Study of the activity of thermal power plant waste from the point of application in mineral binders

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. For the efficient use of waste in mineral binders and obtaining the specified characteristics of the final materials based on them, it is necessary to take into account one of the most important characteristics of the raw material component — activity. The analysis of the activity of fly ash of different composition using various physicochemical methods, allowing to determine the possibility of their use in cement-based binder systems, was carried out. Obtaining mineral binders using waste from various industries requires special attention due to the specifics of their production, storage and change in properties under the influence of external factors. A comprehensive approach in determining the activity of such materials will allow us to establish the nature and mechanisms of interaction of fly ash with binder components.Materials and methods. TThe paper analyzes the activity of thermal power plant waste in the form of fly ash of various compositions: basic fly ash of the Nazarovskaya TPP; acid fly ash of the Reftinskaya SDPP. The following set of methods was used to analyze the activity: accelerated CaO content (GOST 25818–2017); Frattini test (EN 196-5:2011); Chapelle method (NF P18-513); assessment of the heat of hydration by differential calorimetry (proprietary technique).Results. Based on a comprehensive assessment of the activity of the waste from the thermal power plant, it was established that both of them are active. In turn, the main fly ash from the Nazarovskaya TPP has both binding properties and, to a much lesser extent, pozzolanic activity, while the acidic fly ash from the Reftinskaya SDPP has only pozzolanic activity.Conclusions. Due to its activity, fly ash can be used as auxiliary components in cement compositions, as well as to replace part of the cement with a rationally selected amount of components. To establish the nature of the interaction, as well as the speed and intensity of reactions in the process of structure formation of the cement matrix in the presence of fly ash, a comprehensive approach using physicochemical methods is necessary.

About the authors

I. Yu. Markova

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shukhov)

Email: irishka-31.90@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7569-1825

M. A. Stepanenko

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shukhov)

Email: stepanencko.rita2017@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4130-5703

V. V. Strokova

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shukhov)

Email: vvstrokova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6895-4511

N. O. Lukyanenko

Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov (BSTU named after V.G. Shukhov)

Email: niklu03@gmail.com

References

  1. Володин В.В., Тараканов О.В., Низина Т.А., Кяшкин В.М., Балыков А.С. Гидратация цементных вяжущих с минеральными добавками на основе глинистых и карбонатных пород // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 8. С. 1317–1327. doi: 10.22227/1997-0935.2024.8.1317-1327. EDN AOVNKP.
  2. Бедарев В.В., Бедарев Н.В., Бедарев А.В. Применение золы ТЭС для получения высокопрочных бетонов и снижения расхода цемента // Бетон и железобетон. 2022. № 2 (610). С. 3–7. doi: 10.31659/0005-9889-2022-610-2-3-7. EDN SLHTXZ.
  3. Макаренко С.В., Хохряков О.В., Хозин В.Г., Беляков А.Ю. Цементы низкой водопотребности — эффективные строительные материалы для утилизации золошлаковых смесей ТЭЦ // Инженерный вестник Дона. 2023. № 10 (106). С. 524–532. EDN QSOEBO.
  4. Истомина К.Р., Бургонутдинов А.М., Хусаинова К.А. Возможные технологии использования золы уноса // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2022. № 1. С. 36–44. doi: 10.15593/24111678/2022.01.05. EDN FZTEOA.
  5. Strokova V.V., Markova I.Y., Markov A.Y., Stepanenko M.A., Nerovnaya S.V., Bondarenko D.O. et al. Properties of a Composite Cement Binder Using Fuel Ashes // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 909 KEM. Pp. 184–190. doi: 10.4028/p-tm4y4j. EDN DZHXTC.
  6. Марков А.Ю., Безродных А.А., Маркова И.Ю., Строкова В.В., Дмитриева Т.В., Степаненко М.А. Прогнозирование прочности портландцемента в присутствии топливных зол // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2020. № 3. С. 26–33. doi: 10.34031/2071-7318-2020-5-3-26-33. EDN HPFLJZ.
  7. Путилин Е.И., Цветков В.С. Применение зол уноса и золошлаковых смесей при строительстве автомобильных дорог: обзорная информация отечественного и зарубежного опыта применения отходов от сжигания твердого топлива на ТЭС. М. : Союздорнии, 2003. 58 с. EDN QNQXJH.
  8. Королев Е.В. Нанотехнология в строительном материаловедении. Анализ состояния и достижений. Пути развития // Строительные материалы. 2014. № 11. С. 47. EDN SYSIMT.
  9. Галибина Е.А. Классификация пылевидных зол в зависимости от вещественного состава, обеспечивающего их рациональное направление использования для производства строительных материалов // Исследования по строительству. Строительная теплофизика. Долговечность конструкций. Талин, 1981.
  10. Кожухова Н.И., Данакин Д.Н., Жерновский И.В. Особенности получения геополимерного газобетона на основе золы-уноса Новотроицкой ТЭЦ // Строительные материалы. 2017. № 1–2. С. 113–117. EDN XXIHXF.
  11. Choudhary R., Gupta R., Nagar R. Impact on fresh, mechanical, and microstructural properties of high strength self-compacting concrete by marble cutting slurry waste, fly ash, and silica fume // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 239. P. 117888. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117888
  12. Лам Т.В., Хунг Н.С., Зиен В.К., Чык Н.Ч., Булгаков Б.И., Баженова О.Ю. и др. Влияние водовяжущего отношения и комплексной органоминеральной добавки на свойства бетона для морских гидротехнических сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 3. С. 11–21. doi: 10.33622/0869-7019.2019.03.11-21. EDN ZAHMDZ.
  13. Баженов Ю.М., Воронин В.В., Алимов Л.А., Бахрах А.М., Ларсен О.А., Соловьев В.Н. и др. Высококачественные самоуплотняющиеся бетоны c использованием отходов сжигания угля // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 12 (111). С. 1385–1391. doi: 10.22227/1997-0935.2017.12.1385-1391. EDN YMEBXK.
  14. Балабанов В.Б., Николаенко В.Л. Композитный материал в укатываемом бетоне // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 12 (59). С. 119–123. EDN ONXUNB.
  15. Ватин Н.И., Петросов Д.В., Калачев А.И., Лахтикен П. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве // Инженерно-строительный журнал. 2011. № 4 (22). С. 16–21. EDN NVYMZJ.
  16. Бутт Ю.М., Тимашев В.В. Практикум по химической технологии вяжущих материалов. М. : Высшая школа, 1973. 504 с.
  17. Потапова Е.Н., Манушина А.С., Зырянов М.С., Урбанов А.В. Методы определения пуццолановой активности минеральных добавок // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2017. № 7–8 (222–223). С. 29–33. EDN XEFJRN.
  18. Ferraz E. Pozzolanic activity of metakaolins by the French Standard of the modified Chapelle Test : а direct methology // Acta Geodynamica et Geomaterialia. 2015. Pp. 289–298. doi: 10.13168/agg.2015.0026
  19. Dolenec S., Ducman V. Evaluation of ash pozzolanic activity by means of the strength activity index test, Frattini test and DTA/TG Analysis // Technical Gazette. 2018. Vol. 25. Issue 6. doi: 10.17559/tv-2017-1203193229
  20. Шахова Л.Д., Кучеров Д.Е., Аксютин Ю.А., Гридчина А.А. Оценка активности минеральных добавок для композиционных цементов // Сухие строительные смеси. 2012. № 4. С. 29–32. EDN THYERN.
  21. Donatello S., Tyrer M., Cheeseman C.R. Comparison of test methods to assess pozzolanic activity // Cement and Concrete Composites. 2010. Vol. 32. Issue 2. Pp. 121–127. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2009.10.008

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».