ДОСЛІДЖЕННЯ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ ЛЕТЮЧОЇ ЗОЛИ В БУДІВНИЦТВІ ДОРІГ ТА АЕРОПОРТІВ
DOI:
https://doi.org/10.32782/2415-8151.2024.31.7Ключові слова:
зола-винесення, шлакова суміш, волокно із золи-винесення, цемент, бетон, зольний камінь, продукти спалювання вугілля, модифіковані бетонні матеріали, промислові відходи, ремонт дорожнього покриття, бетонне покриття, аеродромне покриття, дороги, будівництво аеродромів.Анотація
У цій статті досліджено використання летючої золи, отриманої з різних теплових електростанцій Китаю, у виробництві важкого бетону. Вона включає комплексний аналіз хімічних і фізичних властивостей зразків золи, вмісту в них радіонуклідів та їх взаємодії з іншими матеріалами в бетонній суміші. Дослідження вивчає, як зола-винесення впливає на такі властивості бетону, як сумісність, щільність, морозостійкість і водонепроникність. Представлені різні тести та ана- лізи, включаючи мікрофотографії зразків золи, їх хімічний склад та фізико-механічні властивості. У дослідженні також вивчено механізм реакції летючої золи у затверділому бетоні та її роль у підвищенні міцності та довговічності бетону. Висновки підкреслюють корисну роль золи-виносу в бетонних сумішах, особливо в підвищенні міцності та корозійної стійкості. Мета. Це дослідження має на меті проаналізувати вплив летючої золи на різні властивості бетону, такі як легкість, міцність і довговічність. Воно спрямо- ване на розуміння хімічної та фізичної взаємодії летючої золи в бетонних сумішах з акцентом на поліпшення загальних експлуатаційних характеристик і стійкості бетону за рахунок включення летючої золи. Методологія. У дослідженні використані сучасні теоретичні, експери- ментальні та фізико-хімічні методи дослідження (електронна мікроскопія). Експериментальні дослідження проводили в лабораторних умовах та на натурних об’єктах з використанням сучасного вимірювального обладнання. Результати. В результаті теоретичного аналізу та експериментальних до- сліджень були отримані такі два результати: 1. Включення летючої золи в бетонні суміші значно покращує експлуатаційні характеристики бетону з основними ре- зультатами, включаючи підвищену міцність і довговічність, поліпшену оброблю- ваність і кращу стійкість до впливу факторів навколишнього середовища, таких як мороз і вода. 2. Летюча зола позитивно впливає на фізико-механічні власти- вості бетону, що робить її корисною добавкою у виробництві надміцних бетонів. Наукова новизна. Наукову новизну цього дослідження можна підсумувати таким чином: 1. Це перше комплексне дослідження використання летючої золи з декількох теплових електростанцій у Китаї для виробництва надміцного бетону. 2. Воно ще більше поглиблює розуміння хімічних і фізичних властивостей летючої золи та її впливу на експлуатаційні характеристики бетону; 3. Це дослідження дає перший детальний опис механізму реакції летючої золи у разі твердіння бетону і ще більше поглиблює знання про використання промислових побічних продуктів для поліпшення міцності і довговічності бетону. Практична значущість. Практична цінність цього дослідження полягає в його потенціалі для розвитку будівельної галузі шляхом сталого та ефективного використання золи-виносу у виробництві бетону. Демонструючи, що зола-винесення може бути ефективно використана в бетонних сумішах, це дослідження підтримує екологічно чисті будівельні практики і заохочує переробку побічних промислових продуктів, зменшуючи кількість відходів і сприяючи більш стійким методам будівництва.
Посилання
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022). The use of fiber made from fly ash from power plants in China in road and airfield construction. Construction and Building Materials, 323, 126537. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126537 [in English].
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Akmaldinova, O., Krayushkina, K., & Shao, M. (2022). Prospects for the use of ash and slag waste in the construction of Road Pavement. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 17(4), 80–94. doi.org/10.7250/bjrbe.2022-17.580 [in English].
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022a). Study of Carbon Nano-modifier of fly ash in cement concrete mixtures of civil engineering. Science and Engineering of Composite Materials, 29(1), 227–241. doi.org/10.1515/secm-2022-0018 [in English].
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022b). Study of concrete properties based on crushed stone sand mixture and fiber of fly ash of thermal power plants. Science and Engineering of Composite Materials, 29(1), 412–426. doi.org/10.1515/secm-2022-0167 [in English].
Bieliatynskyi, A., Yang, S., Pershakov, V., Shao, M., & Ta, M. (2022a). Development of building materials based on a high content of fly ash and polycondensation products from Chinese heat and power plants. Materials Science-Poland, 40(2), 270–288. https://doi.org/10.2478/msp-2022-0025 [in English].
Duan, P., Yan, C., & Zhou, W. (2017). Compressive strength and microstructure of fly ash based geopolymer blended with silica fume under thermal cycle. Cement and Concrete Composites, 78, 108–119. doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.01.009 [in English].
Ferreiro, S., Herfort, D., & Damtoft, J.S. (2017). Effect of raw clay type, fineness, water-to-cement ratio and fly ash addition on workability and strength performance of calcined clay – Limestone Portland cements. Cement and Concrete Research, 101, 1–12. doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.003 [in English].
Jia, L., Fan, B., Zheng, X., Qiao, X., Yao, Y., Zhao, R., Guo, J., & Jin, Y. (2020). Mercury emission and adsorption characteristics of fly ash in PC and Cfb boilers. Frontiers in Energy, 15(1), 112–123. doi.org/10.1007/s11708-020-0682-3 [in English].
Jura, J. (2020). Influence of type of biomass burned on the properties of cement mortar containing fly ash. Construction of Optimized Energy Potential, 9 (1/2020), 77–82. doi.org/10.17512/bozpe.2020.1.09 [in English].
Ju, T., Han, S., Meng, F., Lin, L., Li, J., Chen, K., & Jiang, J. (2023). Porous silica synthesis out of coal fly ash with no residue generation and complete silicon separation. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 17(9). doi.org/10.1007/s11783-023-1712-2 [in English].
Li, F., Liu, Q., Li, M., & Fang, Y. (2018). Understanding fly-ash formation during fluidized-bed gasification of high-silicon-aluminum coal based on its characteristics. Energy, 150, 142–152. doi.org/10.1016/j.energy.2018.02.137 [in English].
Li, D., Liang, Y., Wang, H., Zhou, R., Yan, X., Wang, L., & Zhang, H. (2022). Investigation on the effects of fluid intensification based preconditioning process on the decarburization enhancement of Fly Ash. Chinese Journal of Chemical Engineering, 44, 275–283. doi.org/10.1016/j.cjche.2021.03.001 [in English].
Ma, J., Wang, D., Zhao, S., Duan, P., & Yang, S. (2021). Influence of particle morphology of ground fly ash on the fluidity and strength of cement paste. Materials, 14(2), 283. doi.org/10.3390/ma14020283 [in English].
Matsuda, A., Maruyama, I., Meawad, A., Pareek, S., & Araki, Y. (2019). Reaction, phases, and microstructure of fly ash-based alkali-activated materials. Journal of Advanced Concrete Technology, 17(3), 93–101. doi.org/10.3151/jact.17.93 [in English].
Sun, Q., Tian, S., Sun, Q., Li, B., Cai, C., Xia, Y., Wei, X., & Mu, Q. (2019). Preparation and microstructure of fly ash geopolymer paste backfill material. Journal of Cleaner Production, 225, 376–390. doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.310 [in English].
Sri Bhanupratap Rathod, R., Sahoo, P., & Gupta, S. (2023). Application of micro-crystalline cellulose as additive in Portland cement-based and alkali activated slag-fly ash mortar: Comparison of compressive strength, hydration and shrinkage. Construction and Building Materials, 385, 131531. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131531 [in English].
Wang, C., Shao, N., Xu, J., Zhang, Z., & Cai, Z. (2020). Pollution emission characteristics, distribution of heavy metals, and particle morphologies in a hazardous waste incinerator processing phenolic waste. Journal of Hazardous Materials, 388, 121751. doi.org/10.1016/j.
jhazmat.2019.121751 [in English].
Wang, W., Zheng, Z., Feng, C., Gao, X., Qiao, Y., & Xu, M. (2023). Application of zeolite synthesized from coal fly ash via wet milling as a sustainable resource on lead(ii) removal. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, 41(7), 1246–1254. doi.org/10.1177/0734242x231160077 [in English].
Yang, W., Pudasainee, D., Gupta, R., Li, W., Wang, B., & Sun, L. (2021). An overview of inorganic particulate matter emission from coal/biomass/MSW combustion: Sampling and measurement, formation, distribution, inorganic composition and influencing factors. Fuel Processing Technology, 213, 106657. doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106657 [in English].
Yang, L., Li, D., Zhang, L., Yan, X., Ran, J., Wang, Y., & Zhang, H. (2020). On the utilization of waste fried oil as flotation collector to remove carbon from Coal Fly Ash. Waste Management, 113, 62–69. doi.org/10.1016/j.wasman.2020.05.045 [in English].
Yuan, Y., Zhao, R., Li, R., Wang, Y., Cheng, Z., Li, F., & John Ma, Z. (2020). Frost resistance of fiber-reinforced blended slag and class F fly ash-based geopolymer concrete under the coupling effect of freeze – thaw cycling and axial compressive loading. Construction and Building Materials, 250, 118831. doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118831 [in English].
Zhao, Z., Wang, K., Lange, D. A., Zhou, H., Wang, W., & Zhu, D. (2019). Creep and thermal cracking of ultra-high-volume fly ash mass concrete at early age. Cement and Concrete Composites, 99, 191–202. d o i . o r g / 1 0 . 1 0 1 6 / j . c e m c o n c o m p . 2 0 1 9 . 0 2 . 0 1 8
[in English].
