Шлакощелочные вяжущие, получаемые путем затворения шлаков растворами щелочных компонентов, представляют большой интерес для применения в строительстве, благодаря своим уникальным свойствам. В качестве их алюмосиликатной составляющей целесообразно применение сверхтонкомолотых шлаков…

Шлакощелочные вяжущие (ШЩВ), получаемые путем затворения шлаков растворами щелочных компонентов, представляют большой интерес в связи с возросшей актуальностью экономии энергетических ресурсов, проблемами экологического характера и острой потребностью в эффективных строительных материалах и обладают не только высокими прочностными характеристиками, но и другими специальными свойствами, которые не только не уступают свойствам портландцемента, но, по данным различных источников, значительно превышают их [1, 2].
Как известно, на свойства шлакощелочных вяжущих значительное влияние оказывает тонкость помола шлака и его гранулометрический состав. При увеличении тонкости помола шлака и содержания в нем тонких частиц повышается скорость твердения и прочность вяжущего за счет увеличения числа дефектов структуры и образования на поверхности участков, обладающих большим запасом избыточной поверхностной энергии.
Ранее получение и изучение ШЩВ на сверхтонкомолотых шлаках было ограничено в связи большими энергозатратами из-за агрегации частиц при помоле доменных гранулированных шлаков и из-за отсутствия оборудования, способного измельчать материал до величины удельной поверхности более 500 м2/кг.
В связи с возможностью получения материалов тонкостью помола до 1000 м2/кг и их преимуществом перед обычно молотыми, нами было решено исследовать свойства сверхтонкомолотого ШЩВ.
В качестве исходного сырья в работе были использованы следующие материалы: доменный гранулированный шлак «ОАО ММК», активизаторы – водные растворы едкого натра, натриевого жидкого стекла с Мс=2,93 и смесь этих растворов.
Химический состав шлака приведен в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав шлака

Доменный гранулированный шлак, молотый в центробежно-ударной мельнице МЦ и характеризуемый коэффициентом качества  Kk=1,63, по ГОСТ 3476-74 относится ко II сорту. Зерновой состав шлака представлен в таблице 2.

Таблица 2. Зерновой состав шлака

Рисунок 1. Дифференциальная кривая распределения частиц шлака

Из рисунка 1 видно, что шлак сверхтонкого помола («мелкий» шлак) отличается узким фракционным составом и, соответственно, частицами примерно одинаковой величины.
В результате проведенных исследований по влиянию плотности щелочного компонента – гидроксида натрия – на прочность ШЩВ было установлено, что оптимальная плотность составляет 1,25 г/см³, при снижении которой ухудшаются прочностные характеристики ШЩВ.
Для сравнения свойств ШЩВ на тонкомолотом и грубомолотом шлаках, зерновой состав которых представлен в таблице 2, были проведены исследования, результаты которых – в таблице 4.

Таблица 4. Влияние тонкости помола шлака на свойства ШЩВ

Из представленных данных следует, что увеличение тонкости помола ведет к росту значений нормальной густоты и сокращению сроков схватывания за счет того, что измельченный в центробежно-ударной мельнице шлак имеет частицы изометрической формы  с аморфизированной поверхностью. Эти факторы способствуют повышению активности шлака, чего невозможно достичь при измельчении в шаровых мельницах. Установлено, что применение сверхтонкомолотого шлака позволяет повысить прочность вяжущего с 13,4 до 32,6 МПа.