Навигация:
Главная → Все категории → Дорожные одежды

Качество неактивных шлаков


Качество неактивных шлаков

Мартеновские шлаки. Такие шлаки по своим свойствам в течение многих десятков лет успешно применяли вместо высокопрочных горных пород. При этом стоимость их в 2 и более раза меньше, чем гранита.

Если мартеновский шлак не содержит шамотного кирпича и металла, в Москве, Волгограде, Макеевке и других городах бетонные смеси также изготавливают с применением мартеновских шлаков.

Из отвального шлака с содержанием до 10% шамотного кирпича устраивают основания по типу щебеночных из горных пород на автомобильных дорогах II—V категорий. В случае более высокого содержания шамота при обязательном удалении металла шлак применяют лишь в нижней части дорожных оснований.

По химическому составу шлаки разделяют на три разновидности:

- маломарганцовистые высококальциевые (основные) доменные шлаки с высоким содержанием серы (более 3%);

- многомарганцовистые сернистые металлургические шлаки с умеренным содержанием глинозема (5—8%)—кислые шлаки;

- глиноземистые доменные шлаки («высокоалюминатные»).

Требования к остальным двум разновидностям шлаков и технологии их применения излагаются ниже.

Характерной особенностью многомарганцовистых сернистых шлаков центральных районов европейской части СССР является высокое содержание окислов железа (до 30%) и наличия Р2О5 (до 15%), причем в них содержание железа достигает 15%.

Электросталеплавильные и конверторные шлаки по химическому составу весьма близки мартеновским и отличаются только большей основностью; подвержены силикатному распаду.

Сталеплавильные (электроплавильные и конверторные) шлаки по химическому составу напоминают мартеновские, но склонные (см. гл. 1) к известковому распаду и потому не находят пока широкого применения. После применения способа термодробления, когда свободная окись кальция быстро взаимодействует с водяными парами, крупность шлака не превышает 100—120 мм. Его применяют во многих районах (например, в городах Липецке, Таганроге и др.) для строительства дорожных оснований из шлакового щебня.

Мартеновские шлаки Донецкой обл. за редким исключением содержат: СаО — в количестве 30—45%, Si02 — от 16 до 24%> FeO —от 8 до 18%, MgO — от 4 до 8%, МпО — от 7 до 12% и А1203 — всего от 3 до 6% [31, 38].

Такой же химический состав типичен, например, для шлаков завода Москвы, который применен в дорожных основаниях под асфальтобетонные покрытия на многих улицах и проездах в районе Измайловского парка. На шоссе Энтузиастов в 1933—1934 гг. по предложению В. В. Михайлова из отвального шлака без предварительного дробления устраивали основание с последующей укладкой асфальтобетонного покрытия. Эти дорожные одежды до настоящего времени еще сохранились.

В 1947 г. свежие нераспадающие шлаки применены и для устройства основания асфальтобетонного покрытия на площади у Павелецкого вокзала в Москве.

В течение многих лет в городах Волгоградской обл. применяют кислый марганцовистый мартеновский шлак. Шлак старых отвалов представляет собой смесь кусков различной крупности: щебенок (25—70 мм) 45—50%, шлаковой мелочи (5—15 мм)—в среднем 20%, шлаковых высевок (2—5 мм) —5—7% и менее 2 мм — 3—5%. Но в отвалах, к сожалению, имеется и примесь шамотного кирпича.

Шлак такой крупности без предварительной обработки укладывается уже в течение нескольких десятков лет на различных улицах в основание дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием.

Почти все отвалы также кислого марганцовистого шлака металлургического завода Крыма тоже использованы для строительства дорожных одежд не только в г. Керчь, но и на автомобильных дорогах Крымской обл. Количество в нем основного шлака не превышает 10—12%, причем шлак не проявляет склонность к распаду: содержание СаО составляет менее 45%, а окислов железа — 1,5%. Крупность шлакового щебня в отвале большей частью менее 70 мм. После сортировочной установки, смонтированной в отвале, фракционный шлаковый щебень используют для строительства не только различных дорог, но и искусственных сооружений.

Из неактивного мартеновского шлака Ворошиловградской обл. с маркой по прочности не менее 1000 и истираемостью И I (потеря массы при испытании 25%) устраивают лишь дорожные основания. В отвалах шлак загрязнен и содержит бой огнеупорного кирпича. Переработка несмотря на высокое качество не организована и потому его мало используют для дорожного строительства.

Десятки лет для строительства автомобильных дорог применяют кислые шлаки металлургических заводов Донбасса. На отдельных заводах организованы дробильные цеха. Из фракционного шлака полностью устраивают дорожные одежды, включая и асфальтобетонное покрытие из шлакового щебня и шлакового песка.

На Урале несмотря на огромное количество горных пород непосредственно в отвалах многих металлургических заводов действуют шлакодробильные установки производительностью каждая до 200 тыс. м3 неактивного шлакового щебня в год. Фракционный щебень различного размера по форме приближается к тетраэдру. Но по своим свойствам шлак неоднороден. Так, предел прочности при сжатии отвальных шлаков заводов среднего Урала изменяется в широких пределах от 63 до 331 МПа при кристаллической структуре и 100—454 МПа — скрыто-кристаллической. Для неактивных шлаков южной группы заводов Урала эти показатели соответственно равны 153—258 МПа и 130—186 МПа [58, 59].

Таким образом, эти шлаки нуждаются в сортировке непосредственно на стационарных базах шлакодробильных установок. После сортировки более слабый шлак по прочности можно уложить в подстилающий слой вместо песка, а из более прочного устраивать дорожное основание и даже нижний слой асфальтобетонного покрытия.

Отвалы мартеновских шлаков Урала по составу и структура весьма неоднородны. Одновременно с кристаллическим сложением в них содержатся и рыхлые продукты, а также включения металла. И тем не менее в г. Свердловске и других городах Урала из этих шлаков после предварительного дробления устраивают дорожные основания.

Кислые мартеновские шлаки бедны известью и магнезией, но богаты кремнеземом. Значительное содержание в них металла в виде мелких металлических шариков—корольков — способствует повышению плотности шлаков.

Однако по химическому составу мартеновские шлаки отдельных металлургических заводов Урала являются основными, склонными к известковому распаду, с признаками железистого распада. Такого качества шлаки согласно ГОСТ 3344—83 характеризуются слабоустойчивой пористо-ноздреватой структурой [59]. По прочности марка щебня 300 и по истираемости И IV. Этого качества шлак Уральский научно-исследовательский институт Академии коммунального хозяйства не рекомендует даже для устройства нижней части дорожных оснований.

Между тем мартеновские шлаки с плотной структурой, предварительно раздробленные и отсортированные, применяют десятки лет на Урале для дорожных оснований.

В отвалах мартеновских цехов металлургических заводов Казахской ССР шлак по своим свойствам не отличается от шлаков заводов Донбасса (см. гл. 1). Щебень из них характеризуется маркой по дробимости в цилиндре 800. Износ в полочном барабане около 3%, что несколько выше, например, средних показателей металлургических заводов Донбасса. Но в шлаках Казахстана имеется повышенное содержание окиси алюминия, достигающее 12% вместо 9% на заводах, например Донецкой обл.

Камневидного вида кусковой мартеновский шлак с модулем основности 0,2—0,3, модулем активности больше 0,15, устойчивостью против всех видов распада меньше 3, потерей в полочном барабане не более 45% (по массе) и потерей в массе при истирании на дробимость в цилиндре в водонасыщенном состоянии до 35% [62] следует применять для устройства дорожных оснований. Куски такого шлака, непосредственно подвергнутые замораживанию, выдерживают около 100 циклов, а потери в сернокислом натрии не превышают 5%.

Фосфорные шлаки в последние несколько лет шире применяют, чем литой шлаковый щебень, изготовленный при производстве фосфора по специально разработанной методике. В щебне с шероховатой поверхностью, пористом содержание СаО достигает 46% и Р2О5 не более 2%. Шлак устойчив против силикатного и железистого распадов и характеризуется плотностью в рыхлом состоянии 1,32 г/см3, износом в полочном барабане 26,3%, потерей в массе при испытании на дробимость в цилиндре 14%, маркой по морозостойкости больше 100 циклов и содержанием зерен пластинчатой (лещадной) формы в количестве 15%, а также слабых (сильнопо-ризованных) зерен в пределах 8—10%.

Таким образом, фосфорные шлаки менее прочны и менее морозостойки, чем выше рассмотренные мартеновские.

Шлаки электроплавки, имеющие СаО — 38—54%, MgO — 14— 28%, Si02 —20-30%, А120з -— 1—4%, FeO — 0,5-2,5%,

Mn0—3—29% и P205—0,01—0—15%, обладающие высокими механическими свойствами, в течение многих лет применяют для устройства дорожных оснований. Кусковой материал размером не менее гигантского щебня светло-серого цвета, к сожалению, содержит вкрапления металла в виде крупной дроби.

Исследования шлаков нескольких металлургических сталеплавильных заводов, проведенные в Воронежском инженерно-строительном институте, показали, что при одинаковых их видах свойства различны в зависимости от особенностей технологических процессов. Но наиболее широко в Европейской части СССР применяют шлаки четырех заводов.

Поэтому рекомендуется определять механическую прочность, устойчивость структуры на распад, гидравлическую активность и морозостойкость, что позволит установить степень прочности шлаков для устройства дорожных одежд.

Механическая прочность шлаковых материалов изменяется во времени. Степень распада по мере выдерживания шлаков уменьшается, т. е. устойчивость структуры увеличивается. Механическая прочность характеризует физическую стойкость и степень распада — химическую стойкость шлаков по отношению к воде. Решающим свойством показателя, аналогичного цементу, является гидравлическая активность (так же, как и распад), характеризующая специфические свойства шлаковых материалов.

В зависимости от допустимой степени распада шлаковых материалов оценивается их пригодность для строительства дорожных одежд. При допустимой степени распада шлаков до 7% их применяют лишь для строительства дорожных оснований. В случае степени распада до 5% из них возможно и устройство верхнего слоя дорожных оснований.

Шлаки цветной металлургии. Медеплавильные шлаки более однородны по минералогическому и химическому составам, чем мартеновские и особенно доменные. Преимущественно кислые, устойчивые против распада (см. гл. 1), эти шлаки по свойствам аналогичны 3-й марке горных пород.

В результате термического самораспада, т. е. физического процесса охлаждения массы и возникновения в связи с этим внутренних напряжений за счет уменьшения объема, степень раздробления медеплавильных шлаков определяется различным соотношением в них нормального и мелкого щебня, клинца и каменной мелочи. Содержание высевок очень небольшое.

Крупность значительной части отвального шлака изменяется в пределах 10—50 мм, что облегчает его переработку на фракционный щебень. Из шлакового щебня медеплавильных заводов СССР без предварительного его дробления уже многие годы устраивают дорожные основания в различных природных условиях. Предел прочности на сжатие отдельных кусков шлака нередко достигает 100 МПа.

Никелевые шлаки также пригодны для устройства дорожных одежд. Для получения более однородной кристаллической их структуры в Союздорнии разработана соответствующая технология получения этого материала из огненно-жидких шлаков.

По свойствам шлак свинцового завода Казахской ССР аналогичен горным породам 3-й марки.

После извлечения металла шлаки цветной металлургии допускают для устройства щебеночных оснований на автомобильных дорогах II и более низких категорий и покрытий переходного типа на временных дорогах, а также подъездах.

В последние годы используют нераспадающиеся шлаки — ферросплавы Актюбинской обл. Марка их по дробимости 1000, износ в полочном барабане менее 25% и морозостойкость около 100. В отвале размер кусков 10—70 см. Крупные куски после колки до размера 18—20 см применяют для мощения с последующим перекрытием асфальтобетоном. Опыт применения этого шлака указывает на высокую погодоустойчивость и прочность, а также его малую истираемость.

Во многих районах СССР имеются неактивные (кислые) доменные шлаки. В частности, на Урале из кислых высокоалюминатных шлаков в течение более 50 лет успешно строят дорожные одежды.

Отвалы металлургических заводов Урала характеризуются значительной однородностью шлака с преимущественным содержанием плотной кристаллической и скрыто-кристаллической структуры кусков доменного шлака. Стекловидная и пористая структуры встречаются редко.

В связи с этим из рассматриваемых шлаков строят не только дорожные основания, но и различные покрытия жесткого и нежесткого типов.

Похожие статьи:
Контроль качества облегченных покрытий

Навигация:
Главная → Все категории → Дорожные одежды

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум