Использование побочных продуктов металлургии в строительстве
Шлакощелочные вяжущие — это гидравлические вяжущие вещества, получаемые измельчением гранулированных шлаков совместно со щелочными компонентами или затворением молотых шлаков растворами соединений щелочных металлов (натрия или калия), дающих щелочную реакцию.
Шлакощелочные вяжущие предложены и исследованы под руководст-вом В.Д. Глуховского в Киевском национальном университете строите
льства и архитектуры.
Для получения шлакощелочных вяжущих применяют гранулированные шлаки — доменные, электротермофосфорные, цветной металлургии. Необходимое условие активности шлаков — это наличие стекловидной фазы, способной взаимодействовать со щелочами. Тонкость помола должна соответствовать удельной поверхности не менее 3000 см2/г.
В качестве щелочного компонента применяют каустическую и кальцинированную соду, поташ, растворимый силикат натрия и др. Обычно используют также попутные продукты промышленности: плав щелочей (содовое производство); содощелочной плав (производство капролактама); содопоташную смесь (производство глинозема); цементную пыль и т. п. Использование щелочесодержащих отходов позволяет получать значительные объемы шлакощелочных вяжущих. Оптимальное содержание щелочных соединений в вяжущем в пересчете на Na20 составляет 2—5% массы шлака.
Для шлаков с модулем основности (М0) больше единицы могут применяться все щелочные соединения или их смеси, дающие в воде щелочную реакцию, для шлаков с М0 < 1 только едкие щелочи и щелочные силикаты с модулем 0,5—2, несиликатные соли слабых кислот и их смеси могут быть использованы только в условиях тепловлажностной обработки.
Высокая активность соединений щелочных металлов, по сравнению с соединениями кальция, дает возможность получить быстротвердеющие, высокопрочные вяжущие. Наличие щелочей интенсифицирует разрушение и гидролитическое растворение шлакового стекла, образование щелочных гидроалюмосиликатов и создание среды, способствующей образованию и высокой устойчивости низко<эсновных кальциевых гидросиликатов. Малая растворимость новообразований, стабильность структуры во времени являются решающими условиями долговечности шлакощелочного камня.
Начало схватывания этих вяжущих не ранее 30 мин, а конец — не позже 12 ч от начала затворения.
По пределу прочности при сжатии через 28 сут шлакощелочные вяжущие подразделяют на марки от М300 до М1200. Для ускорения набора прочности и уменьшения деформативности в вяжущее вводят добавку цементного клинкера (2—6%, масс). Предел прочности при сжатии быстротвердеющего шлакощелочного вяжущего в возрасте 3 сут для марок М400 и М500 составляет не менее 50% марочной прочности, а для марок М600—М1200 — не менее 30 МПа.
Шлакощелочные вяжущие восприимчивы к действию тепловлаж-ностной обработки. При температуре пропаривания 80—90 °С цикл обработки может быть сокращен до 6—7 ч, активная часть режима составляет 3—4 ч. Можно значительно снизить и максимальную температуру пропаривания, а также использовать ступенчатые и пиковые режимы обработки.
Контракция шлакощелочных вяжущих в 4—5 раз меньше, чем у портландцемента, вследствие чего они имеют более низкую пористость, что обеспечивает их высокую водонепроницаемость, морозостойкость, относительно низкие показатели усадки и ползучести. Несмотря на интенсивный рост прочности в ранние сроки твердения, тепловыделение у них невысоко (в 1,5—2,5 раза меньше, чем у портландцемента).
Шлакощелочные вяжущие обладают высокой коррозионной стойкостью и биостойкостью. Щелочные компоненты выполняют роль противоморозных добавок, поэтому вяжущие интенсивно твердеют при отрицательных температурах.
Исследованиями В.Д. Глуховского, П.В. Кривенко, Е.К. Пушкаревой, Р.Ф. Руновой и др. разработан ряд специальных шлакощелочных вяжущих: высокопрочных, быстротвердеющих, безусадочных, корро-зионностойких, жаростойких, тампонажных.
Экономическая эффективность их высока. Удельные капиталовложения на производство этих вяжущих в 2—3 раза меньше, чем при производстве портландцемента, так как отсутствуют фондо-, капитале- и материалоемкие технологические операции: не нужны разработка месторождений, подготовка сырья, дробление, обжиг и др. Например, сравнивая затраты на производство шлакощелочных вяжущих марок М600—М1200 и портландцемента марки М600, увидим, что их себестоимость ниже в 1,7—2,9 раза, удельный расход условного топлива—в 3—5, электроэнергии — в 2, приведенные затраты — в 2— 2,5 раза меньше, чем при производстве портландцемента.
Использование металлургических шлаков в качестве заполпителей
Металлургические шлаки являются значительным резервом обеспече-ния строительной индустрии заполнителями для бетонов. Шлаковые запол-нители по величине насыпной плотности могут быть тяжелыми (ρ > 1000 кг/м3) и легкими (ρ < 1000 кг/м3), а по крупности зерен — мелкими (< 5 мм) и крупными (> 5 мм).
Шлаковый щебень. Шлаковый щебень получают дроблением отвальных металлургических шлаков или специальной обработкой огненно-жидких шлаковых расплавов (литой шлаковый щебень). Для производства щебня в основном применяют отвальные шлаки, сталеплавильные (приемлемые для переработки в щебень), а также медеплавильные, никелевые и другие шлаки цветной металлургии.
К эффективным видам тяжелых заполнителей бетона, не уступающих по физико-механическим свойствам продуктам дробления плотных природных каменных материалов, относится литой шлаковый щебень. При производстве этого материала огненно-жидкий шлак из шлаковозных ковшей сливается слоями толщиной 250—500 мм на специальные литейные площадки или в трапециевидные ямы-траншеи. При выдерживании в течение 2—3 ч на открытом воздухе температура расплава в слое снижается до 800 °С и шлак кристаллизуется. Затем его охлаждают водой, что приводит к развитию многочисленных трещин. Шлаковые массивы на линейных площадках или в траншеях разрабатываются экскаваторами с последующим дроблением и грохочением.
Физико-механические свойства литого шлакового щебня:
Средняя плотность кусков, кг/м3 2200—2800
Истинная плотность, кг/м3 2900—3000
Предел прочности на сжатие, МПа 60—100
Водопоглощение, % масс 1—5
Насыпная плотность щебня, кг/м3 1200—1500
Литой шлаковый щебень характеризуется высокими морозо- и жаростойкостью, а также сопротивлением истиранию. Стоимость его почти в 2 раза меньше, чем щебня из природного камняhttp://click01.begun.ru/click.jsp?url=O5t5ND85ODkOmpTfg5T*6scNuuSszVJywfavpCun5Ml1xinT-173kX5pr-bGDMrWgOLDFe0ect34VTo*gnAxPsbVQxaHAgr*-L6QJ4M2lPqM6vGkPBSkwXpcIrlwna-RGxNXTaB7C8byibivJoZ9In4-y0zN9rZmy1Bxpg759v*61tV9cnqVOcJ00WvqE5huIS8r0BgTYaS7Y61tUdgYfG-V8MPEIhYkhI1ZxAXN3GdoeqKazXO4vYg1QG3WgYqCT*IJLhuhAW13mp6QyD45nF5U0RmElx71LqyQpCYvvM4vHGamWuljVkPOkFD*ReLhhIcVnQ. Для изготовления бетонных и железобетонных изделий применяют фракционированный литой шлаковый щебень крупностью 5—70 мм. Несортированный материал используется в дорожном строительстве и в производстве минеральной ваты, а отсев может служить заполнителем жароупорных бетонов и частично заменять гранулированный шлак в производстве шлакопортландцемента. Для получения литого плотного шлакового щебня кристаллической структуры применяются «малогазистые» огненно-жидкие шлаки, в которых при охлаждении образуется минимальное число пор, а средняя плотность кусков — не менее 2200 кг/м3.
Скачать реферат