Kts23.ru

АЗС оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тонкомолотые гранулированные шлаки в производстве стройматериалов

Тонкомолотые гранулированные шлаки в производстве стройматериалов

На сегодняшний день, когда, цена цемента постоянно растет, повышаясь на 20-30% ежегодно, а объемы строительства в стране увеличиваются, экономия цементного вяжущего вновь становится актуальной, как и прежде.

Одним из самых эффективных материалов в части экономии цемента является тонкомолотый доменный гранулированный шлак. Данный материал достаточно хорошо изучен как активная минеральная добавка в цементы, кроме того, шлак является основным компонентом при получении шлакощелочных вяжущих и изделий на их основе. При его использовании параллельно решается экологическая проблема.

Шлак доменный — побочный продукт, образующийся при производстве чугуна.

Химический состав доменных шлаков зависит от вида и свойств железных руд, качества кокса, флюсов и вида выплавляемого чугуна. По содержанию окислов доменные шлаки близки к цементу, при этом их минералогический состав существенно отличается от минералогического состава портландцементного клинкера.

Гидравлической активностью обладают гранулированные шлаки (шлаки быстрого охлаждения).

Шлаки медленного охлаждения (шлаковые пески) обладают заметно меньшей гидравлической активностью, вследствие отличной от гранулированных шлаков кристаллической структуры. Поэтому данные материалы не представляют интереса в качестве активной минеральной добавки к цементам (таблица 1).

Активность тонкомолотых шлаков определялась на стандартных образцах — балочках 16х4х4 см, изготовленных из состава 1:3 (шлак : стандартный песок). Испытания проводились по ГОСТ 310.1?4. Результаты испытаний можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1.

Исходные материалыО.К.В/ЦПрочность образцов-балочек, кгс/см 2
Шлак молотый (Липецк)
Sуд=3200 см 2 /г
Шлак молотый (Липецк)
Sуд=4500 см 2 /г
Шлак молотый (Старый Оскол) Sуд=6000 см 2 /гПесок стандартВодаТВО3сут7сут28сут
50015001901070,381215150
50015001951120,391548200
50015001901100,381315

Как видно из таблицы 1 наибольшей гидравлической активностью тонкомолотые шлаки обладают после ТВО. В ранние сроки твердения (при хранении в нормальных условиях) тонкомолотые шлаки без щелочных активаторов твердения обладают очень низкой гидравлической активностью. Шлаковый песок № 3 (Старый Оскол) практически не обладает гидравлической активностью даже после ТВО, поэтому для дальнейших исследований в качестве активной минеральной добавки и компонента ШЩВ он не представляет интереса. Наибольшей гидравлической активностью (154 кгс/см 2 ) обладает молотый граншлак № 2 с удельной поверхностью 4500 см 2 /г после ТВО.

Нормативной базой применения молотых шлаков в бетонах и растворах являются ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов» и ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент».

Практически доказано, что наиболее эффективно гранулированные доменные шлаки проявляют себя в качестве гидравлического компонента при тонине помола 3200-5000 см 2 /г.

Отдельный, все более возрастающий интерес представляют шлакощелочные вяжущие (ШЩВ) и бетоны на их основе.

ШЩВ получают путем затворения тонкомолотых гранулированных шлаков щелочными активаторами. Одними из самых эффективных и исследуемых, на сегодняшний день активаторов, являются растворы жидкого стекла и кальцинированной соды.

При использовании в качестве щелочного активатора шлака раствора соды кальцинированной плотностью 1,18 г/см 3 полученные результаты, отражены в таблице 2.

Таблица 2.

Исходные материалыО.К.В/ЦПрочность образцов-балочек, кгс/см 2
Шлак молотый Sуд=3200 см 2 /гШлак молотый Sуд=4500 см 2 /гР-р соды кальцини-рованной, плотностью 1,18г/см 3 , млПесок стандарт.ТВО3 сут.7 сут.28 сут.
50019015001150,382331014300
50020015001150,43521418400

При активации тонкомолотого гранулированного шлака раствором кальцинированной соды наилучший результат получился на шлаке с тониной помола 4500 см 2 /г. Прочность после ТВО составляет более 350 кгс/см 2 . По результатам этого испытания можно говорить о получении шлакощелочного вяжущего М 400 на основе тонкомолотого шлака и кальцинированной соды.

