Актуальной задачей современного строительства является снижение стоимости производства строительных материалов при обеспечении их достаточного качества. В значительной мере решить эту задачу можно за счет применения нецементных вяжущих веществ и материалов на их основе. Важным резервом снижения стоимости нецементных вяжущих веществ и материалов является примение для их производства отходов промышленности. К числу таких отходов относятся доменные металлургические шлаки. Их применение приводит как к экономии капитальных вложений, повышению рентабельности производства, высвобождению значительных земельных площадей, так и к снижению степени загрязнения окружающей среды, решению ряда техногенных и экологических проблем. Известным представителем нецементных вяжущих являются сульфатно-шлаковые вяжущие (СШВ) — гидравлические вяжущие вещества, получаемые совместным тонким измельчением доменных шлаков и сульфатного возбудителя твердения (гипса или ангидрита) с небольшой добавкой щелочного активизатора (извести, портландцемента или обожженного доломита). Потенциал данных вяжущих, полученных досточно давно, нельзя считать исчерпанным, что требует их дальнейших исследований.
На кафедре строительного материаловедения Национального университета водного хозяйства и природопользования авспирантом Кундосом М.Г. под руководством проф. Дворкина О.Л. были проведены исследования по возможности применения сульфатно-шлаковых вяжущих (СШВ) для изготовления пластичных строительных растворов, твердеющих в различных условиях.
Для выбора вида сульфатного активизатора были проведены предварительные исследования, показавшие практически близкую активирующую способность строительного гипса (-CaSO40,5Н2О), тонкомолотого гипсового камня (CaSO42Н2О) и ангидрита (-CaSO4) для СШВ одинакового состава. Для дальнейших исследований в качестве сульфатного активизатора использовали строительный гипс.
Во все исследуемые составы дополнительно вводили 5% портландцементого клинкера от массы СШВ.
Использовали доменный шлак Криворожского металлургического комбината. Доменный шлак измельчали в шаровой мельнице на протяжении 2 ч до остатка на сите №008 - 5%.
Сульфатношлаковые вяжущие (СШВ) получали смешиванием измельченного доменного шлака со строительным гипсом.
Изготавливали растворные смеси состава СШВ:песок=1:1. Виброуплотнением формовали образцы растворов в виде балочек размерами 4416 см, испытываемые для определения прочностных показателей в возрасте 7 и 28 суток. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях, над водой и в воде (после 3 суток твердения над водой)
Наибольшая прочность (20 МПа в 28 сут) достигается при твердении растворов на основе СШВ во влажных условиях над водой, а наименьшая при твердении образцов в воздушно-сухих условиях.
Коэффициент размягчения образцов растворов на основе сульфатно-шлаковых вяжущих в значительной степени зависит от условий их твердения. Так, для образцов, которые твердели в воздушно-сухих условиях, он составляет 0,65…0,84, а для образцов, твердевших во влажных условиях над водой коэффициент размягчения достигает 0,95….0,98.
Как известно, сульфатно-шлаковые вяжущие твердеют в результате химических процессов между сульфатной составляющей и алюмосиликатным стеклом металлургических доменных шлаков с образованием сульфоалюминатов, гидроалюмосиликатов кальция и других соединений. Для образования этих соединений необходима определенная влажность среды. При твердении растворов на основе сульфатно-шлаковых вяжущих в воздушно-сухих условиях для образования водостойких химических соединений не хватает влаги, что объясняет их меньшую прочность по сравнению с образцами, твердевшими над водой. Следует также отметить, что для образования водостойких соединений в тведеющем сульфатно-шлаковом вяжущем требуется значительное время.
Полученные экспериментальные результаты показывают, что растворы на основе сульфатно-шлаковых вяжущих можно применять для производства изделий, эксплуатируемых в различных, в том числе и влажных условиях. Прочность растворов на основе СШВ соответствует маркам М150-200, что достаточно для изготовления широкой номенклатуры эффективных и в то же время относительно дешевых строительных изделий.
