Шлак для ремонта дорог

Использование металлургических шлаков в дорожном строительстве

Пугин К. Г., Пермский государственный технический университет, Пермь, Россия

Металлургические шлаки — эффективные заменители природных каменных материалов, используемых для строительства и ремонта автомобильных дорог. По свойствам щебень из шлака не уступает продукту, полученному из твердых пород, а иногда и превосходит его.

С учетом физико-механических свойств щебень, песок и их смеси применяют для устройства конструктивных слоев дороги всех видов — покрытий, оснований, дополнительных слоев оснований и т. д. (рисунок).

Типовые схемы конструкций дорожных одежд с использованием шлаков:
а — для магистральных улиц; б — для дорог местного значения:
1 — цементобетон, 2 — укатываемый цементобетон на золошлаковых заполнителях; 3 — песок; 4 — асфальтобетон высокоплотный, плотный (мелкозернистый); 5 — асфальтобетон плотный, пористый (крупнозернистый); 6 — цементобетон на золошлаковых заполнителях; 7 — укрепленная золошлаковая смесь (8–10 мас. % цемента); 8 — железобетонные предварительно напряженные плиты

Достаточно прочные основания автомобильных дорог получают из смеси щебней из активного шлака и слабых известняков. Щебень из мартеновских шлаков с успехом используют для заклинки дорожного основания, изготовленного из гранитного щебня.

Особенность асфальтобетонных покрытий, полученных с применением сталеплавильных шлаков, — отсутствие деформаций сдвига даже при интенсивном движении тяжелого транспорта.

Шлаковый щебень содержит некоторое количество мелочи, которое значительно возрастает при укатке во время сооружения дорожного полотна. Порошкообразные сталеплавильные и доменные шлаки являются низкомарочными вяжущими и способны создавать монолитное основание дороги, прочность которого значительно повышают небольшие добавки цемента и извести в качестве активизатора.

В зависимости от требований к прочности и долговечности устраивают одно- или двухслойные основания из шлаков. Наибольшая толщина слоя — до 20 см — при крупности материала до 110 мм; до 16 см — при крупности материала до 70 мм. Наименьшую толщину слоя устанавливают с таким расчетом, чтобы размер самой крупной фракции составлял не более 0,7–0,75 толщины слоя.

В зависимости от крупности фракционированный шлаковый щебень применяют для верхних и нижних слоев оснований дорог I–V категорий способом заклинки. В качестве расклинивающего материала служат щебеночные смеси из активного шлака фракции 0–20 (40) мм. Обработанный органическими вяжущими материалами щебень фракции 10–20 мм применяют также при устройстве верхних и нижних слоев покрытий дорог III–V категорий.

При устройстве основания дороги шлаковый щебень имеет преимущества по сравнению с гранитным. Благодаря большей шероховатости поверхности зерен он легче укатывается. Если принять время укатки слоя основания дороги из гранитного щебня за единицу, то время укатки слоя такой же толщины из шлакового щебня составит 0,63–0,72. Основание из шлакового щебня долговечно.

Щебеночные смеси из активных и высокоактивных шлаков фракции 0–70 (120) мм оптимального зернового состава используют при устройстве верхних и нижних слоев полужестких оснований дорог I–V категорий. Щебеночные смеси из малоактивных шлаков активизируют CaCl₂, Na₂CО₃, CaSО₄.

Роль основного вяжущего в шлаковых щебеночных смесях играют шлаковые песок и мука. На начальной стадии эксплуатации дороги полужесткое основание из активного шлака работает как материал, несущая способность которого обеспечивается плотностью скелета и заклинкой щебеночных фракций. Такие основания не дают присадок и имеют повышенный модуль упругости 300–400 МПа. В процессе эксплуатации они превращаются в монолитную устойчивую плиту. Модуль упругости полужестких оснований возрастает до 1 200 МПа.

