Портландцемент со шлаком

Шлакопортландцементом называется искусственно полученное гидравлическое вещество, обладающее вяжущим эффектом.

Состав шлакопортландцемента

Шлакопортландцемент получают из портландцементного клинкера, глины, шлака и известняка. Стоит отметить, что при производстве цемента крайне важная роль отводится именно химическому составу материала, а не его физической структуре, в связи с чем, исходное сырье выбирается очень тщательно. Поэтому, при производстве данного цемента может быть использован как основный, так и кислый доменный шлак. Шлаки также могут быть гранулированные и не гранулированные, однако, зачастую используются именно гранулированные шлаки. Это обусловлено двумя причинами. В основе первой причины лежит экономический аспект. А вторая причина основывается на самом процессе производства шлакопортландцемента, который существенно усложняется при использовании не гранулированном типе шлака. Однако, те шлаки, которые добавляются уже после обжига, являются гранулированными в обязательном порядке. Процентное содержания шлака в портландцементе не должно выходить за пределы 30-60%. Максимальное содержание гипса в данном цементе составляет 5%.

Технология производства шлакопортландцемента относительно несложная. Она состоит всего из двух этапов. На первом этапе осуществляется просушивание шлака, для чего используются специальные сушильные камеры. После высушивания, шлак должен иметь максимальную влажность 1%. Второй этап заключается в измельчении и смешивании всех составляющих шлакопортландцемента. Для этого используется бункер цементной мельницы, в которую загружаются шлак, гипс, клинкер, известняк. В данной мельнице происходит измельчение всех составляющих до консистенции гомогенного тонкодисперсного порошка, а также смешивание этих компонентов. Стоит отметить, что подобным образом происходит приготовление минерального порошка, используемого в производстве асфальтобетона. В зависимости от размера частиц входящих в состав веществ шлакопортландцемента, в настоящее время на рынке существуют следующие марки данного материала: м150, м200, м250, а также м300. Фракция помола порошка влияет на прочность, активность, а также на время застывания уже готовой смеси. Так, чем мельче помол, тем быстрее застывает раствор. Если сравнивать данное вещество с обычным цементом, то стоит сказать, что благодаря более тонкому помолу шлакоцемента, он обладает более выраженным эффектов. Обычно, чтобы получить очень высокие вяжущие качества данного вещества, рекомендуют использовать именно двухступенчатый или сепараторный помол. В связи с этим, шлакопортландцемент перемалывается практически до той же фракции, что и обычный портландцемент.

Порландцемент – это искусственный материал зеленовато-серого цвета, состоящий из измельченного клинкера и глины. Такое название данный материал унаследовал от природного камня, добыча которого осуществляется на острове Портленд. По мнению первооткрывателей порландцемента, материал, благодаря, в первую очередь, своему окрасу, очень похож на этот природный камень.

Таким образом, портландцемент и шлакопортландцемент являются двумя схожими по своему составу и свойствам материалами. Это обуславливает практически одинаковые сферы их применения.

Отличия портландцемента и шлакопортландцемента

  1. В отличие от портландцемента, кроме глины и клинкера, шлакопортландцемент в своем составе содержит еще и шлаки. Это является первым и наиболее явной отличительной особенностей двух схожих материалов.
  2. Разный набор прочности в момент начала затвердевания материалов. Так, у шлакопортландцемента этот процесс протекает существенно медленнее, чем у портландцемента.
  3. Несмотря на предыдущий пункт, шлакопортландцемент спустя некоторое время (как правило, два-три месяца) демонстрирует существенно большую прочность, чем портландцемент.
  4. Однако, в отличие от шлакопортландцемента, портландцемент имеет преимущество в том, что он менее подвержен негативному воздействию окружающей среды, особенно если это касается температурного режима. Смесь, в которой присутствуют шлаки, при понижении температуры до отметки в 40С застывает гораздо медленнее.

