Шлакощелочные вяжущие (ШЩВ), получаемые путем затворения шлаков растворами щелочных компонентов, представляют большой интерес в связи с возросшей актуальностью экономии энергетических ресурсов, проблемами экологического характера и острой потребностью в эффективных строительных материалах и обладают не только высокими прочностными характеристиками, но и другими специальными свойствами, которые не только не уступают свойствам портландцемента, но, по данным различных источников, значительно превышают их [1, 2].
Как известно, на свойства шлакощелочных вяжущих значительное влияние оказывает тонкость помола шлака и его гранулометрический состав. При увеличении тонкости помола шлака и содержания в нем тонких частиц повышается скорость твердения и прочность вяжущего за счет увеличения числа дефектов структуры и образования на поверхности участков, обладающих большим запасом избыточной поверхностной энергии.
Ранее получение и изучение ШЩВ на сверхтонкомолотых шлаках было ограничено в связи большими энергозатратами из-за агрегации частиц при помоле доменных гранулированных шлаков и из-за отсутствия оборудования, способного измельчать материал до величины удельной поверхности более 500 м2/кг.
В связи с возможностью получения материалов тонкостью помола до 1000 м2/кг и их преимуществом перед обычно молотыми, нами было решено исследовать свойства сверхтонкомолотого ШЩВ.
В качестве исходного сырья в работе были использованы следующие материалы: доменный гранулированный шлак «ОАО ММК», активизаторы – водные растворы едкого натра, натриевого жидкого стекла с Мс=2,93 и смесь этих растворов.
Химический состав шлака приведен в таблице 1. Таблица 1. Химический состав шлака | Массовая доля, % | | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | MnO | SO3 | M0 | Ma | Kk | | 35,7 | 40,1 | 5,5 | 14,4 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 0,91 | 0,40 | 1,63 |
Доменный гранулированный шлак, молотый в центробежно-ударной мельнице МЦ и характеризуемый коэффициентом качества Kk=1,63, по ГОСТ 3476-74 относится ко II сорту. Зерновой состав шлака представлен в таблице 2.
Таблица 2. Зерновой состав шлака
| «Мелкий» шлак | «Крупный» шлак | | Дифференциальнаяхарактеристика | Дифференциальнаяхарактеристика | | Размер частиц, мкм | Содержание частиц, % | Размер частиц, мкм | Содержание частиц, % | | 0-5 | 20,6 | 0-20 | 5,4 | | 5-10 | 26,0 | 20-30 | 27,3 | | 10-15 | 26,1 | 30-40 | 23,7 | | 15-20 | 17,7 | 40-50 | 15,9 | | >20 | 9,6 | >50 | 27,7 |
Рисунок 1. Дифференциальная кривая распределения частиц шлака
Из рисунка 1 видно, что шлак сверхтонкого помола («мелкий» шлак) отличается узким фракционным составом и, соответственно, частицами примерно одинаковой величины.
В результате проведенных исследований по влиянию плотности щелочного компонента – гидроксида натрия – на прочность ШЩВ было установлено, что оптимальная плотность составляет 1,25 г/см3, при снижении которой ухудшаются прочностные характеристики ШЩВ.
Для сравнения свойств ШЩВ на тонкомолотом и грубомолотом шлаках, зерновой состав которых представлен в таблице 2, были проведены исследования, результаты которых – в таблице 4. Таблица 4. Влияние тонкости помола шлака на свойства ШЩВ | Видщелочного компонента | шлак | Н.Г.(%) | Сроки схватыванияч-мин | Rсж, МПа(ТВО) | | начало | конец | | Едкий натрρ=1,25 г/см3 | «крупный» | 29 | 2-10 | 3-35 | 13,4 | | «мелкий» | 56 | 0-40 | 1-50 | 32,6 |
Из представленных данных следует, что увеличение тонкости помола ведет к росту значений нормальной густоты и сокращению сроков схватывания за счет того, что измельченный в центробежно-ударной мельнице шлак имеет частицы изометрической формы с аморфизированной поверхностью. Эти факторы способствуют повышению активности шлака, чего невозможно достичь при измельчении в шаровых мельницах. Установлено, что применение сверхтонкомолотого шлака позволяет повысить прочность вяжущего с 13,4 до 32,6 МПа.
|
