Доменные гранулированные шлаки.

Доменные гранулированные шлаки.

Доменные гранулированные шлаки

 

Гранулированные доменные шлаки – это отход металлургического производства, который получают при грануляции металлургического шлака. При производстве чугуна в доменную печь загружают железную руду, флюсовый камень (известняк, доломит) и кокс. Продукция, получаемая на выходе из печи – это расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит из кварца и оксидов алюминия (от железной руды) и оксидов кальция и магния (от флюсового камня). Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, при этом, температура расплава может превышать 1500°C. На сегодняшний день, существует четыре способа обработки расплавленного шлака: • охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), • охлаждение воздухом, • дробление, • помол. В результате каждого метода обработки получается уникальный шлаковый материал, который обладает отличительными свойствами. Главные составляющие доменного шлака: • кварц, • оксиды алюминия, • оксиды кальция и магния. • марганец, • соединения железа и серы. Следует заметить, что основные оксиды, которые входят в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как: • волластонит, • мелилит, • мервинит.

В дробленом и молотом шлаках, эти элементы присутствуют в виде стекла.

Химический состав шлаков изменяется в узких пределах, так как все сырье, загружаемое в доменную печь, тщательно отбирается и смешивается.

Гранулированные доменные шлаки в измельченном и неизмельченном виде также широко применяют в производстве стеновых материалов - мелких шлакобетонных камней, крупных блоков и панелей из шлакобетона, шла-козолобетона и газошлакозолобетона автоклавного и безавтоклавиого твердения. Это направление использования гранулированных шлаков наиболее значительное развитие получило в жилищном и промышленном строительстве Урала (Челябинск, Магнитогорск, Нижний Тагил, Серов), Украины (Донецк, Днепропетровск, Запорожье) и Сибири (Новокузнецк). По данным Г. А. Бужевича, в общем балансе искусственных пористых заполнителей для легких бетонов около 20% составляют доменные шлаки. Большую роль в развитии производства ограждающих конструкций и изделий из легких бетонов на основе гранулированных доменных шлаков сыграли работы А. В. Волженского, Н. А. Попова, Г. Н. Сиверцева, А. М. Щепетова, Н. П. Максимовского, И. В. Вольфа, Л. М. Розенфельда и др.

Одно из важных направлений комплексного использования доменных шлаков в строительстве, получивших развитие в последние годы,- производство жаростойких бетонов, применяемых в армированных и неармированных монолитных и сборных конструкциях тепловых агрегатов различного назначения при постоянном воздействии температур до 800°С. Результаты научно-исследовательских работ, выполненных в НИИЖБ, Харьковском Промстройниипроекте, Уралниистромпроекте, позволили обосновать возможность изготовления мелкозернистого жаростойкого бетона на гранулированном шлаке с применением в качестве вяжущего портландцемента и шлакопортландщемента. Этот бетон применен в строительстве ряда объектов черной металлургии, в частности в фундаментах коксовых батарей на Украине и в Сибири. Экспериментальные исследования в.этом направлении проводили К. Д. Некрасов, В. В. Жуков, Н А Фомичев, Ю. В. Рябцева и др. авторы.

Глинозёмный цемент.

Глиноземный цемент – очень распространенный на сегодня строительный материал. Состоит он из тонкоизмельченной глиноземной сырьевой смеси, которую предварительно обжигают до нужного состояния и таким образом получают вяжущийся гидравлический материал быстрого действия. Для изготовления глиноземного цемента используется известняк или другие известняковые породы, которые содержат большое количество глинозема. По химическому составу такой материал состоит из следующих соединений: минимум 35% Al2O3, почти такое же количество CaO, около 15% Fe2О3 и 3-4% SiO2. Внешне глиноземный цемент представляет собой коричневый, черный или серо-зеленый порошок. Цвет глиноземного цемента зависит от технологий изготовления цемента и характера используемых при его изготовлении пород.

Исходя из строительных характеристик (прочности, вязкости, быстроты сцепления) глиноземный цемент классифицируют на две категории, соответственно маркируя: ГЦ-40 и ГЦ-50. Для ГЦ-40 характерно то, что на протяжении 24 часов его прочность достигает приблизительно 22 МПа, а для ГЦ-50 – около 27 МПа. За 72 часа глиноземный цемент ГЦ-40 достигает прочности 40 МПа, а ГЦ-50 – 50 МПа.

Процесс схватывания глиноземных цементов обеих типов начинается уже в течении первых 45 минут после их использования в строительстве. Конечное состояние прочности и завершение схватывания глиноземных цементов происходит в течении 10 часов. Важным свойством глиноземных цементов является возможность их использования в условиях высокой влажности, так как они имеют очень высокий уровень водостойкости. Поэтому очень распространенным является использование глиноземного цемента как добавки к бетону. В результате такой комбинации бетон становится водоотпорным и его можно эффективно использовать в тех случаях, когда сооружаемая поверхность имеет контакт с водой или же когда возможны гидравлические влияния внешней среды. Также благодаря добавлению глиноземного цемента бетон становится морозостойким, защищенным от коррозии. Поэтому глиноземный цемент незаменим в процессе изготовления бетонных сооружений, плит или блоков, включающих металлическую арматуру

Кроме того, благодаря морозостойкости, которую придает бетону глиноземный цемент, такой бетон можно использовать при проведении строительных работ в условиях низких температур, например в зимнее время. Допустимым температурным уровнем бетона, включающего глиноземный цемент, является температура до – 10 градусов Цельсия. Это позволяет использовать такой строительный материал в зимнее время даже без дополнительного подогрева, ведь благодаря своему химическому составу такой бетон в процессе схватывания и твердения сам выделяет достаточное количество тепла. Высокая прочность и быстрота схватывания бетоннно-глиноземных смесей, которая происходит в течении около 18 часов, позволяет в очень короткое время вводить сооружения, возводимые с помощью этого материала, в эксплуатацию. Поэтому данный компонент – глиноземный цемент – несмотря на относительно высокую стоимость, сегодня очень широко используется в случаях необходимости проведения срочных работ, например при проведении аварийных строительных работ или же при осуществлении срочных ремонтных работ.

Еще одной важной отличительной чертой глиноземного цемента является его высокая огнестойкость. Она во многом превышает огнестойкость других известных огнестойких строительных смесей, например портландцемента. Глиноземный цемент сохраняет свои основные качества в условиях сверхвысоких температур и способен выдерживать температурную нагрузку до 1700 градусов Цельсия. Поэтому глиноземный цемент стоит в одном ряду с такими огнеупорными наполнителями, как магнезит, шрамот или хромитовая руда и может с успехом использоваться для изготовления огнестойких растворов или бетонов гидравлического твердения.

Область применения глиноземного цемента достаточно обширная. Но особенно незаменим он при возведении или ремонте сооружений промышленного назначения, которые должны быть устойчивыми к высоким температурам (например, в устройствах, предназначенных для создания высокой температурной среды - нагревателях), в условиях повышенной влажности или кислотной среде. Глиноземный цемент незаменим при проведении строительных работ в зимнее время, так как обеспечивает расширяющиеся и безусадочные свойства строительных смесей. Также глиноземный цемент можно с успехом использовать в водяной среде, например, для заделки пробоин в морских судах, при проведении аварийных работ на сооружениях, соприкасающихся с водой или мостах. Кроме того, данный строительный материал подойдет при сооружении и укреплении объектов горнодобывающей промышленности – шахт, подземных помещений, для быстрого возведения фундаментов под горнодобывающее оборудование. Глиноземный цемент является очень эффективным элементом при изготовлении сцепляющих строительных смесей – растворов и клеев.

Возможно также использование глиноземного цемента и при проведении строительных или ремонтных работ частного характера, особенно в тех местах, где возможны гидравлические или термальные влияния высокой интенсивности. В частности глиноземный цемент можно использовать для обустройства дымоходов, постройки каминов, облицовки печей, при монтаже вентиляционных труб. А еще глиноземный цемент в домашних условиях может использоваться для создания половых стяжек или подоконников.

Прочность цементного камня

Изменяется во времени и в зависимости от температуры. Наиболее длительный рост прочности — при низких положительных температурах. Прочность (на изгиб) определяется через 2 сут. твердения образцов из смеси цемента с песком (1:3) при температуре 22 и 75 ºС.

Большое влияние на рост прочности цементного камня оказы­вают влажность и температура среды. Скорость химических ре­акций между клинкерными минералами и водой увеличивается с повышением температуры, а также значительно возрастает скорость уплотнения продуктов гидратации цемента. Наиболее быстрый рост прочно­сти цементного камня происходит при пропаривании под давле­нием в автоклавах, при этом бетон через 4...6 ч приобретает марочную прочность.

Рис.1. Факторы, влияющие на степень гидратации цемента

доменные гранулированные шлаки.