Размолотый гранулированный доменный шлак (GGBS или GGBFS) получают путем быстрого охлаждения расплавленного железного шлака (побочного продукта обработки железа и стали), полученного из доменной печи, водой или потоком для получения стеклообразного гранулированного продукта, который затем высушивается и растирается в мелкий порошок.

Применения

GGBS используется для создания износостойких бетонных конструкций в сочетании с обыкновенным портландцементом и/или другими пуццолановыми материалами. GGBS широко использовался в Европе, и все шире и шире используется в Соединенных Штатах и в Азии (особенно, в Японии и Сингапуре) благодаря своему превосходству в области создания износостойкого бетона и увеличения срока эксплуатации зданий с пятидесяти лет до ста.

Двумя основными применениями GGBS являются производство шлакового цемента повышенного качества, а именно доменного портландцемента (PBFC) и доменного цемента с высоким содержанием шлака (HSBFC), в которых содержание GGBS обычно колеблется в диапазоне от 30 до 70%; а также производство износостойкого бетона в виде готовых смесей или же с изготовлением на площадке.

Бетон, изготовленный из цемента с GGBS, схватывается медленнее, чем бетон, изготавливаемый из обычного портландцемента, в зависимости от количества GGBS, добавленного в вяжущий материал, но такой бетон продолжает становиться все прочнее и прочнее  в условиях производства. Из-за этого выделяется меньше тепла гидратации и температура поднимается в меньшей степени, здесь также легче избежать образования мостиков холода в бетонной конструкции, но это может также влиять на график строительных работ в тех случаях, когда необходимо быстрое схватывание.

Использование GGBS существенно уменьшает риск возникновения повреждений из-за реакции взаимодействия щёлочей цемента с кремнезёмом заполнителя в бетоне (ASR), обеспечивает более высокую устойчивость к проникновению хлоридов, снижает риск коррозии арматуры, и обеспечивает более высокую устойчивость к воздействиям сульфатов и других химических веществ.

Воздействие на окружающую среду по сравнению с портландцементом

GGBS замещает портландцемент на 30-70%. Производство портландцемента вызывает образование большой доли газов, способствующих созданию парникового эффекта, это производство дает почти 5% от общего объема глобальных выбросов углекислого газа. Для сравнения можно сказать, что для производства GGBS необходимо менее пятой части энергии от энергии, затрачиваемой на производство портландцемента, и здесь создается лишь десятая часть от выбросов углекислого газа.

Как используется цемент с GGBS

Цемент с GGBS добавляется к бетону на бетоносмесительном предприятии производителя вместе с портландцементом, заполнителями и водой. Обычное соотношение между заполнителями и водой и цементирующим материалом в смеси остается. GGBS используется как непосредственный заменитель портландцемента с отношением один к одному по массе. Степень замещения для GGBS может быть различной, от 30% до 85%. Обычно в большинстве случаях замещается от 40 до 50% . Цемент с GGBS используется благодаря предоставляемым им экологическим преимуществам, улучшенному внешнему виду для наружных бетонных компонентов и техническим преимуществам, включая устойчивость к воздействию хлоридов и сульфатов, и уменьшение теплоты гидратации.

Использование цемента с GGBS при производстве бетона в Ирландии отражено в новом ирландском стандарте по бетону IS EN 206-1:2002. Этот стандарт определяет две категории добавок к бетону наряду с использованием обычного портландцемента: почти инертные добавки (тип I) и пуццолановые или латентно гидравлические добавки (тип II). Цемент с GGBS относится ко второй категории. Так как цемент с GGBS несколько дешевле портландцемента, и бетон, получаемый при использовании цемента с GGBS, будет иметь меньшую цену по сравнению с бетоном, изготовленным из обычного портландцемента.

Архитектурные и конструкционные преимущества

 Износостойкость

Цемент с GGBS обычно добавляется в бетон для обеспечения защиты от воздействия, как сульфатов, так и хлоридов. Замена 70% портландцемента GGBS обеспечивает защиту от воздействия сульфатов. GGBS в настоящее время эффективно заменил на рынке материалов, устойчивых к воздействию сульфатов, сульфатоустойчивый портландцемент (SRPC) благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам и значительному снижению затрат по сравнению с использованием SRPC. В большей части проектов на территории дублинских доков, включая и Spencer Dock, используется GGBS при создании подводного бетона для обеспечения защиты от сульфатов.

Для обеспечения защиты от воздействия хлорида GGBS используется для замещения в бетоне до 50%. Воздействие хлорида на железобетон имеет место в морских средах и автодорожных мостах, где бетон подвергается воздействию  дорожных антиобледенительных солей. В большинстве реализуемых в Ирландии проектов NRA GGBS в настоящее время указывается в составе конструкционного бетона для создания опор и быков мостов для защиты от воздействия хлоридов. Использование GGBS в таких условиях способно продлить срок эксплуатации конструкции на срок до 50% по сравнению с вариантом с использованием только чистого портландцемента; здесь также заранее исключается необходимость использования большего объема дорогостоящей арматуры из нержавеющей стали.

Цемент с GGBS также обычно используется для того, чтобы ограничить повышение температуры при заливе больших объемов бетона. Более постепенная гидратация цемента с GGBS дает более пологие пики и меньший общий объем теплоты по сравнению с портландцементом. Это снижает температурный градиент бетона, что предотвращает образование микротрещин, которые могут ослабить бетон и уменьшить его износостойкость; именно для этого такой цемент использовался при строительстве туннеля Джека Линча в Корке.

Внешний вид

Цемент с GGBS представляет собой почти белый порошок. Он придает бетону более яркое и светлое окрашивание, отличающееся от каменно серого цвета бетона, изготовленного из портландцемента. Окраска готового бетона получается светлее, у бетона более гладкая поверхность, и, кроме того, добавление в смесь GGBS предотвращает развитие выцветания.

Почти белое окрашивание цемента с GGBS позволяет архитекторам получать более светлые цвета для открытых наружных бетонных поверхностных покрытий, и это без всяких дополнительных затрат. Для того чтобы получить более светлое окрашиванием поверхности, обычно необходимо добавлять содержание GGBS от 50% до 70%, хотя можно замещать и до 85%. Цемент с GGBS также позволяет получать более гладкую и имеющую меньше дефектов поверхность благодаря мелкому размеру частиц GGBS. Загрязнение не прилипает к бетону с GGBS так же легко, как к бетону, изготовленному из портландцемента, что позволяет снизить затраты на материально-техническое обслуживание. Использование цемента с GGBS предотвращает появление выцветания бетона, а также появление на поверхности бетона отложений мрамора. За счет более низкого содержания извести и более низкой проницаемости GGBS эффективен для предотвращения выцветания при использовании степеней замещения 50% - 60%.

Прочность

У бетона, содержащего цемент с GGBS, более высокая окончательная прочность по сравнению с бетоном, изготовленным из портландцемента. У него более высокое соотношение повышающих прочность гидратов силиката кальция (CSH) по сравнению с бетоном, изготовленным только из портландцемента, а также более никое содержание свободной извести, которая не способствует образованию прочности бетона. Бетон, произведенный с GGBS, продолжает наращивать прочность с течением времени, и демонстрирует удвоение прочности на протяжении периода в 10 –12 лет по сравнению с той, что он имел после 28 дней отверждения (1).

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

www.newchemistry.ru