Шлакощелочные бетоны, предложенные проф. Глуховским в 1957 г., а в 70—х годах прошлого века получившие признание, как конкурентно способного материала по отношению к традиционным бетонам, тем не менее, требует дальнейшего серьезного изучения. В особенности требуют изучения такие свойства как: усадочные деформации, химическая стойкость, морозостойкость.

Для каждого вида бетонов и изделий на основе ШЩВ требуется отдельный подбор составов в зависимости от применяемых шлаков и щелочных активаторов с изучением вышеперечисленных свойств.

На основе шлакощелочных вяжущих возможно получение высокопрочных мелкозернистых бетонов (прочностью на сжатие от 30,0 до 80,0 МПа), которые могут найти успешное применение при производстве тротуарной плитки, стеновых блоков и других изделий.

Особый интерес тонкомолотые гранулированные шлаки могут представлять как материал, эффективно экономящий цемент в пенобетонах и газобетонах безавтоклавного твердения, полистиролбетоне, являющихся одними из перспективных конструкционно-теплоизоляционных материалов для малоэтажного строительства.

Строительная лаборатория ОАО «Тулаоргтехстрой» (аттестат аккредитации №РОСС. RU.0001.21 СЛ) более 10 лет занимается изучением, разработкой и внедрением составов и материалов, с использованием тонкомолотых гранулированных шлаков. За это время набран богатейший опыт по применению тонкомолотых шлаков в производстве различных строительных материалов.

В настоящее время работа ведется в тесном сотрудничестве с МП «ТЕХПРИБОР», что позволяет заказчику комплексно решать задачу от разработки составов и технологических регламентов на производство выбранных материалов и изделий, до поставки всего необходимого технологического оборудования.

Строительная лаборатория оснащена оборудованием, которое позволяет определять физико-механические свойства стройматериалов, имеет в своем составе высококвалифицированные кадры.

Кроме того, лаборатория ОАО «Тулаоргтехстрой»:

  1. Предлагает предприятиям стройиндустрии и строительным фирмам широкий спектр услуг по сертификации и испытаниям строительных материалов и изделий.
  2. Оказывает консультации по новейшим материалам строительной химии (добавки к бетонам и растворам, гидроизоляционные материалы, сухие смеси, полимерные материалы для промышленных полов, гидрофобизаторы, пропитки, клеи, герметики и многое другое), помощь в их подборе, техническое сопровождение при производстве строительных и отделочных работ.
  3. Производит подбор составов тяжелых и легких бетонов, растворов, более 10 лет занимаемся разработкой и внедрением составов сухих строительных смесей (клеи, шпатлевки, ремонтные и гидроизоляционные составы, самонивелирующиеся стяжки пола и т.д.). Накоплен богатейший опыт и рецептуры всех видов сухих смесей с использованием добавок ведущих зарубежных производителей.
  4. Осуществляет разработку технических условий на новые виды строительных материалов, с полным комплексом соответствующих испытаний.

Гудков А.Н. Руководитель строительной испытательной лаборатории ОАО «Тулаоргтехстрой»

Как получают и используют доменный шлак

Производство цемента из доменных шлаков основано на том, что по своему химическому составу эти шлаки, в особенности основные (богатые окисью кальция), близки к составу обыкновенного портландцемента. Например, химический состав доменного шлака одного из наших металлургических заводов: СаО—50%, MgO—1,5%; SiO2—32%, Аl2О3—13% и т. д.

Химический состав доменного шлака

Он отличается от состава обыкновенного цемента меньшим содержанием СаО и большим содержанием SiO2, A12O3 и других окислов. Эти окислы образуют в шлаке химические соединения: двухкальциевый силикат 2СаО • SiO2 (обладает вяжущими свойствами), геленит 2СаО • SiO2 • А12О3 — инертное вещество и др. В результате резкого охлаждения (грануляции) жидкого доменного шлака получается гранулированный шлак, который, кроме указанных соединений, входящих в состав кристаллической фазы, содержит алюмосиликатное стекло, обладающее химической активностью.

плотность доменного шлака

Барабанная установка для полусухой грануляции шлака: 1— шлаковозный ковш; 2 — приемная ванна; 3 — желоб; 4— вращающийся барабан; 5 — гранулированный шлак

Материалы для сухой засыпки


Материалы для сухой засыпки

Общие положения

Толщина слоя сухой засыпки напрямую зависит от характеристик имеющихся неровностей и размеров инженерных коммуникаций в случае их обустройства по полу. Средний показатель толщины держится на уровне 30-50 мм, но может составлять и более 60 мм. В данном случае засыпку придется усилить дополнительным слоем плит.


Слой сухой засыпки с среднем составляет 3-6 см

Для засыпки используются материалы с высокими показателями пористости, низким уровнем гигроскопичности, без склонности к усадке. Чаще всего применяется керамзит, но могут задействоваться и другие сыпучие материалы, с характеристиками которых вам предлагается ознакомиться далее.

Керамзит


Керамзит

Наиболее популярный материал для обустройства сухой засыпки. Представляет собой особым образом обожженные глиняные гранулы. Материал характеризуется небольшим весом и хорошей пористостью.

Для обустройства сухой засыпки используется керамзит фракции порядка 0,5 см. Гранулы большего диаметра применять нельзя – технология нарушится, в результате чего качество засыпки существенно упадет.

Допускается использование зерен разного размера, однако разница между ними должна быть минимально возможной. В противном случае мелкие гранулы спустя какое-то время начнут проседать между большими элементами, что пагубным образом отразится на качестве засыпки. В идеале нужно стремиться к абсолютной однородности гранул.


Сухая керамзитная засыпка

Не используйте для засыпки керамзит с примесями песка либо пыли – материал должен быть чистым. В случае использования «грязной» смеси, ваши полы очень скоро начнут скрипеть. Ввиду этого специалисты рекомендуют отдавать предпочтение рассыпным гранулам – при их покупке легче контролировать рассмотренный показатель.

Для засыпки лучше всего подходит легкий и пористый керамзит. Мешки с расфасованными гранулами хорошего качества также будут иметь небольшой вес.

Нельзя не отметить и рекомендованную толщину слоя засыпки – она должна составлять не меньше 30-40 мм.

Показатели10-20 мм5-10 мм0-5 мм
Насыпная плотность, кг/м3280-370300-400500-700
Прочность при раздавливании, Н/мм2 (МПа)1-1,81,2-23-4
Гранулометрический состав, %48
Морозостойкость 20 циклов, потеря массы гравия, %0,4-20,2-1,2не регламентируется
Процент раздавленных частиц, %3-103-10нет
Теплопроводность, Вт/м*К0,09120,09120,1099
Водопоглощение, мм250250290
Удельная эффективная активность естественных радионуклидов, Бк/кг270270290

Вермикулит


Вермикулит

Материал природного происхождения, имеет слоистую структуру. Для изготовления сухой засыпки из вермикулита, исходное сырье нагревают, в результате чего образуются палочки, внешне напоминающие червей.


Вермикулит

Ключевым преимуществом материала является легкий вес, что позволяет эффективно применять его в качестве засыпки для выравнивания пола. К примеру, 1 м3 вермикулита весит порядка 150-160 кг, что позволяет минимизировать нагрузки на перекрытие. Наряду с этим, вес такого же объема керамзита может достигать 600 кг.

Сухую стяжку можно делать исключительно из вспученного вермикулита. Простой материал для этого не подойдет по причине высокого водопоглощения.

СвойстваВспученный перлитВспученный вермикулит
Насыпная плотность, кг/м360-20095-150
Истинная плотность, г/см32,352,40
Пористость, включая межзерновую пустотность, %90-9884-95
Температура обжига, градусов Цельсия800-10201000-1150
Время обжига, с12-302-7
SiO265-8036-41,2
Al2O310,8-1510,1-15,7
Fe2O3 + FeO0,3-123,9-29
CaO0,4-0,50,4-5,8
MgO0,3-2,85,1-27,8
K2O + Na2O1,9-9,91,2-11,8
Потери при прокаливании1-31,2-11,8

Перлит


Перлит

Является материалом вулканического происхождения. Вспученная модификация перлита хорошо подходит для обустройства сухой стяжки. Засыпка изготавливается путем оказания на сырье воздействия температурой порядка 1000°С. В ходе такой обработки вулканическая порода лишается практически всей влаги. Также для засыпки применяется перлитовый песок.

Компэвит


Компэвит

Фирменный материал производства . Главное преимущество – покупая сертифицированный продукт, можно быть полностью уверенным в его качестве, в отличие, к примеру, от обычного керамзита, который нередко продается с примесями и добавлением гранул неправильной фракции.

Основной рассматриваемой засыпки являются керамзитные гранулы, имеющие размер до 4 мм и более уплотненную структуру по сравнению с простым керамзитом.

Засыпка не проседает и не деформируется. Материал характеризуется отличными показателями шумо- и теплоизоляции, что является большим преимуществом.

Свойства гранулированного шлака

Гранулированный шлак обладает гидравлическими вяжущими свойствами. Они проявляются при действии на тонко измельченный шлак возбудителей твердения щелочных (известь, цементный клинкер) или сульфатных (сернокислый кальций и др.). Эти свойства шлака используются для производства шлаковых цементов посредством совместного размола гранулированного шлака с возбудителями твердения. Таким образом получают известково-шлаковый, сульфатно-шлаковый цементы и шлакопорт-ландцемент. Кроме того, доменный шлак частично используют как сырье для изготовления обыкновенного цементного клинкера, шлакового кирпича, шлакобетона и других материалов.

Производство шлаковых цементов выгодно, так как оно основано на использовании очень дешевого сырья — отходов доменного производства — шлаков, получающихся в громадных количестав на металлгических заводах. Выход доменного шлака составляет в среднем 60% от веса выплавленного чугуна. Кроме того имеются огромные запасы старых отвальных шлаков, пользуемых для изготовления бетона в дорожном строительстве и др.

доменный шлак фото

Фундаментные блоки

Рассмотрим первым самый правильный вариант — фундаментные блоки.

Обозначается как ФБ – фундаментный блок, далее идет третья буква:

  • С – стеновой;
  • П – п-образные;
  • В – с отверстиями;
  • ФЛ – блоки-подушки.

Различаются между собой шириной, самые ходовые-30 и 40 см, длинна – 2,4 м; высота – 0,6 м, — одинаковые.

  • Преимущества блоков – скорость монтажа, возможность возводить из одинаковых блоков любую геометрию без потери качества, от маленькой дачи до многоэтажки. Строительство подвалов часто возможно только из ФБ. Приемлемы б/у блоки, без начала разрушения бетона. Заводское изготовление с армированием и соблюдением технологии гарантирует прочность и долговечность.
  • Недостаток – цена, обусловленная не только стоимостью блоков, но и стоимостью привозки, монтажных работ с участием крана.
  • Сравнительная стоимость – 600 грн/м.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь. В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак. Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1: Мо= CaO+MgO разделить на SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо<1. Основные шлаки получаются, например, при выплавке чугуна на донецком коксе, содержащем значительное количество серы. При плавке на малосернистом, но более зольном кузнецком коксе получают кислые шлаки.

помол гранулированного доменного шлака

Гранулированные доменные шлаки

Доменные шлаки гранулируются т. е. превращаются в мелкие частицы при быстром охлаждении расплавленного шлака водой или водой и воздухом. Это придает им большую активность и облегчает помол.

Быстрое охлаждение шлакового расплава предотвращает или приостанавливает его кристаллизацию, сохраняя в шлаке ту внутреннюю энергию, которая выделилась бы в виде теплоты образования и кристаллизации химических соединений. Это повышает способность тонко размолотого гранулированного шлака затвердевать при затворении водой в присутствии возбудителей твердения. Для производства шлаковых цементов можно применять основные, а также кислые шлаки (при Мо >0,65), богатые глиноземом. Так называемый модуль активности шлака, выражающийся отношением % Al2O3 : % SiO2 должен быть у основных шлаков больше 0,17, а у кислых — больше 0,33.

Кроме того, в зависимости от сорта шлака содержание МпО должно быть не более 2—5%, а серы S<3—6%. Требования к химическому составу гранулированного шлака установлены ГОСТ.

