, починаючи з 1985 р.
Таблиця 2
Середньорічні показники продуктів спалювання по фракціях
|
Розміри фракцій, мм |
Кількість |
Насипна щільність, кг/м |
Істинна щільність кг/м |
|
|
% |
тис. т |
|||
|
20…40 |
6…10 |
5,2 |
1000…1100 |
2300…2450 |
|
10…20 |
10…14 |
7,8 |
900…1000 |
2300…2450 |
|
5…10 |
18…22 |
13,0 |
850…950 |
2300…2450 |
|
2,5…5 |
20…26 |
14,95 |
850…950 |
2200…2350 |
|
1,25…2,5 |
5…7 |
3,9 |
800…850 |
2200…2350 |
|
0,63…1,25 |
9…11 |
6,5 |
750…800 |
2100…2150 |
|
0,315…0,63 |
8…10 |
5,85 |
750…800 |
2100…2150 |
|
0,14…0,315 |
6…8 |
4,55 |
650…750 |
2050…2100 |
|
Менші 0,14 |
4…6 |
3,25 |
600…650 |
2050…2100 |
|
Золошлакова суміш |
100 |
65 |
800…1100 |
2050…2450 |
|
Зола-виносу |
- |
10 |
500…600 |
2050…2150 |
Заповнювачі, отримані із фракційованих продуктів спалювання ТПВ, не гірше за своїми основними характеристиками від паливних зол і шлаків, які застосовуються у будівництві.
На підставі проведених досліджень, а також з огляду на досвід по використанню горілих порід, паливних зол і шлаків з участю автора були розроблені і затверджені технічні умови на заповнювачі із продуктів спалювання ТПВ: ТУУ 40-02071033-011-95 “Песок шлаковый и смесь золошлаковая от сжигания твердых бытовых отходов”; ТУУ40-02071033-010-95 “Щебень шлаковый от сжигания твердих бытовых отходов для бетонов”.
У четвертому розділі наведенні дані про вплив складу продуктів спалювання ТПВ на міцність та морозостійкість бетонів. В результаті обробки експериментальних даних за методикою планованого експерименту були отримані адекватні математичні моделі залежності міцності й щільності досліджених бетонів від їх складу. Досліджувались наступні склади бетонів:
Як приклад, на рис. 1 приведена залежність міцності бетону на вапняковому щебені і золошлакової суміші при стиску від його складу.
Бетони на щебені з продуктів спалювання і кварцовому піску, золошлаковій суміші і кварцовому піску, а також бетони на вапняковому щебені і золошлаковій суміші за своїми фізико-технічними характеристиками відповідають нормативним документам і їх можна віднести до низькомарочних.
При порівняльній оцінці матеріалоємності бетону на гранітному щебені і золошлаковій суміші встановлено, що його використання не доцільне, через відносно високу питому витрату клінкерної частини цементу на одиницю міцності матеріалу. Крім того, використання гранітного щебеню як крупного заповнювача разом із золошлаковою сумішшю не ефективно для бетонів малої міцності. Гранітний щебінь має значну вартість і більш високі міцності характеристики стосовно золошлакової суміші.
При готування бетонів із золошлакової суміші, розділеної на дрібні фракції, вимагає значних витрат на фракціювання. При порівняльній оцінці матеріалоємності встановлено, що фракціювання золошлакових сумішей 0...2,5 мм не раціональне.
Введення золи-виносу в бетон як наповнювача дозволяє оцінити її придатність у якості активної добавки. Виконані експерименти показали, що використання золи-виносу продуктів спалювання твердих побутових відходів у якості наповнювача не дало позитивного технологічного ефекту, а навпаки привело до зниження фізико-механічних характеристик бетону.
Випробування бетонів на морозостійкість проводилося відповідно до вимог нормативних документів. Бетони на щебені з продуктів спалювання і кварцовому піску, золошлаковій суміші і кварцовому піску по морозостійкості відповідають марці F 75. Бетони на вапняковому щебені і золошлаковій суміші –марці F 50.
У п'ятому розділі приведена санітарно-гігієнічна оцінка продуктів спалювання ТПВ і бетонів на їх основі.
Дослідження проводилися в трьох напрямках: визначення радіоактивності, вилуговування важких металів, міграції летючих сполук.
Дослідження проводилися методами гамма-спектрометрії на АИ –і на радіометрі “БЕТА” у радіологічній лабораторії Одеської обласної санепідемстанції. Встановлено, що сумарна питома активність природних радіонуклідів не перевищує нормативів для будівельних матеріалів першого класу в продуктах спалювання ТПВ Кримського, Київського і Харківського заводів (менш 370 Бк/кг), а штучні радіонукліди –відсутні.
Таким чином, величина радіоактивності не накладає обмежень ні на кількість продуктів спалювання ТПВ в будівельних матеріалах, ні на галузь застосування матеріалів, виготовлених на їх основі.
Для екологічної оцінки запропонованих будівельних матеріалів використали метод вилуговування важких металів дистильованою водою, або кислими розчинами. У першому випадку вилуговування важких металів із продуктів спалювання ТПВ складає для нікелю, міді і кадмію 1,5...9 %, а для марганцю, цинку і заліза 0,17...0,6 % від їхньої кількості у зразку.
Результатом вилуговування важких металів із бетону, гіпсобетону і цегли, отриманих на основі продуктів спалювання ТПВ, аналогічні результатам вилуговуванням з традиційних матеріалів і сировини (вапняк, цемент, гіпс). Тому можна зробити висновок, що цей показник не накладає обмежень на застосування продуктів спалювання ТПВ у будівництві (табл. 3).
Таблиця 3
Вилуговування важких металів із сировини і будівельних матеріалів, %
|
Зразок |
Мідь |
Свинець |
Цинк |
Хром |
Кадмій |
|
Зола-виносу |
0,0049 |
,0069 |
,0022 |
,016 |
,00013 |
|
Золошлакова суміш |
0,0033 |
,0033 |
,0085 |
,009 |
,00026 |
|
Шлак |
0,0024 |
,0106 |
,006 |
,031 |
,00034 |
|
Вапняк-черепашник |
- |
,001 |
- |
,023 |
,0015 |
|
Гіпс |
0,0016 |
,0071 |
,00005 |
,007 |
,00083 |
|
Цемент |
0,0011 |
,0112 |
,0009 |
,014 |
,0003 |
|
Цегла, фракція менш 0,14мм |
0,0012 |
,0072 |
,00048 |
,021 |
,00085 |
|
Цегла, фракція більш 20мм |
0,000023 |
,0003 |
0,00031 |
,0005 |
,00007 |
|
Гіпсобетон із використанням продуктів спалювання ТПВ |
0,0021 |
,0067 |
,0005 |
,017 |
,0003 |
|
Бетон із використанням продуктів спалювання ТПВ |
0,0023 |
,005 |
,00032 |
,018 |
,00035 |
При існуючих досить низьких температурах спалювання ТПВ на заводах України продукти спалювання містять деяку кількість залишкового органічного вуглецю. Встановлено, що продукти спалювання ТПВ можуть виділяти в навколишнє середовище фенол, формальдегід, олефіни та інші органічні речовини. Виділення фенолу й формальдегіду в деяких зразках перевищують гранично припустимі максимально разові концентрації для атмосферного повітря (ГПКМ.Р.Атм.П.). Ці значення значно зменшуються при оштукатурюванні бетонних поверхонь, дотриманні режиму спалювання побутових відходів, попередній витримці продуктів спалювання у відвалах перед використанням. Необхідно виконати додаткові дослідження продукції кожного заводу з метою більш повного вивчення цього явища і кореляції газовиділення продуктів спалювання ТПВ з технологічним режимом спалювання.
Заповнювачі із продуктів спалювання рекомендується застосовувати для важких і легких бетонів, формувальних сумішей, які застосовують при будівництві приміщень допоміжного призначення (із короткочасним перебуванням людей) типу складських приміщень, гаражів, бойлерних, трансформаторних підстанцій, а також при виготовленні виробів для облаштованості територій і фундаментів.
У додатках приведені результати впровадження дослідно-промислової партії пустотілих блоків з розміром 188 х 190 х 390 мм для будинків що неопалюються, відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7.-7-94 “Вироби бетонні стінові дрібноштучні” додаток Б, на ВКП АТ “Одестрансбуд”, а також результати розрахунку математичних моделей у системі СОМРЕХ, результати випробувань зразків бетону на морозостійкість.
ОСНОВНІ ВИСНОВКИ
Список опублікованих праць
Майстренко О.Ф. Бетони з використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів. –Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.23.05 –будівельні матеріали та вироби.
Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса 2001.
Дисертація присвячена питанням отримання бетонів із використанням заповнювачів на основі продуктів спалювання твердих побутових відходів. Були досліджені продукти спалювання ТПВ заводів Дніпропетровська, Києва, Севастополя, Харкова з метою з'ясування можливості їх використання в промисловості будівельних матеріалів.
Встановлено, що одним з методів стабілізації складу продуктів спалювання ТПВ може бути їх поділ на фракції, що дає можливість одержати заповнювачі з більш стабільними хімічними і фізико-технічними показниками властивостей.
Були досліджені хімічні властивості і гідравлічна активність продуктів спалювання ТПВ і вивчена їх взаємодія з продуктами гідратації цементу.
Отримано різні склади бетонів із використанням заповнювачів із продуктів спалювання ТПВ і вивчений вплив складів продуктів спалювання ТПВ на міцність і морозостійкість бетонів.
Проведено санітарно-гігієнічну оцінку продуктів спалювання ТПВ і бетонів на їх основі, і визначена їх раціональна область використання.
Ключові слова: тверді побутові відходи (ТПВ), продукти спалювання ТПВ, золошлакова суміш, зола-виносу, заповнювач.
Майстренко О.Ф. Бетоны с использование заполнителей на основе продуктов сжигания твердых бытовых отходов. –Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 –строительные материалы и изделия.
Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса 2001.
Диссертация посвящена вопросам получения бетонов с использование заполнителей на основе продуктов сжигания твердых бытовых отходов. Были исследованы продукты сжигания ТБО заводов Днепропетровска, Киева, Севастополя, Харькова с целью выяснения возможности их использования в промышленности строительных материалов. Продукты сжигания бытовых отходов состоят из золошлаковой смеси (зола, шлак, металлические включения) и золы-унос, оседающей в скрубберах, электрофильтрах.
По своим физико-техническим свойствам продукты сжигания ТБО близки к топливным золам и шлакам. Химический состав продуктов сжигания ТБО не стабилен и зависит от времени года, компонентов бытовых отходов, технологических параметров сжигания, конструкции печи. Были исследованы химические свойства и гидравлическая активность продуктов сжигания ТБО и изучены их взаимодействие с продуктами гидратации цемента.
Определено, что сера присутствует в продуктах сжигания с разной степенью окисления: в виде сульфидной, сульфитной и сульфатной. Её содержание не превышает количество серосодержащих соединений, находящихся в золах и шлаках бурых углей, сланцев, используемых в промышленности строительных материалов.
В связи различным происхождением компонентов отходов, физико-химические свойства продуктов сжигания ТБО не стабильны и поэтому существенно отличаются между собой по плотности, прочности, химическому составу и другим показателям.
Установлено, что одним из методов стабилизации состава продуктов сжигания ТБО может быть разделение их на фракции, что даёт возможность получить заполнители с более стабильными химическими и физико-техническими показателями свойств. Механизм стабилизации заключается в том, что близкие по происхождению компоненты ТБО после сжигания образуют частицы с близкими геометрическими параметрами. В результате чего разброс показателей физико-технических и химических свойств каждой из полученных фракций уменьшается и стабилизируется их состав. Содержание соединений серы уменьшается в 2…6 раз с увеличением размера фракций.
