|
| |
  |
Перейти на главную Журналы 2.3. Заполнители из металлургических шлаков Металлургические шлаки являются значительным резервом обеспечения строительной индустрии заполнителями для бетонов. Шлаковые заполнители по величине насыпной плотности могут быть тяжелыми (ро > 1000 кг/м) и легкими (ро < 1000 кг/м), а по крупности зерен - мелкими (< 5 мм) и крупными (> 5 мм). Шлаковый щебень. Шлаковый щебень получают дроблением отвальных металлургических шлаков или специальной обработкой огненно-жидких шлаковых расплавов (литой шлаковый щебень). Для производства щебня в основном применяют отвальные шлаки, сталеплавильные (приемлемые для переработки в щебень), а также медеплавильные, никелевые и другие шлаки цветной металлургии. К эффективным видам тяжелых заполнителей бетона, не уступающих по физико-механическим свойствам продуктам дробления плотных природных каменных материалов, относится литой шлаковый щебень. При производстве этого материала огненно-жидкий шлак из шлаковозных ковшей сливается слоями толщиной 250-500 мм на специальные литейные площадки или в трапециевидные ямы-траншеи (рис. 2.8). При выдерживании в течение 2-3 ч на открытом воздухе температура расплава в слое снижается до 800 °С и шлак кристаллизуется. Затем его охлаждают водой, что приводит к развитию многочисленных трещин. Шлаковые массивы на линейных площадках или в траншеях разрабатываются экскаваторами с последующим дроблением и грохочением. Физико-механические свойства литого шлакового щебня: Средняя плотность кусков, кг/м ... .......2200-2800 Истинная плотность, кг/м....................... 2900-3000 Предел прочности на сжатие, МПа............................................60-100 Водопоглощение, % масс................................................................. 1-5 Насыпная плотность щебня, кг/м.................... 1200-1500 Экономическая эффективность их высока. Удельные капиталовложения на производство этих вяжущих в 2-3 раза меньше, чем при производстве портландцемента, так как отсутствуют фондо-, капитале- и материалоемкие технологические операции: не нужны разработка месторождений, подготовка сырья, дробление, обжиг и др. Например, сравнивая затраты на производство шлакощелочных вяжущих марок М600-М1200 и портландцемента марки М600, увидим, что их себестоимость ниже в 1,7-2,9 раза, удельный расход условного топлива-в 3-5, электроэнергии - в 2, приведенные затраты - в 2- 2,5 раза меньше, чем при производстве портландцемента.  Рис. 2.8. Схема производства литого щебня траншейным способом: / - шлаковозный ковш; 2 - траншея для шлаковых расплавов; 3 - грохот; 4 - бункеры; 5 - дробилка; 6 - бункеры для готовой продукции (шлакового щебня) Литой шлаковый щебень характеризуется высокими морозо- и жаростойкостью, а также сопротивлением истиранию. Стоимость его почти в 2 раза меньше, чем щебня из природного камня. Для изготовления бетонных и железобетонных изделий применяют фракционированный литой шлаковый щебень крупностью 5-70 мм. Несортированный материал используется в дорожном строительстве и в производстве минеральной ваты, а отсев может служить заполнителем жароупорных бетонов и частично заменять гранулированный шлак в производстве шлакопортландцемента. Для получения литого плотного шлакового щебня кристаллической структуры применяются «малогазистые» огненно-жидкие шлаки, в которых при охлаждении образуется минимальное число пор, а средняя плотность кусков - не менее 2200 кг/м Необходимым условием получения заполнителей из металлургических шлаков является устойчивость их к различным видам распада. Особенно опасен силикатный распад, характерный для высококальциевых, маломарганцевых и малоглиноземистых шлаков. Полиморфное превращение ортосиликата кальция - основная причина, вызывающая эту форму распада, может возникнуть при медленном остывании шлаков. Поэтому основным способом стабилизации шлаков, склонных к силикатному распаду, является быстрое их охлаждение (термическая стабилизация); например, слив шлаковых расплавов тонким слоем с откоса шлаковой горы или грануляция. Кроме термической, разработаны также способы химической и кристаллохимической стабилизации, основанные на введении в расплав добавок, способствующих образованию устойчивых соединений. При химическом способе в расплав вводятся обычно добавки (глина, песок), связывающие оксид кальция и способствующие кристаллизации устойчивых минералов (геленита, окерманита и др.). Сущность кристаллохимического способа заключается в стабилизации P-C2S введением некоторых добавок в шлаковый расплав. К эффективным стабилизаторам, при введении которых образуется устойчивая решетка ортосиликата кальция, относятся щелочи, оксиды фосфора, бора и др. Опасен также железистый распад, вызываемый увеличением объема (почти на 38%) при воздействии воды на сульфид железа и образованием гидроксида железа. Распад шлаков начинается в процессе их охлаждения и завершается в отвалах в течение 2-3 месяцев. Шлаки, пролежавшие в отвалах длительное время и не имеющие признаков распада, считаются устойчивыми. Для ускоренной оценки стойкости шлаков к силикатному распаду пробу подвергают пропариванию над кипящей водой или в автоклаве при давлении 0,2 МПа. Шлаковый щебень считается стойким к силикатному распаду, если потеря массы для испытываемой фракции не превышает 5%. Склонность к силикатному распаду можно определить, облучая шлаки ультрафиолетовыми лучами (люминесцентный метод). Шлаки, склонные к силикатному распаду, отличаются желтым или золотистым свечением, а устойчивые - фиолетовым различных оттенков. Стойкость против железистого распада устанавливается выдерживанием шлакового щебня в дистиллированной воде в течение 30 сут. Потеря массы при этом так же, как и при испытании на силикатный распад, не должна превышать 5%. Для предотвращения известкового и магнезиального распада в шлаках, перерабатываемых на заполнители, не допускаются свободные оксиды кальция и магния. Предварительную оценку устойчивости структуры доменного шлака производят, зная его химический состав. Устойчивую структуру имеют шлаки, в которых содержание оксида кальция (%) равно или меньше величины, вычисленной по формуле СаО = 0,92SiO2 + AI2O3 + 0,2MgO. (2.4) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 |
