УДК 69.002.68
К.М. Воронин, А.В. Нюркина
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Новые нормы по теплопроводности для ограждающих конструкций резко сократили потребление доменного гранулированного шлака, что привело к накоплению значительных его запасов, влекущих за собой ряд проблем технического, экономического и экологического характера. Кризис строительной индустрии 90-х годов резко сократил выпуск цемента, но в настоящее время наблюдается увеличение объемов строительства, которое сопровождается увеличением потребности в вяжущем и, следовательно, его нехваткой.Одним из способов решения вышеобозначенных проблем является вовлечение в производство малоэнергоемких вяжущих на основе техногенных отходов, к которым относятся разработанные в 1957 г. В.Д. Глуховским шлакощелочные вяжущие, не уступающие свойствам вяжущих и бетонов на портландцементе.
В качестве исходного сырья в работе были использованы следующие материалы:
1) доменный гранулированный шлак «ОАО ММК» при следующем химическом составе, масс. доля в %: SiO2 -35,7; СаО-40,1; MgO-5,5; Al2O3— 14,4; Fe2O3-0,9; MnO-1,0; SO3-1,2. Шлак характеризуется коэффициентом качества Kk=1,68 и по ГОСТ 3476-74 относится ко II сорту. Помол шлака осуществляли в центробежно-ударной мельнице МЦ: данный способ измельчения позволяет получать частицы с узким зерновым составом. Средний размер частиц используемого шлака – 20 мкм;
2) в качестве активизатора использовали модифицированное гидроксидом натрия жидкое стекло с Mc=2,93 и плотностью ρ=1,25 г/см3;
3) природную алюмосиликатную добавку;
Ранее было установлено [1], что качество шлакощелочных вяжущих во многом определяется видом активизатора, растворошлаковым отношением, условиями твердения и т.д., но решающее значение имеет тонкость помола, поскольку при увеличении содержания в шлаке тонких частиц повышается скорость твердения и прочность вяжущего за счет увеличения поверхности взаимодействия частиц шлака с жидкой фазой.
В ходе исследований [1] был установлен оптимальный состав модифицированного жидкого стекла, обладающего наибольшей вяжущей активностью, позволяющий получать вяжущее марки 700, соотношение между жидким стеклом и гидроксидом натрия которого составляет 1:1.
Известно, что введение в шлакощелочные вяжущие алюмосиликатных добавок способствует повышению прочности и снижению высолообразования, поэтому в работе использовали природную алюмосиликатную добавку, которую вводили в шлак до его затворения щелочным компонентом. Были подобраны и испытаны составы смесей с количеством добавки до 20%, и выявлено, что оптимальное ее содержание составляет 5%, при введении которой наблюдается прирост прочности до 10%.
Свойства шлакощелочного вяжущего с оптимальным количеством добавки, активизированного модифицированным жидким стеклом, представлены на рис. 1.
Прирост прочности вызван способностью алюмосиликатов вступать в химическое взаимодействие со щелочами, благодаря особенностям своего строения и составу, образуя дополнительное количество гидроалюмосиликатов, которые, являясь центрами кристаллизации, участвуют в создании новой структуры и благоприятно влияют не только на прочностные характеристики вяжущего, но и позволяют связать щелочь.
На свойства шлакощелочных вяжущих положительное влияние оказывает гидротермальная обработка, в частности автоклавирование, которое значительно ускоряет процессы их твердения и повышает активность вяжущего, что обусловлено рядом физико-химических процессов [2].
При запаривании в автоклаве при давлении 0,2 МПа и времени изотермической выдержки 4 ч. прочность вяжущего увеличилась до 85,5 МПа. При увеличении времени изотермии до 6 ч. эта величина составила 91,2 МПа (рис. 2).
На основании вышеизложенного установлено, что введение в шлакощелочное вяжущее оптимального количества (5%) алюмосиликатной добавки способствует повышению прочности до 10%.
Наиболее перспективным условием твердения полученного вяжущего является запаривание, которое позволяет повысить прочность на 22%.
Библиографический список
1. Нюркина А.В. Шлакощелочное вяжущее на шлаке сверхтонкого помола [Электронный ресурс] // III Международный студенческий форум «Образование, наука, производство». – Белгород, 2006.
2. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов / Волженский А.В., Буров Ю.С., Виноградов Б.Н. и др. – М.: Стройиздат, 1969. – 392 с.
