Вся электронная библиотека >>>

 Строительные материалы >>

 

Строительные материалы

Стройматериалы из отходов


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Бетоны на основе металлургических шлаков

 

 

В настоящее время разработаны и применяются в строительстве разнообразные виды бетонов с применением как вяжущих, так и заполнителей на основе металлургических шлаков. Стоимость изделий из шлаковых бетонов на 20—30% меньше, чем традиционных.

В зависимости от вида шлаковых заполнителей изготавливают бетоны с различной средней плотностью: особо тяжелые (р0 > 2500 кг/м3) на некоторых шлаках сталеплавильного производства и цветной металлургии; тяжелые (р0 = 1800—2500 кг/м3) на литом и отвальном шлаковом щебне, песке и гранулированном шлаке; легкие (р0 < 1800 кг/м3) на шлаковой пемзе (крупный заполнитель) и гранулированном шлаке (мелкий заполнитель). Параллельно с крупнозернистым используют мелкозернистые шлаковые бетоны, где заполнителем является гранулированный шлак.

В зависимости от структуры различают обычные плотные, крупнопористые и ячеистые шлаковые бетоны. Последние являются особенно эффективными.

По назначению шлаковые бетоны делятся на: конструкционные или общего назначения; конструкционно-теплоизоляционные, применяемые при возведении ограждающих конструкций; гидротехнические; дорожные; теплоизоляционные; кислото- и жаростойкие.

Твердение шлаковых бетонов возможно при обычных условиях, однако их качество значительно повышается при тепловлажностной обработке (пропаривании и особенно автоклавном твердении).

Тяжелые бетоны. Применяя обычные или шлаковые вяжущие в сочетании со шлаковыми заполнителями, можно получить тяжелые бетоны всех классов по прочности на сжатие. При этом для пропаренных бетонов достигается прочность 10—30 МПа, а для бетонов автоклавного твердения — 30—60 МПа. Замена в тяжелых бетонах крупного заполнителя из плотных горных пород шлаковым щебнем, полученным дроблением плотных металлургических шлаков, практически не снижает, а иногда несколько повышает прочность бетона за счет их более развитой и активной поверхности.

Бетоны на шлаковом щебне имеют более высокую прочность при растяжении и изгибе, чем на гранитном.

 

 

Применение Шлакового песка-отсева вместо обычного кварцевого повышает водопотребность бетонной смеси, в результате чего происходит определенный перерасход цемента. Поэтому эффективность применения шлакового песка как мелкого заполнителя бетона, возрастает при введении пластифицирующих добавок и в смеси с имеющим меньшую водопотребность заполнителем (кварцевым песком, гранулированным шлаком и др.).

Интенсивность твердения шлаковых вяжущих зависит от температурного фактора. Если для портландцемента повышение температуры твердения более 80 °С при достаточной изотермической выдержке малоэффективно, то шлаковые вяжущие и бетоны на их основе необходимо обрабатывать при температуре около 100 °С и выше. Бетоны на шлаковых вяжущих пропаривают обычно при температуре 90—95 °С, а автоклавную обработку (запаривание) выполняют при давлении 0,8—1,2 МПа и температуре 174—190 °С.

Удобоукладываемость шлаковых бетонных смесей зависит от водо-потребности заполнителя. Обычно бетоны на шлаковом щебне более жесткие и менее удобоукладываемые, чем на гранитном.

Морозостойкость бетонов на шлаковых вяжущих и крупном плотном заполнителе ниже, чем обычных цементных, и составляет 50—100 циклов, кроме бетонов на шлакощелочных вяжущих, где она значительно выше. Повышение морозостойкости может быть достигнуто как общими для всех бетонов технологическими приемами (например, снижением В/Ц, смягчением режима тепловой обработки, введением воздухововлекающих добавок), так и применением вместо пропа-ривания автоклавной обработки.

Деформативные свойства шлаковых бетонов и сцепление их с арматурой аналогичны свойствам цементных бетонов на плотных заполнителях, что позволяет изготавливать из пропаренных и автоклавных бетонов на шлаковых вяжущих и заполнителях разнообразные несущие железобетонные конструкции промышленного и гражданского строительства.

