Меню

Свое производство шлакощелочного цемента



Технология производства шлакощелочных бетонов

На основании производственного опыта можно рекомендовать следующую технологию изготовления конструкций из шлакощелочных бетонов. Процесс изготовления целесообразно разделить на два основных этапа — производство цемента и изготовление конструкций. Шлакощелочной цемент следует изготовлять централизованно в местах, где имеются необходимые сырьевые компоненты.

Конструкции и изделия, для которых пригодны дисперсные заполнители в виде мелких песков, супесей, легких суглинков, лучше всего изготовлять недалеко от места укладки их в сооружение. В этом случае мобильные предприятия или комплексы передвижных агрегатов могли бы быть рентабельными в условиях строительства объектов большей линейной протяженности или населенных пунктов поселкового и сельского типа. Транспортные операции по доставке заполнителей и готовых изделий в этом случае будут сведены до минимума.

При использовании кондиционных заполнителей изготовление конструкций и изделий может быть организовано на тех же предприятиях, на которых производится сборный железобетон на портландцементе.

Производство шлакощелочного цемента

Процесс приготовления вяжущего включает операции сушки шлака до остаточной влажности 0—1% и совместный помол компонентов.

Вяжущее можно приготовлять на оборудовании, используемом в производстве строительных вяжущих, по схеме, приведенной на рис. 33.

Как показано на рис. 33, шлак и активная минеральная добавка — эффузивная горная порода, горелая порода и т. п. — со склада 1 поступает в сушильный барабан 2 Добавка после сушки измельчается на вальцах 3 Подсушенные силикатные компоненты загружают в расходные бункера 4, 5. Щелочной компонент со склада 10 поступает в сушильный барабан 9 и измельчается на вальцах 8, после чего загружается в бункер 6. Из расходных бункеров отдозированные компоненты через дозаторы 7 загружают в мельницу 11, где их измельчают до удельной поверхности 3000—3500 см 2 /г по ПСХ-2. Изготовленное вяжущее поступает на склад 12.

В случае использования гигроскопического щелочного компонента или растворимого стекла последние вводятся с водой затворения непосредственно в бетономешалку при приготовлении бетонной смеси. Плотность раствора в зависимости от вида щелочного компонента находится в пределах 1,15—1,30 г/см 2 . Помолу же при этом подвергается только шлак или шлак с алюмосиликатными добавками.

Изготовление конструкций

Технология изготовления конструкций из шлакощелочных бетонов на дисперсных заполнителях по характеру операций аналогична технологии изготовления конструкций на основе силикатных или цементно-песчаных бетонов. Однако в связи с более высокой дисперсностью заполнителя перемешивание компонентов шихты должно осуществляться в бетономешалках принудительного действия либо в других агрегатах, которые обеспечивали бы хорошую гомогенизацию бетонной смеси. Рекомендуемые методы укладки — вибрирование, вибрирование с пригрузом, вибропрессование и вибротрамбование. При использовании крупных заполнителей конструкции на шлакощелочных цементах могут изготавливаться по технологии, принятой для соответствующих изделий на портландцементных бетонах.

Бетоны на шлакощелочном вяжущем могут твердеть в естественных условиях, в воде, при пропаривании, автоклавировании и сушке. При этом бетоны при пропаривании приобретают 70—80% марочной прочности.

Технология производства изделий (рис. 34) состоит из таких операций, как приготовление бетонной смеси, формовка конструкций и обработка их горячим паром.

При использовании готового шлакощелочного цемента возможны два варианта приготовления бетонной смеси.

  • 1) одноступенчатый, при котором все компоненты смеси загружают и перемешивают в смесителе,
  • 2) двухступенчатый, при котором с целью улучшения условий растворения щелочного компонента шлакощелочной цемент предварительно затворяют в специальном смесителе горячей водой, перемешивают в течение 5 мин, затем подают в бетономешалку принудительного действия, где он перемешивается с заполнителем.

При помоле шлака без щелочного компонента приготовление бетонной смеси также осуществляется двухступенчатым способом: щелочной компонент в специальном смесителе затворяют водой и перемешивают до полного растворения, затем раствор подают в бетономешалку и перемешивают с заполнителями.

Процессы подготовки опалубки и оснащение ее арматурой не отличаются от аналогичных операций при производстве армированных изделий на других вяжущих.

