Конспект лекций по международному частному праву 2 страница

Металлургические шлаки.

Ежегодно металлургическая промышленность дает около 50 млн.т. шлаков, а в отвалах уже скопилось около 500 млн.т. Главным образом, это – доменные шлаки. Имеются также мартеновские, ваграночные и другие шлаки черной металлургии, есть и шлаки цветной металлургии.

Химический состав металлургических шлаков разнообразен. Доменные шлаки состоят в основном из окислов CaO (30…50%), SiO₂ (30…40%), Al₂O₃ (10…30%), содержат также примеси железа, магния, марганца, серы.

По химсоставу шлаки делят на основные и кислые. Это деление осуществляют по модулю основности:

.

Если М_о>1, то шлаки основные, а если М_о<1, то шлаки кислые.

Частично доменные шлаки используют в цементной промышленности, а также для получения шлаковаты, литых изделий.

Щебень из доменного шлака.

Щебень для бетона можно получить из доменных шлаков текущего выхода или дроблением и сортировкой шлаков из старых отвалов. В отвалах шлаки бывают неоднородны по составу и свойствам. В зависимости от условий остывания шлаков степень их кристаллизации различна. Неодинаковы их прочность и пористость.

К щебню из доменного шлака предъявляют требования, как и к обычному щебню из природного камня. Важным дополнением к этим требованиям является требования по устойчивости структуры шлака. В зависимости от химического и минералогического составов некоторые шлаки могут подвергаться распаду. Существуют 2 причины возможного распада:

1) образование в шлаке неустойчивой формы силиката кальция, претерпевающего изменения с увеличением объема – силикатный распад.

2) воздействие воды на соединения железа с образованием гидрата окиси железа, сопровождающееся увеличением объема – железистый распад.

Для стабилизации шлаков в расплав вводят некоторые добавки. Устойчивую структуру, как правило, имеют кислые шлаки.

Технологическая схема производства щебня из доменных шлаков

Шлак 0…500 мм

Электромагнитная сепарация I

Грохочение I

≥100 мм

Дробление I 0…100 мм Металлолом

0…100 мм

Электромагнитная сепарация II

Грохочение II

≥70 мм 40…70 мм

Дробление II 0…40 мм Щебень

Грохочение III

20…40 мм 5…20 мм 0…5 мм

Щебень Грохочение IV

1,25…5 мм 0…1,25 мм

Песок к гранулированному шлаку

На щебне из доменного шлака можно получать высокопрочные бетоны для разнообразных конструкций. Однако содержащаяся в шлаке сера может вызвать коррозию стальной арматуры. В связи с этим, использование шлакового щебня в производстве ЖБК с предварительно напряженной арматурой должно быть обосновано специальными исследованиями, а если содержание серы больше 2,5 %, то требуется специальное исследование бетонов всех видов конструкций.

Гранулированный шлак.

При обработке огненно-жидких металлургических шлаков водой происходит резкое охлаждение шлакового расплава и его грануляция – дробление на отдельные мелкие зерна. Структура зерен аморфная, стеклообразная.

По зерновому составу граншлак соответствует крупному песку: размер зерен преимущественно 0,6…5 мм, причем примерно 50% (по массе) составляют зерно крупнее 2,5 мм. Нередко имеются более крупные зерна (до 10 мм). r_нас = 600…1200 кг/м³. Пустотность граншлаков до 60…70%.

Доменные граншлаки употребляют, главным образом, в производстве ШПЦ и в качестве заполнителя для бетонов.

Топливные шлаки.

После сжигания каменного угля, антрацита, бурого угля и других видов топлива остаются шлаки. Они представляют собой спекшиеся минеральные включения, всегда содержащиеся в ископаемых углях в виде примесей и сопутствующих пород.

Различают шлаки от сжигания кускового топлива и шлаки, получаемые при сжигании измельченного, пылевидного топлива.

Шлаки от сжигания кускового топлива.

