Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка состава экологически безопасного экобетона

Сведения об участнике
ФИО
Климакина Анна Валерьевна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Строительные материалы
Тема
Разработка состава экологически безопасного экобетона
Резюме
Технология «Process Palingenesis» позволяет использовать твердые коммунальные и строительные отходы в качестве крупного заполнителя для бетонных блоков. Повышение эффективности процесса и улучшение качества продукта возможно за счет технологии нанокапсуляции цемента, разработанной в Московском институте материаловедении и эффективных технологий. Технология «PP» дает возможность снизить затраты на производство и уменьшить выброс парниковых газов на тонну продукта, за счет использования наноцемента и отказа от природного крупного заполнителя в пользу отходов.
Ключевые слова
ресурсосбережение, строительные материалы, экобетон, наноцемент
Цели и задачи
Цель: получение экологически безопасных бетонных блоков по ресурсосберегающей технологии, при производстве которых в качестве заполнителя используются отходы производства и потребления.
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.
Введение

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.

Методы и материалы

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.

Описание и обсуждение результатов

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).

Используемые источники
1. Талмачинская К.С. Экологиечская безопасность строительных материалов, при производстве которых используются отходы производства и потребления (на примере экобетона). Дисс., Москва, РУДН, 2015, 71 с.
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
Information about the project
Surname Name
Klimakina Anna
Project title
Development of composition of ecologically safe eco-concrete
Summary of the project
The problem of industrial wastes utilization and consumption is one of the most environmental management actual issue. The technology “The Paligenesis Process” allows to use industrial wastes and consumption as a filler in the production of the concrete. Advantages of this technology are resource and energy savings, landfills reduction, increasing production of construction materials. Even today the issue of this material safety for human and for environment in Russia has not been studied.
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.
Keywords
wastes, eco-concrete, nanocement