Отходы, ставшие стройматериалами

Еще не так давно в районах, где расположены металлургические и сталелитейные заводы, терриконы доменных шлаков были неизменным элементом местных пейзажей. Отвалы отходов производства не только портили ландшафт, но и наносили серьезный вред экологии. Новый взгляд на шлаки изменили ситуацию, они из разряда бесполезных отходов металлургической промышленности перешли в сегмент востребованных строительных материалов.

Доменный шлак: применение

Для общестроительных работ вторичный сырьевой ресурс используют в нескольких основных вариантах:

• Обычный отвальный. Материал отличается свойством быстро схватываться, аналогично цементу. Его используют в дорожном строительстве для отсыпки полотна, активно применяют для укрепления основания под фундамент различного рода сооружений.
• Шлаковый щебень. Его получают дроблением и грохочением шлака из отвалов. Второй способ производства щебня (литого) – это медленное охлаждение расплавленного жидкого шлака, слитого слоями. Различают мелкую, среднюю и крупную фракции материала. В зависимости от размера частиц продукт используется как наполнитель при изготовлении бетонных смесей высокой прочности, шлакоблоков. Щебень, полученный из доменного шлака, широко используют в дорожном строительстве для щебеночных оснований, балластной подушки ж/д путей, производства асфальтобетона, укрепления береговых откосов водоемов, обустройства пирсов, причалов, площадок различного назначения, производства бетонных строительных конструкций.
• Гранулированный шлак. Продукт производят методом быстрого охлаждения жидкой массы. Он обладает способностью самоцементироваться при воздействии влаги, поэтому его применяют с целью укрепления влагонасыщенных грунтов. Используют гранулы, как компонент при производстве разнообразной строительной продукции: шлакоблоков, теплоизоляционных материалов. Измельченный в порошок продукт включается в состав шлакоцемента.

От способа обработки шлака зависят такие параметры, как размеры, вес и структура, что в свою очередь обуславливает сферу его применения в различных строительных целях.

Портландцемент со шлаком

В строительной индустрии наряду с обычным цементом применяют гидравлическое вяжущее вещество на основе шлака. Технологический процесс его изготовления заключается в тщательном просушивании вторичного сырья (влажность допускается не более 1%), которое проводится в специальном сушильном оборудовании. Затем в мельницу загружаются цементный клинкер, гипс и шлак (лучшим вариантом считается гранулированный), все компоненты измельчаются. Степень помола – тонкодисперсный порошок. Нормы содержания шлака в шлакопортландцементе варьируются в диапазоне 20% – 60 %.

Область применения цемента со шлаком – строительство железобетонных подземных, наземных и гидротехнических сооружений, изготовление стеновых блочных конструкций, производство сухих строительных смесей и растворов.

Бетоны и фундаменты

Значительное удешевление высокопрочного бетона для изготовления многообразных конструкций можно получить, заменив щебень из природного камня на щебень из доменного шлака. Эффект экономии достигается в среднем на 20 – 30%. Для тяжелых бетонов плотность шлакового щебня должна составлять не менее 1000 кг/м³. При использовании одновременно традиционных и шлаковых вяжущих в альянсе со шлаковыми наполнителями получают продукцию практически всех классов по прочности на сжатие. Наравне с крупнозернистыми видами бетонных смесей производят мелкозернистые, где наполнителем служит гранулированный шлак. Вес такого шлака в 1 м³ составляет 600 – 800 кг.

Фундаментное основание из шлака имеет право на существование, однако строить его под жилой дом – не лучший вариант, крайне сложно определить его несущую способность, поскольку состав шлака и содержание в нем цементных частиц бывает разным. Чаще всего фундамент их шлака используется для возведения объектов хозяйственного назначения: гаражей, летних кухонь, сараев.

Для строительства фундаментной конструкции пригоден только отвальный тяжелый шлак – побочный продукт металлургических и сталелитейных производств. Отходы предприятий химической отрасли или ТЭЦ неприемлемы. По структуре специалисты рекомендуют выбирать рассыпчатый материал, фракции менее 5 мм. О наличии в нем цемента свидетельствует серый оттенок массы. В идеале содержание цемента должно составлять коло 30%, это способствует успешному процессу застывания и отвердения. При увлажнении материал отлично уплотняется, уменьшая пористость будущей конструкции. Насыпная плотность шлака составляет 1000 – 1300 кг/м³.

И еще один нюанс. Хорошую несущую способность конструкции обеспечит только свежий, дымящийся шлак, а не долго пролежавший в отвалах или мокрый.

Если на участке строительства расположены слабые грунты, то для их укрепления выполняют специальную подушку. Доменные шлаки – один из вариантов материала, используемых для этих целей. Правильно рассчитанная толщина слоя, тщательное его уплотнение и соблюдение всех правил укладки позволяет создать прочную и надежную подушку, не уступающую параметрам бетонной.

Сам процесс устройства ленточного фундамента из строительного шлака не отличается от общих правил, аналогичен процессу с применением традиционных материалов. Для упрочения конструкции основания обустраивают бетонный пояс, параметр толщины которого составляет 20 – 30 см.

Шлак в роли утеплителя

Теплоизоляция частного дома – одна из насущных проблем владельцев. Утепляют все элементы дома: стены, кровлю, перекрытия, полы и потолки. Рынок предлагает огромное количество утеплителей, каждый из которых имеет свои преимущества и используется для наружной термоизоляции или работ внутри постройки.

Среди бюджетных вариантов можно рассматривать утепление шлаком потолка. Материал засыпают на предварительно уложенную пароизоляцию, толщина слоя может варьироваться от 20 до 30 см, сверху его накрывают диффузионной мембраной. Если планируется использовать чердачное пространство для хозяйственных нужд целесообразно сделать бетонную 2-сантиметровую стяжку и деревянный настил. Средний параметр теплопроводности шлака - 0,29 Вт/м(К), что и объясняет толщину насыпного слоя.

Шлак, как утеплитель имеет свои достоинства и недостатки. К первым относят:

• пожаростойкость;
• простоту и короткие сроки ведения работ;
• невысокую стоимость.

Недостаток насыпного утеплителя – большой вес, поэтому нужно учитывать прочность конструкции перекрытия и соответствующую нагрузку, которую ему предстоит нести. Объемный вес шлака строительного в россыпи составляет 700 – 1900 кг/м³. Наилучшим видом насыпного утеплителя из шлака считается топливный вариант, получаемый в виде очаговых отходов при сжигании топлива в котлах.

Для чего еще используют шлак

Вспучивание шлаков позволяет получить гравиеподобную пемзу. Такой материал нашел применение в приготовлении легких марок бетона, используется в основаниях дорожной одежды с обработкой вяжущими. Способом литья из шлаков получают различные виды искусственных каменных материалов: брусчатку, тротуарную плитку, бордюры. Но все же основным видом продукции остается доменный щебень и гранулированный шлак.