Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Виды шлаков и материалы из них


Виды шлаков и материалы из них

В последние годы в дорожном строительстве все большее место среди материалов для сооружения земляного полотна и дорожных одежд занимают металлургические и фосфорные шлаки.

Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии. В шлаках черной металлургии выделяют доменные, сталеплавильные и ферросплавные.

Доменные шлаки получают при выплавке чугуна. Их свойства зависят от многих факторов, главным из них является состав железных руд. Существенное влияние на свойства шлаков оказывают свойства флюсов, топлива и режим плавки.

Сталеплавильные шлаки в зависимости от способа производства стали могут быть мартеновскими, конверторными и электросталеплавильными.

Ферросплавные шлаки получают при производстве ферросплавов. Подразделяют шлаки по видам в зависимости от элемента, например хрома, кремния, марганца, который добавляется к железу для получения ферросплава.

В шлаках цветной металлургии по видам выплавляемых металлов выделяют медеплавильные, никелевые, свинцовые и цинковые шлаки.

Фосфорные шлаки получают при производстве фосфорных удобрений.

Шлаки и приготовленные из них щебень и песок относят к пористым или плотным в зависимости от насыпной плотности. При насыпной плотности менее 1000 кг/м3 для щебня и менее 1200 кг/м2 для песка материалы считают пористыми.

При модуле основности более 1 шлаки относят к основным. У кислых шлаков модуль основности меньше единицы.

Активные шлаки имеют модуль активности менее 0,25.

У шлаков сложный химический состав. Основная составляющая в них Si02—А120з—СаО. Но наряду с этими компонентами в состав шлака входят и другие окислы, существенно влияющие на его свойства.

Важным фактором, определяющим свойства шлака, является его структура. Она зависит от химического состава шлака и режима охлаждения. При охлаждении шлак может сохранять аморфное состояние или полностью или частично преобразовываться в кристаллическое состояние. Это говорит о том, что из шлаков одного и того же состава получают материалы различной структуры, а значит, и свойств. В отвалах шлаки имеют кристаллическую и стекловатую структуры. Количество шлаков той или иной структуры резко меняется и зависит от условий остывания.

При быстром остывании на воздухе шлаки полностью приобретают стекловидную структуру или преимущественно стекловидную. При медленном остывании формируется не только микрокристаллическая, но и среднезернистая структура.

В доменных шлаках кристаллическая часть представлена более чем двадцатью минералами, среди которых присутствуют двухкальциевый силикат, мелилит, воластонит (однокальциевый силикат) и другие минералы с истинной плотностью более 3 г/см3. По цвету доменный шлак может быть светло-зеленого, бурого, серого и черного цветов.

Сталеплавильные шлаки, как правило, обладают плотной микропорфировой структурой, состоят из трехкальциевого и двухкальциевого силикатов, периклаза, менганозита и других минералов. Цвет шлаков от светло-бурого до темно-бурого.

Шлаки цветной металлургии имеют стекловидную, кристаллическую структуру. Цвет зеленоватый, темно-серый до черного. Медно-никелевые шлаки состоят из стекла и пироксена. В гранулированных шлаках преобладает стекло. Кристаллические фазы имеют второстепенное значение и неравномерно распределены в стекле. Для отвальных шлаков характерно содержание стекла от 20 до 40%.

У стекловидного шлака раковистый излом, цвет черный, блеск смоляной, он плотный и хрупкий. Шлак с микрокристаллической структурой темно-серой окраски, переходящей в черную. У такого шлака излом неровный, фарфоровидный, блеск матовый. Шлак плотный, прочный.

Фосфорные шлаки светло-серого цвета. Шлаковая масса практически полностью кристаллизуется. Преобладают кристаллы псевдоволастонита (80—85%).

По размеру зерен шлаки подразделяют на кусковые, гранулированные и шлаковую муку. Кусковые шлаки имеют устойчивую структуру или распад их произойдет с течением времени. Гранулированные шлаки получают в результате быстрого охлаждения. Шлаковая мука является продуктом распада шлака.

Такое подразделение определяет область применения шлаков. Так известковые шлаки будут подвержены распаду и это часто ограничивает их применение менее ответственными конструкциями дорожных одежд. Марганцевистые шлаки непригодны для приготовления вяжущего.

Распад, свойственный шлакам, является основным качественным показателем, по которому определяют пригодность шлаков как материала для строительства. Различают шлаки с устойчивой структурой, склонные к распаду и распадающиеся. Ко второй группе (склонные к распаду) относятся шлаки, распад которых происходит при значительном удалении во времени от момента их образования. Этот период может быть в несколько месяцев и даже лет.

Распад может быть силикатный, железистый, известковый и марганцевый.

Известковый распад, который наблюдается не только в шлаках, но и в материалах, содержащих свободную известь (при обжиге цемента, в шунгизите и др.), происходит при гидратации извести. Распад может протекать очень быстро и продолжаться длительное время при выдерживании шлаков в отвале. Известковый распад чаще наблюдается у мартеновских шлаков.

Устойчивость структуры шлаков к известковому распаду предлагается оценивать по результатам химического анализа шлаков.

При всей справедливости подобного подхода к оценке устойчивости структуры, отражающего химические процессы взаимодействия между компонентами шлакового расплава, практика применения шлака в дорожном строительстве свидетельствует о необходимости непосредственных испытаний, особенно при выборе шлаков для цементо- и асфальтобетонных покрытий.

Силикатный распад возникает в связи с тем, что при кристаллизации окислы шлака образуют двухкальциевый силикат 2Ca0Si02. Он зависит, во-первых, от количества извести и, во-вто-рых, от начальной температуры шлака, когда он быстро охлаждается При отсутствии четкой взаимосвязи между этими двумя фак-опами и распадом для практических целей можно утверждать, чТ() шлаки с содержанием извести более 45% подвержены распа-

Шлаки устойчивы, если извести менее 45%. Однако при этом необходимо учитывать положительное влияние на устойчивость присутствия глинозема. При содержании глинозема около 18% шлак устойчив к распаду, если даже СаО в количестве 52%. Подущает устойчивость шлаков и присутствие магнезии. При увеличили MgO от 5 до 15% устойчивость возрастает. Повышение устойчивости структуры при наличии глинозема и магнезии объясняется химическими реакциями, которые приводят к образованию геленита — 2Ca0-Al203-Si02 и окерманита — 2Ca0-Mg0-2Si02, в состав которых входит большое количество окиси кальция. Это в свою очередь создает условия, при которых уменьшается количество двухкальциевого силиката. Здесь же следует отметить, что эти реакции способствуют повышению устойчивости шлаков к извест-. ковому распаду.

Силикатный распад возникает при остывании шлака из-за перехода двухкальциевого силиката из одной модификации в другую, что связано с увеличением объема вещества до 10%. В связи с этим наблюдается растрескивание кусков и распад в шлаковую муку.

Железистый распад наблюдается у шлаков, содержащих много железа, которое часто находится в шлаке в виде сульфидов. При взаимодействии сульфидов с водой увеличивается объем вещества до 38%. Это также приводит к растрескиванию шлака и его разрушению. При содержании железа более 1,5% (в пересчете на FeO) шлак относят к неустойчивым.

Марганцевый распад аналогичен железистому. При взаимодействии сульфидов марганца с водой происходит увеличение объема вещества на 24%. Железистый и марганцевый распады обусловлены наличием сульфидов и вследствие этого часто называют сульфидными.

Явление неустойчивости структуры з наибольшей степени свойственно шлакам черной металлургии. Шлаки цветной металлургии имеют стабильную структуру. Они содержат мало (0,02—0,013%) водорастворимых сернокислых соединений, что исключает железистый распад, поскольку окись кальция присутствует в незначительном количестве (как правило, не более 20%). В отвальных шлаках, содержащих много железа, наблюдается процесс окисления сульфидов. В результате на поверхности кусков шлака возникают пленки гидроокиси железа бурого цвета.



Похожие статьи:
Контроль качества облегченных покрытий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Дорожные одежды

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум