На металлургических комбинатах, электростанциях, в крупных котельных остаются десятки тонн шлака – отходов, содержащих оксиды кремния, кальция, магния, алюминия. Более 100 лет назад эти отходы решили использовать в строительстве. В результате получили достаточно прочный материал, который назвали шлакобетоном.
Промышленный шлак выступает в качестве крупного и мелкого заполнителя, вяжущего вещества. Применяют материал на его основе в строительстве, производстве и многих других областях.
В этой статье мы коротко разберем, что такое шлакобетон и какие у него есть особенности.
Что такое шлакобетон
В состав шлакобетона входит доменный или антрацитный шлак. Гораздо реже используются отходы производства цветных металлов или сжигания каменного угля.
Шлак представляет собой смесь оксидов:
- SiO2 – 37-40%
- CaO – 37-40%
- MgO – 9-12%
- Al2O3 – 7-10%
Менее 1% составляют оксиды натрия, калия, титана, железа, серы, фосфора, цинка, кобальта, хрома и других химических элементов.
Шлак обладает высокой реакционной способностью. При взаимодействии с водой и вяжущими (цементом, жидким стеклом, известью) образуются гидроксильные группы. Они реагируют с оксидом кремния и оксидом кальция. При этом оксид кремния распадается, «обнажая» новые слои на поверхности шлака. Оксид кальция прочно сцепляется с гидроксильными группами, связывая шлаковый наполнитель с цементным либо известковым камнем.
Для бетона используется шлаковый щебень, гранулированный и измельченный шлак. Его добавляют в качестве крупного или мелкого заполнителя, активной добавки и вяжущего вещества. На основе измельченного шлака изготавливают шлакопортландцемент. Активная поверхность шлаков в 1,5-2 раза больше, чем у цемента. Это позволяет увеличить прочность строительного материала на 60-80%. На основе шлакопортландцемента производят бетоны классов В40-В60 и выше.
В производстве шлакобетона применяют такие типы вяжущих:
- Портландцемент марки М400 и выше
- Известь
- Гипс
- Измельченный шлак (общая площадь поверхности от 3000 до 6000 см2/г)
- Смесь шлака с цементом (шлакопортландцемент)
В качестве наполнителя кроме шлака используют:
- Песок
- Щебень
- Перлит
- Вермикулит
- Древесные опилки и стружку
Твердение шлакобетона происходит медленно. За 28 дней он набирает лишь 50% своей прочности. Поэтому готовую продукцию часто обрабатывают горячим паром или помещают в автоклав с давлением 0,7-1,3 МПа и температурой 170-190°С.
Шлакобетоны бывают нескольких видов. Можно выделить две классификации.
Первое деление шлакобетонов – в зависимости от плотности.
Выделяют материалы:
- Тяжелый – с плотностью 1900-2300 кг/м3 и выше
- Легкий – с плотностью 300-1900 кг/м3
В состав тяжелого шлакобетона входят песок, гранулированный шлак, портландцемент, иногда шлаковый или гранитный щебень (мелкозернистую разновидность делают только на основе шлака, песка и цемента). Легкий материал готовят на основе шлаковой пемзы – легкого пористого материала. При этом плотность шлакобетона с пемзой ниже, чем у керамзитобетона или полистиролбетона, а прочность такая же или немного выше.
Еще одна классификация шлакобетонов, которую можно выделить, базируется на составе и способе изготовления материала. Информацию об этом вы найдете в следующей таблице.
Шлакобетоны в зависимости от состава и способа изготовления
По ряду характеристик шлакобетон превосходит другие разновидности – в первую очередь по прочности на растяжение или изгиб. Это позволяет экономить на арматуре. Также материал устойчив к высоким температурам, но быстрее разрушается при попеременном замерзании и оттаивании. Это связано с высокой пористостью. Лишь шлакощелочный бетон лишен такого недостатка.
Шлакобетон производится в виде монолитных готовых изделий, блоков или растворов. Его изготавливают как на заводе, так и непосредственно на строительной площадке.
Большое разнообразие характеристик и свойств шлакобетона позволяет использовать его в очень многих областях.
Достоинства и недостатки шлакобетона
Производство шлакобетона и материалов на его основе позволяет утилизировать шлаки, которые собираются в отвалах возле ТЭС и металлургических предприятий. Но не только это делает материал популярным. У него есть много других плюсов.
Основные достоинства шлакобетона:
- Высокая прочность на сжатие и растяжение, поэтому на основе шлака можно изготавливать бетоны классов В40-В60 и выше
- Высокая морозостойкость и водонепроницаемость (особенно у шлакощелочных разновидностей)
- Высокая жаростойкость
- Устойчивость к образованию трещин
- Долговечность
- Возможность изготовить на основе шлака бетоны разных видов – тяжелые, мелкозернистые, легкие пористые и ячеистые, жаростойкие и химически стойкие
- Возможность изготавливать строительные блоки, панели ЖБИ
- Широкая сфера применения
- Низкая стоимость материала
Но есть у шлакобетона и свои минусы. Их обязательно следует учитывать при покупке.
Основные недостатки материала:
- Длительный период твердения, в течение которого бетон нужно постоянно увлажнять
- Склонность к усадке
- Нестабильный состав шлака
- Высокая теплопроводность мелкозернистого и тяжелого шлакобетонов (выше, чем у материалов на других заполнителях)
- В некоторых шлаках (прежде всего антрацитных и каменноугольных) могут быть токсичные вещества, содержание серы, а также повышенный радиационный фон
Именно из-за недостатков материала следует несколько раз подумать, стоит ли брать шлакобетон для своих нужд, а также обязательно проверить его безопасность.
Шлакобетон – это группа материалов, в изготовлении которых используется доменный или топливный шлак. Они играют роль крупного и мелкого заполнителей, минеральной добавки. В зависимости от функции шлака отличаются и свойства бетона. Поэтому при выборе материала обязательно следует учитывать это обстоятельство.
Применять шлакобетон можно в строительных работах, благоустройстве территории, инженерии, дорожном строительстве и других областях. Он стоит дешевле, чем другие материалы подобного типа. Но перед покупкой обязательно нужно узнать, какой именно шлак использовался для приготовления материала и откуда, является ли он полностью безопасным.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
