ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТВАЛЬНОГО ШЛАКА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ДЛЯ ГАЗОБЕТОНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТВАЛЬНОГО ШЛАКА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ДЛЯ ГАЗОБЕТОНА

Настоящие технические условия распространяются на щебень и песок, а также щебеночно-песчаные смеси из шлака, полученного при выплавке углеродистой стали, в дуговой сталеплавильной печи ____________________ предназначенные для дорожного строительства (покрытий, оснований, дополнительных слоев оснований и других конструктивных слоев дорожной одежды). Кроме этого данные материалы могут быть использованы в качестве обратных засыпок шахт, карьеров в промышленном и гражданском строительстве.
Применение шлаковых материалов регламентируется нормами и правилами на проектирование и строительство автомобильных дорог и другими нормативно-техническими документами.

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.

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

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.

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.

Технические характеристики

Все свойства и параметры шлакобетона определяются ГОСТ 10178-85 и зависят от используемых в производстве компонентов (их качества и объема).

Компоненты и свойства смеси:

• В клинкере должно содержаться магния максимум 5-6%, в противном случае понижается качество бетона
• Шлаки в гранулах, произведенные электротермометаморфическим или доменным путем, входят в состав в объеме 20-80% и определяют плотность, прочность и другие характеристики
• Чистый гипс, полученный естественным путем с добавлением фтора и фосфора, включается в состав в объеме максимум 5%
• Чем больше в составе шлака, тем дольше затвердевает смесь и тем меньше тепла продуцируется реакцией гидратации
• Усадка шлакового цемента такая же, как и у обычного
• Жаропрочность находится в пределах +600-800 градусов
• При условии отсутствия плотной молекулярной консистенции, а также использующихся для активации веществ после застывания шлак не станет реагировать с водой, поэтому смесь часто используют в создании конструкций в условиях повышенной влажности

Шлакопортландцемент бывает быстротвердеющим и с нормальными параметрами твердения. Для активизации процесса в материал добавляют присадки – это специальные ускорители вулканического или минерального происхождения (это могут быть пемза, пепел). Произведенный из шлака бетон готовят в таком соотношении: 4-5 частей шлака, по 2 части песка и цемента.

Конструкции/здания достигают прочности уже в течение 7-14 дней. В прохладных условиях материал твердеет медленно, поэтому для ускорения процесса используются обработка теплом, добавка специальных присадок.

Характеристики доменного шлака

Могут отличаться у разных производителей, что связано с особенностями технологических циклов выплавки чёрных металлов.

Разными будут составы как кальцитов, так и силикатов, железа и алюминия в конечном продукте. Условные обозначения шлака, который отправляется как продукт для переработки в строительную индустрию, в зависимости от места производства, выглядят так:

• Н – Новокузнецкий
• Ч – Чусовской,
• Чл – Челябинский,
• Ж – Ждановский,
• Нт – Новотульский,
• Л – Липецкий,
• Кр – Криворожский,
• Д – Днепродзержинский металлургические комбинаты.

Приведённый химический состав может зависеть от поступившей на плавку руды, кокса и марки выплавляемого чугуна. От этих же показателей будет зависеть удельный вес шлака на выходе. Вес также зависит от способа его охлаждения – стекловидный, получаемый охлаждением водой, будет тяжелее и прочнее.

Плотность шлака, в зависимости от состава:

Автоклавный бетон

Блоки из автоклавного газобетона изготавливаются согласно требованиям ГОСТ 31360-2007. По сравнению с безавтоклавным, такой газобетон получается гораздо более прочным. Причем прочность материала будет тем большей, чем большей будет доля вяжущего.

В цемент автоклавного бетона вводится активная минеральная добавка пуццолан, представляющая собой тонкомолотую смесь вулканического пепла, пемзы и туфа. Также добавляется известь . Ее присутствие позволяет увеличить количество пуццолана, вступающего в реакцию образования гидросиликатов кальция, вследствие чего газобетон становится более прочным. Блоки из такого материала (по стандарту 2007 года максимальный размер плиты составляет 1,5х1х0,6 м) могут использоваться для возведения несущих и самонесущих конструкций. Напомним, что безавтоклавный газобетон, особенно с удельным весом на уровне 300 кг/м 3 , часто применяется лишь как теплоизолятор.

Применяться может как известь-пушонка, так и кипелка. Причем известь-кипелка в смешанном вяжущем (цемент + известь) может иметь массовую долю от 30 до 50%.

Для получения особенно легкого, насыщенного пузырьками газобетона, необходимо увеличить газоудерживающую способность смеси. Этого добиваются путем уменьшения расхода цемента (соотношение цемента и пуццолана увеличивают до 1:2). Разумеется, правильно должно быть подобрано и количество газообразователя. Замечено, что для каждого вида смеси существует свое значение массовой доли алюминиевой пудры, превышение которого ведет не к уменьшению, а к увеличению удельного веса. Обычно оптимальное количество газообразователя (из условия обеспечения минимального удельного веса) составляет 3%.

Объем воды подбирают так, чтобы блоки можно было формовать методом отливки, для чего раствор должен иметь определенную консистенцию. Также от количества воды зависит газоудерживающая способность смеси. Расход воды варьируют в широких пределах – он может составлять от 45 до 70% от веса сухих компонентов.

В условиях производства консистенцию раствора определяют двумя способами:

1. С использованием прибора Суттарда: анализу подвергается расплав шлама. При оптимальной консистенции показания на приборе должны составлять от 9 до 10 см.
2. С использованием прибора СтройЦНИЛа.

Консистенция во втором случае определяется по глубине погружения конуса, к которому приложена сила определенной величины. Оптимальное значение – от 10 до 12 см.

Состав и пропорции газобетона

Согласно ГОСТ 25485-89 выпускают разные виды газобетона, что требует применения разных веществ. В общем, исходная смесь включает:

• кремнеземистый компонент;
• вяжущее;
• воду – несоленую и очищенную по ГОСТ 23732;
• алюминиевую пудру – или пасту в виде суспензии;
• дополнительные ингредиенты.

Твердые компоненты

В качестве сырья используют два основных вида кремнеземистого материала:

• кварцевый песок – доля кварца составляет не менее 90% или 75%, слюды в песке должно быть не более 0,5%, глинистых примесей разного рода – не более 3%.;
• зола-унос – отходы работ ТЭС. По ГОСТ содержит не менее 45% оксида кремния и не менее 45% оксида кальция, оксидов серы допускается не более 3%.

В качестве кремнеземистого материала порой используют продукты обогащения руд, если содержание оксида кварца в нем не меньше 60%.

Регулируемым параметром является удельная поверхность кремнеземной оставляющей. Величину подбирают по проектной плотности, теплопроводности и других свойств конечного продукта.

Вяжущее вещество

В качестве вяжущих используются такие материалы:

• портландцемент – без трасса, глинита, опоки, пеплов и других ингредиентов. Также необходимо, чтобы доля алюмината кальция не превышала 6%;
• негашеная известь – быстро- и среднегасящаяся. Содержит активные оксиды кальция и магния не менее 70%;
• доменный шлак – гранулированный;
• высокоосновная зола – с долей оксида кальция не менее 40% и с долей оксида серы не более 3%.

По виду вяжущего газобетоны дополнительно классифицируются, так как физико-химические их свойства будут отличаться.

Порообразователи

Для получения газобетона используют алюминиевую пудру марки ПАП-1 и ПАП-2. Металлический алюминий взрывоопасен, добавляется в смесь при перемешивании в виде суспензии с пропорциями алюминий к воде 1:10.

При изготовлении пенобетонов используется несколько разных веществ, но порообразователем для газобетона будет только порошок алюминия.

Следующий видеоролик рассказывает об эффекте гидрофобного состава газобетона:

Дополнительные ингредиенты

Доля этих веществ в смеси очень невелика. Их роль – не образование массы продукта, а влияние на процессы, идущие в веществе при вспучивании и твердении. Это могут быть регуляторы структурообразования, пластифицирующие компоненты, катализаторы твердения и прочее. К наиболее часто применяемым относят:

• гипсовый камень;
• жидкое натриевое стекло;
• технический едкий натр;
• кальцинированная сода – техническая.

В неавтоклавный газобетон из-за его меньшей прочности могут добавлять разного рода дисперсно-армирующие волокна. При вспучивании волокно распределяется по массе продукта и размещается в межпоровых перегородках. Таким образом формируется пространственный сетчатый каркас, который и увеличивает прочность продукта.

Составные смеси

На практике состав смеси подбирается исходя из требований, предъявляемых к конечному продукту: прочность, плотность, морозостойкость, теплопроводность, паропроницаемость и другие качества, регламентируемые ГОСТ. Причем стандарты указывают не только на предполагаемые классы прочности и теплоизоляционные свойства, но и на методы оценки продукта.

Определяют подходящий состав путем лабораторных исследований. Для этого осуществляют серию замесов, где меняют соотношение вяжущего и извести. Контролируется объемный вес и вес высушенного газобетона.

Главным фактором является объем порообразователя, необходимого для получения из указанного соотношения бетона с требуемыми характеристиками, поскольку порообразователь является самым дорогим ингредиентом. Соотношение воды и вяжущего подбирают так, чтобы консистенция оставалась литой при самом малом значении.

Про состав газобетона и пенобетона читайте ниже.

Требования к шлаку

Шлак – это сопутствующий продукт, представляющий собой сплав различного рода оксидов, образующийся при высокотемпературной обработке сырья. В зависимости от состава сырьевых материалов шлак может быть основным или кислым.

Для производства шлакобетона подходит не любое сырьё. Основным требованием к шлаку является отсутствие в сплаве оксидов химических соединений, отрицательно воздействующих на характеристики получаемого строительного материала. Особые требования предъявляются и к чистоте шлака. Он должен быть свободен от земли, глины, золы и иного мусора.

Для производства шлакобетона применяют шлаки металлургической и топливной промышленности.

Применение металлургического шлака даёт возможность получать более прочный бетон. Из шлаков топливной промышленности наиболее подходящим сырьём являются продукты горения антрацитных пород. Непригодны для производства бетона продукты сгорания бурых углей, так как они содержат примеси, присоединенные к шлаку на основе неустойчивых связей.

Желательно, чтобы при хранении шлак около трёх раз перемещали с места на место. Такая мера позволяет достигнуть высокой степени очистки материала от примесей извести и серы.

Предназначенный для производства бетона шлак не менее полугода должен храниться на открытом воздухе. За этот период материал приобретает необходимые свойства, а под воздействием атмосферных осадков он освобождается от вредных компонентов.

Опилкобетон — стройматериал, обладающий высокими санитарно-гигиеническими характеристиками. Здесь Вы можете ознакомиться с рецептом и технологией производства опилкобетона.

Высокую надежность и низкую стоимость плит перекрытия Вам предлагает компания Навигатор.

Шлаки остаются пригодными для производства шлакобетона до тех пор, пока сохраняется их кристаллическая структура и не проявляются признаки распада, которые возникают при переходе одних соединений материала в другие под влиянием влаги и газов, находящихся в воздухе. Новые соединения имеют больший объём, чем первоначальные, поэтому такой переход сопровождается растрескиванием и разрушением кусков шлака.

Стоимость отходов

Существует два способа определить расценки на вторичный продукт металлургического производства. Первый вариант прямое обращение к государственным сметным нормативам, в частности ТСЦ – территориальный сборник цен. К сожалению, данная нормативная база обновляется нерегулярно и под шлак металлургический, цена может не соответствовать актуальной стоимости.

Второй подход – ввод в поисковую систему фразы куплю шлак металлургический. Варианты ответа доступны по разным регионам РФ. Стоимость шлака металлургического указываются с учетом фракции (более мелкие куски обходятся дороже в среднем на 300 рублей за тонну ).Так, актуальные расценки металлургических шлаков фракции 20-40 начинаются с 1300 рублей за тону , цена для размеров 40-70 – 1000 .