Зольная пыль широко производится как побочный продукт эксплуатации тепловых электростанций по всему миру. За счет хорошей пуццолановой реактивности, зольная пыль повсеместно используется для частичной замены портландского цемента в области гражданского строительства, Принимая во внимание тот факт, что зольная пыль может, с одной стороны, улучшить способность подвергаться экструзии геополимерных паст, а, с другой стороны, содержит количество реагентов [Al.sub.2][O.sub.3] и Si[O.sub.2], сопоставимое с количеством метакаолина, часть метакаолина заменяется в данном исследовании зольной пылью. На рис. 9(b) приведены кривые реакции на ударное воздействие для SFRFGC с различным процентным содержанием зольной пыли при одном и том же содержании волокна (FA10, FA30 и FA50).

Результаты испытания на ударопрочность даны в таблице 5. Как показано на рис. 9(b) и в Таблице 5, сопротивление ударной нагрузке является функцией от процентного содержания зольной пыли. При добавлении 10% по массе зольной пыли (FA10), не только повышаются ударопрочность и жесткость, но также и ударная вязкость (поглощенная энергия) повышается с 1833 мдж до 2108 мдж. При введении в геополимерную смесь слишком большого количества зольной пыли (FA30 и FA50), сопротивление ударной нагрузке SFRFGC быстро уменьшается, и процент этого уменьшения повышается с повышением процентного содержания зольной пыли. Это особенно справедливо для добавления 50% зольной пыли. Так, например, по сравнению с FA0 ударопрочность, жесткость и ударная вязкость FA50 уменьшаются на 37.4%, 39.1% и 28.7%, соответственно.

Как уже упоминалось выше, добавление 10% зольной пыли повышает сопротивление ударной нагрузке SFRFGC. Механизм такого повышения за счет зольной пыли исследуется с помощью методов LSA, SEM, XRD и MIP. На рис. 11 представлены распределения размеров частиц для различных типов сырьевых материалов. Этот крупный песок имеет самый большой размер частиц среди четырех сырьевых материалов, затем идет мелкозернистый песок. Метакаолин и зольная пыль имеют самый маленький размер частиц, которые заполняют пустоты между частицами песка, что, в результате, дает уплотненную систему. Хотя размер частиц зольной пыли очень близок к размеру частиц метакаолина, сферическая форма частиц зольной пыли в значительно мере увеличивает  способность геополимерной смеси подвергаться экструзии. В результате удается производить экструдаты очень высокого качества. Кроме того, частицы зольной пыли служат также центрами зародышеобразования при реакциях геополимеризации, что усиливает скорость протекания реакции и формирования геополимерных продуктов. Существование этого явления также может подтвердить сопоставление аморфных участков спектров XRD для чисто геополимерной пасты без зольной пыли (Fb2) и геополимерной пасты с 10% зольной пыли (FA10).

У чистой геополимерной пасты, и у геополимерной пасты на основе зольной пыли имеется большой пик ореола рассеяния при температуре примерно 20[градусов]-40[градусов] ([2[theta].sub.max] Cu K[alpha]). Это означает, что геополимеры с зольной пылью и без нее являются преимущественно X-лучевыми аморфными материалами, состоящими из беспорядочно развившихся многогранников SiAl без периодически повторяющегося атомного упорядочения SiAl. При сопоставлении областей на рентгеновской дифрактограмме при температурах 20[градусов]-40[градусов] С, было установлено, что у геополимерной пасты на основе зольной пыли больше области, чем у чисто геополимерной пасты без зольной пыли, а это означает, что геополимерная паста на основе зольной пыли содержит больше аморфных продуктов, чем чистый геополимер. Кроме того, несколько острых пиков параметра (7.09 [ангстрем], 4.23 [ангстрем], 3.33 [ангстрем], 1.81 [ангстрем], 1.54 [ангстрем],1.37 [ангстрем]). Согласно модели ХRD, эти пики идентифицируются как кварц и каолин. Что касается дифрактограммы метакаолина, каолин и кварцы индуцируются метакаолином в ходе процесса геополимеризации; каолин и кварцы не участвуют в реакции.

Даны изображения SEM для FA0 и FA10, соответственно. В FA0 можно без труда обнаружить некоторые небольшие поры и трещины, в то время как микроструктура FA10 с 10% зольной пыли значительно плотнее. Если в геополимерную пасту добавлено слишком много зольной пыли, микроструктура затвердевшей геополимерной пасты (FAS0) станет относительно свободной.  Это можно отнести на счет того факта, что в промежутках между частицами песка формируется недостаточное количество геополимерных продуктов из-за слишком реактивного метакаолина.

Добавление 10% зольной пыли существенно снижает общую пористость. Считается, что именно из-за этого у геополимерных паст более плотная и компактная микроструктура, что подтверждается рассмотрением изображений SEM. И, напротив, когда в геополимерную смесь вводят 50% зольной пыли, затвердевшая матрица обладает очень высокой пористостью, отсюда и образование целого ряда крупных пор и трещин, в чем также можно убедиться.

На рис. 17 даются обобщенные данные об интрузии и ее распределении для различных SFRFGC с различными концентрациями зольной пыли. По сравнению с кривой ртутной интрузионной порометрии, совокупный объем пор с диаметром менее 495 нм составляет 60% общей пористости для образца Fb2 без зольной пыли, 90% для FA10, и 55% для FA50. Это означает, что добавление 10% зольной пыли, очевидно, уменьшает размер пор и улучшает структуру пор в затвердевшем SFRFGC. Тем не менее, добавление слишком большого количества зольной пыли увеличивает процентное соотношение пор крупного размера, что ведет к формированию плохой структуры. Эти результаты совпадают с результатами наблюдения SEM, описанными выше.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента и газобетона можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок цемента в России» и «Рынок газобетона автоклавного и неавтоклавного способов твердения в России»

Юньшен Чжан ; Вэй Сунь ; Цзунцзинь Ли ; Сянмин, Чжоу ; Эдди ; Чунькун, Чау

www.newchemistry.ru