Шлакопортландцемент: вяжущие на основе шлаков

 Шлакопортландцемент: вяжущие на базе шлаковСначала 20 века производители чугуна начали находить вероятные сферы внедрения доменного шлака – продукта, приобретенного совместно с чугуном в доменной печи в виде расплава. В 1908 году компания «Карнеги Стил» начала исследование вероятных областей внедрения доменного шлака.

В 1911 году в отчете компании «Карнеги Стил» – «Использование доменного шлака в производстве бетона» в первый раз обусловлено говорилось о способности использовать доменный шлак в производстве бетона.

К 1917 году стало разумеется, что шлак является ценным продуктом, и что компаниям – производителям шлака стоит слиться для более действенного продвижения нового продукта. В 1918 году в США была сотворена Государственная Шлаковая Ассоциация. В 1919 году в США было 14 компаний – производителей шлака, которым принадлежало 32 завода.

За всегда существования населения земли доменный шлак прошел путь от использования в дорожном строительстве (в качестве агрегата) в Древнем Риме до ценного строительного материала с различными сферами внедрения в наше время. На данный момент шлак находит обширное применение в строительной промышленности, включая: создание гранулированного доменного шлака, смешанного (многокомпонентного цемента), гидравлических закладок, цельного и конструкционного бетона, асфальтобетона, гранулированного заполнителя, минеральной ваты, кровельного материала, стекла, проведения оструктуривания земли и много другого.

Определение и описание шлака

Южноамериканское общество по испытанию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий в главном из силикатов и алюминатов кальция, приобретенный совместно с чугуном в доменной печи в виде расплава».

При производстве чугуна в доменную печь загружают металлическую руду, флюсовый камень (известняк и/либо доломит) и кокс. Получаемая на выходе из печи продукция – расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит в главном из кварца и оксидов алюминия (от стальной руды) и оксидов кальция и магния (от флюсового камня). Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, при этом температура расплава может превосходить 1480?C (2700?F). Существует четыре главных метода обработки расплавленного шлака: остывание воздухом, резвое остывание прохладной водой (вспучивание шлака), дробление и помол. При каждом из данных способов обработки выходит уникальный шлаковый материал, владеющий различительными качествами.

Хим характеристики

Главные составляющие доменного шлака – кварц, оксиды алюминия, кальция и магния, на которые приходится 95% всего состава шлака. Другие 15% – марганец, соединения железа и серы и следовое количество других частей. Но, необходимо подчеркнуть, что главные оксиды, входящие в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды соединяются воединыжды в разные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., которые также есть в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, данные элементы находятся в виде стекла. Хим состав шлаков варьируется в очень узеньких границах, так как все сырье, загружаемое в доменную печь, очень кропотливо отбирается и смешивается.

Обычный хим состав доменного шлака, % кварц(SiO2) 32-42 оксид алюминия(A12O3) 7-16 оксид кальция (CaO) 32-45 окись магния (MgO) 5-15 сера (S)* 1-2 оксид железа (Fe203) 1-1,5 оксид марганца (MnO) 0,2-1,0

* в главном в виде сульфида кальция

Физические характеристики

Физические свойства шлака, такие как вес, размер частиц, структурные характеристики и т.д. различаются зависимо от способа обработки расплавленного шлака. Соответственно, конечное применение обработанного шлака также различается зависимо от способа обработки.

В ближайшее время в Рф и других странах огромное внимание уделяется дилемме использования вторичных ресурсов. Одним из более многообещающих направлений утилизации промышленных отходов является внедрение их в производстве строй материалов.

Металлургия занимает одно из ведущих мест посреди других отраслей индустрии. На главных технологических переделах производства темных и цветных металлов образуются побочные продукты – отходы, химико-минералогический состав и физико-механические характеристики которых позволяют считать их ценным сырьем для производства строй материалов. Основная масса отходов металлургических процессов появляется в виде шлаков.

Шлаки – продукты высокотемпературного взаимодействия компонент начальных материалов – горючего, руды, плавней и газовой среды. Тяжело, пожалуй, отыскать другое сырье, которое обладало бы таким обилием ценных свойств и при всем этом так длительно пробивало бы путь к обильному применению в строительной индустрии, как шлак. В почти всех районах страны из шлака построены высотные дома, промышленные строения, построены мосты и плотины, проложены ленты автострад. Из обременительного отхода он становится общепризнанным сырьем строительной индустрии.

Самая ранешняя попытка использования доменного шлака относится к 1589 г., когда в Германии из него отливали пушечные ядра. В строительстве шлак стали использовать исключительно в 18 веке. В Нижнем Тагиле из шлаковых расплавов начали отливать плиты для ступеней, брусчатку для дорог. В Швеции литые шлаковые камешки применялись заместо кирпича для кладки высшей части шахт доменных печей. В Рф и других странах отвальный шлак использовали в качестве щебня при постройке дорог. В следующие годы ценные характеристики шлаков еще более завлекают внимание ученых и практиков в мире к дилемме внедрения шлаков в строительстве.

Для решения вопросов организации переработки шлаков, использования их, координации исследований и опытнейших работ, в Москве в 1933 г. была сотворена Всесоюзная контора по шлакопереработке. В почти всех странах сделаны особые университеты и организации, специализирующиеся вопросами использования шлака в строительстве, время от времени на базе металлургических заводов: в США – Государственная шлаковая ассоциация, во Франции – Техно ассоциация по исследованию и использованию доменных шлаков, в Канаде – Государственная шлаковая ассоциация, В Великобритании – Английская ассоциация шлака. Организация переработки шлаков в различных странах неодинакова, что разъясняется специфичными критериями каждой страны. В Великобритании и Германии шлаковую продукцию, получают конкретно на металлургических заводах, в других странах шлак в водянистом состоянии либо отчасти обработанный передают компаниям и особым фирмам по производству строй материалов. Стоит отметить очень действенные деяния Государственной шлаковой ассоциации США, к заслугам которой относится создание шлакоперерабатывающей промышленности. Шлак признан минеральным сырьевым материалом. Переработка шлака в главном осуществляется фирмами, независящими от металлургов, и исключительно в немногих случаях металлургические компании перерабатывают шлак для собственных нужд и продают его [3]. В США, Великобритании, Германии, Франции воздушно охлаждаемые металлургические шлаки в главном перерабатываются на щебень, используемый в качестве балласта при строительстве стальных дорог, также употребляют как заполнитель при сооружении аэродромных покрытий и авто дорог. Асфальтобетонные покрытия с применением шлакового заполнителя характеризуется высочайшей прочностью, устойчивостью к истиранию, огромным коэффициентом сцепления, отсутствием сдвиговых деформаций. Вся продукция шлакопереработки экономически прибыльна. К примеру, шлаковый щебень в 1,5-2 раза дешевле природного и просит в 4,5 раза меньше удельных серьезных вложений. Шлаковая пемза в 3 раза дешевле керамзита и просит в 1,5 раза меньше удельных серьезных вложений.

Главным видом промышленной продукции, производимой на базе металлургических шлаков, является шлакопортландцемент. В первый раз гранулированный шлак был использован как добавка при производстве цемента в Германии в 1892 г.

Шлакопортландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое совместным узким измельчением портландцементного клинкера и гранулированного шлака. Содержание шлака в шлакопортландцементе по ГОСТ 10178-85 должно составлять более 21 и менее 60% массы цемента [5]. По южноамериканскому эталону содержание шлака должно составлять от 25 до 65%, по британскому не больше 65%. В Германии стандартизованы два вида шлакопортландцемента: железопортландцемент, содержащий менее 35% шлака, и доменный цемент с содержанием шлака от 31 до 85%. Во Франции выпускаются 4 вида шлакопортландцемента: железопортландцемент с 20-30% шлака, смешанный металлургический цемент с 50% шлака, доменный цемент с 70% шлака и шлако-клинкерный цемент, содержащий более 80% шлака. Любой из этих видов цемента делится на две марки по прочности. В Германии каждый вид шлакопортландцемента имеет три марки по прочности, а в Великобритании и США – только одну марку, как и обычный портландцемент.

Шлакопортландцементы обширно используются в текущее время в почти всех странах для общих строй работ, для гидротехнических сооружений и для сборных железобетонных изделий (к примеру, бетонные трубы). По прочности они не уступают портландцементу, но нуждаются в более кропотливом уходе при завышенных и пониженных температурах.

Исторически сложилось так, что доменные гранулированные шлаки в Рф и неких европейских странах употребляются в большей степени для производства вяжущих материалов, в особенности для производства шлакопортландцемента. В США и Стране восходящего солнца они используются в главном для производства заполнителя. Последнее направление позволяет вовлечь в строительный комплекс существенно большее количество шлака, чем в создание из него вяжущих веществ. В особенности отлично создание шлакового щебня при использовании технологии придоменной переработки шлака. При всем этом употребляется та термическая энергия, которая была аккумулирована шлаковым расплавом в процессе производства чугуна. Такая разработка позволяет достигнуть значительную экономию топливно-энергетических ресурсов.

В последние годы наблюдается рост шлаковых отвалов вокруг металлургических заводов Рф. Одной из обстоятельств уменьшения использования доменных гранулированных шлаков цементной индустрией является падение спроса на шлакопортландцемент. В этой связи приобретает огромное значение расширение масштабов производства шлакового заполнителя, в том числе шлаковой пемзы, которая является заменителем керамзита, также литого шлакового щебня для томных бетонов.

Следует отметить, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед классическими бетонами. Как было установлено в работах доменный шлак в составе портландцементного бетона делает функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита. При всем этом появляется дополнительное количество гидросиликатов кальция, которые делают очень крепкую связь заполнителя с цементной матрицей, стопроцентно исчезают капиллярные каналы, которые в итоге усадки цементного камня образуются меж ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному увеличению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сопоставлению с классическими составами в большинстве брутальных сред, в том числе даже против такового сурового вида хим злости, как кислотная. Не считая того, благодаря специфичной структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны владеют различительными физико-механическими чертами. Конкретно этим обосновано обширное применение бетонов на шлаковом заполнителе в США, Стране восходящего солнца и других странах.

В Рф шлаковый заполнитель употребляется сравнимо изредка, потому имеются большие резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что позволит остановить рост шлаковых отвалов в районах расположения металлургических заводов Рф.

Аналог: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.