Бетонную смесь приготавливают в смесительных агрегатах 4, куда со склада 1 через расходные бункера 2, 3 подают сырьевые компоненты. Увлажненную и перемешанную смесь выгружают в бетоноукладчик 5, с помощью которого транспортируют к месту укладки.

Источник

Шлакощелочной бетон: виды, состав и применение

Данный вид бетона – это такой материал для строительства, в изготовлении которого вяжущим веществом является смесь щелочного раствора и молотого шлака. В роли заполнителей могут использоваться: песок, щебень и гравий. Что касается щелочей, то здесь актуальна сода двух видов: кальцинированная и каустическая, либо метасиликат натрия.

Разновидности

Придуман был данный материал русским ученым в 70-х годах прошлого века. Новый способ пришел на замену старому, и многие строения, построенные во времена СССР после 70-х годов, использовали в своей конструкции новый тип стройматериала. Главные качества шлакощелочного бетона – это повышенная прочность, а также улучшенные показатели надежности и долговечности.

Читайте также:  Продаем цемент собственного производства

На основе гранулированного шлака

Первым на рынок вышел шлакощелочной бетон на основе гранулированного шлака и сразу же стал широко использоваться по всему миру. За счет специальных добавок, а именно, отходов теплоэнергетической, горнодобывающей и металлургической промышленностей, этот шлак сразу же решает несколько проблем:

– во-первых, это экономия, так как дорогостоящий цемент заменяется на более дешевый аналог;

– во-вторых, это бережность к экологии: шлак не выбрасывается, загрязняя природу, а находит применение в строительстве.

Шлакощелочной бетон на основе гранулированного шлака намного крепче обычного: при сжатии выдерживает до 150 МПа, морозостойкость выросла до 1000 циклов, укладывать в опалубку разрешено до температуры -40 °С. Используется в основном в строительстве зданий.

С кальцинированной содой

Эта сода является компонентом, заменяющим щелочь во время смешивания со шлаками. Ничего особенного, просто без этого компонента не добиться нужной вязкости, которая и является причиной высокой прочности изготавливаемого материала. Без соды бетон будет хрупкий и не выдержит больших нагрузок при сжатии.

Фибробазальтовый

Такой тип шлакощелочного бетона стал использоваться при строительстве дорог. Является самоуплотняющимся и имеет показатель морозостойкости F-300. Был изготовлен военными инженерами из Санкт-Петербурга.

Во время смешивания материалов при изготовлении фибробазальтового бетона в него постепенно добавляют базальтовую фибру, которая выполняет роль арматуры. Армированная смесь имеет высокую прочность, а щелочные добавки улучшают коррозийную устойчивость.

Дорога на основе фибробазальтового бетона хорошо ложиться на грунт, имеет высокую устойчивость к нагрузке (до 10 т на ось), а также требует меньше затрат по сравнению с асфальтом.

Без цемента

Производится без использования привычного портландцемента, на замену приходят шлакощелочные вяжущие вещества. Состоит из молотого шлака, смешанного со щелочью, но на месте щелочи может быть сода или жидкое стекло. Может использоваться как обычный цемент при строительстве, который, кстати, имеет ряд преимуществ: очень удобен в использовании, прочный, быстро сохнет, крепко сшивает материалы.

Бетон без цемента используют в строительстве фундаментов, при заливке полов и т. д., что помогает добиться высокой прочности, морозостойкости и долговечности здания.

Подборка состава шлакощелочного бетона и изготовление своими руками

В первую очередь стоит стремиться к снижению количества используемого шлака и щелочного компонента. В тяжелых бетонах максимальное число шлаков не должно превышать 600 кг/м³.

Мелким заполнителем может быть песок по ГОСТ 10268-80. В качестве крупного заполнителя используют щебень или гравий по ГОСТ-8267-93, ГОСТ-10268-80. Далее определяется количество воды и шлаков.

Расход шлака вычисляется таким образом:

где Ш – расход шлака (кг/м³); В – расход воды (кг/м³); Ш/В – шлаководное отношение, варьируется в пределах от 1,5 до 3, принимая величину компонентов щелочи и других материалов.

где Щ – расход щелочного компонента (кг/м³); Ш/Щ – принятые по ГОСТУ соотношения щелочного компонента.

Таким способом можно рассчитать состав для 9 видов бетона, различных по количеству компонентов.

В приготовлении лучше использовать шлак из металлургической промышленности. Шлак может быть с мелкими зернами (0,5-1,5 мм), либо с крупными (20-30 мм). Мелкозернистый бетон более тяжелый и прочный, а крупнозернистый – легче, он менее долговечен, но лучше держит тепло. Иногда зерна разных размеров смешивают в соотношении 7 мелких к 3 крупным.

Первое, что нужно сделать, – увлажнить шлак. Далее компоненты смешиваются в нужной пропорции. Мешать нужно до образования однородной массы, затем добавить воды и снова перемешать.

Существует отличный источник – «Рекомендации по изготовлению шлакощелочных бетонов и изделий на их основе». Данная книга была утверждена НИИЖБ в 1986 г. Госстрой СССР. Она расскажет более подробно об этом виде бетона и приведет необходимые таблицы.

Плюсы и минусы

Наиболее важные особенности шлакощелочных бетонов:

  1. В зависимости от состава, могут быть безусадочные, жаростойкие, морозостойкие и многие другие.
  2. Высокая прочность материала.
  3. Коррозия арматуры сводится практически к 0.
  4. Легко и быстро укладываются, а также хорошо подвергаются последующей обработке.
  5. Хорошая устойчивость к агрессивной окружающей среде.
  6. Водонепроницаемость.

Применение в строительстве

Изделия из такого материала не пропускают воду, поэтому шлакощелочные бетоны нашли широкое применение в строительстве каналов, гидроэлектростанций, в постройке мостов через водоём. При строительстве зданий используют чаще всего.

Блоки из такого бетона легкие, теплосберегающие и крепкие. Благодаря своей прочности используется в прокладке железнодорожных путей в качестве шпал.

Источники информации:

  1. ГОСТ 10268-80
  2. ГОСТ-8267-93
  3. [Книга]: «Рекомендации по изготовлению шлакощелочных бетонов и изделий на их основе» – НИИЖБ, 1986 г.

Источник

Шлакощелочные цементы сегодня и завтра

Цемента наша страна производит больше всех в мире. Рубеж 100 млн. тонн в год давно превзойден. Мы вправе этим гордиться, но не вправе успокаиваться: потребность в главном вяжущем растет, производство классического портландцемента энергоемко, резервы (и огромные) есть.

Читайте также:  Можно замешивать глину с цементом

Можно было бы и дальше наращивать производство традиционных вяжущих путем строительства новых заводов. Но это экстенсивный путь, и эффективен ли он? Ответ на этот вопрос даст сравнение технологии и свойств, классического портландцемента и относительно новых вяжущих — шлакощелочных цементов, в создании которых авторы — сотрудники Киевского инженерно-строительного института — примяли посильное участие.

Классический портландцемент

Главный вяжущий материал нашего времени, строители широко применяют уже более ста лет. Его достоинства общеизвестны, недостатки — в меньшей степени и главным образом специалистам. Сырье для производства портландцемента, в общем-то, очень доступно. Это карбонатные горные породы и глинистые вещества, которые измельчают, усредняют и перемешивают. Чтобы эти процессы шли легче, в исходную смесь добавляют воду (32-35% по массе).

Образующуюся при этом смесь подают в весьма солидных размерах во вращающиеся печи для обжига. Вращение гигантских печей и нагрев смеси до температур около 1450°С требует огромного расхода электроэнергии и топлива. Не случайно в суммарных затратах производство портландцемента до этой операции — 70-80%.

В результате обжига получается так называемый клинкер. Чтобы преврати клинкер в портландцемент, его (вместе с гипсом и добавками) мелют в шаровых мельницах — Тоже достаточно энергоемкий процесс. И вот что еще важно: чем меньше размеры зерен, тем лучше прочнее получающийся цемент. Одна уменьшение их размера требует больших энергозатрат, которые не компенсируются достигаемым при этом увеличением прочности. Иными словами, качество растет непропорционально вложениям. Оттого современное производство цемента дает главным образом продукт низких марок (200, 300, 400). Марка определяется пределами прочности на изгиб и сжатие стандартных образцов.

Делают их так, готовят смесь цемент — песок (1:3), добавляют в (0,4 массы цемента) и после тщательного перемешивания заполняют цементным тестом формы 4×4×16 см и оставляют на твердение в постоянных, определенных ГОСТом условиях. Через 28 суток вынимают готовые 16-сантиметровые палочки и испытывают их прочность при изгибе, а полученные половинки — на сжатие.

Было много попыток повысить максимально достижимую, марку изменением минералогического состава клинкера или тонкостью помола. Однако существенного увеличения прочности при разумных затратах такими путями достичь не удалось. Очевидно, система портландцемент — вода» по существу, себя исчерпала, В то же время очевидно: современное строительство, и прежде всего сооружение многоэтажных зданий из бетона и железобетона, ну ж лаете я в цементах повышенной прочности. Отсюда необходимость создания принципиально новых вяжущих и более эффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий. Этим требованиям во многом отвечают шлакощелочные цементы, разработка которых началась в нашем институте в конце 50-х годов.

Шлаки плюс щелочи

Шлакощелочные цементы получают из тонкоизмельченных гранулированных металлургических шлаков, к которым добавляются малогигроскопичный щелочной компонент и вода (или заранее приготовленный раствор одного из доступных соединений щелочных металлов). Важно только, чтобы создавалась щелочная среда.

Для производства таких цементов пригодны шлаки доменных, мартеновских, электротермофосфорных печей, а также шлаки цветной металлургии — лишь бы по составу это были силикатные и алюмосиликатные расплавы. Важно, что все это — не природное невозобновляемое сырье, а крупнотоннажные отходы существующих производств. Технология получения шлакощелочных вяжущих не только ресурсосберегающая, но и энергосберегающая. Целесообразно гранулировать огненно-жидкие шлаки при резком охлаждении их водой, а тепло, которое вода отбирает, утилизировать несложно.

Единственная энергоемкая операция при получении шлакощелочных вяжущих — помол гранулированных шлаков (при этом удельная поверхность частиц должна составить 3000-3500 см²/г, как у классического портландцемента марки 400).

В качестве щелочного компонента могут применяться такие массовые технические продукты, как NаОН, КОН, Na2СО3, Nа2SO3, Na2SiO3. Их доля — 2-5% от массы шлака в пересчете на Na2O и 3-10% в пересчете на К2О. Если используются щелочные растворы, их концентрация должна быть 15-18%. Смешение таких растворов с молотым шлаком дает вязкую массу, которая в технологически приемлемое время превращается в камневидное тело.

Наша страна, как известно, ежегодно производит около 3,0 млн. тонн едкого натра и 5,0 млн. тонн кальцинированной соды, однако вряд ли целесообразно ориентировать на них производство шлакощелочных цементов.

Более перспективно, по нашему мнению, использование различных отходов, содержащих щелочи. В этом случае производство шлакощелочных вяжущих становится элементом безотходных технологий.

Сырьевая база для массового производства таких вяжущих неограниченна. По самым скромным подсчетам, в нашей стране пока еще не нашли рационального применения около 25 млн. тонн доменных, 20 млн. тонн сталеплавильных, 4,5 млн. т электротермофосфорных и более 10 млн. тонн шлаков цветной металлургии.

Читайте также:  Где можно применить цементный бой

В качестве щелочного компонента могут быть использованы крупнотоннажные отходы производства сульфида натрия, капролактама, глинозема, кислорода. Щелочные растворы, используемые для очистки металлических отливок от шлака, пригара и окалины тоже практически не используются, вывозятся на свалки, сливаются в шламонакопители. Из всех этих отходов можно ежегодно изготовить, по меньшей мере, 30 млн. тонн высокопрочных шлакощелочных бетонов.

По расчетам, удельные капиталовложения на тонну шлакощелочного вяжущего (с учетом стоимости щелочного компонента) составляют 17 рублей, в то время как для портландцемента (в зависимости от марки) — от 43 до 59 рублей. При использовании щелочесодержащих отходов разница будет еще больше.

Коротко о свойствах

Механизм действия шлакощелочных вяжущих и портландцемента неодинаков.

В цементе главное действующее начало — оксид кальция, в шлакощелочных вяжущих — соединения щелочных металлов. Именно высокая активность соединений щелочных металлов по сравнению со щелочноземельными (кальций!) обусловила возможность получения высокопрочных шлакощелочных цементов марок 1000-1500.

Чтобы получить прочный и высококачественный бетон на основе портландцемента, нужен песок, не содержащий глинистых и пылевидных частиц. Применение шлакощелочных цементов снимает это ограничение: в отличие от гидроксида кальция, соединения щелочных металлов взаимодействуют с этими частицами. Образуются щелочные гидроалюмосиликаты, обладающие вяжущими свойствами. Оттого обычно вредные глинистые фракции в песке в этом случае не ухудшают, а улучшают физико-механические свойства бетона. Кроме того, высокая активность шлакощелочных вяжущих позволяет снизить общий расход цемента в бетонах традиционных марок.

Приготовление шлакощелочных бетонов идет так же, как и обычного бетона, на портландцементе, с той лишь разницей, что затворение бетонной смеси производится не водой, а растворами щелочных компонентов.

Проведенными исследованиями установлено, что шлакощелочные цементы придают бетонам не только прочность, но и большую паро- и водонепроницаемость, морозостойкость и жаростойкость, лучшую устойчивость к действию агрессивных сред. Все это позволяет считать их прогрессивными, высокоэффективными строительными материалами настоящего и будущего.

Путь на стройплощадки

Уже сейчас изделия из шлакощелочных цементов и бетонов с успехом используются в различных конструкциях и сооружениях промышленного, сельскохозяйственного и других видов строительства. Обследование этих конструкций и испытания после длительной (до 20 лет) эксплуатации показали: прочность их за это время не уменьшилась, а напротив» выросла в полтора-два раза.

Начиная с 1962 года, промышленностью выпущено более 1,5 млн. м³ шлакощелочного бетона. Это, безусловно, очень мало, можно было произвести гораздо больше.

В чем же причина? В основном, нам кажется, в недостаточной информированности. Прежде всего неинформированности производителей сульфида натрия и других отходов, содержащих щелочи. О шлакощелочных цементах и бетонах на их основе специалисты этих отраслей попросту не знают.

Можно ли упрекнуть их за это? Нет, конечно. Они регулярно читают журналы по своей основной специальности. Публикации же по шлакощелочным вяжущим пока были лишь в журналах и книгах строительного профиля.

К сожалению, плохую услугу шлакощелочным вяжущим оказали рекомендации многих учебников и монографий по охране окружающей среды. Их авторы утверждают, что для нейтрализации щелочных отходов необходимо применять добавки кислоты, обычно серной, строить станции нейтрализации и т.д. И очень немногим известно, что щелочные отходы многих производств с минимальными затратами, с минимальной переработкой или вообще без нее можно эффективно использовать в производстве строительных материалов.

Другое важное условие широкого внедрения шлакощелочных вяжущих — повышение заинтересованности предприятий, имеющих щелочесодержащие или алюмосиликатные отходы; устранение ведомственного подхода к проблеме использования отходов.

То, о чем здесь рассказано, для специалистов не новость. Многолетний опыт производства шлакощелочных цементов и эксплуатации бетонных сооружений, в которых эти цементы использовали, обсуждался на двух всесоюзных научно-практических конференциях. Опыт есть, опыт положительный. Он позволяет ставить вопрос о всемерном расширении промышленного производства таких цементов, чтобы решить важные вопросы промышленного и гражданского строительства и одновременно многие проблемы охраны окружающей среды и утилизации крупнотоннажных отходов.

Москалев Александр

Смесители сухих смесей, оборудование для производства ССС,
Станции растаривания, Пневмокамерные и пневмошлюзовые насосы, Телескопические загрузчики, Весовые бункера-дозаторы
Тел.: +7 909 261-13-29
info@stroymehanika.ru
Skype: A.Moskalev_SM

Лабазин Илья

Вопросы дилерского сотрудничества, Фасовочные станции, Станции затаривания, Дозаторы малых добавок
Тел.: +7 962 272-62-77
info@stroymehanika.ru
Skype: stroymehanika71

Лозовский Михаил

Ленточные конвейеры и элеваторы, Винтовые конвейеры АРМАТА, Силосы цемента, Дробильно-сортировочное и помольное оборудование, Виброгрохоты и вибросита
Тел.: +7 960 616-30-22
info@stroymehanika.ru

Источник