Производство шлакощелочного цемента
Введение
В связи с увеличением цен на газ, стоимость портландцемента выросла и продолжает расти. Есть возможность решить проблему обеспечения индустрии стройматериалов дешёвым шлакощелочным цементом, который аналогичен портландцементу, а по некоторым параметрам, превосходит ныне применяемые цементы.
В 1958 году научно-исследовательской лабораторией при Киевском инженерно-строительном институте, возглавляемой профессором Глуховским В.Д., было разработано вяжущее под названием шлакощелочное. Прочность на сжатие, в зависимости от вида применяемых щелочных компонентов, может быть получена до 150 МПа(1500кг/см²) – сталь 3 имеет прочность 2100 кг/см². Морозостойкость шлакощелочного цемента составляет 1000 циклов замораживания-оттаивания (лучшие цементы имеют 300 циклов).Все другие характеристики соответствуют ГОСТам на цементы. Основным сырьём для производства являются отходы металлургической и химической промышленности. Это шлаки металлургических производств и соединения щелочных металлов. Цемент получают путём измельчения гранулированного доменного шлака с добавками соединений щелочных металлов – натрия или калия, дающих в водных растворах щелочную реакцию. Затраты на его производство, по сравнению с традиционным цементом, намного ниже, т.к. газ расходуется только на сушку шлака ( при производстве традиционного цемента газ используется для спекания клинкера). В данном проекте предлагается полностью исключить использование природного газа и перейти на использование твердого топлива. Первое производство шлакощелочного бетона было освоено в 60-х годах прошлого столетия в городе Мариуполе на комбинате «Ждановстрой». При этом использовались граншлаки комбината «Азовсталь» и отходы Щёкинского химического комбината (г.Тула) –содовый плав. В то время шлакощелочной бетон использовался для производства местных строительных материалов .
Производство и укладка бетонов в конструкции осуществляются как в зимнее, так и в летнее время, с применением и без применения добавок. Из шлакощелочного цемента можно изготавливать всю номенклатуру строительных изделий и материалов, которые изготавливаются из традиционного портландцемента. На данный момент времени разработано ДСТУ Б В.2.7.-181: 2009 «Вяжущее шлакощелочное».
В представленном проекте к внедрению предлагается освоение производства одностадийного шлакощелочного товарного цемента ,который применяется как обычный портландцемент, т.е. затворяется водой. Производство таких цементов (одностадийных) на Украине нигде не встречается, поэтому можно утверждать, что данная разработка на сегодняшний день является ноу-хау. Подобные проекты высокими темпами осваивают в России и Китае.
Таким образом, перечисленные свойства шлакощелочных бетонов: высокая плотность и прочность, повышенная морозостойкость и коррозионная стойкость, водонепроницаемость, низкий коэффициент фильтрации- позволяет отнести их к разряду материалов со специальными свойствами и рекомендовать их к использованию в специальных видах строительства, где требуются коррозионностойкие бетоны, а также в ирригационном и дорожном строительстве в местах ,где отсутствуют необходимые для таких бетонов на портландцементе заполнители .В связи с тем, что для шлакощелочных бетонов характерна более высокая деформативность, чем для бетонов на портландцементах, рекомендовано применять ШЩБ для изгибаемых конструкций. Этот же цемент незаменим при изготовлении массивных бетонных конструкций, т.к. при бетонировании этих конструкций на портландцементах возникает следующая проблема: бетон при твердении выделяет тепло (этот процесс называется экзотермией): чем больше массив, тем выше температура (она может достигать 80ºС).Дальше идёт процесс остывания конструкции ,и ,если его не контролировать, то при резком охлаждении могут образовываться деформационные трещины.
Значительным преимуществом шлакощелочных бетонов является повышенная стойкость в агрессивных средах: в сульфатной и слабокислой (рН=3,0) агрессивной средах, в воде градирен, в морской воде. Коррозия арматуры в этих бетонах в 1,7 – 2,0 раза меньше, чем в портландцементных бетонах.
На базе этого цемента возможно производство бетона с радиопротекторными свойствами, который можно применить при сооружении Чернобыльского укрытия. В настоящее время, с учётом цен на портландцемент, использование шлакощелочного цемента даёт возможность существенно снизить себестоимость продукции тем производителям цемента, которые работают рядом с металлургическими комбинатами, т.к. стоимость железнодорожного тарифа существенно повышает стоимость граншлака. Исходя из вышесказанного следует ,что размещение производства ШЩЦ целесообразно производить в г.Кривой Рог, Украина где ежегодные объемы шлака составляют 10млн.т., который является отходами металлургического производства и соответственно загрязняет окружающую среду. Производя на основе доменного гранулированного шлака цемент мы решим еще одну проблему, проблему утилизации отходов промышленного производства.