Small-piece semi-dry-compacted concrete products based on waste from energy generating enterprises

Abstract

The article investigates the fly ash from Burshtyn TPP for its use as a component of binding raw material compositions for the production of small-piece concrete products. Based on the integrated characteristics of chemical and phase composition, it was found that the ash is ultra-acidic, is an amorphous substance and is characterized by low hydraulic activity. Calcium-containing additives (slag cement and/or hydrated lime) and an alkaline aggregate (soda solution) were used to activate the ash glass. The charges compositions using ash at the level of 75–90 wt. %, in which the type and amount of activator and the type of aggregate (alkaline solution or water) were subject to variation in order to optimize the technological parameters of the materials. For materials formed at a pressing pressure of 25 kgf/cm2 and hardened under steaming conditions, a positive effect of cement, alkaline aggregate and combined hardening activator on the properties of materials, their appearance and geometric dimensions was established. Such materials have a low level of mechanical properties; only certain charge compositions allow for a mechanical strength grade of M50 to M75. In order to improve the final mechanical strength of materials, the influence of pressing pressure, moulding moisture and hydrothermal treatment methods (steaming or parboiling) on the properties of materials of individual compositions was investigated. It has been determined that increasing the pressure up to 300 kgf/cm2 and autoclave treatment of semi-finished products can significantly improve the level of mechanical properties. The rational compositions of binder compositions with a high degree of fly ash use (75 and 77 wt. %) were determined, on the basis of which water-resistant samples of asphalt concrete grades M 125 and M200 in terms of mechanical strength and grade F25 in terms of frost resistance were obtained by semi-dry pressing. The materials are recommended for the manufacture of products for the construction of sidewalk elements, as well as wall small-piece concrete products. Досліджено золу-виносу Бурштинської ТЕС на предмет її використання як компонента в’яжучих сировинних композицій для отримання дрібноштучних бетонних виробів. За інтегральними характеристиками хімічного і фазового складу встановлено, що зола є надкислою, являє собою аморфну речовину і характеризується низькою гідравлічною активністю. Для активізації зольного скла використані кальційвмісні добавки (шлакоцемент та/або гідратне вапно) та лужний затворювач (содовий розчин). Розроблені шихтові склади композицій з використанням золи на рівні 75–90 мас. %, в яких з метою оптимізації технологічних параметрів отримання матеріалів варіюванню підлягали вид і кількість активізатора, тип затворювача (лужний розчин чи вода). Для матеріалів, сформованих за тиску пресування 25 кгс/см2 та які тужавіли в умовах пропарювання, встановлений позитивний вплив цементу, лужного затворювача і комбінованого активізатора тужавіння на властивості матеріалів, їх зовнішній вигляд і геометричні розміри. Такі матеріали мають невисокий рівень механічних властивостей, лише окремі шихтові склади дають змогу забезпечити марку за механічною міцністю М50 – М75. З метою покращення кінцевої механічної міцності матеріалів досліджено вплив тиску пресування, формувальної вологості і способів гідротермальної обробки (пропарювання чи запарювання) на властивості матеріалів окремих складів. Визначено, що збільшення тиску пресування до 300 кгс/см2 та автоклавна обробка напівфабрикатів дозволяють суттєво покращити рівень механічних властивостей. Визначені раціональні склади в’яжучих композицій з високим ступенем використання золи-виносу (75 і 77 мас. %), на основі яких методом напівсухого пресування отримані водостійкі зразки золобетону марок М 125 і М200 за механічною міцністю і марки F25 за морозостійкістю. Матеріали рекомендовані для виготовлення виробів для будівництва елементів тротуарів, а також стінових дрібноштучних бетонних виробів.