Введение. В технологии современных бетонов Вьетнама широкое применение получили активные минеральные добавки в зависимости от своего минерального состава, обладающие пуццолановой или гидравлической активностью, в том числе микрокремнезем (МК), золы-уноса (ЗУ) и зола рисовой шелухи. Они широко используются как добавки в бетонные смеси для уменьшения расхода вяжущего и связывания свободного гидроксида кальция в менее растворимые соединения [1–6].МК является дорогой импортной добавкой (его стоимость составляет до 0,6 доллара США за 1кг) [7]. Поэтому актуальной является задача его замены на более дешёвые. К числу таких добавок относится зола-уноса тепловых электростанций (ТЭС), которую используют в качестве дополнительного цементирующего материала как при производстве цементов с минеральными добавками, так и для получения самих бетонов.Одновременно с индустриальным развитием во многих странах увеличиваются и объёмы промышленных отходов. Согласно данным, приведенным в исследованиях [8, 9], ежегодное мировое количество золошлаковых отходов и металлургических шлаков, генерируемых промышленностью, составляет свыше 800 ÷ 900 млн. тонн.Техногенные отходы являются причиной возникновения следующих основных проблем экологического и экономического характера:1. Организация переработки отходов является дорогостоящим процессом.2. Свалки занимают земли сельскохозяйственного назначения.3. Складирование отходов на свалках и полигонах вызывает загрязнение почвы, воды и воздуха окружающей среды.Отходы промышленности являются источниками нарушения экологического равновесия на значительной территории Вьетнама.  Их значительную часть составляют отходы тепловых электростанций в виде золы-уноса с годовым объемом более 880 тыс. т. [10]. В Российской Федерации ежегодные количество образующих топливных золошлаковых отходов составляет примерно 40 млн. т., а их запасы, накопленные в отвалах, достигают 1,2÷1,5 млрд. т. [11–13].В 2016 году скопление техногенных отходов, в том числе отходов тепловых электростанций в индустриальном парке Вунг Анг (Вьетнам) привело к возникновению очень серьёзной ситуации, близкой к экологической катастрофе (рис. 1 и 2).Одна только ТЭС Вунг Анг каждый день образует примерно 3000 тонн золошлаковых отходов.Согласно последнему докладу Министерства промышленности и торговли Вьетнама [14] в настоящее время в стране работают более 20 угольных электростанций, дающих более 15,7 млн. т./ год топливных отходов. При этом, в зависимости от типа используемого угля и технологии его сжигания при получении 1 МВт электрической энергии образуется от 1200 до 1800 т. золы и шлака.    а) загрязнение морского побережья б) загрязнение воздуха Рис. 1. Загрязнение окружающей среды производственными отходами в индустриальном парке Вунг Анг (Вьетнам)  Рис. 2. «Шторм», вызванный складированием топливных отходов ТЭС Вунг Анг на открытых площадях  Согласно результатам исследования [15] организация и проведение мероприятий по утилизации промышленных отходов позволяют решить следующие актуальные вопросы:1. Снизить капитальные затраты на организацию хранения отходов.2. Снизить уровень загрязнения окружающей среды.3. Улучшить условия жизни человека и животных.4. Создать новые рабочие места.5. Произвести диверсификацию товарной строительной продукции.6. Расширить сырьевую базу для производства строительных материалов.7. Уменьшить потребность в первичных сырьевых ресурсах.В данной работе было проведено исследование свойств золошлаковых отходов ТЭС Вунг Анг и возможности их использования для производства материалов строительного назначения.Методология. Изучение формы и морфологии частиц топливных отходов проводили с помощью метода лазерной гранулометрии.Для оценки естественного уровня радиации зольных остатков использовали стандарт TCVN 10302: 2014 (СРВ).Индекс активности зольных остатков в растворных смесях с портландцементом и песком определяли в соответствии с требованиями стандартов ASTM С618:15 и TCVN 30744: 2001 (СРВ).