Использование отходов предприятий черной и цветной металлургии в строительной индустрии

Технология утепления строительных конструкций

Теплотехнические расчёты и инструментальные замеры показывают, что 5 – 10 % тепла уходит из жилья через пол и грунт, 20 -30 % через стены и столько же через чердачные перекрытия и крышу. Для этих строительных конструкций можно использовать утеплитель шлак.

Последовательность работы по улучшению теплоизолирующих характеристик для пола, потолка, стен различаются.

Утепление пола

Слой шлака заливается бетонной стяжкой

В зависимости от конструкции жилища утепление пола шлаком в частных домах проводят по-разному. Если в весенний период и после сильных дождей в подполе, подвале появляется вода, обязательно делают гидроизоляцию.

Краткая инструкция по утеплению земляного пола:

  1. Поверхность освобождают от мусора, выравнивают, при необходимости трамбуют.
  2. Обустраивают гидроизоляцию, для чего засыпают пол глиной, растворённой в воде, и тщательно перемешанной до состояния теста. Другой вариант: расстилают слой гидроизоляционного рулонного материала, стыки проклеивают мастикой.
  3. Аккуратно насыпают слой утеплителя необходимой величины — чем толще, тем лучше. Для большинства регионов достаточно подсыпать 15 – 20 см.
  4. Насыпают 5 см песка, трамбуют.
  5. Заливают цементно-песчаную стяжку (ЦПС) 5 – 10 см.

Если высота потолков в подвале не позволяет обустраивать такой «пирог», можно залить пол бетоном, используя в качестве наполнителя шлак. До заливки устраивают песчаную подушку, которую проливают водой и трамбуют.

Возможен вариант, когда утепляют не земляное основание, а насыпают утеплитель поверх плиты перекрытия на первом этаже. В этом случае получают тепло в комнатах и прохладный подвал.

Последовательность работ простая:

  1. Убирают мусор, грязь, пыль.
  2. Трещины и технологические отверстия заделывают цементным раствором.
  3. Плиту обрабатывают антисептиком для предотвращения возникновения плесени и грибка.
  4. Укрывают поверхность слоем пароизоляционной плёнки (мембраны), которая не допустит проникновения паров из подвала, но даст влаге испариться в подпольное помещение. В домах с сухими подвалами пароизоляция не нужна.
  5. Поверх слоя теплоизолятора выполняют ЦПС.
  6. После высыхания проводят отделку финишными материалами (ламинат, ДСП, линолеум).

Теплоизоляция потолка

Утепление потолка шлаком с чердака

Технологически работа по утеплению пола и потолка не отличаются.

Перед тем как утеплить шлаком потолок, нужно провести расчеты, чтобы не придать конструкциям излишнюю нагрузку. Для этого надо узнать несущую способность плит перекрытия и сравнить её с массой засыпки.

Шлак как утеплитель потолка имеет те же плюсы и минусы, как и при использовании в других строительных конструкциях.

Высота нежилого чердака позволяет насыпать слой любой необходимой толщины (с учётом характеристик плит). Утеплитель сохранит свойства на протяжении всего срока эксплуатации дома.

Чтобы шлак для утепления потолков сохранил свойства, на него не должны попадать осадки. Слуховое окно нельзя закрывать наглухо — это поможет влаге своевременно испариться.

Последовательность утепления:

  1. Плиты перекрытия покрывают слоем гидроизоляции.
  2. Засыпают нужное количество засыпки.
  3. Обустраивают бетонную стяжку толщиной 10 – 15 см, соблюдая уклон для слива воды во время осадков.
  4. Проводят гидроизоляцию рулонными материалами.

Чтобы покрытие прослужило долго, соблюдают инструкции производителей строительных материалов.

Утепление пустотелых стен

Утепление стен шлаком не требует специальных приготовлений. Между внешними и внутренними слоями кирпича по мере постройки стены засыпают любой шлак. Лучше выбирать пористый материал средней фракции. Такие характеристики сделаю дом теплее, между кусками засыпки не будет пустот.

Получение доменных шлаков

Доменные шлаки получаются при выплавке чугуна в резултате сплавления глинистых и других примесей, входящих в состав руды и топлива, с известью, получаемой при обжиге известняка, вводимого в доменную печь. В зависимости от состава шихты, применяемой при производстве чугуна, получают основной или кислый шлак. Основным считается шлак, состав которого в процентах характеризуется модулем основности Мо, превышающим 1: Мо= CaO+MgO разделить на SiO + Al2O3 > 1

У кислого шлака Мо<1. Основные шлаки получаются, например, при выплавке чугуна на донецком коксе, содержащем значительное количество серы. При плавке на малосернистом, но более зольном кузнецком коксе получают кислые шлаки.

Шлаки черной металлургии (доменные)

Сырье этого типа бывает 3 типов:

  • Шлак доменный гранулированный, который получают при охлаждении чугуна во время его выплавки. Как правило, полученный граншлак используют в качестве заменителя более дорогостоящих минеральных добавок.
  • Доменный шлак не гранулированного типа. Его добывают в процессе воздушного охлаждения отходов металлургии, их дробления и последующего грохочения. Полученный материал чаще всего применяется в качестве наполнителя для асфальтобетона при строительстве дорожных полотен. Кроме этого, не гранулированное сырье нашло применение в сельскохозяйственной области, где отходы используют для раскисления земли.
  • Шлаковая пемза отличается тем, что она не обладает вяжущими свойствами. Поэтому это сырье чаще используют в качестве утеплителя, звукоизоляционного материала и при производстве шлакоблоков и прочих изделий из пористых и легких бетонов.

Если говорить о свойствах шлака доменного, то он отличается высоким сопротивлением к измельчению, реакционной способностью и стабильностью. По гидравлическим свойствам гранулированный шлак бывает трех сортов:

  • 1 сорт. В таком материале допускается содержание оксида алюминия не менее 8%, магния не больше 15%, титана не более 4% и марганца не больше 2%.
  • 2 сорт. Оксид алюминия – 7,5%, магния – 15%, титана – 4%, марганца – 3%.
  • 3 сорт. Оксид алюминия – не более 7,2%, магния – 15%, титана – 4%, марганца – 4%.

Краткая инструкция по монтажу шлаковаты

Учитывая то, что этот утеплитель может критически реагировать на воздействие влаги, его не рекомендовано устанавливать на фасад здания. Также не стоит крепить шлаковату на металлический каркас. Если вы планируете утеплять вертикальные или наклонные поверхности, то используйте деревянную обрешетку. Схема монтажа теплоизолятора такая:

  • Подготавливаем деревянные брусья размером 50х50 или 50х100 миллиметров. Толщину и ширину подбираем с учетом ширины утеплителя.
  • Крепим на поверхность гидроизоляцию, используя строительные скобы, с нахлестом в 10 сантиметров.
  • Чтобы не кроить лишний раз шлаковату и не поднимать вредную пыль из микрочастиц волокон, рекомендовано устанавливать обрешетку с шагом под ширину мата. Обычно это около 50 сантиметров.
  • Плиты должны плотно входить в отверстия между соседними брусьями и укладываться встык.
  • Дополнительного крепления утеплитель не требует.
  • Сверху шлаковаты укладываем пароизолятор. Его крепим также внахлест и проклеиваем стыки специальным скотчем.

Сверху такой конструкции можно устанавливать дополнительную обрешетку для дальнейшей обшивки стены. В процессе работы следите, чтобы шлаковата не соприкасалась с металлическими элементами. Также нужно быть внимательными и не допускать открытых участков утеплителя. Во-первых, он может намокнуть. Во-вторых, шлаковата пылит и будет создавать неблагоприятный микроклимат в помещении. Смотрите видео о производстве каменной ваты:

Состав и его пропорции

Как уже говорилось, его сырьем могут выступать разнообразные материалы, поэтому существует несколько рецептур замеса. Но главным компонентом шлакоблока является цемент. К нему добавляют наполнитель, пластифицирующую добавку и все это разбавляют водой до необходимой консистенции.

Обычно для такого раствора берется портландцемент М 400. Если имеется другой, то его тоже можно использовать, только надо будет выдерживать другие пропорции для приготовления состава. В случае выбора цемента меньшей марки его процентное содержание должно быть увеличено на 15%, а при использовании бетона лучшего качества его можно добавлять меньше.

Как выглядят стеновые вибропрессованные блоки можно узнать из данной статьи.

В качестве наполнителей используются подручные материалы, которые есть в наличии: зола, опилки, кирпичный лом, щебень, гравий, песок и другие строительные отходы и не только. Их выбор зависит от требуемой себестоимости продукции и качества будущего шлакоблока.

На видео – производство шлакоблока технология:

Пластифицирующая добавка не является обязательным компонентом, но ее присутствие в растворе желательно.

Баня из шлакоблока плюсы и минусы такого строения описаны в статье.

Она может придать ему недостающих свойств или усилить действие имеющихся:

улучшить морозо- и влагоустойчивость;
увеличить прочность (защитить материал от образования трещин и быстрого истирания);
ускорить процесс застывания, что особенно важно при частном производстве шлакоблока. Быстрее будут освобождаться рабочие площади для изготовления очередной партии материала, а это в свою очередь повысит производительность.. Массовая доля пластифицирующей добавки в сравнении с общим объемом незначительна

Для производства одного блока необходимо всего 5 грамм пластификатора

Массовая доля пластифицирующей добавки в сравнении с общим объемом незначительна. Для производства одного блока необходимо всего 5 грамм пластификатора.

Какой размер шлакоблока стандарт, можно узнать из данной статьи.

Пропорции популярных составов

Среди всех известных растворов для шлакоблока выделяется два, которые используются чаще всего.

№1

9 частей шлака, который остается после выплавки метала на металлургических предприятиях (он бывает серого и пепельного цвета);

1 часть бетона и вода в количестве равном половине применяемого цемента.

№2

по 4 части мелкого отсева и граншлака все с тех же предприятий (он имеет желто-зеленый оттенок);

1 порция цемента и часть воды, равной половине его объема.

Другие рецепты применяются не так часто. В домашних условиях можно использовать рецептуры раствора на песке, щебне, керамзите, опилках и других наполнителях.

Название шлакобетон пошло именно от приведенных рецептов, в которых используется шлак.

В данной статье можно увидеть фото дома из шлакоблока.

Технология приготовления

Поскольку основная реализация металлургического шлака осуществляется посредством щебня, то приготовлению этого материала уделяется особое внимание. Лидером в разработке и усовершенствовании технологий производства щебня на отечественном рынке выступает Уральский НИИ Черной Металлургии

Сам технологический процесс состоит из нескольких этапов:

  1. Слив жидких отходов послойно в шлаковые ямы. Толщина каждого уровня составляет от 20 до 30 см. Максимальное число слоев – 5.
  2. Полив шлаковой массы водой из расчета пол кубометра на тонну отхода.
  3. Кристаллизация состава в течение 4 – 8 часов.
  4. Разработка остывшей массы экскаватором.
  5. Сортировка шлака на фракции, с последующим дроблением при необходимости.

Производимый подобным технологическим процессом, шлаковый щебень, отличается отличными адгезийными характеристиками по отношению к различным строительным составам: битуму, дегтю, цементу.

Как получают гранулированный шлак. Получение Граншлака

Гранулированный шлак получают путем резкого охлаждения водой, паром и воздухом в специальной установке с постепенным переходом на дробильную мельницу. Затем формируется несколько зерен размером до 10 мм. Гранулированный шлак получают двумя способами: мокрым и полусухим. По первому способу шлак подвергается воздействию воды, которая находится в специальных емкостях объемом 800 м3. Одним из недостатков этого метода является стоимость сушки шлака. Если он не сухой, содержание влаги будет примерно от 20 до 30%. Во втором методе шлак подвергается воздействию воды, а затем воздуха. Этот метод более экономичен, так как на выходе идет шлак с максимальной влажностью 10%.

Характеристики материала

  • высокая реакционная способность;
  • высокая водонепроницаемость;
  • высокая адгезия;
  • низкая деформативность;
  • низкие усадочные деформации при твердении;
  • сульфатостойкость;
  • морозостойкость;
  • повышенная трещиностойкость;
  • повышенная коррозиостойкость;
  • повышенная долговечность в условиях действия агрессивных сред;
  • плотная и высокопрочная структура искусственного камня;
  • возможность регулировать эксплуатационные и строительно-технологические свойства получаемого искусственного камня за счет использования в качестве дисперсных заполнителей некондиционных силикатных материалов.

Шлак — использование в строительстве

Самое распространенное применение в строительной отрасли – наполнитель бетонных составов. Как отход металлургического производства, шлак более безопасный, чем те же отходы сгорания углей, потому что в углях, залегающих под землей, будь это бурый, каменный, антрацит, имеются в наличии радионуклиды.

Сгорая, концентрация этих веществ в дыме, резко возрастает, хотя в исходном состоянии их доля не так уж и велика, а в некоторых углях (бурый, каменный) концентрация приобретает недопустимые значения в санитарном плане. Получается, что в строительстве зданий и сооружений, жилых помещений, такой шлак не пригоден, потому что радиоактивный фон здания будет превышать предельно допустимые нормы.

В строительстве высотных зданий используются бетонные смеси из цементов с повышенными вяжущими свойствами, применяемый в них граншлак значительно улучшает прочностные характеристики конструкций (плит перекрытия). В кирпич, с повышенной износоустойчивостью, влаго- и теплоизоляционными качествами, добавляют граншлак с большей фракцией, из таких смесей получается прочные и легкие строительные материалы.

При производстве шлаковаты, тротуарной плитки, бордюров и брусчатки применяют мелкофракционный шлак (в том числе и пылевой). Такой шлак в готовом изделии отлично заполняет все имеющиеся пустоты и значительно упрочняет конструкцию. Часто применяется при возведении зданий с насыпными стенами.

Аналогичный эффекту от применения портландцемента, достигается эффект при добавлении в цемент шлаков, содержащих кальциевые силикаты, которые подвергают тонкому помолу для смешивания. Использование таких добавок дает:

Пропорции состава для изготовления шлакоблока

При изготовлении шлакоблока, используют шлак разного размера, он включает в себя различные фракции, это придает материалу хорошую прочность, и повышает тепловые свойства. Чтобы шлак хорошо взаимодействовал с цементом, его необходимо просеять, и смочить водой. Кроме шлака допускается добавление битого кирпича, гравия, гипса, золы или других материалов. Чтобы сэкономить цемент, можно добавить известь, от этого качество материала не ухудшится.

Смеси для шлакоблока могут приготавливаться различными способами, они отличаются пропорциями.

Состав № 1

Для приготовления необходимо взять 7 частей шлака, 3 цемента 400 марки, 2 песка, 2 части воды. Воду добавляют столько, чтобы получить раствор нужной консистенции. Все компоненты тщательно перемешивают до однородности, а затем приступают к заполнению форм. При использовании раствора с УПД, готовый материал можно складывать спустя 8 часов.

Состав № 2

Необходимо взять 9 частей шлака после обработки металла, его можно приобрести на металлургических заводах, 1 часть бетона. Воды добавляют такое количество, равное половине части цемента.

Состав № 3

В этом случае берут мелкий отсев, и граншлак в равном количестве, по 4 части. Одну долю цемента, и количество воды, которое равняется половине состава. Все компоненты необходимо тщательно перемешивать до однородности, чтобы не было комков, а затем залить в формы. При самостоятельном производстве, можно добавлять такие компоненты, как песок, керамзит, опилки, щебенка, и другие.

Пропорции компонентов

Перед тем как определить, в какой пропорции смешивать раствор для шлакоблока, необходимо выяснить, из каких компонентов он состоит:

  • Цемента марки М350 и больше. Иначе раствор получится недостаточно прочным, а блоки не выдержат давления и сломаются под натиском.
  • Шлака средне- или мелкофракционного.
  • Песка или отсева, применяющегося с целью повышения прочности готовых блоков.
  • Пластификаторов (УПД) или модифицирующих добавок, улучшающих некоторые свойства бетона и ускоряющих процессы цементации.
  • Технической воды, добавляющейся к сухой смеси согласно пропорции раствора для шлакоблока, прописанной в инструкции.

Раствор, в упрощенной форме состоящий из цемента, шлака и воды, замешивается в соотношении 1:7:0,7. С более уточненными пропорциями можете ознакомиться, изучив таблицу ниже

Обратите внимание, что рецептура приготовления и пропорции раствора для шлакоблока отличаются в зависимости от компонентного состава, размера шлаковых зерен и силикатов

Основные производители утеплителя

  • теплопроводность, отвечающая за эффективность утепления пола, позволяющая подобрать оптимальный способ и плотность укладки;
  • предельный уровень влагопоглощения, чем он меньше, тем ниже требования к качеству гидроизоляции;
  • звукоизоляционные свойства, позволяющие отказаться от укладки дополнительного изолирующего слоя;
  • температуру спекания, при которой шлак начинает терять свойства утеплителя;
  • огнестойкость материала;
  • отсутствие токсичных компонент в составе;
  • стойкость к биологическим воздействиям;
  • наличие гладких и острых частей на фракциях утеплителя, влияющих на сложность укладки.

Соответственно, основными критериями для выбора утеплителя являются его возможность эксплуатации в конкретных технических условиях и срок службы

Кроме того, стоит принимать во внимание и размер фракций, от которых зависит простота укладки, равномерность характеристик слоя, прочностные свойства, объёмная часть воздушного пространства

Один из производителей шлаковой продукции является

. Эта компания также и реализует утеплитель, выполняет доставку.

Алексинский керамзитовый завод занимается производством и продажей шлака, специализируется большей частью по продаже керамзита. Зачастую реализацией шлака занимаются угольные и металлургические компании, т. к. шлак является отходом производственных процессов и участием этих продуктов.

Таким образом, утепление шлаком имеет много преимуществ. Это недорогой вид утепления, доступный для осуществления своими руками. Материал представлен на рынке, покупка и доставка шлакового утеплителя налажена во многих регионах страны.

В кирпичных домах требование по теплоизоляции удовлетворяется стенами толщиной 1 м.

Утеплитель должен соответствовать нескольким основным требованиям

Особое внимание уделяется теплопроводности. При ее низких параметрах тепло дольше сохраняется и уменьшается расход утеплителя. Теплопроводность шлаков составляет ЛШ = 2,3-3,5Вт (мК), немного меньше, чем у металла

Утеплитель должен обладать способностью хорошо впитывать влагу

Теплопроводность шлаков составляет ЛШ = 2,3-3,5Вт (мК), немного меньше, чем у металла. Утеплитель должен обладать способностью хорошо впитывать влагу.

Утеплитель должен быть легким. Объемный вес шлака в россыпи составляет 700-1900 кг/ м³, в куске — 700-2900 кг/ м³. Утеплитель необходимо подбирать таким образом, чтобы его можно было легко монтировать, и расходы средств на его приобретение были незначительными.

Нет такого утеплителя, который соответствовал бы всем требованиям. При использовании в перекрытиях шлак с плотностью до 1000 кг/м³ имеет толщину 30 см.

Негативные качества шлака

Потребитель выделяет некоторые недостатки вторсырья:

  • гигроскопичность, материал не подойдет для проведения работ в местах с повышенной влажностью, паводками, обильными осадками, в несколько раз превышающими норму;
  • сверхпрочность, из-за которой осуществление прокладки инженерных коммуникаций становится более трудоемким;
  • высокая теплопроводность;
  • содержание кислоты и серы выше нормы при том, что полное выветривание токсинов происходит через двенадцать месяцев.

Перед тем как окончательно определиться с выбором материала для индивидуального, жилого или промышленного строительства определите достоинства и недостатки этого сырья, ознакомьтесь детальнее со свойствами и применением шлака. Если этот факт для вас не имеет значения, а в приоритете только дешевый материал, то можно сэкономить и приобрести вторсырье.

Шлаковые отходы при выплавке чугуна и стали

Шлаки чугунной металлургии имеют следующую структуру классификации:

  1. Доменные. Категория связана с отходами, образующимися при выплавке чугуна, и включает несколько подгрупп. Это шлаки доменные различных видов чугуна: литейного, специального и предельного.
  2. Сталеплавильные. Сюда попадают шлаки, формирующиеся как в процессе выплавки стали, так и при обработке металла. Первая подгруппа объединяет электроплавильные, мартеновские и ваграночные шлаки. Во вторую попадают следующие виды отходов – тигельные и сварочные. Кроме того, отдельно различают шлаки, образующиеся при бессемеровании и томасировании чугуна.

Доменные шлаки металлургического производства образуются одновременно с чугуном при плавлении шихты, компонентами которой выступают: топливо, сама руда и флюс – обычно доломит или известняк. Менее плотный шлаковый состав отделяется от металла, всплывая над ним. Это позволяет легко отделить шлаковые отходы от чугуна. Вторичный продукт выпускается через верхнее, шлаковое отверстие, металл – посредством нижней, чугунной летки. Отходы, сливаемые через летку – верхний шлак, не содержат металлов и составляют от половины до трех четвертей всего количества побочных продуктов. Одновременно с этим, часть шлаковых масс остается внизу. Их выпускают после слива чугуна и направляют на переработку, суть которой выделить металлические включения из отходов.

Металлургическое производство – выплавка стали

Доменные шлаки металлургические отличаются вариативностью состава, определяемого типом компонент шихты: руды, флюса и топлива. В результат, на 95% шлаковые массы состоят  из окислов кальция, кремния и алюминия. Именно соотношение между основными и кислотными окисями формирует три вида шлаков. Продукты, с преобладанием окислов железа, марганцем, магния и кальция – относятся к основным шлакам, те, что содержат преимущественно SiO2 и Al2O3 – кислотным. Отходы, с равномерным присутствием обоих видов окислов – промежуточные шлаки.

Виды материала

Из отходов металлургических производств и энергетической отрасли получают следующие виды утеплителя:

  • доменный;
  • металлургический;
  • топливный и каменноугольный.

Разные виды используют для утепления конструктивных элементов дома.

Доменный

Материал получают при выплавлении чугуна. В состав входят остатки горной породы, флюсов и зола топлива. Куски очень пористые, материал сыпучий.

В частном строительстве мелкая (более тяжёлая) фракция идёт на засыпки полостей в стенах или под стяжку бетонных полов. Крупная фракция — лёгкая по массе — пригодна для засыпки чердачных перекрытий.

Этот вид сырья идёт на изготовление шлаковых теплоизоляционных материалов.

Наиболее пригодна для утепления шлаковая пемза, обладающая хорошими тепло- и звукоизолирующими свойствами. Она же идёт в наполнитель для шлакоблоков.

Металлургический


Металлургический шлак может создавать избыточную нагрузку на фундамент

К этому типу чаще относят отходы никеле- и медеплавильных заводов, сталелитейных комбинатов.

Материал представляет собой спёкшиеся куски различных фракций. В них много окислов металлов из-за чего масса состава велика.

Топливный

Сырьём для изготовления служат остатки сгоревших в котельных мазута и каменного угля. Фракция и свойства зависят от типа сжигания (камерное или слоевое).

Остатки топлива гигроскопичны, поэтому перед засыпкой должен быть высушен в течение минимум 2 месяцев без воздействия осадков.

Применяется для засыпки полостей в стенах из кирпича или под бетонную стяжку на полу и перекрытиях.

Каменноугольный

Каменноугольный шлак образуется в результате сжигания угля и протекании высокотемпературных реакций с неорганическими компонентами, входящих в его состав. Отличается высокой прочностью, так как содержание золы составляет до 4%. Количество несгоревшего топлива составляет до 20%, в зависимости от способа сжигания и химического состава.

Особенностями каменноугольных шлаков являются:

  • объёмная часть кристаллической фазы до 80%;
  • типы оксидов в гранулах: алюминиевые, кремниевые, кальциевые;
  • по химсоставу бывают сверхкислыми, основными и кислыми.
Оцените статью
ЛогикаРемонта
Добавить комментарий