При слоевом сжигании кускового топлива на колосниковых решетках топок образуется шлак в виде кусков неправильной формы, ноздреватого строения, черного, темно-бурого и серого цвета, различной крупности, преимущественно до 50 мм.

По составу топливные шлаки неоднородны. Помимо собственно шлака они содержат остатки несгоревшего или не полностью сгоревшего топлива, глинистые включения, в различной степени обоженные и т.д. поэтому такие шлаки не всегда являются достаточно прочными и стойкими. Лучшими в этом отношении считаются шлаки от сжигания антрацита, худшими – от сжигания бурых углей.

Насыпная плотность шлаков до 1000 кг/м³, их применяют в бетонах, предназначенных для неответственных конструкций.

В шлаках, используемых для бетонов, не должно быть свободных оксидов кальция и магния. Остатки топлива не должно превышать 5…10%. Наличие сернистых соединений может вызвать коррозию цементного камня и арматуры. Часто шлак склонен к распаду. Поэтому, свежие шлаки, не вылежавшиеся в отвалах хоты бы год, применять для бетона не рекомендуется. После выдержки шлаков в отвалах производиться их обогащение отсевом мелких фракций, в которых в основном сосредоточены остатки топлива и другие вредные примеси.

Шлаки от сжигания пылевидного топлива.

Шлаки от сжигания пылевидного угля резко отличается от шлаков кускового сжигания. Они представляют собой продукт спекания и оплавления наиболее легкоплавкой части золы. В большинстве случаев шлаки имеют мелкопористую стекловидную структуру с плотностью зерен более 1600 кг/м³. При сжигании бурых и смешанных каменных углей образуются пористые шлаки ячеистой структуры с плотностью зерен 500…1500 кг/м³.

Бетоны на шлаках тепловых электростанций получают с прочностью от 5…50 МПа.

Золы и золошлаковые смеси.

Золы тепловых электростанций могут быть эффективно использованы в качестве мелкого заполнителя для бетонов или как сырье для производства заполнителей.

Размер частиц золы приблизительно 0,15 мм. Частицы имеют пористую структуру. Насыпная плотность 600…1300 кг/м³.

В качестве мелкого заполнителя зола используется для получения плотного и ячеистого золобетона. Поскольку она очень мелка, целесообразно использовать ее в смеси с природным кварцевым песком, с гранулированным шлаком и другими более крупнозернистыми заполнителями. Это ведет к экономии цемента и улучшении свойств бетона.

Нередко в золе содержится значительное количество невыгоревшего топлива, особенно в золе от сжигания антрацита. Потеря в весе при прокаливании золы составляет 5…20%, а иногда доходит до 40%. При большом содержании невыгоревшего топлива ограничиваются возможности использования золы непосредственно в качестве заполнителя, особенно для армированных конструкций, но в этом случае золу можно применять как сырье для производства искусственных пористых заполнителей.

Применение золошлаковых смесей из отвалов гидроудаления тепловых электростанций в качестве заполнителей для бетонов регламентируется ГОСТ 25592-83. В зависимости от области применения золошлаковые смеси подразделяются на 2 класса: А – для тяжелого бетона, Б – для легкого бетона,

и 2 вида: I – для ж/б конструкций, II – для бетонных конструкций.

Технические требования к золошлаковым смесям касаются содержания шлака, максимального размера его зерен, содержания частиц меньше 0,315 мм, удельной поверхности, насыпной плотности, влажности и хим.состава. Ограничения по хим.составу касаются потери массы при прокаливании, содержания сернистых и сернокислых соединений, свободных оксидов кальция и магния.

Древесные отходы.

Отходы древесины используют для производства древесноволокнистых плит и других строительных материалов.

Помимо отходов деревопереработки, имеются отходы от переработки льна (костра) и другой с/х продукции. Используют эти отходы в качестве дешевых заполнителей для легких бетонов в малоэтажном жилищном и с/х строительстве.

