Исследование влияния удельной поверхности и гранулометрического состава шлака на свойства шлакощелочных вяжущих

Удельная поверхность и гранулометрический состав в значительной степени определяют свойства минеральных вяжущих веществ. Для каждого вида вяжущего установлена тонкость помола, рационально подобранная с точки зрения обеспечения определенного уровня свойств при оптимальном расходе энергоресурсов. Для шлакощелочных вяжущих (ШЩВ) в соответствии с ТУ 67-1020-89 "Вяжущее шлакощелочное" и Рекомендациями НИИЖБ [1] удельная поверхность шлака должна составлять не менее 250-300 м2/кг (по остатку на сите №008 не более 9-10%). Анализ известных исследований показал различие в мнениях относительно величины удельной поверхности, обеспечивающей максимальную активность ШЩВ. По разным данным она составляет 350-400 м²/кг [2], 450-550 м²/кг [3], 600 м²/кг [4]. Что касается гранулометрического состава, то по результатам работы [5] решающее значение на рост прочности оказывают фракции до 5 мкм.

Свойства ШЩВ зависят также и от вида щелочного компонента. Нами исследовано влияние тонкости помола и гранулометрического состава алюмосиликатной составляющей на свойства ШЩВ с затворителями из различных щелочных компонентов.

В качестве алюмосиликатной составляющей в работе использован гранулированный доменный шлак Орско-Халиловского металлургического комбината (ОХМК, Мо=1,001, Ма=0,205, Кк=1,4), а в качестве щелочных компонентов - водные растворы едкого натра, соды и жидкого стекла. Шлак измельчался в лабораторной мельнице МПЛ-1 до удельной поверхности 300-900 м²/кг (по ПСХ-9). Прочность образцов определялась после ТВО.

Результаты проведенных исследований по влиянию удельной поверхности шлака на свойства ШЩВ приведены на рис.1 и табл.2. Из представленных данных следует, что увеличение удельной поверхности приводит к росту значений нормальной густоты, и прочности сокращению сроков схватывания. Независимо от вида щелочного компонента прочность образцов шлакощелочного камня (ШЩК) максимальна при удельной поверхности 650-700 м²/кг.

Рис.1. Зависимость прочности ШЩВ от вида щелочного компонента и тонкости помола шлака
где Е - едкий натр, С - сода, Ж - жидкое стекло.

Полученные результаты, вероятно, объясняются следующим. Методом лазерной диспергации объекта установлено, что с увеличением удельной поверхности в диапазоне 700-800 м2/кг происходит снижение содержания фракции 5-20 мкм с 48,4% до 42,4% при росте содержания фракций менее 5 мкм и 20-100 мкм. На повышение прочностных характеристик в значительной степени оказывает влияние фракций 5-20 мкм.

Исследования влияния удельной поверхности и вида щелочного компонента на активность ШЩВ показали, что увеличение удельной поверхности шлака с 300 м²/кг до 650-700 м²/кг позволяет повысить марочную прочность ШЩВ. При использовании в качестве щелочных компонентов соды, едкого натра и жидкого стекла активность увеличивается с М300 до М700, с М400 до М600 и с М200 до М400, соответственно.

Таким образом, проведенные результаты позволили установить, что величина удельной поверхности алюмосиликатной составляющей, при которой активность ШЩВ на шлаке ОХМК максимальна, составляет 650 м²/кг и не зависит от вида щелочного компонента. Повышение прочностных характеристик в значительной степени может быть связано с содержанием фракции 5-20 мкм.