    Шлакопортландцемент

    Это, в свою очередь, приводит к необходимости применения теплвлажностной обработки для более быстрого застывания шлакопортландцемента.

  5. Портландцемент имеет больший удельный вес, чем шлакопортландцемент. Следовательно, объемный его вес также больше.
  6. Шлакопортландцемент выигрывает у портландцемента в стоимости, которая гораздо ниже. Это связано с тем, что дорогой клинкер частично заменяется гранулированным шлаком, который является более дешевым материалом. Таким образом, количество шлака в составе цемента напрямую влияет на его стоимость – тем она ниже, чем больше содержание шлака.
  7. Шлакопортландцемент хранится хуже, чем портландцемент.

Учитывая отличительные особенности материалов, можно сказать, что данные два вещества являются ближайшими «родственниками» и вполне могут называться взаимозаменяемыми материалами.

Свойства шлакопортландцемента

  1. Низкая морозостойкость.
  2. Высокая устойчивость к высоким температурам.
  3. Устойчивость к воздействию как сульфатных, так и пресных вод.
  4. Во время затвердевания выделяет значительно меньшее количество тепла, в сравнении с другими подобными материалами. Данное свойство позволяет шлакопортландцементу быть использованным в качестве основного материала при строительстве массивных сооружений из бетона.
  5. Обладает значительно меньшей степенью объемной деформации.
  6. Чем дольше застывает материал, тем он становится прочнее. На начальном этапе застывания шлакопортландцемент обладает очень низким показателем нарастания прочности. Таким образом, приближенную к цементу прочность, шлакопортландцемент приобретает спустя 6-12 месяцев, в зависимости от температурно-влажностных условия застывания. Чтобы ускорить данный процесс применяется клинкер, содержащий большое количество алюмината и силиката, а также шлаки, содержание большое количество глинозема.
  7. Проявляет свои лучшие свойства при застывании во влажной среде с повышенным температурным режимом. Стоит сказать, что преждевременное высыхание шлакопортландцемента имеет крайне негативное влияние на дальнейшее проявление его свойств.

Таким образом, стоит отметить, что благодаря своим свойствам наряду с относительной дешевизной, шлакопортландцемент нашел свое активное применение во многих сферах человеческой деятельности.

Где используется шлакопортландцемент?

  1. Данный материал является основным веществом во время производства сборного бетона и железобетона;
  2. С участием быстротвердеющего шлпкопортандцемента изготавливаются сборные конструкции и монолитные изделия.
  3. При применении тепловлажностной обработки, что ускоряет затвердевание материала при этом не ухудшая его свойств, он используется во время изготовления сборных конструкций.
  4. Железобетонные трубы, шпалы, отдельные мостовые элементы также изготавливаются с участием шлакопортландцемента.
  5. Штукатурные и кладочные растворы, становые блоки, бетонные смеси, как правило, изготавливаются при использовании двух «родственных» материалов – шакопортландцемента и портландцемента.

Таким образом, шлакопортландцемент является качественным и доступным материалом одновременно, чем и обуславливается его популярное использование во многих областях деятельности человека. 

Шлакощелочные цементы

Подробности Создано 09.05.2011 17:33 Обновлено 02.10.2011 22:03 Автор: Admin

В строительстве используются главным образом вяжущие на основе соединений щелочно-земельных металлов — элементов ? группы I подгруппы периодической системы Д. И. Менделеева, в основном кальция.

Установление гидравлических вяжущих свойств у соединений щелочных металлов (элементов I группы I подгруппы периодической системы) послужило предпосылкой для создания щелочных и щелочно-земельных гидравлических вяжущих. В этих вяжущих соединения щелочных металлов являются самостоятельными компонентами, формирующими щелочные гидратные новообразования в продуктах гидратации и твердения, что достигается введением в состав вяжущего значительных количеств щелочных оксидов. Физико-химические процессы при твердении этих вяжущих: R2О-RO-R2О3 SiО2,
где R2О — щелочные оксиды Li2О, Na2О, K2О, Cs2О, Rb2О; RO — щелочноземельные
оксиды CaO, SrO, BaO; R2О3 — амфотерные оксиды A12О3, Fe2О3, Cr2О3 и т. д.
Продуктами их гидратации являются кристаллические твердые растворы гидратов щелочных алюмосиликатов и низкоосновных силикатов кальция, менее растворимых (О,О35-0,05г на 1 л) и более стойких, чем высокоосновные новообразования (0,5-1,3 г на 1 л), характерные для портландцементного камня и главным образом определяющие свойства бетонов на их основе.

Частным случаем таких вяжущих являются шлакощелочные, в которых соотношение между оксидами находится в пределах, обеспечивающих в процессе твердения синтез гидратных новообразований в виде щелочных алюмосиликатов типа (0,8-1,0)R2O·Al2O3·4SiO2·nH2O и щелочно-земельных силикатов типа (0,8-1,5)CaO·SiO2·mH2O. Они представляют собой как бы смесь двух типов вяжущих веществ — щелочных алюмосиликатных и щелочно-земельных силикатных.

Такие вяжущие обладают регулируемыми сроками схватывания: начало от 30 мин до 1 ч, конец от 2 до 5 ч. Активность их при удельной поверхности 3 200-3 500 см2/г, и испытания образцов из теста нормальной густоты составляет 60—160 МПа, а при испытании в растворе 50—100 МПа, контракция в 4 раза, а тепловыделение в 2-3 раза меньше, чем у портландцемента.

Шлакощелочные вяжущие по стойкости в водах с низкой гидрокарбонатной жесткостью, минерализованных сульфатных, магнезиальных водах и морской воде превосходят не только обычный портландцемент, но и сульфатостойкие цементы. Они стойки также при действии нефтепродуктов, аммиака, сахара, достаточно стойки в растворах слабых органических и минеральных кислот.

Эти вяжущие апробированы в производственных условиях, и большая заслуга в их разработке принадлежит д-ру техн. наук В. Д. Глуховскому и его сотрудникам, работающим в КИСИ. Перспективность применения этих вяжущих определяется тем, что производство их базируется на использовании промышленных отходов. Так, в качестве сырья можно использовать кислые, нейтральные, основные металлургические, электрофосфорные гранулированные шлаки, а также гранулированные шлаки цветной металлургии.

Используются также щелочесодержащие промышленные отходы, в частности, высокощелочная пыль от электрофильтров клинкерообжигательных печей, метасиликат натрия — побочный продукт при производстве титана и глинозема, содощелочной плав — побочный продукт капролактамового производства, отходы нефтепереработки и целлюлозно-бумажной промышленности.

Высокая активность соединения щелочных металлов, являющихся самостоятельным компонентом вяжущих, позволило расширить круг веществ, пригодных для изготовления шлакощелочных цементов, путем частичной замены в их составе гранулированного шлака широко распространенными естественными минеральными образованиями, такими как глины, горелые породы, эффузивные и интрузивные горные породы. На шлакощелочных цементах традиционных и дисперсных заполнителях разработана группа шлакощелочных бетонов, которые начали с 1962 г.

Применение смеси цемента со шлаком

применятся в строительстве. В них используется щебень, гравий, гранитные отсевы, пески различной крупности, содержащие повышенное количество глинистых и пылеватых частиц. Установлено, что для конструкционных шлакощелочных бетонов, приготовляемых на стандартном оборудовании, допускается содержание в заполнителе глинистых частиц до 5, а пылеватых до 20 %.

Предел прочности бетонов, изготавляемых на серийном оборудовании при расходах цемента 300-500 кг на 1 м3 бетона, колеблется в пределах 20-140 МПа. Плотная структура и замкнутый характер пор предопределяет высокую водонепроницаемость бетона на рядовом заполнителе, которая составляет 1,5—2,0 МПа сразу после тепловлажностной обработки, а при оптимальном содержании в заполнителе глинистых и пылеватых частиц может достигать и более высоких показателей. Наряду с повышением прочности бетона эти показатели увеличиваются во времени, независимо от режимов начальной обработки и последующих условий хранения. Коэффициент фильтрации вибрированных бетонов на шлакощелочных цементах и песчаном заполнителе составляет от 5·10-9 до 4·10-12 см/с, для цементных бетонов при В/Ц = 0,5 от 0,5·10-7 до 1·10-9 см/с. Приведенные данные о высокой сопротивляемости бетонов проникновению воды косвенным образом определяют их высокую морозостойкость, которая в зависимости от состава бетона находится в пределах 300-1 100 циклов.

Шлакощелочные бетоны марок 500-700 характеризуются следующими свойствами. Предел прочности при растяжении составляет 1/10—1/15, при изгибе 1/7-1/10 предела прочности при сжатии, коэффициент однородности при сжатии 0,6-0,65, модуль упругости находится в пределах 2,9—4,2·103 кг/см2, предельная сжимаемость 1-2, предельная растяжимость 0,15-0,3 мм/м, а прочность сцепления с гладкой арматурой изменяется от 2,2 до 6 МПа. Деформативные характеристики шлакощелочных бетонов близки к аналогичным характеристикам цементных бетонов. На основе шлакощелочных цементов разработаны высокопрочные бетоны марок 1 000-1 400. Такие бетоны характеризуются низким растворошлаковым по аналогии с водоцементным отношением и значительным расходом щебня: не менее 0,8 м3 щебня в уплотненном состоянии на 1 м3 бетона. В качестве заполнителя для бетонов таких марок используются преимущественно гранитный и базальтовый щебень, ситалловая крошка и др.

Высокопрочные шлакощелочные бетоны являются быстротвердеющими. Быстрое нарастание прочности шлакощелочного бетона в ранние сроки естественного твердения позволяет отказаться в ряде случаев от тепловлажностной обработки или ограничиться кратковременной тепловлажностной обработкой. Высокопрочные шлакощелочные бетоны обладают высокой плотностью, низким водопоглощением (2—4 %), высокой прочностью при истирании, небольшой усадкой и ползучестью. Водопроницаемость их составляет 2,5-3,0 МПа, а морозостойкость 1 200-1 500 циклов. Шлакощелочные бетоны марок 300-1 000 прошли широкую производственную проверку как в нашей стране, так и за рубежом, в частности в Польше. Их применяют в промышленном, гражданском, дорожном, шахтном, гидротехническом, мелиоративном строительстве. В настоящее время из шлакощелочных бетонов сооружены монолитные и сборные облицовки каналов, дорожные и аэродромные покрытия, массивы волноломов, фундаменты зданий, изготовлены преднапряженные лотки, плиты ПНС, шпалы, стеновые панели, тюбинги метрополитенов, перемычки, бордюрные камни, крупные стеновые блоки и др. Бетоны на шлакощелочных цементах характеризуются высокими эксплуатационными свойствами, что подтверждено практикой применения их
в течение 10-15 лет. Установлено, что характерной особенностью этих бетонов
является тенденция к увеличению во времени по прочности (в 1,5-2,5 раза), повышение антикоррозионных и других свойств. Так, прочность бетонных образцов, выпиленных из конструкций после 15-летней эксплуатации, достигла 80 МПа при проектной марке 300, а морозостойкость — 1 000 циклов.

Как показывают последние сообщения в технической литературе, шлакощелочные цементы целесообразно использовать для получения не только плотных и высокопрочных бетонов, но и для других видов бетонов и растворов. Так, в НИИЖБе исследованы ячеистые бетоны на основе шлакощелочных вяжущих, имеющих повышенную прочность для бетонов с плотностью 500-700 кг/м3 по сравнению с такими же бетонами на портландцементе.

Шлакоцемент: определение понятия, главные особенности, правильные пропорции

Шлакощелочной цемент

Cтраница 1

Шлакощелочные цементы представляют собой гидравлические вяжущие вещества, получаемые тонким измельчением гранулированного шлака совместно с малогигроскопичным щелочным компонентом или затворением молотого шлака растворами соединений щелочных металлов: натрия, калия или лития. Шлаки используют доменные или электротермофосфорные гранулированные ( ГОСТ 3476 — 74) с тонкостью помола, характеризуемой удельной поверхностью не ниже 3000 см2 / г. Могут быть использованы и другие разновидности шлаков, например титанистые, никелевые, фер-ромарганцевые, ваграночные, мартеновские после их предварительного испытания. Используют их водные растворы 18 — 40 % — ной концентрации по массе. К таким соединениям относятся: едкие щелочи ( едкий натр, едкое кали), смесь плавленных щелочей; сода кальцинированная техническая, содощелочной шлак, поташ, фтористый натрий; силикатные соли и растворимые стекла с силикатным модулем 0 5 — 2 5, в том числе орто-мета-дисиликаты натрия и калия; алюминатные соли — алюминаты натрия и калия.  

Шлакощелочные цементы на жидком стекле отличаются особо быстрым набором прочности: до 20 — 25 МПа в суточном возрасте. При использовании в качестве добавки каолина в количестве 20 — 50 % получают декоративные шлакощелочные цементы с введением в их состав красящих минеральных веществ.  

Шлакощелочные цементы используют для монолитных и сборных бетонов и железобетона в жилищном, гидротехническом и автодорожном строительстве.  

Шлакощелочные цементы и бетоны.  

Увеличению сроков схватывания шлакощелочного цемента, а следовательно, продолжительности выдержки бетонной смеси на его основе до формования способствует совместный помол шлака с кремнийорга-ническими и другими ПАВ.  

Наиболее высокую гидравличность имеют шлакощелочные цементы, затворенные растворами едких щелочей, а активность их выше при твердении в воде.  

Шлакощелочкые вяжущие на основе зол и шлаков ТЭС: Тез. Шлакощелочные цементы, бетоны и конструкции.  

Аналогичные явления обменных реакций с образованием новых гидратных соединений происходят также при взаимодействии с водой или водным раствором соли других неорганических веществ. При шлакощелочном цементе вещественный и количественный состав продуктов кристаллизации определяется в основном минералогическим и химическим составом шлаков, природой щелочного компонента, условиями твердения. Наличие постоянной щелочной среды способствует, как отмечает В.Д. Глухов-ский, формированию тоберморитоподобных гидросиликатов кальция, а также соединений типа гидрогранатов, смешанных новообразований щелочно-щелочноземельного состава. В числе этих соединений: 5СаО 6SiO2 лН2О; бСаО 6SiO2 Н2О ( ксонотлит), ЗСаО А12Оз l 5SiO2 ЗН2О ( гидрогранат); ( Na, Ca) SiO2 лН2О ( натриево-кальциевый гидросиликат); Na2O А12Оз 4SiO2 2Н2О ( анальцим) и др.

Особенности и применение портландцемента со шлаком, отзывы специалистов и частных строителей

Эти продукты обеспечивают достаточную стабильность затвердевшего камня и их низкую растворимость в водной среде.  

Арболит представляет группу легких бетонов на древесном заполнителе и минеральном вяжущем. В качестве вяжущего используют портландцемент, гипс, шлакощелочной цемент, известь, нефелиновый, магнезиальный и некоторые другие виды цементов.  

Шлакощелочные цементы на жидком стекле отличаются особо быстрым набором прочности: до 20 — 25 МПа в суточном возрасте. При использовании в качестве добавки каолина в количестве 20 — 50 % получают декоративные шлакощелочные цементы с введением в их состав красящих минеральных веществ.  

В первых — соединения кальция отсутствуют, во вторые — вводятся в составе низкоосновных кальциевых соединений, а высокоосновные кальциевые минералы типа СзБ, СзА, CUAF или вовсе отсутствуют, или их вводят в составе портландцемента. Прочность шлакощелочных вяжущих веществ ( по раствору состава 1: 3) находится в пределах 40 — 120 МПа, а у высокопрочных достигает 150 МПа, при нормальной густоте цементного теста — до 180 МПа. Максимальная прочность портландцемента ( по раствору 1: 3) составляет, как известно, до 60 МПа. Конгломераты типа бетонов на основе шлакощелочного цемента пока еще мало изучены, но им, по-видимому, в будущем предстоит занять достойное место среди неорганических и органических ( типа арболитов) ИСК.  

Страницы:      1

ШЛАК (от немецкого Schlacke * а. slag, aсоria, cinder; н. Schlacke; ф. sсоrie, laitier, crasse, mвchefer; и. carbonilla, granzas, esсоria) — металлургический расплав (после затвердения — камневидное или стекловидное вещество), обычно покрывающий поверхность жидкого металла. Формируется из пустой породы рудных материалов, из флюсов, золыкокса и т.д.

Применение шлака

Шлак является вторичным сырьём. Широко применяется в строительстве: гранулированный шлак используют для получения шлако-портландцемента, в качестве заполнителя для бетонов, в дорожном строительстве, из шлаковых расплавов вырабатывают минеральную вату, шлаковую пемзу, шлаковое литьё и шлакоситаллы. Полное и комплексное применение шлака обеспечивает безотходную технологию и уменьшает загрязнение окружающей среды.

Виды шлака

Шлаки имеют сложный и разнообразный химический состав (встречается до 30 химических элементов).

Что за портландцемент (Portland cement) со шлаком?

Различают шлаки чёрной металлургии (например, доменные, сталеплавильные, ферросплавные) и цветной металлургии. В цветной металлургии различают шлаки передельные и отвальные. Передельные шлаки, содержащие ценные металлы, направляют в один из головных процессов технологической схемы. В отвальных шлаках концентрируются оксиды металлов, не подлежащих извлечению в металлургическом переделе, а также различные примеси и остаточные небольшие количества ценных металлов, доизвлечение которых при данном уровне технологии экономически невыгодно. Отвальные шлаки частично используют для производства шлаковаты и других строительных материалов.

По химическому составу доменные шлаки делятся на основные, нейтральные и кислые. Основные шлаки имеют высокое содержание оксида кальция (46-50%), сравнительно низкое — глинозёма (до 10%); нейтральные — 40-45% оксидов кальция; кислые — более низкое содержание оксидов кальция (35-42%) и более высокое — глинозёма (до 15%). Содержание Fe (%) в мартеновских шлаках 8-20, в конвертерных — 1,5-13, в электросталеплавильных — 7,6-17,4. Состав шлака цветной металлургии весьма разнообразен и определяется составом исходного сырья и технологией его переработки. Средний годовой выход шлака чёрной металлургии CCCP примерно 80 млн. т, в т.ч. около 52 млн. т доменных, 25 млн. т сталеплавильных и 3 млн. т ферросплавных шлаков.

Переработка шлака

Общий выход шлака в США около 27, в ФРГ 16, Франции около 16, Великобритании около 13 млн. т в год. Утилизация и использование доменных шлаков в CCCP составляет около 82%, сталеплавильных — около 20%. В ряде стран (ФРГ, Великобритания, Канада, США и др.) доменные шлаки утилизируются на 95-100%.

Основной способ переработки шлаков чёрной металлургии — грануляция различными методами.

Эффект от переработки 1 т шлака в CCCP составляет в среднем (руб.): доменного — 1,1, сталеплавильного — 5,4, ферросплавного — 3,2.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *