Необходимо подчеркнуть, что бетоны с заполнителем из доменных гранулированных шлаков отличаются рядом преимуществ перед традиционными бетонами. Как было установлено доменный шлак в составе портландцементного бетона выполняет функцию активного заполнителя, т.е. его поверхностный слой реагирует с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидролизе алита. При этом образуется дополнительное количество гидросиликатов кальция, которые создают чрезвычайно прочную связь заполнителя с цементной матрицей, полностью исчезают капиллярные каналы, которые в результате усадки цементного камня образуются между ним и поверхностью заполнителя. Это приводит к значительному повышению коррозионной стойкости бетона с активным заполнителем по сравнению с традиционными составами в большинстве агрессивных сред, в том числе даже против такого грозного вида химической агрессии, как кислотная. Кроме того, благодаря специфической структуре и отсутствию микрозазоров на границе раздела вяжущего и заполнителя, такие бетоны обладают отличительными физико-механическими характеристиками. Именно этим обусловлено широкое применение бетонов на шлаковом заполнителе в США, Японии и других странах.

В России шлаковый заполнитель используется сравнительно редко, поэтому имеются огромные резервы расширения производства бетонов на шлаковом заполнителе, что позволит приостановить рост шлаковых отвалов в районах расположения металлургических заводов России.

8. Применение шлаков при производстве других строительных материалов. Шлаки от сжигания углей

Среди промышленных отходов одно из первых мест по объемам занимают золы и шлаки от сжигания твердых видов топлива (уголь разных видов, горючие сланцы, торф) на тепловых электрических станциях. Огромные количества золы и шлака скопились в отвалах, занимающих ценные земельные угодья. Содержание золошлаковых отвалов требует значительных затрат. В то же время золы и шлаки тепловых электрических станций можно эффективно использовать в производстве различных строительных материалов, что подтверждается многочисленными научными исследованиями и практическим опытом.

Область их применения весьма широка: строительство зданий и сооружений, теплоизоляция в холодильной промышленности, теплозвукоизоляция в судостроении, самолетостроении и других отраслях, где требуется легкий, теплоизоляционный, негорючий материал.

9. Классификация шлаков от сжигания углей

По содержанию влаги и других включений:

1. Сухая зола-уноса, получаемая из циклонов и электрофильтров. Эта абсолютно сухая зола, чистая, без посторонних включений. По фракционному составу в сухой золе доля более крупных фракций, размерами около 1 мм, больше чем в золе, образующейся в электрофильтрах или уловителях мокрой очистки.

2. Шлаки, образующиеся после чистки печей обжига угля, представляющие крупные комки, глыбы в виде стекловидной массы, не содержащей влагу.

3. Шлам золы уноса образуется после мокрой очистки, как правило, последней стадии пылеулавливания и хранится в шламонакопителях. Шлам золы представляет собой водную суспензию тонкодисперсной золы-уноса.

4. Зола и шлаки, увлажненные атмосферными осадками, находящиеся в золоотвалах. Как правило, золоотвалы становятся одновременно местом захоронения твердых бытовых отходов населенных пунктов и промышленных предприятий.

По химическому составу:

Химический состав золы-уноса и шлаков значительно отличается по химическому, минералогическому и фазовому составу:

1. В зависимости от места добычи углей. Зольность углей из разных шахт даже одного угольного бассейна всегда отличается.

2. От способа улавливания и хранения. Химический и фракционный состав сухой золы-уноса отличается по этапам очистки (циклоны, электрофильтры, мокрое пылеулавливание).

10. Применение золошлаковых отходов

Наибольший интерес вызывают технологии применения золо-шлаковых отходов в следующих производствах:

· в производстве портландцемента (как активные кремнеземистые добавки) в количестве 10-15 процентов, в производстве пуццолановых портландцементов марок 300-400 – до 30-40 процентов (золопортландцемент);

· при изготовлении строительных растворов – как активная добавка в количестве 10-30 процентов от массы цемента, при использовании в строительных растворах портландцемента высоких марок (400-500) применение пылевидной золы может сократить его расход до 30 процентов;

· в качестве активного микронаполнителя в тяжелых бетонах, что позволяет снизить расход цемента от 6-10 процентов в бетонах нормального твердения до 12-25 процентов в пропариваемых;

· в производстве силикатного кирпича;

· в жаростойких бетонах – в качестве наполнителя вместо шамотного порошка, что существенно снижает себестоимость таких бетонов;

· при изготовлении зольного и аглопоритового гравия;

· в производстве мелкозернистого аэрированного золобетона и изделий на его основе, в качестве мелкой фракции легких бетонов на пористых заполнителях плотной и поризованной структуры;

· в качестве сырьевых материалов для дорожной промышленности;

· использование золошлаковых отходов с повышенным содержанием частиц несгоревшего топлива в производстве глиняного кирпича, что не только улучшает его качество, но и снижает расход технологического топлива на обжиг.

Одни из главных утилизаторов топливных зол и шлаков – строители дорог. Наблюдения за опытными участками дорог, построенными в разное время в нашей стране и за рубежом, подтверждают возможность использования золы во всех слоях оснований дорожных одежд для любой транспортной нагрузки. Дорожные одежды с использованием зол и шлаков имеют достаточную прочность, морозостойкость, долговечность. Стабилизированные с помощью цемента и золы материалы продолжают увеличивать свою прочность с течением времени.

Мировой и отечественный опыт показывает перспективность использования золошлаковых смесей для вертикальной планировки городских территорий, осваиваемых для нового строительства. По санитарно-гигиеническим характеристикам и физико-химическим показателям в ряде случаев золошлаковые отходы могут служить полноценной заменой традиционному материалу отсыпки – речному песку.

Экономический эффект от использования в планировке ЗШО будет заключаться в экономии песка, отказе от строительства новых золоотвалов и, соответственно, в экономии капитальных вложений.

11. Шлаки черной и цветной металлургии

Также широко используются шлаки цветной и черной металлургии. Из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии и никелевых и медеплавильных шлаков цветной металлургии получают шлаковый щебень и песок, который используется в качестве заполнителей для тяжелых, мелкозернистых, жаростойких бетонов и для засыпок, а также для дорожного строительства.

12. Шлаковая пемза

Шлаковая пемза представляет собой пористую массу, полученную в результате поризации расплавленных шлаков. Раздрабливая шлаковую пемзу на куски определенной величины, получают пористый щебень и песок, называемые термозитом. Для производства шлаковой пемзы используют огненно-жидкие шлаки цветной и черной металлургии, поэтому и производство шлаковой пемзы возможно в районах металлургической промышленности.