Розчин для протифільтраційної завіси

Реферат: Розчин для протифільтраційної завіси включає глину, бокситовий шлам, золу ТЕС і воду. Додатково вводиться дистилерна рідина - відхід виробництва кальцинованої соди. UA 102040 U (12) UA 102040 U UA 102040 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до галузі будівництва і може бути використана при спорудженні способом "стіна в ґрунті" протифільтраційних завіс в дамбах гідротехнічних споруд. Відомий склад розчину для протифільтраційної завіси у вигляді глино-ґрунтової пасти з хімічними добавками [1]. Недоліком цього розчину є порівнюючий великий коефіцієнт фільтрації. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є розчин на основі суміші глиняних частин, води, бокситового шламу і золи ТЕС [2], при цьому водо-тверде відношення складає 0,94. При твердінні розчину відбувається діагенез і літифікація глинистого розчину з утворенням тріщин, об'єм яких пропорційний кількості води, яка поглинається ґрунтом стінок. Тріщини значно знижують протифільтраційні властивості глиняної завіси. Таким чином, недоліком відомого розчину є великий вміст води, який є причиною підвищення коефіцієнта фільтрації розчину з часом. В основу корисної моделі поставлена задача покращення протифільтраційних якостей розчину, що використовується як заповнювач протифільтраційних завіс. Поставлена задача вирішується тим, що в розчин на основі суміші глиняних частин, бокситового шламу, золи ТЕС і води з метою зниження водовіддачі, поліпшення тиксотропних властивостей глинистого розчину і надання йому міцних властивостей вводиться дистилерна рідина - відхід виробництва кальцинованої соди - при такому співвідношенні компонентів, мас. %: глина 28…31 вода 38…44 шлам бокситовий 18…23 зола ТЕС 5…10 дистилерна рідина 1…2. 3 Дистилерна рідина утримує у своєму складі 200-250 кг/м твердого залишку, який на 70-80 % складається із часток 0,1-0,2 мм. У склад шламу входять карбонат кальцію - 50…65 %. гідроксид кальцію - 4…10 %, гіпс - 5…10 %, хлорид кальцію - 5…10 %, глини і кварц - 5…10 %. Основною складовою протифільтраційного розчину є глина, хімічний склад якої приведений в табл. 1. Глини утримують, в основному, частинки розміром 0,05…0,005 мм (до 60 % по масі). Бокситовий шлам Запорізького алюмінієвого заводу має такий гранулометричний склад: фракції 0,05…1,0 мм - 8…48 %, фракції 0,05…0,005 мм - 20…24 %, фракції 0,002…0,005 мм 7…16 %. Бокситовий шлам вводиться в суміш як структуроутворюючий елемент. Хімічний склад шламу наведений в табл. 1. Зола Придніпровської ТЕС, хімічний склад якої приведений в табл. 1 по питомій поверхні 2 (3000…3500 см /г) належить до середньо дисперсної. Наявність в суміші золи Придніпровської ТЕС забезпечує щільну структуру розчину, тому як дисперсні частини золи заповнюють пустоти між більшими частинами глини і шламу. Таблиця 1 Хімічний склад інгредієнтів глиняного розчину Інгредієнти Глина Шлам бокситовий Зола ТЕС 35 40 Вміст оксидіві, % Fe2O3 СаО MgO (ТiО2) 6,3 5,37 3,14 Аl2О3 15,29 SiO2 54,6 16,42 7,12 49,2 9,62 18-25 47-56 14-20 2-4 (5,6) 1-1,6 R2O 5,9 ПП. П 9,4 3,78 3,2-4,5 14-26 Як активізуючу добавку застосовують дистилерну рідину - відхід виробництва кальцинованої соди Кримського содового заводу. В глинистому розчині проходять такі реакції складових добавки з гідроксидом кальцію і з кремнеземом золи ТЕС з утворенням низько- і високоосновних форм гідросилікату кальцію: а) при взаємодії хлориду кальцію і гідроксиду кальцію утворюється гідроксихлорид кальцію Са(ОН)2+СаСl2+2Н2О=Са(ОН)2СаСl22Н2О; б) при взаємодії піску з гідроксидом кальцію утворюються гідросилікати кальцію Si+2Ca(OH)2+nH2O=2CaOSiO2nH2O+2H2; Ці гідросилікати дозволяють покращити міцність глинозолошламового заповнювача завіси і знизити її коефіцієнт фільтрації. 1 UA 102040 U 5 10 15 20 25 30 Дистилерна рідина є також пластифікуючою добавкою, тому як вона вміщає карбонат кальцію і вапно. Пластифікуючу дію цієї добавки відмічають також інші дослідники [3]. Це дозволяє знизити вміст води в глинистому розчині з 50 % до 40 %. Крім того, введення в розчин відходу содового виробництва сприяє покращенню морозостійкості розчину за рахунок кольматації пор продуктами новоутворень, які одержуються при лужній активації хлориду кальцію і піску. Присутність кальцинованої соди в глинистому розчині дозволяє знизити його водовіддачу, збільшити товщину глинистої кори, збільшити текучість розчину, знизити статичну напругу здвигу. Застосування в складі розчину золи ТЕС дозволяє досягнути щільної структури розчину, тому як зола складається зі скловидних сфер розміром від 1 до 100 мкм, які заповнюють пори між більшими частинами других складових розчину. Дякуючи більш низькому співвідношенню поверхневих шарів, які складаються з домішок лужних сульфатів, частини золи мають більш гладку поверхню, за рахунок цього підвищується рухомість