Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Свойства материалов из шлаков


Свойства материалов из шлаков

Свойства материалов из шлаков отличаются от свойств аналогичных материалов из естественных горных пород, в частности содержанием в них серы. Предполагалось, сера в шлаке может вызвать коррозию металла, если шлаки используют в качестве щебня или песка для железобетона или в качестве балластного слоя железных дорог. Количество серы в пересчете на S03 до 3% можно считать допустимым.

Прочностные свойства шлаков не уступают свойствам горных пород, которые наиболее часто применяют в дорожном строительстве.

Показатель дробимости подсчитывали как отношение в процентах количества зерен, прошедших через сито с размером отверстий 10 мм после испытания в цилиндре, к первоначальной массе.

Практически шлаки имеют более широкий диапазон свойств, который обусловливается наличием пор, возникающих из-за несовершенства процесса дегазации. Кроме того, в случае распада шлаки имеют непостоянный зерновой состав и повышенное количество загрязняющих частиц. Так, шлаки заводов Украины — элек-

тросталеплавильные и мартеновские — имеют в качестве преобладающей фазы двухкальциевый силикат I—C2S. В связи с этим тач кие шлаки, как и многие другие шлаки заводов Юга, подвержены распаду. Количество в щебне зерен меньше 5 мм составляет 12—86%.

По результатам испытания шлаков в полочном барабане они могут быть отнесены к II—III маркам прочности, т. е. износ в полочном барабане не превышает 45%. Шлаки выдерживают 25 циклов замораживания — оттаивания.

Щебень из доменных шлаков заводов Украины имеет дробимость 20—40% и износ в полочном барабане 30—55%. При таких показателях механических свойств шлаки южных заводов зачастую не могу! быть использованы в верхних слоях дорожных покрытий. Но в то же время они относятся к категории шлаков с высокой активностью (4—8 МПа). В связи с этим использование их вяжущих свойств при строительстве оснований дает возможность получать более экономичные и долговечные конструкции.

Доменные шлаки заводов Центральных районов Урала и Сибири имеют более . высокие показатели физико-механических свойств. Дробимость щебня из этих шлаков в цилиндре 20—25%, износ в полочном барабане 25—42%, выдерживает 25—100 циклов попеременного замораживания — оттаивания. Щебень может быть использован для устройства верхних слоев и создания устойчивой во времени шероховатости поверхности при устройстве поверхностной обработки, асфальтобетонных и бетонных покрытий.

Сталеплавильные шлаки южных заводов несколько прочнее доменных. По показателю износа в полочном барабане они нередко могут быть отнесены к первой марке прочности с износом в полочном барабане до 25%. Эти шлаки могут выдерживать 50 циклов замораживания — оттаивания и более.

Сталеплавильные шлаки заводов Центра, Урала и Востока имеют показатели износа в полочном барабане в основном в пределах 35% и могут выдерживать 200 и более циклов замораживания — оттаивания. Щебень из этих шлаков по фнзико-механическнм свойствам не уступает щебню из высококачественных естественных горных пород.

Прочность шлаковых материалов, например, литого щебня можно повысить, вводя в расплав добавки в виде отсева агломерата железной руды и ферросилиция. Приведенные результаты исследований показывают, что введение добавок улучшает свойства щебня примерно на 40%. Благодаря этому из доменных шлаков получают материалы, износ в полочном барабане которых свойствен щебню из высокопрочных, вязких естественных пород, таких как диабазы, диориты и др. Возрастание прочности происходит в основном из-за снижения количества пор в шлаке, что отчетливо видно при сравнении значений насыпной плотности щебня с добавкой и без нее.

Шлаки цветной металлургии и фосфорные более однородны по свойствам, чем шлаки черной металлургии. По прочностным свойствам они очень редко оказываются в категории низкомарочных материалов. У медно-никелевых шлаков, как правило, прочность не менее 60 МПа. Наиболее распространенные и применяемые шлаки имеют прочность по дробимости 80—100 МПа, износ в полочном барабане 20—35%.

В ФРГ были использованы медеплавильные шлаки истираемостью в полочном барабане 24—31% с достаточно высокой морозостойкостью. Щебень имеет кубовидную форму и устойчив против различных видов распада. По физико-ме-ханическим свойствам шлаки рекомендованы для асфальтобетонных смесей.

При низкой пористости и водопоглощении до 0,8% медно-ни-келевые шлаки морозостойки. При этом часто наблюдается колебание свойств цементо- и асфальтобетона, приготовленных на шлаках различного зернового состава. Причина заключается в трещи-новатости щебня из шлаков. У щебня фракции 20—40 мм показатели физико-механических свойств ниже, чем у фракции 10—20 мм.

Стабильность прочностных свойств, устойчивость структуры для отвальных шлаков в большей степени определяется сроком нахождения шлаков в отвале. Для сравнения свойств шлаков были отобраны пробы шлаков текущего производства из отвалов 8- и 15-лет-1 ней давности. Результаты испытания показали, что свойства щебня тем выше, чем дольше шлаки находились в отвале. Самые низкие показатели свойств у щебня из шлаков текущего выхода: по износу он относится к марке 600, а по дробимости удовлетворяет только марке 300.

Прочность шлаков в течение выбранного периода резко повышается. За первые 8 лет показатель дробимости улучшался в среднем более чем на 2% по абсолютному значению. В последующий период этот показатель улучшался на 1% в год. Учитывая очень высокий показатель дробимости шлака через 15 лет (5%), который для естественных пород наблюдается только у гравийных материалов, в частности месторождений Средней Азии, представленных мелкозернистыми, вязкими породами, можно предположить, что заметного дальнейшего улучшения свойств вряд ли можно ожидать. Период в 15 лет можно назвать периодом окончательной стабилизации свойств. Для практических целей с учетом получения материала, пригодного для всех видов дорожных работ, шлаки можно разрабатывать через 6—8 лет.

Во многом проблема улучшения качества шлакового щебня решается при производстве литого щебня. Его готовят из жидкого шлака и получают зерна неправильной формы размером 5—70 мм. Литой шлаковый щебень по свойствам значительно выше отвального с небольшим сроком нахождения в отвале.

Литой щебень имеет высокие показатели прочности, свойственные в большинстве случаев щебню из свежих эффузивных пород. Положительной особенностью литого шлакового щебня является его чистота. Количество частиц, определяемых отмучиванием, не превышает 0,5%. Количество зерен лещадной формы часто содержится в нем больше 35%. Однако это не влияет на свойства приготавливаемых из них материалов, в том числе и бетонов марки 400 и выше.

Щебень из фосфорных шлаков характеризуется средней плотностью зерен 2,4—2,6 г/см3. В нем встречаются зерна с сильно развитой пористостью, пемзовидные, с средней плотностью 1,7— 2,1 г/см3. Шлаки имеют устойчивую структуру. Средняя прочность щебня, определенная по показателю его дробимости в цилиндре, составляет около 100 МПа. Значения показателей дробимости щебня, определенные в различное время, колеблются от 43 до 7,2%. При этом половина всех показателей дробимости имеет значения в пределах 13%. Интервал колебаний показателей износа в полочном барабане от 20 до 40% говорит о достаточно высоких прочностных свойствах шлака. Об этом свидетельствует и тот факт, что около половины полученных результатов испытаний находятся в пределах 25%, а в 80% случаях показатели износа не выходят за рамки 30%. В полном соответствии с приведенными данными находятся и показатели предела прочности при сжатии: более 75% результатов определения этого свойства находятся выше прочности 90 МПа.

Гранулированные шлаки по преобладающему размеру зерен относят к категории песчаных материалов. Зерна с сильно развитой пористостью имеют несколько округлую форму. Прочность зерен низкая. Испытания на дробимость гранулированных шлаков цветной металлургии подтвердили низкую прочность зерен 1,25—5 мм, у которых дробимость достигала 50—80%. Высокие потери он показывает и при испытании на морозостойкость: после 50 циклов потери фракции 1,25—5 мм составляют 20—35%. После уплотнения их гранулометрический состав резко изменяется, увеличивается содержание фракций менее 2,5 мм. За счет измельчения более крупных зерен гранулированные шлаки, особенно цветной металлургии, могут обладать сравнительно небольшой капиллярной и полной влагоемкостью, находящихся в пределах 11%. В связи с этим они могут быть применены для устройства насыпей и дополнительных слоев дорожных одежд. Коэффициент фильтрации даже в уплотненном состоянии превышает 50 м/сут. По зерновому составу гранулированные шлаки относятся к крупным пескам с Мк более 3.

Отходы свинцово-цинкового производства представляют собой несвязный материал черного, белого или красноватого цвета из сильно пористых зерен кубической формы с повышенной хрупкостью. Практически все зерна проходят сито с размером отверстий 12,7 мм, около 5% зерен задерживается на сите с размером отверстий 9,5 мм. Около 85% материала представляют собой зерна с размером менее 5 мм. Отходы цинкового производства обладают высоким углом внутреннего трения (45—54 Эти отходы, примененные в слоях износа, могут повысить фрикционные свойства покрытия, которые оценивали по результатам испытаний в соляной кислоте. Материал заливали соляной кислой и выдерживали в ней до полного прекращения всех химических реакций, затем просеивали через сито с размером ячеек 0,071 мм и по значению остатка судили о растворимости этого матерала в кислоте. Нерастворимый остаток у отходов цинкового производства составил в среднем около 75%. Это значительно выше допустимого стандартами минимального предела, равного 30%, который распространяется на заполнители для асфальтобетонных слоев износа.

Щебень из шлаков обладает фрикционными свойствами, сопоставимыми со свойствами естественных горных пород. Был определен показатель шлифуемости для некоторых шлаков и естественных пород, которые наиболее часто использовали в дорожном строительстве. Физико-механические свойства этих материалов приведены в табл. 1.11.

Показатель шлифуемости определен по методике Союздорнии. В результате исследований получены следующие показатели шли-фуемости: гранит — 31, кварцит — 32, синопал — 30, шлак пористый — 40 и шлак плотный — 30. Все шлаки, кроме никелевых пористых, были отнесены к категории плотных, поскольку результаты испытаний оказались очень близки. Таким образом, фрикционные свойства плотных шлаков оказались на уровне гранита и дорсила, а пористых значительно выше. Пористые шлаки по прочностным и фрикционным свойствам могут быть применены для покрытий с шероховатой поверхностью.

Шлакоперерабатывающие заводы, помимо щебня, производят шлаковый песок и шлаковую муку.

Шлаковая мука обладает активными свойствами и может выступать в качестве гидравлического вяжущего. Начало схватывания шлаковой муки в пределах 15 мин, аспирационной пыли в пределах 50 мин. Начало схватывания цемента около 2 ч.

Из шлаков черной и цветной металлургии готовят щебень и песок с высоким содержанием пор — пемзу. Пористость пемзы достигает 70% и более. Водопоглощение может быть до 40%, межзерновая пустотность щебня до 70%.



Похожие статьи:
Контроль качества облегченных покрытий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум