Шлаковые цементы: особенности производства и основные характеристики

Шлаковые цементы, являющиеся широко востребованным сыпучим строительным материалом, относятся к группе гидравлических вяжущих, которые производятся путем тонкого помола доменного шлака. В гранулированный шлак добавляются предварительно измельченные до порошкообразного состояния вещества-активаторы, которые могут иметь щелочный или сульфатный состав, после чего масса тщательно перемешивается.

Доменные шлаки, которые служат основным сырьем для производства шлаковых цементов, производятся при выплавке чугуна из состава железных руд и представляют собой твердый силикатный или алюмосиликатный расплав, образующийся в результате соединения пустой породы с золой кокса и флюсом в процессе обработки руды.

Шлаки классифицируются в зависимости от скорости охлаждения и способа грануляции. Медленно охлажденные в естественных условиях шлаки обладают кристаллической структурой и слабовыраженными вяжущими свойствами. Гранулированные шлаки, которые производятся путем искусственного охлаждения расплава, напротив, имеют стекловидную структуру и сохраняют потенциальную химическую энергию, которая проявляется при совместном измельчении продукта с активирующими добавками. Вследствие этого гранулированные шлаки при добавлении воды приобретают способность к схватыванию и затвердению.

В настоящее время существует несколько способов грануляции доменных шлаков при использовании различных пропорций жидкости. Наиболее эффективным является полусухой способ. Процесс гранулирования осуществляется путем подачи жидкого расплава в приемную ванну, откуда масса сливается на специальный желоб. Здесь происходит охлаждение шлаков с помощью ограниченного количества воды, подающейся под давлением около 6 атмосфер. Затвердевшая масса расплава из желоба попадает на быстро вращающийся барабан, который измельчает шлак и отбрасывает его на площадку приема, за счет чего материал дополнительно охлаждается окружающим воздухом. Гранулированный шлак представляет собой крупнозернистый пористый песок, размер частичек которого колеблется в пределах 0,5-10 мм, насыпная объемная масса такого материала составляет 500-800 кг/м3.

Химический состав гранулированных шлаков в основном содержит CaO, SiCb и Al2O3, а также металлические соединения MgO, MnO, Fe2O, Fe2O3 в малых количествах. Различают доменные шлаки основного и кислого состава в зависимости от процентного соотношения основных и кислотных окислов.