Область застосування металургійних шлаків у будівництві

Область застосування шлаків у будівництві зараз досить велика, їх використовують для одержання щебеню, виливаних виробів (плити, брущатка та ін.), шлакоситалів, шлакової пемзи, шлакової вати, цементів, цегли, шлакобетонних блоків тощо. Та все ж переробка й використання шлаків поки що не відповідають сучасним вимогам.

Використання металургійних шлаків повинно бути комплексним. Подібно плануванню виплавки чавуну за кількістю і якістю, повинні плануватися і випуск шлаків, їх повна переробка на високоякісні будівельні матеріали і вироби. При проектуванні нових і реконструкції діючих підприємств слід передбачати установки для повного комплексного використання шлаків: грануляції їх, механізованого виготовлення виливаних виробів, щільних і пористих заповнювачів для бетонів, шлакової вати і виробів з неї, шлакоситалів та ін.

Відвальні шлаки – це відходи металургійного виробництва, що накопичуються на спеціально відведених майданчиках.

Запаси відвальних шлаків у Донбасі досить великі.

Доменні відвальні шлаки широко застосовують у будівництві як щебінь і пісок у звичайних, жаротривких та асфальтових бетонах, як матеріал для влаштування основ доріг, сировину для одержання мінеральної вати тощо.

Заповнювачі звичайних бетонів. У звичайних цементних бетонах відвальні шлаки використовують переважно у вигляді щебеню. Щоб його одержати, розпушують шлаки у відвалах. При щільних шлаках користуються, як правило, буропідривним способом з наступною розробкою маси екскаваторами.

На більшості відвалів металургійних заводів Донбасу продукт розпушування на 70-85% складається із зерен щебеню розміром 5-80 0 мм. Його сортують на фракції за допомогою грохотів. Шматки шлаку крупніші 80 мм дроблять на каменедробарках або використовують як матеріал для кладки стін і фундаментів, а також як «ізюм» у бетонах, які вкладають у масивні конструкції.

Шари відвальних шлаків, які мають багато тріщин, легко розпушуються без дроблення. Такі шлаки розробляють екскаваторами і піддають лише грохоченню.

Процес одержання щебеню з відвальних шлаків значно простіший, ніж приготування щебеню з гірських порід, оскільки відпадає необхідність у таких трудомістких процесах, як розкривні роботи на кар’єрі, дроблення вихідного продукту на щебінь.

На більшості шлакових відвалів Донбасу щебінь одержують на установках, які не потребують складного обладнання, великих капіталовкладень і багато часу на їх влаштування. Продуктивність таких установок – 100-120 м³ рядового щебеню за зміну.

На шлакових відвалах Макіївського металургійного заводу для приготування фракціонованого щебеню споруджена дещо складніша установка, в яку ввійшли шлакодробарка і грохоти. В результаті комплексної переробки шлаків тут утворюються фракціонований щебінь і шлаковий відсів – пісок крупністю до 5 мм, які використовують для потреб будівництва.

Шлаковий щебінь досить міцний, морозостійкий, має кубовидну форму, більш активну по відношенню до в’яжучої речовини поверхню, ніж щебінь з гірських порід.

При вирішенні питання про використання щебеню зі шлаків особливе значення має його стійкість проти розпаду та атмосферостійкість. Як показує багаторічний досвід, переважна більшість шлаків старих відвалів, за винятком деяких високоосновних різновидів, відповідає вимогам, які ставляться до їх стійкості. Що стосується “свіжих” шлаків, то їх перед використанням слід протягом одного року витримати в штабелях.

Бетонні суміші на щебені зі шлаків мають дещо більшу жорсткість, ніж такі ж суміші на гранітному щебені.

Щебінь з відвальних доменних шлаків слід застосовувати переважно для приготування жорстких бетонних сумішей. При використанні шлакового щебеню для пластичних або литих сумішей необхідно вводити пластифікуючі добавки, які перешкоджають розшаруванню суміші й поліпшують її рухомість.

Якість щебеню з доменного шлаку як складової цементного бетону регламентується стандартами.

Заповнювачі жаротривких бетонів. Широке застосування жаротривкого бетону в промисловості стримується певною мірою через високу вартість заповнювачів. Зараз основним заповнювачем жаротривкого бетону є шамот, висока жаротривкість якого до того ж не завжди повністю використовується, особливо коли бетон працює при температурі 700-800ºС. Конструкцій, що працюють при таких температурах, досить багато: фундаменти різних промислових печей, димові канали, лежаки тощо.

Для бетонів, що працюють при температурі до 800ºС, як заповнювачі можуть бути вжиті доменні відвальні шлаки. В Донбасі жаротривкий бетон на цих заповнювачах був використаний при спорудженні мартенівських печей у таких конструкціях, як балки і стінки регенераторів, нижні обв’язувальні рами шлаковиків і регенераторів, кесони і зумпфи, стіни лежаків, колони печей, а також при будівництві й реконструкції коксових батарей, холодильників прокату та інших об’єктів.

Бетон на щебені з відвальних шлаків застосовується у конструкціях мартенівських печей, прокатних станів та інших споруд. Поведінка жаротривкого бетону в цих конструкціях при постійному температурному режимі 700-800ºС цілком задовільна, причому цей бетон за міцністю не поступається бетону на заповнювачі з шамоту.

Заповнювачі асфальтобетону. Доменні відвальні шлаки у вигляді щебеню, піску і порошка широко використовуються будівельними організаціями Донбасу як складові асфальтового бетону. Придатні для цього нерозпадні (із старих відвалів або “молоді”, витримані в штабелях не менше одного року) щільні різновиди шлаків, а також пористі, але достатньо міцні.

Матеріали зі шлаків мають кубовидну форму зерен, шорсткувату поверхню і добре зчеплення з бітумом.

Мінеральна частина асфальтобетону (щебінь, пісок, мінеральний порошок) може повністю складатися зі шлаку або із суміші його з іншими кам’яними матеріалами.

Наведені в таблицях дані свідчать про те, що асфальтобетонні суміші, які містять шлакові матеріали, мають цілком задовільні показники фізико-механічних властивостей.

Технологія виробництва асфальтобетонних сумішей на шлакових матеріалах у більшості випадків більш проста, ніж на матеріалах з гірських порід. Пояснюється це тим, що в ряді випадків гранулометричний склад рядових шлакових матеріалів відповідає вимогам, які ставляться до гранулометрії мінеральних складових асфальтобетону.

Матеріали для улаштування шляхових основ. Шляхові основи влаштовуються з рядових відвальних шлаків.

Залежно від характеру використовуваних відвальних шлаків існує два принципи влаштування шляхових основ. Перший з них полягає в роклинюванні щебеневого кістяка дрібнішими фракціями шлаку. При цьому необхідно, щоб шлаки містили значну кількість продуктів розпаду. Другий принцип грунтується на цементації шлаків. Він прийнятий при наявності шлаків, які містять велику кількість пиловидних продуктів розпаду.