Ferrum-exclusive.ru

Металлические печи для бани
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шлак в строительстве: особенности, виды и использование

Шлак в строительстве: особенности, виды и использование

Шлак в строительстве: особенности, виды и использование

Строительные материалы

В металлургическом производстве, в результате сгорания топлива, углей и прочих присадок, образуется шлак – вторсырье, металлургические отходы. Сгорание и образование шлака происходит в процессе выплавки стали из железной руды. Получаемые отходы активно используются в строительстве, из них и с их применением изготавливают: шлакобетоны, пемзу шлаковую, минеральную вату и прочие утеплители. В свою очередь, отходы цветной металлургии разделяются на: передельные и отвальные шлаки.

Граншлак или гранулированный шлак образуется в момент быстрого снижения температуры, охлаждения раскаленного шлака в доменной печи и конвекторе. Такой материал обладает высокими вяжущими характеристиками и добавляется в цемент в виде минеральной добавки.

В процессе разливки стали, имеющаяся на поверхности шлаковая пленка, защищает расплав от воздействия продуктов горения.

Производство гранулированного шлака

Шлак – побочный продукт металлургического производства, состоящий из кварца, оксидов кальция, магния. Расплавленный шлак, предназначенный для добавки в портландцемент, подвергается ускоренному охлаждению водой или паром – грануляции. Скоростное охлаждение предотвращает кристаллизацию продукта, он остается в химически активном стеклообразном тонкозернистом состоянии. Гранулированный шлак, благодаря сохранению химической активности, вступает во взаимодействие с компонентом клинкера – гидроксидом кальция – с образованием гидросиликата и гидроалюмината кальция.

Компоненты цемента со шлаком:

  • Клинкер с содержанием магния не более 6 %. Оксид магния снижает прочность бетона.
  • Доменный или электротермометаморфический шлак – 20-80 %. Оптимальное количество шлаковых добавок зависит от требуемых характеристик вяжущего.
  • Гипс природный чистый и гипс, содержащий фосфор, бор, фтор. Содержание гипсовых компонентов не должно превышать 5 % от общей массы клинкера.

Компоненты высушивают в специальных камерах. Влажность после высушивания не превышает 1 %. После этого их перемалывают до состояния тонкодисперсного порошка.

Преимущества и отрицательные стороны

Несмотря на разницу в технических характеристиках все виды шлаков как утеплители имеют сходные положительные качества.

  • простотой использования;
  • низкой стоимостью;
  • оптимальным воздухообменом;
  • стойкостью к гниению, образованию грибка, распространению плесени;
  • возможностью использования в любых помещениях;
  • механической прочностью и химической нейтральностью;
  • недоступностью к повреждению грызунами и насекомыми;
  • хорошими показателями теплопроводности по сравнению с монолитным бетоном или кирпичом;
  • неограниченным временем использования при соблюдении технологии монтажа;
  • пожаробезопасностью.
Читайте так же:
Бетон для отмостки цемент м500

Структура материала накладывает ограничения на применение. Высокий удельный вес учитывают при проектировании несущих конструкций.

Шлаки менее эффективны относительно современных специализированных изделий для теплоизоляции — пенопласта, пеноизола, минеральных плит и др.

Отходы производств не применяют для утепления поверхностей, подверженных воздействию осадков, либо выполняют поверх засыпки бетонные стяжки для защиты от переувлажнения. Мокрый шлак теряет свойства изолятора.

Металлургический тип подвержен ржавчине в условиях повышенной влажности.

Промышленные виды утеплителя скрывают стяжкой или засыпают в пустоты кирпичной кладки для предотвращения попадания вредных веществ в воздух жилых помещений.

Применение смеси цемента со шлаком

Начинающие строители не знают, для чего нужен этот материал. Это вещество активно используется при возведении различных объектов и сооружений (наземных, подводных, подземных), которые подвержены воздействию влаги. Из-за высокой прочности оно применяется при составлении растворов, производстве блоков и бетонных панелей.

Этот материал экономически привлекателен и доступен. Он является основой многих сооружений, в которых проект предусматривает выполнение фундамента из облегченных материалов. При постройке стен из шлакобетона применяются блочная и монолитная технологии.

Благодаря цементу со шлаком применение тяжелых железобетонных конструкций становится необязательным. Из-за малой массы материала нагрузки на цоколи, основания для фундамента и несущие перекрытия намного снижаются, а блоки из шлакобетона легко транспортируются.

Шлакоблок на основе цемента со шлаком

Шлакоблок — один из самых популярных строительных материалов на основе цемента с добавлением шлака.

Технология производства

Главная составляющая этой смеси — шлак из доменных печей, который является вторичным продуктом металлургии. Технология основана на принципе его высушивания в специальных устройствах вместе с клинкером (выступает в роли катализатора) до достижения влажности 1% и менее. Туда же часто добавляют и гипс. Затем смесь перегружают в мельницу для цемента (бункер) и перетирают в тонкодисперсный порошок.

Читайте так же:
Как рассчитать сколько нужно цемента для стяжки пола

Использование при такой технологии негранулированных компонентов сильно усложняет производственный процесс. Получаемый продукт твердеет гораздо медленнее, ведь шлака в нем применено больше (20-80%). Поэтому смесям с гранулированным материалом отдается предпочтение.

Прочностные характеристики полученного продукта во многом зависят от химического состава, компонентов, а не от их физической структуры. На этом основывается главное правило подбора исходников.

Технические характеристики

Опытные строители часто работают с вяжущим гидравлическим соединением цемента со шлаком. Оно получается при дроблении отхода, смешанного с измельченным гипсом, клинкером и различными добавками. Пропорции составляющих веществ в этом соединении можно менять.

В состав такой смеси могут входить различные виды шлаков (основные и гранулированные кислые, негранулированные). По химическому составу этих отходов металлургического производства определяют прочность шлакоцемента (его класс). В качестве добавок для получения, например, портландцемента, выступают вещества с преобладанием силикатов кальция.

Таблица схватывания различных видов цемента

Сравнение времени схватывания различных видов цемента.

Основные характеристики материала:

  • выделение малого количества тепла при затвердении позволяет использовать его при постройке больших объектов;
  • низкая себестоимость;
  • маленькая степень деформации;
  • высокая жаростойкость;
  • не боится влаги;
  • пониженная морозостойкость дает возможность применения в местах с колебаниями температуры.
  • цемент со шлаком застывает долго;
  • прочность (при затвердении) нарастает медленно, для достижения величин, соразмерных с показателями стандартногоцемента, необходимо длительное время ½-1 год.

Ускорить процесс можно 2 путями:

  • применяя клинкер с повышенным содержанием алюмината или силиката;
  • с использованием высокоглиноземистых шлаков.

Выбор сырья и особенности хранения

Для получения шлакоцемента с высокими показателями нельзя использовать любые исходники. В качестве основы берут отходы металлургии и топливной промышленности — шлаки. Главным требованием к ним является отсутствие разных оксидов, оказывающих негативное воздействие на характеристики материала. Отходы металлургии используют все, а из топливных берут только антрацитные породы.

Цементы на основе шлака необходимо долго держать во влажной среде, ведь раннее высыхание негативно сказывается на времени их затвердевания. После этого строительный материал обрабатывают в автоклавах.

Маркировка цемента

Расшифровка маркировки строительного цемента.

Читайте так же:
Можно ли смешать цемент с жидким стеклом

Классификация портландцемента со шлаком

Разделяют полученный продукт, по составу, качеству материалов-исходников и виду примененного шлака (основной, гранулированный, кислый, негранулированный). Портландцемент часто классифицируют по типу задач, для которых он предназначен.

  • 10 — используют при теплоизоляции;
  • 25 и 35 — применяют при изготовлении любых конструкций;
  • 50 — он необходим при постройке несущих стен, армированных перемычек.

В таблицах указаны основные характеристики 3 распространенных цементов.

Состав (соотношение в %):

МаркаКамень гипсовыйКлинкер портландцементныйШлак гранулированный
3001,5-3,540-5050-60
4001,5-3,558-6238-40
5002,0-2,598-100до 30

Предел прочности на начальном и конечном этапах затвердевания (в мПа):

КлассПосле 3 днейПо окончании 28 суток
На сжатиеНа изгибНа сжатиеНа изгиб
30012-133-3,533,5-345,2-5,5
40012-133-3,541,4-42,55,8-6
50025-274,5-4,850,5-526,3-6,5

ХарактеристикаКласс портландцемента
300400500
Доля CaO и MgO (в %)<0,5 и <1,6<0,5 и <1,6<0,5 и <1,5
Первое схватывание (часы)3-103-002-30
Конец схватывания (часы)4-404-203-45
Тонкость помола (в %)909090

Особенности шлакощелочного бетона

Такой материал получают при добавлении щелочных металлов в основной состав компонентов при производстве портландцемента. Характеристики бетона можно увеличить, если применить в качестве дополнительных ингредиентов стекло, соду и т. д. Уже за сутки материал может достичь 30% прочности.

В шлакощелочном цементе пор мало. Он не боится влаги и противостоит агрессивным средам (кислота, вода морская и прочие). Из-за таких качеств морозоустойчивость и жаростойкость конструкций из этого материала повышается.

Разновидности цемента со шлаком

Различают гранулированный, основной, кислый шлаковый цемент. На прочность раствора влияет химическая формула. Чем мельче помол, тем прочнее смесь. Класс зависит от размера фракций.

Материал делится на такие классы:

  • 10 — для обустройства теплоизоляции между плитами перекрытия;
  • 25-35 — для возведения несущих стен и армированных конструкций;
  • 50 — для возведения наружных стен, опорных элементов, перегородок и перемычек, соответствует цементу М500.
Читайте так же:
Осадка конуса цементного раствора

Нормальнотвердеющий цемент соответствует ГОСТу 1017-85. Его изготавливают из цемента, песка и шлака пропорции 2:2:4 соответственно. Он медленно застывает. В быстротвердеющий раствор дополнительно добавляют пемзу и пепел. Такой материал применяется в ситуациях, когда согласно техническим процессам в промышленности требуется быстрое отвердение. Прочность готового элемента со специальными добавками набирается в течение 7-14 суток.

Применение шлака в строительстве

В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.

Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.

Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.

Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:

Читайте так же:
Где взять цемент для коронки

• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.

• Производить сухие строительные смеси

• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.

• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.

6 Методы испытаний

6.1 Химический состав шлаков определяют по ГОСТ 5382.

6.2 Для определения влажности шлака навеску в 100 г высушивают в сушильном шкафу при температуре от 105°C до 110°C до постоянной массы. Проба шлака до и после высушивания взвешивается с точностью 0,01 г на весах, отвечающих требованиям ГОСТ OIML R 76-1.

Влажность шлака W, %, вычисляют по формуле

, (3)

где и — масса шлака соответственно до и после высушивания, г.

Результат расчета округляют до 0,1%.

Влажность шлака определяют в двух параллельных пробах. Разница в результатах определения влажности проб не должна превышать 0,5%. В противном случае определение влажности повторяют с использованием новой пробы. За результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов двух определений, разница между которыми не превышает 0,5%.

6.3 Содержание в шлаке камневидных частиц определяют путем измерения массы остатка после рассева шлака на сите с размером ячеек 10 мм по ГОСТ 3826.

6.3.1 Для испытания используют пробу, высушенную до постоянной массы при температуре 110°C. Пробу сокращают путем квартования до 2 кг. Пробу взвешивают на весах по ГОСТ OIML R 76-1 с точностью до 1 г, затем просеивают ручным или механическим способом через сито с размером ячеек 10 мм. Продолжительность просеивания должна быть такой, чтобы при контрольном интенсивном ручном встряхивании сита в течение 1 минуты через него проходило не более 0,1% общей массы просеиваемой навески. Остаток на сите взвешивают с точностью до 1 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector