Все о шлаковом щебне
Среди всех материалов, которые широко и часто используются, как в строительном производстве, так и в быту, отдельного внимания заслуживает шлаковый щебень. Без него невозможно соорудить ни дом, ни дорогу.
Ответы на все интересующие вопросы о шлаковом щебне можно найти в этой статье. Здесь мы рассмотрим основные технические параметры материала, его разновидности и расскажем, где и как его можно применить.
Что это такое?
Шлаковый щебень – это один из основных строительных материалов, который часто используется в ходе возведения различных конструкций и сооружений. В этом и есть его уникальность. Он относится к вторичному производству, так как его получают путем переработки различных природных материалов на литейных заводах.
Когда в доменных печах перерабатывают металл, химикаты, твердое топливо, из них образуется шлак, который имеет достаточно пористую и твердую структуру.
Именно этот отход доменного производства, в дальнейшем измельчаемый механическим способом на различные виды фракций, и называется шлаковым щебнем, который так популярен сегодня. Он имеет целый ряд преимуществ, к которым относится:
Но у шлака есть и недостатки, о которых также должен знать каждый потребитель. Среди них следует отметить разную прочность материала в одной фракции. В нее могут входить отходы как с переработки металла, так и с топлива, а эти частицы отличаются коэффициентом прочности. Именно поэтому очень тяжело понять и предсказать, как будет вести себя материал, будучи элементом той или иной конструкции. Из-за этого строительный шлак не применяют в процессе строительства больших и высоких сооружений.
Основные характеристики
Как и любой другой строительный материал, щебень характеризуется определенными свойствами и физико-техническими характеристиками, которые контролируются нормативными документами ГОСТ 5578-94 и 3344-83.
Согласно им шлаковый щебень, который пригоден к дальнейшему применению, должен обладать следующими характеристиками:
Обзор видов
Шлаковый щебень, как и любой другой строительный материал, который получают в процессе дробления, классифицируется на фракции.
Наличие разных фракций, размеров шлакового щебня дает возможность использовать его в различных сферах строительства.
Сферы применения
Шлаковый щебень – это материал, который широко используется благодаря отличным техническим параметрам и свойствам как в черновой работе, так и в качестве декоративной отделки.
Его применяют в следующих случаях.
Можно делать вывод, что шлак, в сущности являющийся отходом производства, – это незаменимый материал, особенно для дорожного строительства. Абсолютно любая постройка – новая или реставрированная старая, в элементах конструкции которой есть шлаковый щебень, гарантированно будет функционировать на протяжении длительного времени.
Применение шлакового щебня в строительстве дает возможность снизить усадку, ползучесть раствора. Тем самым материал способствует повышению прочности, плотности, трещиностойкости и водонепроницаемости конструкций.
Что такое шлак: виды, характеристики, применение в строительстве
Шлак – это вторичное сырье, отходы металлургической промышленности или зола от сжигания ископаемых горючих: углей всех видов, горючего сланца, жидкого топлива. В металлургии – то, что остаётся после выплавки металла из руды. Из шлаков чёрной металлургии получают заполнители для шлакобетонов, шлаковую пемзу, минеральные ваты. Отходы цветной металлургии делятся на передельные и отвальные шлаки.
Гранулированный, или граншлак, получается путём быстрого охлаждения водой горячего шлака в доменном или конвертерном процессе. Имея отличные вяжущие свойства, используется для производства цемента как активная минеральная добавка к нему.
Шлак нельзя рассматривать как простой наполнитель для приготовления бетонных растворов. Он, кроме этой своей функции, несёт ещё одну, которая с течением времени становится всё более важной – экологическую. Если учесть, сколько вредных примесей, от кислот и щелочей до канцерогенных соединений, есть в его составе, связывание его цементными смесями решает задачу его безопасной утилизации.
А при выплавке металла защищающая его шлаковая составляющая предохраняет расплав от воздействия продуктов горения.
Применение шлака в строительстве
В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.
Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.
Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.
Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:
• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.
• Производить сухие строительные смеси
• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.
• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.
Доменный шлак, щебень из него
Являясь отходом доменного производства, такой щебень часто на порядок дешевле крошки из камня, которую нужно добыть, раздробить с помощью сложных и дорогих механизмов, доставить до места приготовления бетонных смесей.
Щебень из доменного шлака в своей кристаллической структуре представлен более чем 20 минералами, среди которых воластонит (однокальциевый силикат), двух кальциевый силикат, мелилит. Наличие кальциевых силикатов и делает продукты переработки этого шлака желанной присадкой для тяжёлых сверхпрочных бетонов.
Преимущества и недостатки
При этом плотность щебня, получаемого из доменного шлака по ГОСТ 3344, выше гранитного, но выше и поглощение воды. Правда, ниже и морозостойкость. Что ограничивает его применение как основного заполнителя в климатических зонах с суровыми погодными условиями.
Предел прочности на сжатие может варьироваться от 62 МПа у пористого до 140 МПа у медеплавильного. Для сравнения, у гранита этот предел составляет 120 МПа. Но! Самый дешёвый («дешевле только даром») пористый материал очень ограничен в применении, а вот его медеплавильный аналог при прочности больше гранитного, по стоимости почти догоняет его.