Способы грануляции шлака

Применяются два способа грануляции — мокрый и полусухой. При мокром способе шлак из доменной пёчи или шлаковозного ковша тонкой струей выливается в бассейн или желоб, наполненные водой. Здесь он быстро охлаждается и превращается в мелкие зерна. Полученный гранулированный шлак выходит из желоба, или его извлекают из бассейна грейферным краном, элеватором и отправляют на заводы шлаковых цементов.Этот способ грануляции шлака прост, но имеет крупный недостаток: шлак получается с большой влажностью (15—40% влаги), на его сушку перед помолом тратится много топлива, по железной дороге перевозится содержащаяся в шлаке ненужная вода, зимой такой шлак смерзается, что сильно затрудняет его выгрузку из вагонов.

Гораздо лучше полусухой способ грануляции, при котором расплавленный шлак из желоба сливается на вращающийся барабан с лопастями. В желоб под напором 4—5 ати подается ограниченное количество воды; испаряясь, она резко охлаждает шлак и превращает его в полутвердую, но еще раскаленную массу, которую лопасти барабана дробят и отбрасывают на расстояние от 20 до 25 м; частицы шлака при этом охлаждаются в воздухе. Этот способ создан В. Ф. Крыловым, С. Н. Крашенинниковым и др. Шлак получается почти сухим (влажность 2—10%), что коренным образом улучшает условия его транспортировки и сушки и дает значительную экономию.

Разработка производства

(средняя плотность – 1800-2300 кг/м3, крепкость – 30-100 МПа)

    оптимизация зернового состава заполнителя; подбор оптимального состава цементно-шлаковой консистенции; интенсивное перемешивание цементно-шлаковой консистенции в смесителях; применение действенных методов пропаривания (t = 90-100°C) и уплотнения.

За ранее дробят гранулированный шлак. Метод дробления почти во всем описывает форму зернышек и величину их поверхности. Приобретенный состав шлакового заполнителя в виде зернышек должен по минимуму обеспечивать потребность консистенции в воде. При производстве гранулированного шлака необходимо применять смесь дробленого и недробленого гранулированного шлака, обеспечивающую лучший состав заполнителя.

Население с давнешних времен употребляет для целей строительства шлаки. Легкий и крепкий материал шлакобетон выходит методом смешения вяжущего и металлургического шлака. Его стоимость в 1,5 раза дешевле полнотелого кирпича, а эффективность теплозащитных параметров приблизительно во столько же раз выше. При неплохой защищенности от воды и гидроизолированном фундаменте срок службы стенок из данного материала владеет долговечностью и составляет около 50 лет.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Шлаковые цементы являются разновидностью цементов с активными минеральными добавками, в которых последние представлены доменными гранулированными шлаками.

Утилизация доменных шлаков для получения цемента — это один из примеров рационального и притом массового применения отходов производства.

Доменные шлаки представляют собой вторичный продукт (отход), получаемый при выплавке чугуна из руд. По химическому составу доменные шлаки приближаются к портландцементу. Доменные шлаки состоят в основном из трех оксидов: CaO, SiO2 и 90. 95% Аl2O3. Для оценки качества шлаков как активной минеральной добавки к вяжущим веществам пользуются двумя модулями — модулем основности Мo и модулем активности Ма. При Мо>1 шлаки называют основными, а при Мо 3 на 1 т шлака. Сильно охлажденный шлак вместе с водой поступает на грануляционный барабан, где дробится и отбрасывается на площадку склада. При полете частицы шлаки интенсивно охлаждаются воздухом.

При сухой грануляции поток шлакового расплава разбивается сильной струей воздуха или пара на мелкие капли, охлаждающиеся далее воздухом. Влажность гранулированного таким образом шлака составляет 0. 5%.

Шлакопортландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, получаемое при совместном измельчении портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или путем тщательного смешения раздельно измельченных тех же компонентов. При совместном измельчении клинкера, шлака и гипса качество шлакопортландцемента несколько выше, так как при раздельном измельчении и последующем смешивании исходных материалов не удается получить продукт такой же однородности, как в первом случае. Содержание доменного гранулированного шлака в шлакопортландцементе должно составлять свыше 20% и не более 80% от массы готового продукта. Допускается часть шлака в количестве не более 10% заменять природными гидравлическими добавками (трепелом, диатомитом и др.).

Быстротвердеющий шлакопортландцемент в отличие от шлакопортландцемента характеризуется более интенсивным нарастанием прочности в начальный период. Для получения быстро, твердеющего шлакопортландцемента применяют клинкер быстро, твердеющего цемента и доменные шлаки высокой активности. Твердение шлакопортландцемента может быть разделено на два процесса: первичный — гидратация и твердение клинкерной части цемента; вторичный — химическое воздействие продуктов гидратации клинкерной части с доменными гранулированными шлаками. При гидратации трехкальциевого силиката клинкера происходит выделение гидрата оксида кальция, взаимодействующего с глиноземом и кремнеземом шлака, и образуются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. По сравнению с портландцементом шлакопортландцемент характеризуется замедленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, но марочная и последующие прочности его примерно одинаковы. С понижением температуры прирост прочности шлакопортландцемента сильно снижается. Повышенная температура при достаточной влажности среды оказывает на твердение шлакопортландцемента более благоприятное влияние, чем на портландцемент.

По пределу прочности при сжатии и изгибе шлакопортландцемент делят на три марки: 300, 400 и 500. Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 должен иметь в трехсуточном возрасте предел прочности при сжатии не менее 20 МПа и на изгиб не менее 3,5 МПа.

Водостойкость бетонов на шлакопортландцементе выше, чем на портландцементе, из-за отсутствия свободного гидрата оксида кальция. В шлакопортландцементном бетоне она связана шлаком в труднорастворимые гидроалюминаты и низкооснбвные гидросиликаты кальция, тогда как в портландцементном бетоне гидрат оксида кальция в значительном количестве содержится в свободном виде и может вымываться, ослабляя бетон. Шлакопортландцементный бетон обладает удовлетворительной морозо-и воздухостойкостью. Однако он все же менее стоек, чем бетон на портландцементе.

Применяют шлакопортландцемент в гидротехнических сооружениях, а также в конструкциях, находящихся в условиях влажной среды. Не следует использовать этот цемент в конструкциях, подвергающихся частому замораживанию и оттаиванию, увлажнению и высыханию.

Быстротвердеющий шлакопортландцемент эффективно применяют в производстве железобетонных изделий, подвергающихся тепловлажностной обработке.

Цемент содержание доменного шлака

В настоящее время одним из приоритетных направлений в области исследования строительных материалов является совершенствование составов и технологии бетонов с целью дальнейшего повышения их качества и долговечности [1; 2; 6; 9; 11].

С использованием бетона в «классическом» виде, то есть без минеральных и химических добавок, достижение поставленной задачи практически недоступно. Поэтому в технологии современного бетона применяют модификаторы различного действия: структурирующие, пластифицирующие, регулирующие скорость твердения, а также комплексные модификаторы полифункционального действия [2; 9; 11]. В части повышения качества и долговечности бетона особенно значительный эффект в последние годы был достигнут от создания и применения в бетонах комплексных модификаторов на органо-минеральной основе, полученных с использованием суперпластификаторов нового поколения и активных и малоактивных полидисперсных минеральных добавок [2; 3]. В настоящее время в практике строительства все большее применение находят суперпластификаторы на основе поликарбоксилатного эфира (РСЕ) [1; 4; 11], так как они отличаются не только высокой водоредуцирующей способностью, но при этом увеличивают период сохраняемости бетонных смесей и придают бетонам способность к самоуплотнению, что отвечает самым высоким требованиям, предъявляемым к бетонным смесям для монолитного строительства [12].

В качестве минеральных добавок находят применение высокодисперсные добавки микрокремнезема, метакаолина, ультрадисперсного известняка, золы-уноса, доменного гранулированного шлака и других добавок, позволяющих управлять структурой, а также технологическими и эксплуатационными свойствами бетонов [1].

Хорошо известны такие свойства многих тонкодисперсных минеральных добавок, как их способность к самостоятельному твердению и к взаимодействию с портландитом с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция CSH фазы, повышающих содержание и стабильность цементного геля [12].

Исследователи отмечают возможность регулирования с помощью тонкомолотых минеральных добавок температурных и объемных изменений твердеющих композиций, а также позитивное влияние минеральных добавок на структуру цементного камня, в частности на соотношение капиллярных и гелевых пор. Отмечается влияние ультрадисперсного известняка на интенсификацию ранней гидратации цемента [11].

В целом рациональное применение минеральных добавок способствует повышению плотности, прочности и стойкости бетона в агрессивных средах.

Среди минеральных добавок – доменный гранулированный шлак – наиболее изученная, общепризнанная в мире минеральная добавка, широко применяемая в практике производства цементов и бетонов [5].

В период 70-х годов XX века в СССР с добавками доменного гранулированного шлака выпускалось более половины объема производимого в стране цемента [5]. Сегодня в Великобритании ежегодно для замены портландцемента в бетоне используется более 2 млн т доменного гранулированного шлака. Его использование в производстве цемента сокращает выбросы в атмосферу диоксида углерода почти на 2 млн т. Расход электроэнергии сокращается на 2000 ГВт/год. Ежегодная экономия природных сырьевых материалов от применения доменного гранулированного шлака для приготовления бетона составляет 2,5 млн т [10].

Как микронаполнитель доменный гранулированный шлак участвует в улучшении структуры бетонов, улучшает качество поверхности железобетонных изделий. С другой стороны, доменный гранулированный шлак имеет активную стекловидную структуру, что химически проявляется в его способности к самостоятельному твердению. Кремний образует в структуре шлаков тетраэдры [SiO4] 4– , более или менее полимеризованные. Возможны двойные тетраэдры [Si2O7] 6– , или цепи [SiO3] 2– . Катионы Ca 2+ , Na + , K + , Al 3+ занимают пустоты между этими элементами и, чем больше доля катионов, тем больше изолированы друг от друга тетраэдры [SiO4] 4– и тем более реакционноспособным становится шлак [7; 10].

На рост реакционной способности шлака положительное воздействие оказывает тепло-влажностная обработка: за счет пропаривания бетонов, в которых портландцемент на 20…50 % по массе замещен доменным гранулированным шлаком при сохранении прочности удается повысить морозостойкость бетонов [12].

Исследования подтверждают тесную связь гидравлической активности шлаков с удельной поверхностью. Если удельная поверхность доменного гранулированного шлака близка к 600 м2/кг, его реакционная способность мало зависит от химического состава, то есть для любого шлака высока [7].

При совместном помоле цемента и доменного гранулированного шлака шлак, как правило, имеет меньшую удельную поверхность, чем чистоклинкерный цемент. Представляется, что раздельное применение в бетонах цемента и доменного гранулированного шлака повышенной дисперсности, а также модификация составов бетона суперпластификатором на поликарбоксилатной основе позволит повысить эффективность от применения доменного гранулированного шлака в бетонах.

Целью исследования являлось изучение влияния совместного применения высокодисперсного доменного гранулированного шлака и поликарбоксилатного суперпластификатора на формирование прочности и кинетику твердения тяжелого бетона.

Материалы и методы исследования

Исследовано влияние частичной замены цемента в бетоне молотым доменным гранулированным шлаком производства ООО «Мечел-Материалы» GGBS450 (ТУ 0799-001-99126491-2013) на прочность и кинетику набора прочности тяжелого бетона, модифицированного поликарбоксилатным суперпластификатором Glenium® ACE 430 компании BASF. Проба доменного гранулированного шлака с удельной поверхностью Sуд = 499 м2/кг и коэффициентом качества 1,45 в количестве 98,9 % прошла через сито № 0045. Содержание стекловидной фазы в шлаке составляло 70,1 %, активность в возрасте 28 суток нормального твердения – 12,2 МПа. Химический состав шлака приведен в табл. 1.

В качестве вяжущего применялся портландцемент с удельной поверхностью Sуд ц = 346 м2/кг класса ЦЕМ I 42,5Н производства ООО «Топкинский цемент», который имел следующий минералогический состав: С3S = 60,9 %, С2S = 15,6 %, C4AF = 12,8 %, C3A = 7,0 %. В процессе эксперимента портландцемент класса ЦЕМ I 42,5Н замещался в бетоне высокодисперсным доменным гранулированным шлаком на 0…30 % по массе.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Энергия при гидратации цемента
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector