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 материалы					О.К.	В/Ц	Прочность образцов-балочек, кгс/см2
Шлак молотый (Липецк) Sуд=3200 см2/г	Шлак молотый (Липецк) Sуд=4500 см2/г	Шлак молотый (Старый Оскол) Sуд=6000 см2/г	Песок стандарт	Вода			ТВО	3сут	7сут	28сут
500	-	-	1500	190	107	0,38	121	-	5	150
	500	-	1500	195	112	0,39	154	-	8	200
		500	1500	190	110	0,38	13	-	-	15

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/см²) обладает молотый граншлак № 2 с удельной поверхностью 4500 см²/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 см²/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/см³ полученные результаты, отражены в таблице 2.

Таблица 2.

Исходные материалы				О.К.	В/Ц	Прочность образцов-балочек, кгс/см2
Шлак молотый Sуд=3200 см2/г	Шлак молотый Sуд=4500 см2/г	Р-р соды кальцини-рованной, плотностью 1,18г/см3, мл	Песок стандарт.			ТВО	3 сут.	7 сут.	28 сут.
500	-	190	1500	115	0,38	233	10	14	300
	500	200	1500	115	0,4	352	14	18	400

При активации тонкомолотого гранулированного шлака раствором кальцинированной соды наилучший результат получился на шлаке с тониной помола 4500 см²/г. Прочность после ТВО составляет более 350 кгс/см². 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»