The high-calcium fly ashes (HCFA) of Krasnoyarsk TPP-2, Russia were studied. The HCFA were selected from each of the 4 fields of the electrostatic precipitator. It was determined that the size distribution, chemical and quantitative phase composition vary significantly from 1st to 4th EF field. The fine high-calcium fly ash (d90 < 10 microns) selected from the fourth field of electrostatic precipitator was the source for high strength specimens. In the composition with a superplasticizer at a water:binder ratio of W/B = 0.25 the specimens were made and then cured from 1 to 120 days, with their compressive strength increasing from 17 to 72 MPa. The strength of these specimens is comparable to the strength of specimens based on Portland cement PC 42.5 N without superplasticizer. The methods of simultaneous thermal analysis (STA) and quantitative X-ray phase analysis (XRD) were used to study phase transformations of high-calcium fly ash in the process of hydration curing. The major newly formed phases are ettringite 3CaO-Al[2]O[3]-3CaSO[4]-32H[2]O, as well as calcium carboaluminate hydrates Ca[4]Al[2](OH)13(CO[3])[0.5]-4H[2]O and Ca[4]Al[2](OH)12CO[3]-5H[2]O with low crystallinity. The new phases can form a wide range of solid solutions by replacing Al{3+} with Fe{3+}. The more the curing age was, the more transformations of calcium silicate amorphous substance contribute to form cryptocrystalline calcium hydrosilicates that increased the initial and long-term strength of the material. The phase transformations and strength indicators allow to use fine high-calcium fly ash of coal-fired power plants as an independent cementing material in modern technologies for producing building materials, in particular, in the technology of self-compacting composite concrete (SCC). The proposed alternative to cement contributes to the solution of a complex environmental problem: (1) in the heat power engineering the accumulation of fine ash particles can be lowered with consequent reduction of the pollution of water, soil and atmosphere with thin dust particles, and (2) in the construction materials industry a part of the cement can be replaced by the fine HCFA, that will save energy and natural resources.

Исследованы высококальциевые летучие золы (ВКЛЗ), отобранные с каждого из 4-х полей электрофильтров (ЭФ) Красноярской ТЭЦ-2. Определено, что распределение по размерам, химический и количественный фазовый состав значительно изменяются от 1 к 4 полю ЭФ. Образцы высокой прочности были получены на основе тонкодисперсной ВКЛЗ с 4 поля ЭФ (d90 < 10 микрон) в композиции с суперпластификатором при соотношении вода:связующее В/С = 0.25, их прочность на сжатие возрастала от 17 до 72 МПа при отверждении от 1 до 120 суток. Прочность этих образцов сопоставима с прочностью образцов на основе портландцемента ПЦ 42.5Н без добавки суперпластификатора. Образцы высокой прочности исследованы методами синхронного термического анализа (СТА) и количественного рентгенофазового анализа (РФА). Установлено, что главными новообразованными фазами являются эттрингит 3CaO-Al[2]O[3]-3CaSO[4]32H[2]O, а также гидраты карбоалюминатов кальция Ca[4]Al[2](OH)13(CO[3])[0,5]-4H[2]O и Ca[4]Al[2](OH)12CO[3]-5H[2]O с низкой окристаллизованностью. За счет замещения Al{3+} на Fe{3+} новые фазы могут образовывать широкие ряды твердых растворов. Из совокупности данных методов СТА и РФА можно утверждать, что при увеличении сроков твердения возрастает вклад превращений кальцийсиликатного аморфного вещества с образованием скрытокристаллических гидросиликатов кальция, повышающих начальную и долговременную прочность материала. Фазовые превращения и показатели прочности позволяют использовать тонкодисперсные высококальциевые летучие золы угольных ТЭЦ как самостоятельный цементирующий материал в современных технологиях получения строительных материалов, в частности, в технологии самоуплотняющихся композитных бетонов (СУБ). Предложенная альтернатива цементу способствует решению комплексной экологической проблемы: (1) в области теплоэнергетики уменьшается накопление тонкодисперсных частиц золы, а, следовательно, уменьшается загрязнение вод, почв и атмосферы тонкими пылевидными частицами и (2) часть цемента в промышленности строительных материалов замещается на ВКЛЗ, что позволит сэкономить энерго- и природные ресурсы.

• 1. Introduction
• 2. Materials and Methods
  • 2.1. Materials
  • 2.2. Methods
• 3. Results and Discussions
  • 3.1. Initial fly ashes
  • 3.2. Compressive Strength of Cured Specimens
  • 3.3. STA analysis of Cured Specimens
  • 3.4. Quantitative Phase Composition of Cured Specimens
• 4. Conclusion
• 5. Acknowledgments

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал: специализированный научный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Инженерно-строительный институт. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2008 -. № 7 (91), 2019. — 1 файл (15,1 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Электрон. журнал. — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j21-90.pdf>.