Физические свойства и химический состав тонкомолотого доменного гранулированного шлака

Основой химического состава шлака являются: CaO, SiOi, Al2O3, Fe2O3 и т.д. Для оценки активности доменного гранулированного шлака используют коэффициент качества:

Чем выше коэффициент качества, тем выше активность шлака. Коэффициент качества шлака, который является минеральной добавкой при производстве ВЦБ, должен быть больше 1,2. Активность ДГШ зависит от производственных условий - температуры расплавленного шлака до охлаждения, метода и скорости охлаждения и т.д. Коэффициент качества является показателем активности по химическому составу. Химический состав шлаков, выпускаемых некоторыми предприятиями, приведен в таблице 2.2.

Необходимо обратить особое внимание, что состав вредных веществ в ДГШ не должен превышать значений государственных стандартов. Вещества, содержащие хлорид-ионы, неблагоприятно воздействуют на коррозионную стойкость стали; содержание щелочи влияет на реакции между щелочами цемента и кремнеземом заполнителя; содержание MgO и SO3 воздействует на равномерность изменения объема бетона и т. д. Содержание вредных веществ для некоторых коммерческих шлаков приведено в таблице 2.3.

Согласно этой таблице можно отметить низкое содержание Cl для китайских шлаков (менее 0,01%); содержание MgO, как правило, не превышает 10%.

По результатам рентгеноструктурного анализа ДГШ Уханьского металлургическою завода (рис. 2.1) можно сделать вывод, что при охлаждении образуются многочисленные стекла: шлак содержит Ca-Mg-Al мелилиты и небольшое количество CS или кристаллического CiS, поэтому он имеет низкую способность к гидратации.

Тонкость помола ДГШ очень сильно влияет на свойство бетона. Характеристики ДГШ, например, зерновой гранулометрический состав, форма и размер частиц оказывают существенное влияние на подвижность, плотность и механические свойства материалов на основе цемента. Результаты анализа распределения шлаков, выпускаемых в Китае, по размерам приведены в таблице 2.4.

Известно, что чем больше удельная поверхность ДГШ, тем меньше средний размер частиц. При удельной поверхности 300 м2/кг средний размер частиц составляет 21,2 мкм: при удельной поверхности 400 м2/кг - 14.5 мкм: при удельной поверхности 800 м2/кг - 2,5 мкм. что составляет лишь около 1/8 размера частиц шлака с удельной поверхностью 300 м2/кг.
Шлак с размером частиц более 45 мкм практически не участвует в реакции гидратации. Чтобы повысить активность шлака, используемого для ВЦБ, и уменьшить водоотделение необходимо, чтобы его удельная поверхность была не ниже 400 м2/кг. Оптимальные составы ВЦБ получены при введении 30-50% ДГШ с удельной поверхностью 600-1000 м:/кг.
При введении шлака с удельной поверхностью более 400 м:/кг в бетон с низким В/Ц отношением увеличение дозировки шлака приводит к ранней конструкционной усадке. Измельчение шлака приводит к увеличению потребления энергии и повышению себестоимости бетона. Чем тоньше измельчен шлак и больше дозировка, тем гуще смеси ВЦБ и ниже В/Ц отношение.

Водопотребность ДГШ и показатели активности мелкозернистого бетона являются главными показателями при производстве ВЦБ. В зависимости от химического состава и условий охлаждения шлак различного происхождения имеет различную активность. Показатели активности определяются отношением прочности при сжатии образцов-призм, в которых произведена замена 50% цемента шлаком к пределу прочности при сжатии контрольного состава без ДГШ.

Из анализа таблицы 2.5 видно, что при увеличении удельной поверхности ДГШ происходит снижение водопотребности и повышение относительной прочности при сжатии. При увеличении удельной поверхности с 400 до 800 м2/кг показатель активности в возрасте 3 сут. повышается с 52 до 89%. в возрасте 28 сут. - с 94 до 124%. что свидетельствует о значительном влиянии данного параметра на активность шлака. При производстве ВЦБ целесообразно использовать ДГШ с более высокой удельной поверхностью.