Мелкозернистые бетоны. В строительстве накоплен положительный опыт применения тяжелых и легких мелкозернистых шлаковых бетонов. В роли вяжущего используют бесклинкерные шлаковые вяжущие и шлакопортландцемент, а заполнителями служат шлаковый песок и гранулированный шлак.

По данным А. В. Волженского, прочность на сжатие мелкозернистых бетонов на бесклинкерных шлаковых вяжущих составляет 10— 40 МПа и выше. Она зависит от таких факторов: активности цемента; вида используемого шлака; состава бетона; зернового состава песка; условий уплотнения бетонной смеси; температуры и продолжительности тепловлажностной обработки и др. Активность шлаковых вяжущих резко возрастает с увеличением тонкости измельчения, а также при сочетании высокой удельной поверхности вяжущих и интенсивных способов уплотнения смеси, например прессования, вибрирования с пригрузом и др. Применение дробленых крупных шлаковых песков, имеющих высокоразвитую активную поверхность, обеспечивает оптимальное сцепление частиц заполнителя с цементным камнем. Прочность возрастает на 40—-60% по сравнению с прочностью бетонов на обычных мелких песках.

При выборе состава мелкозернистых шлаковых бетонов важно подобрать оптимальное водосодержание бетонной смеси для достижения высокой удобоукладываемости и полноты физико-химических процессов, протекающих при тепловлажностной обработке.

При использовании бесклинкерных шлаковых вяжущих наилучшие физико-механические свойства обеспечиваются при автоклавной обработке мелкозернистых бетонов под давлением 0,9—1,6 МПа. При давлении 0,9 МПа оптимальная длительность запаривания составляет 6—8 ч, а с повышением давления она сокращается.

Характерные особенности мелкозернистых бетонов на бесклинкерных шлаковых вяжущих следующие: сравнительно высокая прочность на осевое растяжение (0,09—0,1211^) и растяжение при изгибе (0,15— 0,ЗЯсж); большая деформативность, чем у обычных тяжелых бетонов.

Разработана технология изготовления мелкозернистого шлакобетона прочностью 30—100 МПа со средней плотностью 1800—2300 кг/м3, где в качестве вяжущего используют шлакопортландцемент, а заполнителями служат гранулированный и отвальный доменные шлаки. Эта технология предусматривает оптимизацию зернового состава заполнителя, выбор рациональной консистенции цементно-шлаковой смеси, интенсивное ее перемешивание в смесителях принудительного действия, применение эффективных способов уплотнения и пропа-ривание при температуре 90—100 °С.

Гранулированный шлак предварительно дробят. Форма зерен и величина их поверхности в значительной степени определяются способом дробления. Целесообразно дробить шлак в аппаратах ударного и ударно-истирающего действия (например, в молотковых дробилках, шаровых мельницах и др.). Зерновой состав шлакового заполнителя должен обеспечивать минимальную водопотребность смеси. Следует учитывать, что с уменьшением отношения цемент:шлак оптимальное содержание мелких фракций в шлаке увеличивается, так как они являются микрозаполнителем, способствующим улучшению структуры и строительно-технических свойств бетонов. При производстве ЕЫС о-копрочных мелкозернистых бетонов целесообразно использова гь смесь дробленого и недробленого гранулированного шлака, которая обеспечивает оптимальный зерновой состав заполнителя.

Легкие бетоны. Шлаковые цементы и заполнители широко применяют для производства легких бетонов со средней плотностью 1200— 1600 кг/м3 и прочностью на сжатие 5—25 МПа. Для легких шлаковых бетонов характерны общие свойства, присущие легким бетонам, такие как достижение максимальной прочности при расходе воды, обеспечивающем минимальный выход бетонной смеси, а также при использовании фракционированных пористых заполнителей; рост прочности с увеличением расхода вяжущего до определенного предела и др. Особенностями легких шлаковых бетонов на бесклинкерных шлаковых вяжущих являются большая деформативность и несколько меньшее сцепление с арматурой, чем у бетонов на портландцементе.

Легкими заполнителями шлаковых бетонов служат: шлаковая пемза с насыпной плотностью р0 = 500—800 кг/м3, гранулированный доменный шлак (р0 = 700—1000), доменные поризованные отвальные шлаки (р0 = 800—1000). Средняя плотность легких бетонов колеблется в зависимости от марки и вида заполнителей. В табл. 2.10 приведены данные, характеризующие среднюю плотность легких шлаковых бетонов, на различных заполнителях.

Структуры шлаковой пемзы и гранулированного доменного шлака характеризуются преобладанием стекловидной фазы, что объясняет меньшую теплопроводность шлаковых бетонов, чем легких бетонов, имеющих одинаковую среднюю плотность на заполнителях кристаллического строения (например, керамзите, аглопорите и пр.).

Легкие бетоны на шлаковой пемзе отличаются сравнительно высокой прочностью на осевое растяжение и, подобно бетонам на природных заполнителях вулканического происхождения, имеют повышенный модуль упругости. По сравнению с другими видами легких бетонов шлакопемзобетон отличается максимальной предельной растяжимостью, что повышает трещиностойкость конструкций. Шлако-пемзобетоны имеют высокую морозостойкость, что обусловлено особенностями структуры шлаковой пемзы, способствующей резкому снижению исходного водоцементного отношения бетонной смеси из-за быстрого поглощения заполнителем воды затворения и соответственно образованием низкой капиллярной пористости цементного камня. Повышенной морозостойкости шлакопемзобетона способствуют хорошая деформативность заполнителя, гасящего значительную часть возникающего внутреннего давления, и прочная контактная зона шлакопемзового щебня с матрицей (растворной частью). Возможно получение конструкционного шлакопемзобетона морозостойкостью до 600 циклов и более.

Плотный и поризованный шлакобетоны применяют при производстве стеновых панелей, других ограждающих и несущих конструкций.

Легкие бетоны на пористых шлаковых заполнителях являются наиболее эффективными. Удельные капитальные вложения в производство конструктивно-теплоизоляционного шлакопемзобетона такие же, как и керамзитобетона, однако приведенные затраты в первом случае на 20—25% ниже, чем во втором.

Ячеистые бетоны отличаются от других видов искусственных каменных материалов равномерно распределенными порами в виде сферических ячеек диаметром 1—3 мм. Изготавливаются из вяжущего, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды (). В производстве ячеистых бетонов, обычно твердеющих при автоклавной обработке, широко применяют шлаковые вяжущие, гидравлическая активность которых особенно проявляется с повышением температуры и давления водяного пара. Это прежде всего известково-шлаковые вяжущие на гранулированных доменных шлаках. Отвальные шлаки применяют, если величина их модуля основности составляет не менее 0,6, а модуля активности (процентное отношение А1203 к Si02) — не менее 0,4.

Известково-шлаковый цемент начинает схватываться не позднее чем через 2 ч после затворения, его удельная поверхность должна составлять не менее 4000 см2Д, количество активного СаО — не менее 10%.

В производстве ячеистых бетонов эффективно также применение шлакопортландцемента.

Гранулированные и отвальные шлаки, измельченные до удельной поверхности 1500—3500 см2/г, могут служить не только компонентами вяжущего, но и активными наполнителями ячеистых бетонов наряду с другими тонкодисперсными кремнеземистыми материалами.

Прочность ячеистых бетонов на шлаковых материалах изменяется в зависимости от средней плотности. Так, теплоизоляционный га-зозолошлакобетон с р0 = 400—500 кг/м3 имеет прочность на сжатие 0,6—2 МПа, а конструктивно-теплоизоляционный (р0 = 600—1200) — 3—12,5. Максимальная прочность ячеистых бетонов достигается при соотношении между шлаковым вяжущим и кремнеземистым компонентом в пределах 1:0,5—1:1,2 в зависимости от особенностей сырьевых материалов. На прочность также влияет тонкость помола шлаковых материалов. Так, при увеличении удельной поверхности шлакового вяжущего от 3500 до 6500 см2Д его прочность возрастает на 50—60%. Показатели прочности и других свойств значительно улучшаются при понижении водотвердого отношения до 0,25—0,35, что достигается виброобработкой при приготовлении ячеистой смеси и на стадии формования. Вибрационное воздействие, разжижая смесь и увеличивая поверхность взаимодействия сырьевых компонентов, способствует интенсификации процессов газовыделения и гидратации, тем самым повышая прочность на 25—35% и снижая усадочные деформации на 15—20%. Кроме комплексной виброактивизации смесей, для снижения водотвердого отношения применяют длительное перемешивание и вводят пластифицирующие ПАВ.

Трещиностойкость и несущая способность конструкций из ячеистых бетонов зависят от величины усадочных деформаций. Усадка автоклавных ячеистых бетонов на основе шлаковых материалов составляет 0,45—0,7 мм/м, безавтоклавных — 2 мм/м и более. Деформации набухания достигают 0,4—1,6 мм/м. Для снижения деформаций усадки и набухания в ячеистобетонные смеси вводят структурообразующие компоненты в виде крупных заполнителей, таких как шлаковая пемза, доменный гранулированный шлак и др. Например, замена 20—25% объема кремнеземистого компонента крупным пористым заполнителем уменьшает усадочные деформации ячеистых бетонов на 50—70%.

Ячеистые (шлаковые) бетоны оптимальных составов обладают сравнительно высокой морозостойкостью и выдерживают 100— 150 циклов попеременного замораживания и оттаивания, т. е. их морозостойкость практически не ниже, чем бетонов на клинкерных бездобавочных цементах. Однако морозостойкость снижается с увеличением открытой пористости бетонов.

Для ячеистых бетонов характерны сравнительно высокие значения сорбционной влажности, паро- и воздухопроницаемости. Они в 5— 10 раз больше, чем для тяжелого бетона, что обусловливает необходимость применения защитных покрытий в ограждающих конструкциях для предохранения ячеистых бетонов от увлажнения.

Ячеистые бетоны не способны пассивировать сталь. Это в сочетании с высокой проницаемостью вынуждает принимать специальные меры по защите арматуры в конструкциях из ячеистых бетонов, в частности использованию защитных покрытий арматуры типа цементно-казеиновых с ингибиторами, цементно-латексных, битумных и полимерных. Конструкции из ячеистых бетонов, особенно изготовленные с применением отходов промышленности, обладают высокими технико-экономическими показателями. Так, стены из ячеистых шлакобетонных панелей в 1,3—2 раза легче стен из керамзитобетона при более низкой стоимости первых. Удельные капиталовложения в производство конструкций из автоклавного шлакобетона на 30—40% ниже, чем в производство аналогичных конструкций из других видов бетона.

Жаростойкие бетоны. Шлаковые материалы широко используют в производстве жаростойких бетонов в качестве вяжущих, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителей. Вяжущие на основе металлургических шлаков по жаростойкости превосходят портландцемент, что объясняется сравнительно низким содержанием в шлаковом цементном камне гидроксида кальция. Применяя шлакопортландце-мент, можно получить жаростойкие бетоны, пригодные для эксплуатации до 1200 °С.

В портландцементные жаростойкие бетоны вводят тонкомолотую добавку, содержащую активный кремнезем и реагирующую при 800— 1000 °С с СаО. В роли таких добавок наряду с шамотом, золой-уносом и другими кремнеземистыми материалами при максимальной температуре службы бетона 700 °С применяют тонкоизмельченные доменные шлаки. Степень измельчения шлаков должна быть такой, чтобы сквозь сито № 008 проходило не менее 70% взятой пробы, а модуль основности был не более 1. Необходимость введения тонкомолотой добавки при замене портландцемента шлакопортландцемен-том определяется величиной остаточной прочности бетона. Если она не ниже 40% после нагревания бетона до 700 °С, то тонкомолотую добавку можно не вводить.

Заполнителями для жаростойких бетонов могут служить гранулированные и отвальные металлургические шлаки, а также шлаковая пемза. Максимальная рабочая температура шлаковых жаростойких бетонов на портландцементе и шлакопортландцементе достигает 700— 800 °С. При более высоких температурах прочность бетона резко уменьшается из-за размягчения стекловидной фазы в шлаковых заполнителях.

Качество жаростойких бетонов характеризуется следующими параметрами: прочностью на сжатие; термической стойкостью; деформацией под нагрузкой при высоких температурах; усадкой и термическим расширением. Начальная прочность на сжатие тяжелых шлаковых бетонов достигает 30 МПа, снижаясь при 700—800 °С в 2— 2,5 раза. Жаростойкие бетоны на шлаковых заполнителях имеют сравнительно низкую термическую стойкость, что обусловлено повышенным коэффициентом термического расширения шлаков. Шлаковые бетоны выдерживают в среднем около 7 теплосмен при водном охлаждении и 20 воздушных теплосмен после нагрева образцов до 800 °С. Более высокой термической стойкостью отличаются мелкозернистые бетоны на шлаковых заполнителях и шлакопортландцементе.

При статических нагрузках в области высоких температур жаростойкие бетоны характеризуются возникновением деформаций при 0,2 МПа. Предельная температура службы этих бетонов определяется температурой, при которой наблюдается сжатие образцов на 4%.

Некоторые разновидности шлаков (самораспадающиеся феррохро-мовые и марганцовистые) применяют как отвердители при изготовлении жаростойкого бетона на жидком стекле. Активность шлаковых отвердителеи жидкого стекла зависит от их химического состава и тонкости измельчения.

Возможно получение жаростойких бетонов на доменных шлаках с повышенной степенью кристаллизации и температурой применения до 1000 °С. В качестве тонкомолотой добавки применяют ферромо-либденовый шлак.

Используя вяжущие и заполнители, полученные из шлаков сталеплавильного и ферросплавного производства, разработаны жаростойкие бетоны, работающие при 800—1700 °С.

Основным критерием пригодности доменных шлаков для использования в жаростойких бетонах является модуль основности, который должен быть не более 1.

Бетоны на заполнителях из отвального доменного шлака и вяжущем из шлакопортландцемента или из портландцемента с тонкомолотой добавкой гранулированного доменного шлака имеют следующие показатели:

Плотность, кг/м3       2300—2400

Максимальная прочность на сжатие, МПа           30—35

Остаточная прочность после нагревания до 700 °С, %  40

Максимальная температура применения, °С       700

Добавка молотого гранулированного доменного шлака не приводит к снижению прочности гидратированного глиноземистого цемента при нагревании в интервале 100—1000 °С.

Составы и физико-механические свойства жаростойких бетонов на заполнителях из доменных шлаков по данным УралНИИстройпроекта приведены в табл. 2.11 и 2.12.

Применение шлаковой пемзы и глиноземистого цемента позволяет получить легкие жаростойкие бетоны с плотностью 1440—1600 кг/м3 и с максимальной температурой службы 800—1000 °С.

В качестве заполнителей и тонкомолотых добавок для жаростойких бетонов могут быть использованы такие шлаки цветной металлургии. В частности, установлено, что на отвальных никелевых и медных шлаках с применением вяжущих из шлакопортландцемента и портландцемента с тонкомолотыми добавками гранулированных шлаков можно получить бетоны, которые по основным свойствам не уступают бетонам на доменных шлаках и могут быть использованы для строительства тепловых агрегатов с температурой службы 800—1000 °С.

Некоторые шлаки после измельчения и} введении при необходимости добавок могут выполнять роль вяжущих для жаростойких бетонов. Из домолотых до удельной поверхности 3000—3500 см2Д распадающихся мартеновских шлаков с добавкой 5% двуводного гипса можно получить гидравлическое вяжущее марок 100—150. Оно сохраняет свои свойства в затвердевшем состоянии до 600 °С, а с введением в качестве добавки тонкомолотого шамота до 1200 °С. При определенных условиях возможно получение сталеплавильных шлаков, которые по составу близки к глиноземистому цементу и имеют прочность при сжатии через сутки твердения 20—60 МПа. В гидратированном состоянии они сохраняют 60—80% исходной прочности при 1000 °С, после 1200 °С при частичном спекании их прочность возрастает.

Шлакощелочные бетоны. К бетонам этого вида относят бетоны, приготовленные на основе шлакощелочных вяжущих.

Ориентировочный состав шлакощелочных тяжелых бетонов (%): молотый гранулированный шлак—15—30; щелочной компонент — 0,5—1,5; заполнители — 70—85.

При твердении таких бетонов щелочи взаимодействуют не только со шлаком, но и с заполнителями, в первую очередь, с глинистыми и пылеватыми частицами, образуя нерастворимые щелочные гидроалюмосиликаты — аналоги природных цеолитов, способствующие уплотнению и повышению прочности материала. В связи с этим требования к заполнителям для шлакощелочных бетонов значительно снижаются. Помимо традиционных заполнителей (щебня, гравия, песка) для этой цели могут быть использованы многие дисперсные природные материалы и попутные продукты различных отраслей промышленности.

Из природных материалов широко используют многие местные грунты и рыхлые горные породы, такие как мелкие пески, супеси, лессы, гравийно-песчаные и глино-гравийные смеси, которые из-за высокой дисперсности и загрязненности недопустимы для приготовления цементных бетонов. Содержание глинистых частиц может достигать 5%, а пылеватых — 20%. Недопустимо применение заполнителей, содержащих зерна гипса и ангидрита.

В качестве заполнителей для тяжелых и легких шлакощелочных бетонов из промышленных отходов можно применять различные шлаки, золы и золошлаковые смеси ТЭС, горелые породы, отходы кам-недробления и камнепиления, в том числе известняковые, дисперсные органические отходы растительного происхождения и др.

Технология изготовления шлакощелочных бетонов позволяет использовать серийное оборудование. Молотый шлак перемешивают с заполнителем, а сухую смесь затворяют водным раствором щелочного компонента с плотностью 1100—1300 кг/м3. Мелкозернистые бетонные смеси перемешивают в бетоносмесителях принудительного действия. При приготовлении бетонных смесей щелочной компонент способствует значительному пластифицирующему эффекту.

Рекомендуемые методы формования изделий — это вибрирование, вибропрессование, прокат и др. При изготовлении монолитных конструкций применяют виброуплотнение, трамбование, торкретирование. Для создания оптимальных условий твердения в монолитных конструкциях поверхность свежеуложенного бетона защищают от высыхания защитными покрытиями на основе битумных или других эмульсий, пленками, матами и др.

Показатели прочности тяжелого бетона на сжатие характеризуются диапазоном значений 20—140 МПа. В зависимости от гарантированных значений прочности на сжатие установлены классы от В15 до В60 (параметрический ряд классов может быть продолжен от В70 до В110). Прочность на растяжение составляет 1/10—1/15, а прочность на изгиб — 1/6—1/10 прочности на сжатие.

Прочность пропаренных изделий достигает 100% и более марочной прочности. Автоклавная обработка активизирует рост прочности, в связи с чем продолжительность тепловлажностной обработки может быть значительно сокращена по сравнению с цементобетонны-ми изделиями. Рекомендуемая продолжительность выдержки изделий до тепловой обработки 2—3 ч.

Коэффициент размягчения шлакощелочных бетонов составляет 0,9—1,0, а иногда превышает 1,0.

Модуль упругости этих бетонов на крупном, заполнителе такой же, как у цементных, предельная сжимаемость составляет 1—2 мм/м, предельная растяжимость — 0,15—0,3 мм/м.

Истираемость шлакощелочных бетонов равна 0,2—1,2 г/см2, что соответствует показателям истираемости горных пород типа гранитов и плотных песчаников.

Структура шлакощелочного камня характеризуется наличием мельчайших замкнутых пор округлой формы, что является следствием повышенного поверхностного натяжения щелочного раствора до затвердения. Такая структура предопределяет высокую водонепроницаемость и морозостойкость шлакощелочных бетонов. Для шлакощелочных бетонов характерны марки по водонепроницаемости W4— W30, морозостойкости F200—F1000.

Достаточная плотность шлакощелочных бетонов и постоянная щелочная среда обеспечивают высокую сохранность стальной арматуры. Стабильный водородный показатель среды (рН > 12) и хорошее сцепление бетона с арматурой позволяют изготовлять армированные конструкции из шлакощелочного бетона, в том числе и предварительно напряженные.

Для изделий из шлакощелочных бетонов характерна повышенная коррозионная стойкость, так как в продуктах их твердения нет высокоосновных гидроалюминатов кальция, вызывающих сульфатную коррозию цементов, а также отсутствует свободная известь, выщелачивание которой приводит к разрушению цементного камня в мягких водах. Вследствие этого по стойкости в среде с низкой гидрокарбонатной жесткостью, минерализованных сульфатных и магнезиальных водах шлакощелочные бетоны превосходят бетоны не только на портландцементе, но и на сульфатостойком цементе. Кроме того, они являются стойкими против действия бензина и других нефтепродуктов, концентрированного аммиака, растворов сахара и слабых растворов органических кислот; отличаются также высокой биостойкостью.

Опыт применения шлакощелочных бетонов для зимнего бетонирования показал, что шлакощелочные бетонные смеси не замерзают и твердеют при температурах до —10...—15 °С.

При введении соответствующих добавок и заполнителей на основе шлакощелочных вяжущих получают бетоны с повышенной жаростойкостью.

При выборе определенных шлаков и заполнителей изготавллвают декоративные материалы.

Шлакощелочные бетоны могут быть использованы как конструкционные материалы в промышленном и гражданском строител >стве, а с учетом их особых свойств — и в других областях строите] ьства (например, гидротехническом, водохозяйственном, дорожном, сельском, транспортном). Разработаны составы специальных раствс ров и бетонов: коррозионностойких, жаростойких^ тампонажных, отделочных, для зимнего бетонирования и др.

Шлакощелочные бетоны экономически эффективны благодаря сравнительно низкой стоимости исходных материалов, малым удельным капитальным вложениям в производственную базу и транспортным расходам, экономии топлива, повышенной долговечности конструкций из них.

Расширение объема производства шлакощелочных бетонов сдерживается дефицитов щелочных растворителей.

Применение в бетонах металлургической пыли и горелой земли. В металлургических производствах образуется значительное количество пылей, которые необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны окружающей среды. Для улавливания тонкодисперсных пылеватых частиц применяются системы сухого и мокрого пылеулавливания; в результате этого в последующие процессы переработки поступают сухие пыли или шламы

В настоящее время в производстве металлов используется большая часть колошниковой пыли, шламов фабрик окомкования, агломерационных фабрик и часть пылей и шламов систем газоочистки доменных и сталеплавильных цехов, значительная же доля шламов газоочистки с высоким содержанием железа (до 50—60%), а также цинка и свинца, поступает в шлаконаполнители и не перерабатывается. Проблема использования шламов затруднена также из-за нестабильности их химического и гранулометрического составов и высокой влажности, что при любом способе утилизации вызывает необходимость их предварительной сушки.

Кроме оксидов железа, цинка и свинца пыли и шламы содержат оксиды марганца, магния, кальция, а некоторые, кроме того, оксиды хрома, никеля, кадмия и других металлов. Эти примеси можно отделить от Fe — содержащей части, утилизировать и использовать. Это целесообразно осуществлять тогда, когда содержание таких металлов сравнительно велико и процессы их выделения не сопровождаются большими затратами.

Вместе с тем химический состав и высокая дисперсность металлургических пылей и шламов обусловливает перспективность их использования как сырьевых материалов и в особенности как корректирующих и модифицирующих добавок в производстве вяжущих, керамики и других строительных материалов.

Особое место занимают пыли и шламы ферросплавного производства. Отходящие газы ферросплавных печей очищаются, как правило, в установках мокрого типа. Концентрация пыли в отходящих газах этих печей составляет 10—30 г/м3, а в очищенном газе — 30—50 г/м3. На печах открытого типа применяют сухую очистку с тканевыми фильтрами и циклонами. При среднем содержании пыли в отходящих печных газах 3—4 г/м3 выбросы ее составляют около 20 т/сут от одной печи.

Сухая пыль ферросплавных печей представляет большой практический интерес как микрокремнеземистая активная добавка в цементные бетоны. Этот продукт состоит в основном из аморфного кремнезема (85—95% Si02) в виде частиц диаметром порядка 0,1 мкм и менее. Благодаря значительной дисперсности (15 000—20 000 см2/г) пыль ферросплавных печей обладает высокой реакционной способностью. Для предотвращения возможного при этом повышения водопотреб-ности в бетонные смеси должны вводиться добавки суперпластификаторов. При обычно рекомендуемом количестве добавки 10—15% массы цемента и использовании суперпластификаторов повышение прочности бетонов составляет 30—60%, а экономия цемента — 100 кг/м3 и более. Например, введение 15—20% добавки ферросплавной пыли на ДСК г. Харькова в сочетании с модифицированными лигносульфонатами позволило снизить расход цемента на 35%, сократить изотермический прогрев с 6 до 1 ч или уменьшить его температуру с 85 до 50 °С.

При использовании отхода производства ферросплавов в количестве 10—20% массы цемента прочность бетонов при сжатии из подвижных смесей с добавкой суперпластификатора увеличивается в 1,5— 2 раза при неизменном В/Ц и может достигать в возрасте 28 сут до 100—150 МПа при умеренных расход цемента рядовых марок. Удельный вклад ферросплавной пыли в прочность бетона оценивается в 2— 5 раз больше, чем портландцемента.

Формочные и стержневые смеси служат для изготовления песчаных литейных форм для изделий. В зависимости от вида металла, толщины и массы стенок отливок в состав формовочных смесей входят в определенной пропорции неорганические (кварцевый песок, огнеупорная глина и др.) и органические материалы (опилки, каменноугольная пыль и др.).

Регенерация горелой земли, образовавшейся после отливки изделий, состоит в удалении пыли, мелких фракций и глины, потерявшей связующие свойства под влиянием высокой температуры при заполнении формы металлом. Существуют два основных способа регенерации горелой земли: мокрый и сухой.

При регенерации земли мокрым способом формовочная и стержневая смеси поступают в систему последовательных отстойников с проточной водой. Песок на дне бассейна оседает, а мелкие фракции уносятся проточной водой. Затем песок просушивают и вновь пускают в производство. Мокрая регенерация применяется, как правило, в сочетании с гидравлической очисткой литья. Сухой способ регенерации состоит из двух операций: обдирания от зерен песка связующих веществ и удаления пыли и мелких частиц, что достигается продуванием воздуха в закрытом барабане с последующим отсосом воздуха с пылью.

Разработан и получил применение электрокоронный метод регенерации горелой земли, основанный на пропускании горелого песка через поле коронного разряда напряжением до 100 000 В.

Регенерация формовочных смесей позволяет получить качественный песок, который можно вновь использовать в литейном производстве, а также в производстве разнообразных строительных материалов.

 

К содержанию книги:  Стройматериалы из отходов

 

Смотрите также:

 

Строительные материалы (Учебно-справочное пособие)  

 

Строительные материалы (Воробьев В.А., Комар А.Г.)

 

Строительные материалы (Домокеев)

 

Строительные материалы и изделия (Учебное пособие)

 

Строительные материалы и изделия (Учебник для строительных вузов)

 

Строительные материалы из древесных отходов

 

Строительство. Ремонт. Стройматериалы

 

Материалы будущего - силикаты, полимеры, металл...

 

 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ отходами пригодными для использования в ...

6.4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ ... Естественно, что такие промышленные страны, как США, СССР, Франция, ФРГ, .....

 

 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ориентация на первоочередное использование промышленных отходов вытекает из следующих положений: неиспользование отходов..

 

Шлак