Основная часть. В исследованиях были использованы золошлаковые отходы ТЭС Вунг Анг (Вьетнам), которые образуются и накапливаются в результате сжигания твёрдого топлива в псевдоожиженном слое и именуются зольными остатками (ЗО) (рис. 3).Результаты анализа золошлаковых отходов ТЭС Вунг Анг в сравнении с золой-уноса ТЭС Фалай, широко используемой в настоящее время во Вьетнаме в качестве активной тонкодисперсной добавки в бетонные и растворные смеси, приведены в табл. 1 и 2.   Рис. 3. Зольные остатки ТЭС Вунг Анг (Вьетнам) Таблица 1Химический состав ЗО ТЭС Вунг Анг и ЗУ ТЭС Фалай Вид топливных отходовСредний химический состав, % масс.SiO2Al2O3Fe2O3SO3K2ONa2OMgOCaOTiO2P2O5п.п.п.*ЗО Вунг Анг54,6225,177,110,251,280,21,571,451,831,632,04ЗУ Фалай58,525,487,120,141,451,261,532,06--2,46Примечание: * п.п.п. -  потери при прокаливании.Таблица 2Физические характеристики ЗО ТЭС Вунг Анг и ЗУ ТЭС ФалайСвойстваЕдиницы измеренияЗО Вунг АнгЗУ ФалайИстинная плотностьг/см32,222,05Удельная поверхностьм2/г11,25215,461Влажность%112Количество зерен, остающееся после просеивания на сите с размером отверстий 45 мкм%3123,2Водопотребность%104,1105  Важным показателем свойств промышленных отходов, который необходимо учитывать при решении вопроса о возможности их использования для производства строительных материалов, является естественный уровень их радиации, который оказывает прямое влияние на здоровье людей и домашних животных.Естественная радиоактивность золы измеряется с помощью гамма-спектрометра. Принцип измерения основан на сравнении суммарной интенсивности уровней энергии гамма-излучения радионуклидов 238U, 232Th и 40К стандартных и испытуемых образцов.Естественную радиоактивность зольных остатков рассчитывали по формуле (1), приведённой в стандарте TCVN 10302: 2014 [16]:Aрад = A238U + 1,31×A232Th + 0,085×A40K,(1)где Aрад – естественная радиоактивность ЗО, Бк/кг.; A238U, A232Th, A40K – частичные радиоактивности радионуклидов, соответственно, 238U, 232Th и 40K в образцах зольных остатков, Бк/кг.Результаты испытаний ЗО ТЭС Вунг Анг представлены в табл. 3. Таблица 3Величина естественной радиоактивности ЗО ТЭС Вунг АнгУровниЧастичные радиоактивности радионуклидов, Бк/кг.Aрад, Бк/кг.ТребованияTCVN 10302: 2014, Бк/кг.238U232Th40KМакс.118,934,6314,2190,587≤ 740Мин.112,128,4280,6172,871≤ 370 Из приведённых в табл. 1- 3 экспериментальных результатов следует, что:1. Химический состав ЗО ТЭС Вунг Анг близок к составу ЗУ Фалай. Количество аморфного диоксида SiO2, содержащееся в зольных остатках, достаточно большое (54,62 %). Поэтому, можно предположить, что ЗО ТЭС Вунг Анг обладают высокой пуццолановой активностью.2. Низкие потери массы при прокаливании у ЗО ТЭС Вунг Анг (2,04%) свидетельствуют о том, что они содержат незначительное количество углерода и несгоревших органических примесей, что окажет положительное влияние на сохранение стабильности объема и повышение стойкости к усадочным деформациям у содержащих их бетонов и строительных растворов.3. Индекс радиоактивность ЗО ТЭС Вунг Анг удовлетворяет требованиям стандарта TCVN 10302: 2014. Это позволит использовать их для производства цементов с минеральными добавками, а также бетонов и растворов, пригодных для строительства жилых домов, общественных и промышленных зданий и в дорожном строительстве.4. Влажность образцов зольных остатков составляла 11 %, что объясняется хранением на складе, расположенном в прибрежном районе. Поэтому, во избежание комкования перед использованием их необходимо высушить и потом измельчить в тонкий порошок.Были проведены экспериментальные исследования влияния добавления ЗО ТЭС Вунг Анг на прочность цементно-песчаного камня различного возраста, результаты которых оценивали с помощью индекса активности. При этом, в качестве сырьевых компонентов были использованы портландцемент класса ЦЕМ II 42,5Н производства завода «Бут Сон» (СРВ) и стандартный песок Института строительной науки и технологии (СРВ) с модулем крупности 3,0.Перед введением в цементно-песчаный раствор зольные остатки ТЭС Вунг Анг высушивали и измельчали в тонкий порошок с помощью лабораторного смесителя.Индекс активности минеральных добавок(IR, %) представляет собой отношение прочности на сжатие образцов из цементно-песчаных растворов, содержащих эти добавки взамен части портландцемента (Rдоб), к прочности на сжатие контрольных бездобавочных цементно-песчаных образцов (Rкон) [17]. Индекс активности рассчитывали по формуле (2): (2)Экспериментальные образцы изготавливали из цементно-песчано-зольных растворов при соотношениях Ц : П = 1 : 3, В/Ц = 0,5 и ЗО/Ц = 0 ÷ 0,5 в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 30744 - 2001 [18]. Из каждого растворного состава формовали по 3 балочки размером 40×40×160 мм (рис. 4), которые после твердения в нормальных условиях испытывали на изгиб, а затем их половинки – на сжатие (рис. 5). Полученные результаты испытаний использовали для расчёта индексов активности по прочности на сжатие (табл. 4 и рис. 6).  Рис. 4. Экспериментальные образцы из цементно-песчаных растворов  Рис. 5. Определение прочности образцов на сжатиеТаблица 4Прочность образцов на сжатие в зависимости от количества ЗО ТЭС Вунг Анг, введённого взамен части вяжущегоВозраст твердения образцовПрочность на сжатие, MПaИндекс активности по прочности на сжатие, %0 %20 %30 %40 %50 %20 %30 %40 %50 %1 сут.18,413,010,08,45,470,754,345,729,33 сут.32,926,022,617,015,379,068,751,746,57 сут.42,735,329,224,521,682,668,457,450,614 сут.45,538,432,727,822,184,470,861,148,628 сут.52,045,139,433,023,586,775,663,553,5 Увеличение объемов зольных остатков Рис. 6. Влияние замены части вяжущего зольными остатками ТЭС Вунг Анг на прочность цементно-песчаного камня на сжатие  Из приведённых в табл. 4 индексов активности, рассчитанных на основе экспериментально полученных результатов испытаний, следует, что повышение содержания зольных остатков взамен части вяжущего приводит к закономерному снижению прочностных показателей цементно-песчаных образцов вне зависимости от срока их твердения и тем сильнее, чем в большем количестве произведена такая замена. Эта закономерность объясняется тем, что зёрна золошлаковых остатков в отличие от зёрен цементного клинкера в обычных условиях не проявляют гидравлической активности и не вступают в реакцию гидратации с увеличением объёма. Поэтому, при замене части вяжущего зольными остатками растёт пористость образующегося цементно-песчаного камня, приводящая к снижению его прочности. По этой причине, в стандарте ASTM С618:15 количество тонкодисперсных активных минеральных добавок, вводимых в бетонные смеси взамен части клинкера, в основном, для снижения стоимости бетона, ограничено 25 % [19].Выводы. На основе полученных экспериментальных результатов можно сделать следующие выводы:1. Зольные остатки ТЭС Вунг Анг обладают высокой активностью и характеризуются низким содержанием веществ, вредных для цементов, бетонов и строительных растворов (несгоревшего углерода, SO3, серы, оксидов щелочных металлов).2. Данные зольные остатки могут иметь следующее применение в производстве строительных материалов:- в качестве добавок, заменяющих часть вяжущего (до 20 ÷ 30 %) при производстве цементов с минеральными добавками;- в качестве тонкодисперсных активных минеральных добавок, заменяющих часть цемента (до 30 %) в технологии бетонов и строительных растворов. Причём, в больших количествах зольные остатки могут быть использованы в комбинации с другими добавками, такими как микрокремнезем и суперпластификаторы с целью создания комплексных органо-минеральных модифицирующих систем для современных бетонов;- с целью замены зольными остатками дорогих импортируемых добавок для строительных растворов (микрокремнезема, титанового порошка и др.).3. В процессе хранения зольных остатков ТЭС Вунг Анг на складах следует стремиться к обеспечению их минимального влагосодержания, чтобы избежать образование комков, а также рекомендовать потребителям контролировать их влажность.