Благодаря своей способности поглощать воду доменный шлак находит широкое применение в дорожном строительстве, в котором такая его особенность, как способность быстро высыхать и уплотняться под воздействием содержащихся в нём связывающих веществ, а также способность легко поддаваться трамбовке делает его применение более предпочтительным, чем щебня из гранита.
При транспортировке гранитный щебень перетирается в мелкую пылевую фракцию, негодную к применению, её приходится вымывать или как-то отсеивать. Шлаковая же пыль служит дополнительным связывающим при использовании, повышая сцепляемость и вязкость конечного продукта.
Разновидности шлака
Металлургические
Подразделяются на шлаки цветной и чёрной металлургии. К шлакам чёрной металлургии относятся:
Шлаки цветной металлургии: к ним относятся отходы медеплавильного, никелевого, свинцового и цинкового производства.
Фосфорные
Получаются как отходы производства фосфорных удобрений. Используются в производстве пемзы или минеральной ваты. В качестве присадки к цементам добавляют, только если бетонные изделия из такого цемента проходят стадию высокотемпературного пропаривания.
Зольные
Представляют собой остаток от сжигания твёрдого угля и горючих сланцев. В жилищном строительстве практического применения не находят из-за высокого содержания в них радионуклидов, но могут применяться при производстве тротуарной плитки или если применяются как наполнители для асфальтовых смесей, где возможное образования пыли будет связываться смолистыми фракциями. Имеет значение ещё и метод охлаждения этих шлаков сразу после их образования: если охлаждение происходило водой, то есть быстро, образуется стекловидная структура, которая более стойкая, чем микрозернистая, получаемая при медленном, естественном остывании.
Характеристики доменного шлака
Могут отличаться у разных производителей, что связано с особенностями технологических циклов выплавки чёрных металлов.
Разными будут составы как кальцитов, так и силикатов, железа и алюминия в конечном продукте. Условные обозначения шлака, который отправляется как продукт для переработки в строительную индустрию, в зависимости от места производства, выглядят так:
Приведённый химический состав может зависеть от поступившей на плавку руды, кокса и марки выплавляемого чугуна. От этих же показателей будет зависеть удельный вес шлака на выходе. Вес также зависит от способа его охлаждения – стекловидный, получаемый охлаждением водой, будет тяжелее и прочнее.
Что такое шлаковый щебень: пути получения и области применения
Незамысловатый шлаковый щебень является материалом недорогим, но надежным. Он применяется во многих сферах человеческой деятельности.
Способы получения и разновидность продукции
Такой стройматериал, как шлаковый щебень, имеет искусственное происхождение. Его не добывают из земных недр и не производят специально. Он является промышленным отходом и производится в результате сгорания топлива или металлургического шлака. Поэтому и затраты на его получение являются более низкими по сравнению с другими строительными материалами. Среди потребителей наиболее популярно применение щебня, полученного из шлаков доменных печей.
Получить шлаковый щебень можно несколькими способами:
Далее полученную одним из способов массу охлаждают, просеивают и дробят. Конечные кусочки могут отличаться друг от друга по размеру. Поэтому их сортируют и собирают в группы по величине:
От размера щебня зависит его насыпная плотность. Чем ровнее и мельче зерно, тем плотнее оно ложится друг к другу. Насыпная плотность щебня влияет на его характеристику и свойства, от нее зависит отрасль использования продукции.
Основные характеристики материала
При выборе сферы применения щебня необходимо знать его характеристики по плотности и прочности. Плотность щебня зависит от способа его получения. Плотный щебень получают из плотных отвальных шлаков, а пористый вариант – из расплавленных шлаков с их дальнейшим насыщением газами. Плотный щебень шлаковый применяется как заполнитель для тяжелых бетонов, а пенистый – для производства легких бетонов. Прочный материал, полученный из шлаков доменных печей, по прочности подразделяется на 5 марок. Он идет на производство тяжелых бетонов: чем прочнее бетон, тем прочнее должен быть заполнитель.
При выборе искусственного щебня надо обратить внимание на его основные технические характеристики:
Искусственный камень из шлаковых отходов имеет массу преимуществ по сравнению с натуральными аналогами. Прочный щебень очень износоустойчив: хорошо переносит трение, сопротивляется повышенным механическим нагрузкам и выдерживает сильные морозы. Пористый материал из пенистых шлаков является легким, но прочным, не создает дополнительной нагрузки на несущие строительные конструкции. Он хорошо отталкивает тепло и его часто применяют для теплоизоляции.
Области применения шлакового щебня
Шлаковый щебень как недорогой, универсальный и безопасный материал нашел свое применение во многих сферах строительства, промышленности и народного хозяйства. С его помощью строят жилые дома и промышленные здания, прокладывают дороги.
В строительстве наблюдается широчайшее применение как плотного, так и пористого щебня. Из него изготовляют тротуарную плитку, шлакоблоки, используют в качестве засыпки для пенобетона. Незаменим щебень из плотных отвальных шлаков для дорожного строительства. Материал используется как укрепляющая основа дорожного полотна и заполнитель асфальтобетонного покрытия.
Сфера использования шлакового отхода напрямую зависит от размеров его фракций. Зернистость материала подбирают так, чтобы пустотность его насыпи в конечном продукте была минимальной:
Щебень из шлаков частично вытеснил из строительства природный камень благодаря своей дешевизне. Без него строительство домов и дорог обходилось в разы дороже.