shlakoportlandtsementОсновним видом промислової продукції, виробленої на основі металургійних шлаків є шлакопортландцемент. При виробництві шлакопортландцементу застосовують гранульовані доменні шлаки, що володіють найбільш сприят-ливим хімічним складом і високою гідравлічною активністю. Шлакопортландцемент – це гідравлічна в'яжуча речовина, що твердіє у воді і на повітрі, одержувана спільним тонким помелом клінкеру, необхідної кількості гіпсу і доменного гранульованого шлаку чи ретельним

змішуванням тих же матеріалів, подрібнених окремо. Склад цементу ІІІ типу (шлакопортландцементу) (ДСТУ Б В 2.7-46-96) приведений у табл. 1. Гранульовані доменні шлаки у виробництві шлакопортландцементу на цементних заводах, розташованих поблизу металургійних підприємств, застосовують не тільки як активну мінеральну добавку, але і як компонент цементних сировинних сумішей.

Таблиця 1

Склад цементу ІІІ типу (шлакопортландцементу)

Тип

цементу

Найменування

Позначення

Вміст, % по массі

Основні компоненти

Додаткові компоненти*

Клінкер

Доменний гранульований шлак, Ш

ІІІ

Шлакопортландцемент

ШПЦ ІІІ/А

35-64

36-65

0-5

ШПЦ ІІІ/Б

20-34

66-80

0-5

 

*Додатковими компонентами можуть бути активні мінеральні добавки, що не входять до складу цементу як основні компоненти, добавки-наповнювачі і добавки, що прискорюють твердіння чи збільшують міцність цементу

Хімічний склад доменних шлаків дозволяє успішно використовувати їх замість глинистого і частини карбонатного компонентів при виробництві клінкеру.

Шлаки можна розглядати як значною мірою підготовлену сировину. У їхньому складі СаО зв'язаний у різних хімічних сполуках, у тому числі й у вигляді двокальцієвого силікату – одного з мінералів цементного клінкера. Високий рівень підготовки сировинної суміші при застосуванні доменних шлаків забезпечує підвищення продуктивності печей і економію палива. Заміна глини доменним шлаком дозволяє знизити на 20% вміст вапнякового компонента, зменши-ти при сухому способі виробництва клінкеру питому витрату сировини і палива на 10...5%, а також підвищити продуктивність печей на 15%.

При застосуванні малозалізистих шлаків – доменних і феррохромових – і створенням відповідних умов плавки в електропечах одержують білі цементи. На основі феррохромових шлаків окислюванням металевого хрому в розплаві можна одержати клінкери, при використанні яких отримують цементи з рівним і стійким фарбуванням. Шлакопортландцемент, що містить до 50% шлаку, звичайно застосовується в тих же умовах, що і звичайний портландцемент. Цементи, що містять максимальний вміст (до 80%) шлаку, використовуються як низькотермічні в масивних гідроспорудах і в спорудах, що піддаються дії агресивних вод, а також для виготовлення виробів при тепловологісній обробці. Оптимальні властивості шлакопортландцемент набуває при відповідному виборі складу, структури і співвідношення шлакового і клінкерного компонентів цементу, а також їх дисперсності (рис.1). Встановлено, що на будівельно-технічні властивості шлакопортландцементу і бетонів на його основі вміст основних шлаків впливає більш сприятливо, ніж кислих.

 

 shlakoportlandtsement1

Рис. 1. Кінетика зростання міцності шлакопортландце-ментного каменю в залежності від дисперсності шлаку. Питома  поверхня клінкерної частини постійна – 300 м2/кг; питома поверхня шлаку (м2/кг): 1 – 450; 2 – 400; 3–350; 4 – 300.

 

Росту міцності шлакопортландцементу сприяє також застосування клінкеру з підвищеним вмістом найбільш активних мінералів (C3S + C3A = 65...75%). При цьому для кислих шлаків бажано застосовувати алітові середньоалюмінатні клінкери (C3S=60...70%, З3А<8%).

В процесі гідратації і твердіння шлакопортландцементу беруть участь як шлакова, так і клінкерна складові. Вже в початковий період процесу гідратації в результаті гідролізу мінералів – силікатів утворюється пересичений розчин Са(ОН)2, що в поєднанні з гіпсом впливає на взаємодію з водою шлакового скла.

Поряд зі звичайними продуктами при твердінні шлакопортландцементу утворюються гелеподібні гідратні сполуки з переважанням низькоосновних гідросилікатів кальцію. Затверділий шлакопортландцементний камінь характеризується меншим вмістом кристалічного Са(ОН)2, частково зв'язаного зернами шлаку, і більш щільною гідросилікатною гелевою структурою. Цими особливостями структури пояснюється висока водонепроникність і стійкість до агресивних середовищ, що і визначає область застосування шлакопортландцементу.

Цементна промисловість випускає звичайний, швидкотверднучий і сульфатостійкий шлакопортландцемент.

При виробництві сульфатостійкого шлакопортландцементу використовують клінкер із вмістом С3А не більше 8% і шлак із вмістом Аl2О3 не більше 8%. Технологічна схема виробництва шлакопортландцементу передбачає сушіння гранульованого шлаку до залишкової вологості 1…2 % і спільне подрібнення його з клінкером.

Кінцева міцність і ряд інших властивостей шлакопортландцементу поліпшуються при більш тонкому подрібненні шлаку.

Будівельно-технічні властивості шлакопортландцементу характеризуються рядом особливостей у порівнянні з портландцементом: більш низькою густиною (2,8...3 г/см3), трохи уповільненим тужавленням і наростанням міцності в початковий термін твердіння.

Для будівництва масивних споруд, що працюють у водному середовищі, крім високої стійкості шлакопортланд-цементу до хімічної агресії, важливо його знижене тепловиділення. Воно досягає в 3 і 7 діб твердіння приблизно 141...197 кДж/кг.

Перевагою шлакопортландцементу, важливою для заводського виробництва збірного залізобетону, є інтенсивний ріст його міцності при пропарюванні, особливо в області високих температур. Особливо інтенсивно росте міцність при згині. Характерно, що ефективність шлакопортландцементу при тепловологісній обробці підвищується зі збільшенням кількості шлаку в цементі, що обумовлено утворенням при підвищеній температурі і луго-сульфатній активізації додаткової кількості гідросилікатів кальцію і формуванням щільної дрібнопористої структури цементного каменю. Знижений вміст у шлакопортландцементі вільного гідроксиду кальцію пояснює його більш високу стійкість не тільки проти агресивного впливу м'яких і сульфатних вод, але і до підвищених температур.

Морозостійкість бетонів на шлакопортландцементах можна істотно підвищити введенням повітрявтягуючих й інших поверхнево-активних речовин.

Шлакопортландцемент – економічно ефективний вид цементу. Витрата умовного палива на його виробництво на 97...117 кг менше, ніж на виробництво 1 т бездодаткового портландцементу тієї ж марки. Енергоємність шлакопортландцементу в середньому на 25% нижче енергоємності портландцементу з мінеральними добавками.

DMC Firewall is developed by Dean Marshall Consultancy Ltd