суміші і знижується водопотрібність розчину. Другою складовою розчину є бокситовий шлам, в якому вміст частинок радіусом менш 10 мкм, як встановлено седиментометричним аналізом, перевищує 90 %. Ці фракції наведені гідроалюмосилікатами, гідрогранатами, карбонатами, алюмогетитом, дисперсним гематитом, кремнеземом і рутилом. Бокситовий шлам характеризується більш вищим ступенем дисперсності, ніж глини. Мінеральна частина шламу складається, в основному, з оксидів алюмінію, кремнію і кальцію, тому він є структуроутворюючим елементом. Дякуючи наявності в шламі мілких часток, підвищується водоутримуюча здатність розчину, знижується водовіддача і поліпшується процес перемішування суміші. Насипна щільність бокситового шламу складає 3 3 1350 кг/м , істинна щільність - 2,38 г/см , пористість - 59,7 % і лужна реакція рН від 10 до 12. Механізм дії золи ТЕС обумовлений її хімічною взаємодією з вапном, присутнім в розчині. При цьому створюються низькоосновні гідросилікати кальцію типу C-S-H(B), гідроалюмінати і гідроферити кальцію. Пуцолановий ефект дії тонкодисперсних частинок золи ТЕС і бокситового шламу виявляється в хімічній взаємодії активного кремнезему золи з вапном шламу за схемою SiO2+Са(ОН)2+n(H2О)=CaO SiO2 (n+1)Н2О. Утворення гідросилікатів кальцію, гідроалюмінатів і гідроферитів кальцію забезпечує підвищення міцності і щільності протифільтраційної завіси. Фізико-механічні властивості корисної моделі, що пропонується, і прототипу наведені у таблиці 2. 35 Таблиця 2 Фізико-механічні властивості глиняного розчину Найменування показника Од-ця вимір. Водовіддача, через 30 хв. Щільність розчину Коефіцієнт фільтрації Глибина занурення конуса Міцність на стиск через 3 доби твердіння в н. у. Статична напруга здвигу 40 45 3 см г/см м/добу см МПа 2 мг/см Величина показника для винаходу прототипу 5,6 7,0 1,6 1,9 -5 -5 4,5 × 10 5 × 10 11,6 10 0,4 15 18 Як видно з табл. 2, водовіддача запропонованого глинистого розчину на 20 % менша, ніж у прототипі, щільність розчину менша на 15 %, коефіцієнт фільтрації менший на 10 %, рухомістьрозчину збільшується на 16 %, а статична напруга здвигу зменшується на 17 %. Крім того, дякуючи утворенню гідросилікатів кальцію, пропонований глинистий розчин має невелику міцність на стиск, на відміну від прототипу, який не має міцності. Наведені показники показують перевагу запропонованого розчину порівняно з прототипом. Застосування розчину з добавкою дистилерної рідини дозволить підвищити протифільтраційні властивості глинистої завіси. Розчин для протифільтраційної завіси готують у такій послідовності. В розчинозмішувачі перемішують віддозовані по масі сухі компоненти суміші до одержання однорідної маси. В суху суміш заливають раніше відміряну кількість води з розчиненою в ній дистилерною рідиною і 2 UA 102040 U 5 10 15 20 змішують суміш до отримання розчину з зануренням стандартного конуса до 11…12 см. Готовий розчин заливається в траншею пошарово. При виготовленні розчину необхідно дотримуватись вказаної межі кількості складових. Збільшення кількості глини веде до збільшення в'язкості розчину, а зниження кількості - до погіршення фільтраційних властивостей розчину. Підвищений вміст води веде до збільшення водовіддачі і зменшення щільності розчину, а зниження кількості води - до погіршення текучості розчину. Підвищення кількості бокситового шламу веде до збільшення водопотреби, зниження рухомості розчину, а зниження кількості шламу - до погіршення фільтраційних властивостей розчину. Введення в склад розчину золи ТЕС більш 10 % приведе до збільшення водовіддачі і підвищення статичної напругі здвигу розчину. Як надлишок, так і недостача дистилерної рідини призведе до погіршення фізико-механічних властивостей розчину: водовіддачі, товщині глинистої корці, текучості розчину, статичної напруги здвигу розчину. Джерела інформації: 1. А.с. СССР № 1209744 (А). Состав для противофильтрационного экрана / В.И Корнеев, А.Г. Сусс, В.А. Чернявский и др… - МКИ Кл. Е 02 В 3/16; С09 K 17/00 - Опубл. 07.02.88. Бюл. № 71. 2. Деклараційний патент UA № 40722 (А). Розчин для протифільтраційної завіси. / О.І. Менейлюк, Адамідіс Ніколас. Gr. І.О. Менейлюк. - МКИ Е 02В 3/16. - Опубл. 15.08. 2001. Бюл.№ 7. 3. Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. - К.: Будівельник, 1989.-128 с. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Розчин для протифільтраційної завіси, що включає глину, бокситовий шлам, золу ТЕС і воду, який відрізняється тим, що з метою зниження водовіддачі, поліпшення тиксотропних властивостей глинистого розчину і надання йому міцних властивостей вводиться дистилерна рідина - відхід виробництва кальцинованої соди - при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: глина 28…31 вода 38…44 шлам бокситовий 18…23 зола ТЕС 5…10 дистилерна рідина 1…2. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3