Використання доменних гранульованих шлаків у будівництві

Шлакову цеглу виготовляють з доменного гранульованого шлаку і в’яжучого. Роль останнього може відігравати вапно, цемент, різні місцеві в’яжучі.

Складові цегли ретельно перемішують, доводячи їх вологість до 7%. З підготовленої таким чином маси пресують вироби, після чого їх обробляють в автоклавах.

Розміри вироблюваної шлакової цегли такі ж, як і глиняної звичайної: 250´120´65 мм, об’ємна вага 1400-1600 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,5-0,6 ккал/м, марки – 50 і 75. За морозостійкістю вона не поступається цеглі глиняній звичайній.

Така цегла йде на кладку стін житлових, промислових та інших будівель висотою не більше трьох поверхів і стін верхніх поверхів багатоповерхових будинків.

У процесі виробництва шлакової цегли утворюються відходи – бій у вигляді половняка і щебеню. Половняк відпускається заводом споживачам (головним чином забудовникам приватних будинків), а щебінь використовується заводом як заповнювач цементного бетону, який укладають у шляхові покриття на території заводу.

Шлакоблоки виготовляють повнотілими і порожнистими, дрібними (розміром 40´20´20 см) і великими різних розмірів. Вихідними мінеральними матеріалами шлакоблоків служать гранульований шлак і в’яжуче. Останнім на більшості заводів служать місцеві в’яжучі.

На Донецькому заводі будматеріалів комбінату “Донецькпромбудматеріали”, зокрема, в’яжуче приготовляють спільним помелом портландцементу (55%), грудкового вапна (35%) і гіпсового каменю (10%). В сировинну суміш такого в’яжучого вводять 24-25%. Решта 75-76% припадає на долю гранульованого шлаку, який доставляють з Донецького металургійного заводу.

У технологію виробництва шлакоблоків входять при готування маси (перемішування гранульованого шлаку з в’яжучим і водою в розчино- або бетономішалках) пресування виробів з одержаної маси жорсткої консистенції, пропарювання їх. Основні споживачі дрібних шлакоблоків – сільські будови. В містах шлакоблоки застосовують головним чином для зведення різноманітних господарських будівель, а також при ремонтних роботах.

Поряд з легкими блоками для зведення стін будівель служать великі шлакові блоки. Чималий економічний ефект дає застосування в будівництві безцементних блоків з активованих (оброблених на бігунах) сумішей, які містять гранульований шлак, негашене вапно і хлористий кальцій. Міцність при стиску блоків з таких сумішей досягає 100 кгс/см².

Трудомісткість процесів по зведенню стін з великих блоків у три-чотири рази менша, ніж з цегли. При цьому значно скорочуються строки будівництва.

Заповнювачі жаротривких бетонів. Гранульований шлак активніший за інші види доменних шлаків, і його застосування в бетонах, призначених для роботи при температурі до 800ºС, досить ефективне. Залишкова міцність такого бетону при 800ºС становить понад 30%, усадка – 0,2-0,3%. Він має достатню термічну стійкість при повітряному охолодженні. Площадки вагонеток цегельного заводу, виготовлені з жаротривкого бетону на шлаковому заповнювачі, після 50 циклів випалу і повітряного охолодження не мали тріщин і відбитих ребер.

Застосування гранульованого шлаку дозволяє одержувати бетон з більш низькою об’ємною вагою і теплопровідністю, ніж у бетону з шамотними заповнювачами. Бетон на шлакових заповнювачах більш економічний, його собівартість приблизно в три рази нижча, ніж бетону на заповнювачах з шамоту.

Шлакова пемза (термозит) являє собою дуже пористий матеріал, який утворюється штучним спученням вогнянорідкого шлаку. Використовують для спучення ямний і механізований способи. Перший: шлаковий розплав виливають в яму, дно якої заздалегідь встелюють сильно зволоженим дрібняком кам’яного вугілля. Ями роблять у грунті з таким розрахунком, щоб у кожну з них вміщувався один ківш шлакового розплаву. Глибина ям, як правило, не перевищує 50 см.

Влитий у яму розплав спучується водяною парою і газами, що утворюються при зіткненні вогнянорідкого шлаку із зволоженим подом, потім томиться протягом кількох днів. У верхньому шарі термозит має великопористу текстуру, в нижніх шарах він щільніший. Після охолодження його вибирають з ям, дроблять до потрібних розмірів і сортують за фракціями.

Останніми роками на багатьох металургійних заводах країни виробництво термозиту механізовано.

Суть цього способу полягає ось у чому. Доставлений у ковшах вогнянорідкий шлак зливають у вириті вздовж залізничного полотна траншеї довжиною 60-80, шириною 20-30 і глибиною 5-6 м. Траншеї обладнані брязкалами – стальними трубами довжиною по 3 м і діаметром 75-100 мм, укладені горизонтально біля кромки траншеї і з’єднані з водопровідною мережею. Кожне бризкало має близько 120 отворів діаметром 5 мм, розташованих на одній лінії вподовж осі труби і звернутих у бік траншеї.

Бризкало включають перед заливанням шлаку в траншею. Шлак, що виливається з ковша, проходячи крізь смугу дощу, утворюваного брязкалом, спучується. Для повнішого спучування шлак у траншеї періодично поливають водою, користуючись так званими “гусаками”. Вміст траншеї після остигання розробляють екскаваторами, дроблять і сортують на фракції: 1,25-5; 5-20; 20-40 і 40-70 мм.

Одержаний механізованим способом термозит відрізняється від виготовленого ямним способом більш дрібнопористою структурою.

Використовується термозит головним чином як заповнювач легких цементних бетонів. На його основі отримані теплоізоляційні бетони, а також жаротривкі бетоні.

Шлакова вата являє собою пухкий теплозвукоізоляційний матеріал сіро-зеленого кольору, що складається з тонких безладно укладених волокон і невеликої кількості включень у вигляді круглих склоподібних кульок – корольків. Сировиною для її виробництва можуть бути доменні, ваграночні, котельні та інші шлаки, в яких модуль кислотності М_К, що виражається відношенням , не нижчий 1,2.

У Донбасі значна частина заводів і цехів по виробництву шлакової вати працює на відвальних доменних шлаках.

Оскільки модуль кислотності цих шлаків недостатній, їх підкислюють різними добавками, що вводять у шихту в кількості 7-10%.

На заводах і в цехах, споживаючих шлаки, виробництво вати ведеться ваграночним способом.

На основі шлакової вати з використанням для зв’язки нафтового бітуму виготовляються напівжорсткі і жорсткі плити. Технологія виробництва шлаковатних плит складається двох стадій: одержання вати і виготовлення плит. У факел роздування шлаку під тиском 6-7 атм подається нагріта до 170-180ºС суміш нафтових бітумів марок БН-III і БН-V. При цьому волокна вати рівномірно покриваються бітумом. Просочений бітумом шлаковатний килим, що виходить з камери осадження, потрапляє на привідний рольганг, де пресується валками і охолоджується холодним повітрям. Після цього килим розрізають на плити згідно вимогам стандартів. Залежно від об’ємної ваги плити мають марки 250, 300, 350 і 400.

Шлаковатні плити на бітумній зв’язці застосовують як теплоізоляційний матеріал для будівельних конструкцій.