Шлаковый песок служит для приготовления асфальтобетона и в качестве активной минеральной добавки.

Применение металлургических шлаков снижает стоимость строительства дорожных одежд на 14–15 % по сравнению с равнопрочными конструкциями из гранитных материалов.

Перспективно использование шлаков черной металлургии для укрепления грунтов при создании оснований автодорог.

Лабораторные и производственные эксперименты свидетельствуют об эффективности применения отвальных доменных, мартеновских и электросталеплавильных шлаков для стабилизации наиболее трудноукрепляемых связных грунтов в различных дорожно-климатических зонах России.

Материалы из цемента, шлака и грунта, используемые для различных конструкций слоев оснований дорожных одежд, обладают достаточно высокой прочностью (1,4–8,2 МПа), водостойкостью (0,96–1,17) и морозостойкостью (0,71–0,82). Длительный характер упрочнения материалов свидетельствует об их долговечности. Этот вывод, основанный на лабораторных экспериментах, вполне соответствует результатам наблюдений за модулем упругости конструкции дорожных одежд экспериментальных участков — за 2 года эксплуатации фактический общий модуль упругости (153–330 МПа) дорожных одежд значительно превысил его проектное значение (138 МПа).

При сооружении конструктивных слоев дорожных одежд материал из цемента, шлака и грунта готовят или непосредственно на дороге путем смешения грунта с вяжущим материалом и водой, или в стационарных смесителях.

В соответствии с требованиями Руководства по строительству оснований и покрытий автомобильных дорог из щебеночных и гравийных материалов (СоюздорНИИ) в дорожном строительстве можно использовать шлаки и золошлаки, имеющие зерновой состав 0–40 мм, прочность 300 кгс/см 2 , морозостойкость Мрз 25. В соответствии с ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные, дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия» золы можно применять в качестве минерального порошка. При этом в золе должно быть не менее 45 % частиц мельче 0,071 мм.

В Пермском крае в г. Чусовом есть большие запасы шлака. Его испытания позволили сделать ряд выводов.

Щебень из доменного текущего шлака, выпускаемого ОАО «Чусовской металлургический завод», удовлетворяет требованиям ГОСТ 5578-94 по технологическим показателям — зерновому составу, содержанию зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм, пылевидных частиц, примесей металла, дробимости и плотности, устойчивости против силикатного и железистого распада.

По содержанию растворимого в щелочах диоксида кремния щебень из шлака удовлетворяет требованиями ГОСТ 26633-91. Содержание сульфидной серы отвечает требованиям ГОСТ 5578-94 и 26633-91.

Pugin K. G., Perm State Technical University, Perm, Russia

The ways to use metallurgical slags in road construction are considered.

Пугин Константин Георгиевич, канд. техн. наук, доц., Пермский государственный технический университет, Комсомольский пр-т, 29, Пермь, 614990, Россия. Тел. (342) 239-11-56, факс (342) 239-12-01. E-mail

Источник

Щебень из шлака для дорожных работ

Если вы видели процесс плавки, наверняка обратили внимание на полужидкую темную корку на поверхности металла — это более легкие шлаки. После того как сам металл отделен, их раскаленную жидкую массу сливают в отвалы, где, остывая, они превращаются в каменистые обломки с размерами фракции от пылевидной до скальной. Для металлургии это отходы, а для строителей — неплохое сырье. Из него делают песок, шлаковый щебень, гравий, а также утеплители.

Стройматериал получают двумя способами:

Переработкой отходов, непосредственно отбирая каменное сырье из отвалов. Его подвергают дроблению, разделяют по фракциям на механических грохотах.
Разливкой жидкого шлака на специальные площадки с последующим резким охлаждением водой (литьевой щебень).

Второй метод предполагает применение специфического оборудования, которое необходимо еще купить, поэтому затраты оказываются несколько выше. Таким образом получают щебенку, гравий различной фракции, отсев (мучку) и песок.

Затраты при этом заметно ниже, чем при добыче натуральных нерудных материалов, даже с учетом необходимых лабораторных исследований. Поэтому такое предприятие — привычный сосед любого металлургического завода, а приобрести его продукцию можно порой буквально по бросовым ценам.

Отличия и характеристики

Шлаковые щебни, песок и гравий имеют значительные различия свойств в самой группе по:

плотности — от 500-800 до 2000-2400 кг/м3;
морозостойкости — от F15 до F300;
прочности от ненормируемых марок до М1200.

Что касается отличий от обычных щебней, полученных из горных пород, то в первую очередь это большая пористость, как следствие — высокое влагопоглощение.

К отличию можно отнести неоднородность параметров. Особенно это проявляется у продуктов, прошедших лишь самую простую обработку, дешевых, имеющих неопределенную фракцию. Причины просты:

Загрязненность исходного сырья. Вместе со шлаком в отвал часто попадает древесина, пластики, строительный мусор.
Различие условий кристаллизации расплава. Отходы сливают сразу после плавки, при любой погоде.

Еще одна особенность — способность с течением времени слеживаться. Даже без добавления цемента смесь песка с гравием мелкой фракции спустя пару лет может превратиться буквально в монолит.

Это в основном дорожное и жилищное строительство. Низкомарочные составы применяют для выравнивающих слоев, балластировки железнодорожных насыпей, отсыпки основы автомобильных трасс. Из-за низкой стоимости их использование целесообразно при устройстве временных подъездных дорог на площадках.

Продукты, имеющие однородность, высокие показатели прочности и морозостойкости, приобретают для изготовления дорог, промышленных и жилых объектов, в частности:

асфальта;
монолитных бетонов, в том числе легких, сухих цементных составов, ж/б изделий;
блоков для кладки стен зданий и сооружений.

Некоторые разновидности, имеющие привлекательный вид, цветовую гамму, и малый разброс по фракции, нашли применение в ландшафтном дизайне. К примеру, щебеночно-песчаные шлаковые смеси отходов медеплавильного производства.

Стоимость во многом зависит от марки по прочности, прочих физических показателей, в том числе соответствия требованиям ГОСТ. Влияет и метод получения, при этом важен не сам способ, а те свойства, которые приобретает продукт. Заметно дороже продукция отходов медеплавильного, ферромарганцевого производства. Такая щебенка и гравий привлекательны на вид, имеют стабильные характеристики.

Метод получения, описание	Марка прочности	Ед. изм.	Цена, рубли	Примечание
Сталеплавильный	1000	т	400-410	Для дорожных работ, в промышленности стройматериалов
Доменный	1000	—	390-405	—
—	300	—	160-180	Отвальный, смешанных фракций от 0 до 40 мм, для подсыпок и балластов
Сталеплавильный, фракционный	1200	—	550-680	Изготовление ЖБИ, монолитный бетон
Медеплавильного и ферромарганцевого производства	1000-1200	—	990-1450	Благоустройство, декоративные составы, засыпки, ЖБИ
Сталеплавильный, отсев и песок	не нормир.	м3	840	Строительные смеси, выравнивающие подсыпки

Цена и характеристики шлаковых продуктов могут сильно разниться, при этом внешне они отличаться незначительно. Особую важность приобретают данные лабораторных исследований и сопроводительные документы. Изготовитель должен указать объемный вес, влагопоглощение, марку по прочности. Обязательным является свидетельство радиологической активности.

Источник

Щебень шлаковый

Шлак – побочный продукт металлургических заводов. Фото Грунтовозов

Среди широкого перечня строительных сыпучих материалов особого внимания заслуживает щебень. Предприятия выпускают различные виды щебня, большая часть которых представляют собой натуральную продукцию, исходным сырьем для нее выступают горные породы природного происхождения, особенно востребованы гравийный, гранитный, известняковый, доломитовый, мраморный, кварцевый и сланцевый, базальтовый и пр. Однако, предоставляются на выбор клиентов и материалы, являющиеся продуктом вторичного производства.

Одной из разновидностей таких сыпучих материалов является шлаковый щебень.

Что это такое

Шлак представляет собой вторичное сырье, находящее достаточно широкое применение в различных сферах. Отходы промышленного производства отличаются по составу и характеристикам, их стоимость намного ниже аналогов. Использование вторсырья обеспечивает безотходность производства. Из вторсырья изготавливают различную продукцию: минеральная вата, шлакоблоки, пемза, литье, щебень и многое другое.

Шлаковый щебень является достаточно востребованным строительным материалом, но некоторые характеристики ограничивают его использование. Щебень имеет искусственное происхождение, его не добывают из недр земли, он представляет собой отход промышленного производства, т.е. формируется в результате переработки металлов, некоторых химикатов, твердого топлива и т.д.

Щебень может иметь различные цвета и оттенки: от насыщенного черного до практически белого.

Способы получения

Шлаковый щебень возможно получить несколькими способами:

1) Сгорание. Щебень является отходом от деятельности котельных, компаний химической и металлургической промышленности.

2) Литье. Щебень производится более целенаправленно, используется специальная технология. Горячая жидкая масса, представляющая собой расплавленные металлургические шлаки, выливается на заготовленную платформу. Затем масса охлаждается, дробится с помощью специализированной техники, просеивается, получившиеся фракции разных размеров сортируются и определяются в отдельные группы по величине. Такой метод является более дорогостоящим, но продукция выходит качественнее. В результате получается более зернистая и легкая структура, чем в первом случае.

Характеристики: вес 1 м3 и другие

Любому виду щебня присущ целый ряд характеристик и свойств. Каждый конкретный вид обладает собственными индивидуальными по величине показателями, не является исключением и материалы из шлаков. Однако, параметры щебня могут варьироваться в значительных пределах, так как они зависят от типа исходного сырья и от применяемых при производстве основной продукции технологий. Тем не менее возможно отметить некоторые определенные величины основных характеристик, которые регламентируются документами ГОСТ 5578-94 и ГОСТ 3344-83:

1) Прочность. Марка в соответствии с прочностью или дробимостью определяется при сжатии материалов в цилиндре. Чем большее давление выдерживают фракции, тем более высокая марка им присваивается. Для шлакового щебня — это марки М200-М1200.

2) Лещадность. Показатель подразумевает процент содержания в массе зерен неправильной (лещадной) формы — игольчатой и пластинчатой. Шлаковый щебень относится к 1-ой (кубовидной), 2-ой (улучшенной) и 3-ей (обычной) группам, содержание лещадных зерен составляет не более 35%.

3) Морозостойкость характеризуется количеством циклов замораживания и оттаивания, при котором потеря массы щебня не превышает установленных значений. В соответствии с данным показателем шлаковый щебень подразделяется на несколько марок: от F15 до F300. Для марок F15 и F25 потеря массы не должна превышать 10%, для F50, F100, F150, F200 и F300 — не более 5%.

Щебень шлаковый. Фото Дюна

4) Плотность: насыпная, использующаяся для расчета необходимого количества материалов, варьируется в пределах от 400 до 1600 кг/куб.м. и истинная, составляющая 2950 кг/куб.м.

5) Водопоглощение — способность щебня впитывать и содержать влагу влияет на качество будущих конструкций, в частности, бетонных. Шлаковый щебень отличает высокий показатель поглощения влаги — 0,4 до 7,3%. К влагостойким сыпучим материалам относится щебень с влагопоглощением не более 0,8%.

6) Вес одного кубического метра щебня варьируется, так как зависит от размера фракций: 5-20; 20-40; 40-70, составляет от 1000 до 1600 кг.

7) Радиоактивность является именно той характеристикой, которая ограничивает использование шлакового щебня. Выделяют три класса радиоактивности. Различные виды шлакового щебня относятся к 1-му, 2-му или 3-му классам. Для строительства зданий подходит только щебень первого класса.

Достоинства и недостатки

К основным достоинствам шлакового щебня относят:

механическую стойкость;
низкая стоимость;
износоустойчивость, хорошо переносит трение, обладает стойкостью к сильным морозам;
небольшой вес не создает дополнительной нагрузки на строительные конструкции;
отлично отталкивает тепло;
отличная сцепляемость с растворами, т.е. щебень обладает высокой адгезией.

Присутствуют у фракционных материалов и недостатки:

прочность продукции из шлаков ниже их аналогов природного происхождения;
фракции могут обладать разной прочностью, что не позволяет точно определить, как будут вести себя материалы в качестве элемента той или иной конструкции;
радиоактивность некоторых разновидностей.

Сферы применения: для дорожного строительства и прочие

Низкая стоимость и достойные характеристики обеспечивают использование шлакового щебня в следующих сферах:

строительство: изготовление шлакобетонных смесей, отсыпка железных и автомобильных дорог, площадок, укрепление балок и оврагов, стен;
производство шлакоблоков, пенобетона, тротуарной плитки, плит для промышленных строений;
в качестве наполнителя для легких и тяжелых бетонов, бетонных и железобетонных конструкций монолитного и сборного типов.

Фракции шлакового щебня. Фото Дюна

Разновидности: доменный и сталеплавильный, фракции и не только

Шлаковый щебень — это общее название материалов, производящихся из различных отходов производства. Выделяют несколько разновидностей шлакового щебня, наибольший интерес вызывают следующие:

Сталеплавильный шлак представляет собой продукт плавления флюсующих пород: известняков и извести. Сталеплавильный щебень — это недорогой материал, обладающий отличными физико-механическим характеристиками, что позволяет использовать его при строительстве магистральных дорог, аэродромных покрытий, в качестве наполнителя при производстве железо- и цементобетона, при возведении фундаментов. Основными достоинствами продукции являются способность выдерживать значительные температуры, стойкость к износу и воздействию кислотам.

Доменный щебень получают из отходов от производства чугуна из железной руды. Состав и свойства щебня зависят от применяемой технологии плавления руды, используемого топлива, особенностей процесса остывания и прочих факторов. Но характеристики доменного щебня практически не уступают сыпучим материалам природного происхождения. Таким образом, щебень применяется в дорожном и жилищном строительстве, изготовлении бетонных смесей, тротуарной плитки и кирпича, минеральной ваты, ЖБ конструкций, шлакоблоков, в качестве подсыпки. Важным преимуществом в сравнении с аналогами является отсутствие необходимости в добыче и обработке доменного щебня, что позволяет сэкономить финансовые средства, что положительно сказывается на итоговой стоимости.

Шлаковый щебень, как и любые другие строительные материалы, получаемые посредством дробления, классифицируется на отдельные группы в соответствии с размером зерен — фракций:

1) Крупные фракции 40-70 мм. относятся к стандартным типам, используются для изготовления бетонных смесей, в дорожном строительстве. Крупные фракции 70-120 относятся к нестандартным, применяются для реализации декоративных задач, например, для отделки. Чтобы придать зернам более привлекательный вид возможно их покрасить, выполнить эту процедуру возможно и самостоятельно.

2) Средние фракции 20-40 мм. предназначены для приготовления бетона, для замеса растворов, применяемых при строительстве автомобильных дорог, ж/д путей и фундаментов, производства железобетонных конструкций.

3) Мелкие фракции 5-20 мм. наиболее востребованы, используются при изготовлении бетона и конструкций из него, при строительстве дорожного покрытия и мостовых элементов.

Видео

Где купить

Приобрести шлаковый или другие виды щебня возможно в одной из компаний, которые представлены в отдельном разделе нашего сайта.

Источник