Молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS) является побочным продуктом производства железа, который при добавлении в бетон улучшает его свойства, такие как обрабатываемость, прочность и долговечность.
Этот материал получают путем нагрева железной руды, известняка и кокса при температуре около 1500 градусов Цельсия. Процесс осуществляется в доменной печи.
Образование GGBFS не является прямым. Побочным продуктом производства чугуна является расплавленный шлак и расплавленное железо. Расплавленный шлак состоит из глинозема и кремнезема, также с определенным количеством оксидов.
Этот шлак впоследствии гранулируется путем охлаждения. Для этого его пропускают через воду под высоким давлением. Это приводит к закалке частиц, в результате чего получаются гранулы размером менее 5 мм в диаметре.
Основными составляющими доменного шлака являются CaO, SiO2, Al2O3 и MgO. Это минералы, которые содержатся в большинстве цементирующих веществ.
Далее частицы высушиваются и измельчаются во вращающейся шаровой мельнице до образования тонкого порошка, известного как молотый гранулированный цемент из доменного шлака. Для выполнения основного процесса, называемого закалкой, могут применяться различные методы.
В зависимости от того, какой метод используется, он может быть известен как паллетированный шлак, вспененный или расширенный шлак, GGBFS или шлак доменной печи с воздушным охлаждением (ACBFS).
Состав молотого гранулированного доменного шлака (ГГДШ)
Разница в минералогическом составе ГГБФС по сравнению с портландцементом представлена в таблице ниже.
Минерал
ГГБФС
Портландцемент
CaO
30-50%
55-66%
SiO2
28-40%
20-24%
Al2O3
8-24%
0-8%
MgO
1-18%
5%
Другим существенным отличием ГГБФС является то, что некоторые металлы в его составе не прошли полного окисления. Это изменение будет отражено в структурном формировании в бетоне по сравнению с портландцементом.
Из вышеуказанных двух различий в составе по сравнению с портландцементом будут видны изменения в реакции гидратации, а также в продуктах гидратации, которые дает ГГБФС.
Физические свойства молотого гранулированного доменного шлака (GGBFS)
Молотый гранулированный доменный шлак имеет почти белый цвет. На рисунке ниже показаны ГГБФС и обычный портландцемент, чтобы ясно показать разницу в цвете между ними.
Следовательно, использование ГГБФС в производстве бетона придаст бетону светлый и яркий цвет, в отличие от темно-серого цвета обычных цементных бетонных конструкций. Это является дополнительным преимуществом ГГБФС с точки зрения эстетики.
Типичные свойства ГГБФС приведены в Таблице-2.
Таблица 2. Физические свойства GGBFS (согласно Tasong et.al)
Свойство
Значение
Физическая форма
Белый порошок
Насыпная плотность (кг/м3)
1200
Удельная плотность
2.9
Удельная поверхность (м2/кг)
425 – 470
Распределение размеров частиц молотого гранулированного доменного шлака
Замечено, что размер частиц GGBFS изменяется в зависимости от методов измельчения, используемых при его производстве. Также замечено, что продукт, полученный в шаровой мельнице, имеет широкие частицы, а измельченный в воздушно-поточной мельнице – узкие. Частицы, измельченные в вибромельнице, имеют сферическую форму.
Использование цемента GGBFS
На заводе по производству бетона ГГБФС может быть добавлен вместе с портландцементом, водой и заполнителями. Нормальное соотношение смеси остается неизменным. Исследования показывают, что ГГБФС можно заменить от 30 до 85 % от веса цемента. В большинстве случаев мы заменяем от 40 до 50 %.
Преимущества использования ГГБФС в бетоне
Включение молотого гранулированного доменного шлака в производство бетона дает много преимуществ, которые перечислены ниже:
- GGBFS в бетоне увеличивает прочность и долговечность бетонной конструкции.
- Он уменьшает пустоты в бетоне, тем самым снижая проницаемость.
- ГГБФС дает удобоукладываемую смесь.
- Он обладает хорошими характеристиками перекачиваемости и уплотнения.
- Структура из компонентов GGBFS помогает повысить устойчивость к сульфатной атаке.
- Проникновение хлоридов может быть уменьшено.
- Теплота гидратации меньше по сравнению с гидратацией обычной смеси.
- Реакция щелочь-кремнезем сильно сопротивляется.
- Это делает бетон более химически устойчивым
- Дает хорошую отделку поверхности и улучшает эстетику
- Цвет более ровный и светлый.
- Снижается вероятность образования выцветов
- Снижаются затраты на обслуживание и ремонт конструкций, что увеличивает срок службы бетонных конструкций.
- В отличие от цемента, ГГБФС не производит двуокись углерода, двуокись серы и оксиды азота.
Установлено, что работать с ГГБФС легко, так как он обладает большей подвижностью. Это объясняется тонкостью и формой частиц ГГБФС. Они также обладают меньшей относительной плотностью.
Частицы GGBFS имеют очень гладкую текстуру, что повышает их обрабатываемость. Это может помочь в уменьшении количества воды и суперпластификаторов для получения достаточной обрабатываемости в обычных ситуациях.
Они также имеют меньше шансов на расслоение при обработке и перекачке материала. Перекачивание облегчается благодаря более низкой относительной плотности и текучести смеси, которыми обладают ГГБФС.
Использование ГГБФС в бетоне обеспечивает определенную уникальную особенность, отличающую его от обычного портландцементного бетона. Бетон, изготовленный из ГГБФС, схватывается медленнее, чем обычная портландцементная смесь.
Чем больше размер GGBFS, тем больше времени потребуется на его установку. Но прочность набирается со временем. Такое медленное схватывание способствует образованию холодных швов. Но в ситуациях, когда требуется более быстрое время схватывания, такая замена не подходит.
Состав GGBS остается пластичным в течение более длительного периода времени, что помогает подрядчику получить более гладкую отделку.
Фактор экологичности GGBFS подтверждается вышеупомянутыми преимуществами. Сам продукт является побочным продуктом, который используется для более широкого признания. Уменьшение количества углекислого газа в структуре делает их более устойчивыми.
GGBFS в качестве замены имеет меньшую потребность в воде из-за своей стеклообразной текстуры. Стекловидная поверхность частиц GGBFS не впитывает воду на своей поверхности.
ГГБФС сталкивается с определенными препятствиями при широком применении из-за низкой скорости набора прочности. Он также очень чувствителен к условиям отверждения. Таким образом, лучшее качество процесса полимеризации обеспечивает полное использование преимуществ GGBFS.
Читать далее:
Свойства затвердевшего бетона с доменным шлаком (GGBFS)
Свойства свежего бетона с молотым гранулированным доменным шлаком
Прочностные свойства бетона с GGBFS
- Свойства затвердевшего бетона с доменным шлаком (GGBFS).
- Свойства свежего бетона с молотым гранулированным доменным шлаком.
- Долговечность бетона из молотого гранулированного доменного шлака ГГБФС.
- Типы оборудования для забивки свай – применение, преимущества и подробности.
- Обычный портландцемент – состав, свойства, виды и применение.
- Цемент из доменного шлака – производство, свойства и применение..
- 13 видов цемента [PDF]: Свойства и применение в бетонном строительстве.