Разработка состава экологически безопасного экобетона
Задачи:
1. Проанализировать процесс производства экобетона и изучить технологию нанокапсуляции цемента.
2. Провести эксперимент (серию экспериментов) по созданию бетонных блоков с использованием обычного и наноцемента. Испытать полученные образцы.
3. Разработать предложения по совершенствованию технологии.
Проблема утилизации отходов производства и потребления является одной из самых актуальных проблем природопользования. Основная масса бытовых и промышленных отходов не подвергается переработке и размещается на полигонах, свалках, территориях предприятий.
Технология «Process Palingenesis» позволяет использовать от 25 до 40% отсортированных и измельченных коммунальных и строительных отходов при в качестве одного из компонентов при изготовлении бетонных изделий. Предполагается, что при выходе предприятия на производственные мощности, данная продукция будет дешевле традиционных аналогов.
Для повышения эффективности процесса и улучшения качества продукта необходимо совершенствование бетонной матрицы экобетона.
Для проведения эксперимента были выбраны два варианта начальных составов образцов с учетом характеристик компонентов и экономической выгоды, которая достигается максимально возможным включением в состав бетона измельчённых отходов и минимально возможном использовании цемента. (табл. 1) В качестве мелкого наполнителя использовался песок. Крупный заполнитель – отходы, подготовленные по технологии «Process Palingenesis». Вяжущее вещество: в серии образцов С1- портландцемент марки М500-Д0; в серии С2 – наноцемент-90 класса К 82,5.
Таблица 1
Компонентный состав экспериментальных образцов
Маркировка серии образцов |
Песок |
Вяжущее вещество |
Крупный заполнитель – отходы |
Вода |
||||
% |
грамм |
% |
грамм |
% |
грамм |
% |
мл |
|
С1 |
64 |
1920 |
Портландцемент М500 – 11% |
330 |
25 |
750 |
20 |
600 |
С2 |
64 |
1920 |
Наноцемент (90) – 11 % |
330 |
25 |
750 |
15 |
450 |
При изготовлении бетонной смеси С2 было взято на 5% меньше воды, это связано с меньшей водопотребностью вяжущего компонента.
Форма и номинальные размеры образцов (Рисунок 9) были выбраны в соответствии с ГОСТ 10180-2012 (табл. 2).
Таблица 2
Форма и номинальные размеры образцов
Метод |
Форма образца |
Номинальные размеры образца, мм |
Определение прочности на сжатие |
Куб |
Длина ребра: 100 |
Исследование образцов на прочность при сжатии проводилось в испытательной установке MATEST. Образцы нагружались до разрушения при постоянной скорости нарастания нагрузки не более 0,6±0,2 МПа/с, рис. 13.
С целью прослеживания момента набора прочности образцами первое испытание было проведено на 14 и 28 сутки.
Время нагружения одного образца до его разрушения составило более 30 сек. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, было принято за разрушающую нагрузку. Визуальный осмотр разрушенного образца показал, что в процессе приготовления бетонной смеси все компоненты были тщательно перемешаны и равномерно распределены по объему.
Таблица 3
Результаты испытаний образцов на прочность при сжатии
Дата изготовления |
Маркировка серии образцов |
Дата испытания |
Результаты испытаний |
|
Разрушающая нагрузка, кН |
Прочность образца, Мпа (кгс/см2) |
|||
14.04.2016 |
С1 |
28.04.2016 (14 сут.) |
4,53 |
0,453 (4,53) |
12.05.2016 (28 сут.) |
5,98 | 0,598 (6,1) |
||
21.04.2016 |
С2 |
05.05.2016 (14 сут.) |
3,23 |
0,323 (3,23) |
19.05.2016 (28 сут.) |
3,42 |
0,342 (3,5) |
В результате анализа полученных результатов можно сделать вывод, что при данном соотношении компонентов образцы не отвечают требованиям минимального класса бетона (В3,5; средняя прочность класса – кгс/см2; марка бетона – М50).
2. ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
3. Процесс Палинженезис [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://palingenes.ru/the-palingenesis-process/
4. Технология производства строительных материалов «Процесс Palengenesis». Раздел 2. Предварительная оценка воздействия на окружающую среду // г.Владивосток – 2015, 29 с.
5. Бикбау М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента. - М., ОАО «Московский ИМЭТ», 2008, - 768 с.
6. ГОСТ 27006 Бетоны. Правила подбора состава
7. ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
8. ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний
Due to improvement of the concrete matrix is possible to achieve improved product quality and improve its environmental safety. Developed at the Moscow Institute of Materials and efficient technologies (Moscow IMET) cement nanocapsulation technology is the process of coating the cement grains by solid-shell capsule, which thickness is about few tens of nanometers of modified polymeric compound, which imparts radically new qualities to dispersed composite portland-cement. Obtained nanocement has several advantages over ordinary portland-cement:
• Monolithic concrete products produced as a result of "sealing" concrete pores, thereby reducing almost to a minimum the possibility of allocating to the living spaces atmosphere chemical substances in toxic concentrations;
• Increased resistance to sulfates, chlorides and weak acids;
• Low consumption of cement as the binder component of the concrete mix and its high endurance.