Шлакопортландцемент - Цемент

Изначально, доменный шлак был всего лишь отходами сталеплавильного производства и не более того. В конце 15-го века шлаковый расплав впервые применили в Германии, в то время из него отливали пушечные ядра. В 17-ом веке шлак стали применять в виде щебня для отсыпки дорог и в качестве бутового наполнителя при заливке фундаментов и несущих бетонных конструкций.

В середине 19-го столетия, когда металлургическая индустрия всех развитых стран шла полным ходом, а горы шлака продолжали захламлять прилегающие территории предприятий, продукт доменного расплава стал проблемой, над которой задумались многие ученые и практики того времени. С целью экономии энергетических и природных ресурсов, путем рационального использования отходного продукта, требовалось расширить спектр применения шлака.

В 1865-ом году, впервые была применена технология гранулирования шлаков с помощью воды, и учеными были выявлены вяжущие и гидравлические особенности этого ценного материала. Именно с того момента его стали широко применять в строительстве, в том числе при производстве шлаковых стеновых блоков, железобетонных изделий, а так же при возведении монолитных сооружений. Главным образом, шлак использовали в качестве активной присадки, способной частично заменить минеральные добавки при производстве цемента марки М 400. Это позволило экономить на производстве цементного клинкера и на рынках страны появился цемент по более доступным ценам.

Первый завод по производству шлакового цемента был запущен в Днепропетровске в 1914 году. Немногим позже, на Косогорском металлургическом комбинате в Туле, был введен в эксплуатацию завод по выпуску цемента из собственного доменного шлака. С того времени были открыты десятки цементных заводов при крупных сталеплавильных предприятиях. В настоящий момент, доля производства шлакопортландцементов составляет около 30-ти % от общего объема цемента выпускаемого в России. Один из крупнейших производителей расположен в городе Магнитогорске Челябинской области - «Магнитогорский цементно-огнеупорный завод», который уже 70 лет, наряду с традиционными марками цемента ПЦ 400 и ПЦ 500, обеспечивает Урал и соседние регионы шлаковым цементом марок ШПЦ 300 и ШПЦ 400.

Шлакопортландцемент получают совместным двухступенчатым помолом портландцементного клинкера с высушенным гранулированным шлаком. Также добавляется незначительная часть гипса, который ускоряет процесс первичного схватывания. В результате опытных исследований было установлено, что содержание шлака в данном цементе должно быть не менее 25 и не более 60%, только в этом случае цемент будет обладать водостойкими свойствами без потерь в качестве.

В сравнении с портландцементом, шлаковый цемент медленнее твердеет в начальный период. Этот, казалось бы недостаток, является достоинством, т.к. при медленном и равномерном высыхании, изделия из шлакового цемента не проявляют тенденции к снижению прочности и образованию трещин, в результате возникающих внутренних напряжений. По истечении 28-ми суток, шлакопортландцементный камень набирает высокую прочность и его характеристики не только не уступают обычному цементу ПЦ 400 Д20, а даже превосходят в том, что физико-химические свойства шлакобетона препятствуют воздействию пресной воды и не оказывают коррозионного действия на стальную арматуру, и как следствие, изделия из шлакового цемента не растрескиваются и значительно дольше сохраняют прочность, и сопротивление на изгиб и скручивание.

Водонепроницаемость шлакобетонных изделий объяснить очень просто) Но все просто лишь на словах, и то, с использованием не совсем понятных терминов, т.к. на самом деле, во время набора прочности, в шлако-цементном растворе протекает сложная химическая реакция: В клинкерной части цемента происходит гидратация, в результате чего в твердеющей системе образуется насыщенный известково-кальциевый раствор. Созданная среда вызывает щелочное и сульфатное возбуждение зерен шлака, поверхностные слои которых вовлекаются в процесс гидролиза и принимают непосредственное участие в формировании более плотной структуры цементного камня. Контактируя с поверхностными слоями шлакового стекла в микротрещинах, известковая масса способствует переводу в раствор катионов вследствие разрыва кремнекислородных связей. В результате, при вступлении в реакцию с известью, образуются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, схожие по составу с клинкерными минералами и обладающие вяжущей способностью.

Для достижения максимальных гидравлических и прочностных показателей, шлакобетонные изделия подвергают обязательному влаготепловому «томлению» в специальных пропарочных камерах при температуре 90-100°С, на протяжении 14-15 часов. В остальных случаях, к примеру, при заливке стяжки, а также при проведении кладочных или штукатурно-отделочных работ, шлакобетон не нуждается в дополнительной обработке.

В Современном мире доменные шлаки пользуются популярностью во многих областях строительной промышленности. Основным направлением стало производство цемента с условной маркировкой ШПЦ. Цементы данной марки являются основой гидротехнических сооружений и массивных железобетонных конструкций, требующих практичности и долговечности при постоянном контакте с водой, а также находящиеся под воздействием агрессивных промышленных или природных сред. Также шлак активно используется в производстве асфальтобетона, шлакоблока, фундаментных блоков, разного рода влаго- и теплоизоляционных наполнителей, и прочих строительных материалов.