Заполнители, полученные из фракционированных продуктов сжигания, не уступают по своим основным характеристикам топливным золам и шлакам, применяемым в строительстве.
На основании проведенных исследований были разработаны и утверждены технические условия на заполнители из продуктов сжигания ТБО.
Получены различные составы бетонов с использованием заполнителей из продуктов сжигания ТБО и изучено влияние составов продуктов сжигания ТБО на прочность и морозостойкость бетонов. В результате обработки экспериментальных данных по методике планиро-ванного эксперимента были получены адекватные математические модели зависимости прочности и плотности исследуемых бетонов от их составов.
Установлено, что бетоны на щебне из продуктов сжигания и кварцевом песке, золошлаковой смеси и кварцевом песке, а также бетоны на известняковом щебне и золошлаковой смеси по физико-техническим характеристикам соответствуют нормативным документам. Испытание бетонов на морозостойкость показали, что бетоны на щебне из продуктов сжигания и кварцевом песке, золошлаковой смеси и кварцевом песке соответствуют марке F 75. Бетоны на известняковом щебне и золошлаковой смеси –марке F 50.
Санитарно-гигиеническая оценка продуктов сжигания ТБО и бетонов на их основе проводилась по трем направлениям: определение радиоактивности, выщелачиваемости тяжелых металлов, миграции летучих соединений.
Выщелачиваемость тяжелых металлов из бетона, гипсобетона и кирпича, полученных на основе продуктов сжигания ТБО, сопоставима с выщелачиваемостью из традиционных материалов и сырья (известняк, цемент, гипс). Этот показатель не накладывает ограничений на применение продуктов сжигания ТБО в строительстве.
Установлено, что при существующих довольно низких температурах сжигания ТБО на заводах Украины, продукты сжигания содержат некоторое количество остаточного органического углерода. Установлено, что продукты сжигания в результате неполного сгорания органической составляющей ТБО могут выделять в окружающую среду фенол, формальдегид, олефины и другие органические вещества. Эти значения значительно уменьшаются при оштукатуривании бетонных поверхностей, соблюдении режима сжигания бытовых отходов, предварительной выдержке продуктов сжигания в отвалах перед использованием. Необходимы дополнительные исследования продукции каждого завода с целью более полного изучения этого вопроса и корреляции газовыделения продуктов сжигания с технологическим режимом сжигания.
Заполнители из продуктов сжигания рекомендуются для тяжелых и легких бетонов, формовочных смесей, применяемых в промышленном и сельскохозяйственном строительстве при строительстве помещений вспомогательного назначения типа складских помещений, гаражей, котельных, бойлерных, трансформаторных подстанций, а также изделий для обустройства территорий и фундаментов.
Ключевые слова: твердые бытовые отходы (ТБО), продукты сжигания ТБО, золошлаковая смесь, зола-унос, заполнитель.
АNNOTATION
Maystrenko O.F. Concretes using aggregates on the basis of products of solid refuse incineration. - Manuscript.
Thesis for a scientific degree of the candidate of sciences by the speciality 05.23.05 - building materials and products.
Odessa State Academy of building and architecture, Odessa 2001.
The dissertation is devoted to the problems of receiving concretes with aggregates on the basis of products of solid refuse incineration. The products of solid refuse incineration of the Dnepropetrovsk, Kiev, Sevastopol, Kharkov factories have been investigated with the purpose of elucidation of the possibility of their use in the building materials industry.
It has been established, that one of the methods of stabilization of composition of solid refuse incineration products can be their division on fractions. It enables to receive aggregates with more stable chemical and physical and technical parameters of properties.
Chemical properties and hydraulic activity of products of solid refuse incineration have been investigated and their interaction with cement hydration products have been studied.
Various composition of concretes using aggregates from the products of solid refuse incineration have been received and their influence on the durability and frost resistance of concrete has been investigated.
Sanitary- hygienic estimation of products of solid refuse incineration and concrete on their basis has been carried out and the rational sphere of their application has been determined.
Key words: solid refuse, products of solid refuse incineration, aggregate.