Одним из таких бетонов является арболит, в котором заполнителем служат измельченные отходы древесины (дробленка). Дробленка состоит из частиц длиной до 40 мм, шириной и толщиной до 2…5 мм. Бетон на этом заполнителе и ПЦ при плотности 600…700 кг/м³ имеет прочность 2,5…3,5 МПа и имеют коэффициент теплопроводности до 0,15 ккал/м×ч×град, что позволяет получить весьма эффективные стеновые панели и др. конструкции.

Применяется также опилкобетон, в котором заполнителем служат древесные (хвойных пород) опилки в смеси с природным песком, костробетон (с льняной кострой) и другие аналогичные бетоны.

Древесные отходы являются органическими и, следовательно, могут оказать вредное влияние на процессы гидратации и твердения цемента. Содержащиеся в них или образующиеся со временем органические кислоты и сахаристые вещества замедляют твердения бетона, а также могут вызвать коррозию цементного камня. Для локализации и компенсирования вредных влияний древесных отходов используют известь, антисептический раствор фтористого натрия и т.п. вещества. Эффективна в этом случае добавка хлористого кальция.

Другие отходы промышленности.

Отходы промышленности сборного ж/б в виде некондиционных бетонных и ж/б изделий и конструкций, остатков товарного бетона, а также отслуживших срок эксплуатации изделий подлежат переработке с целью получения заполнителя для бетона и повторного использования в строительстве.

Технологический процесс переработки некондиционных жби состоит из 2 этапов: предварительного разрушения изделий с отделением арматуры и последующего дробления отделенной массы бетона. Фракция получаемого дробленного материала 0…70 мм.

В качестве заполнителя для бетона применяют кирпичный щебень, получаемый дроблением боя обыкновенного глиняного кирпича. Кирпич, как и другие керамические материалы, получаемые обжигом глинистого сырья, достаточно прочен и долговечен. Щебень из него имеет насыпную плотность 800…900 кг/м³, т.е. относится к легким заполнителям. На таком заполнителе получают бетона марок 100…150 с плотностью 1800…2000 кг/м³.

На заводах асбестоцементных изделий отходы в виде обрезков, крошки, некондиционной продукции представляют собой весьма эффективный заполнитель для легких бетонов.

Из отходов производства ячеистого бетона после дробления не кондиции получают легкий пористый заполнитель.

После термической переработки городских бытовых отходов получаются спекшиеся остатки, которые пригодны в качестве заполнителей для бетонов определенного назначения или материала для устройства оснований дорог вместо дробленных каменных пород.

«ИСКУССТВЕННЫЕ ПОРИСТЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ»

Искусственными пористыми заполнителями, используемые для приготовления бетонов различного назначения, называют пористые сыпучие материалы гравие- или щебнеподобной формы, получаемые, как правило, при термической обработке природного силикатного сырья или соответствующих отходов промышленности предварительно подготовленных в виде гранул (зерен) или шихт с последующим дроблением и рассевом готовой продукции.

Насыпная плотность ИПЗ не должна превышать для фр. 5-40 мм – 1000 кг/м³, для фр. < 5 мм – 1200 кг/м³.

Сырье для производства ИПЗ. Свойства сырья.

1. Глинистое сырье – это породы, содержащие слоистые гидроалюмосиликаты с преобладающим размером частиц менее 0,001 мм. К нему относится: глина, суглинок и супесь, аргиллит, глинистый сланец, шунгизитсодержащая порода, трепеловидная глина и трепел.

По пластичности все глинистое сырье предварительно можно разделить на низкопластичное, таким является каолиновое сырье и высокопластичное – это гидрослюдистое, монтмориллонитовое, монотермитовое, бейделитовое сырье.

2. Отходы от добычи, обогащения и сжигания твердого топлива. Они должны быть средне- и тугоплавкими с интервалом размягчения 100⁰С, уд. поверхность золы ТЭС не < 2000 см²/г, а ЧП отходов углеобогащения = 5 и более, содержание остатков топлива = 10…15%, в зависимости от плавкости сырья.

Основным видом сырья является глинистое, поэтому более подробно рассмотрим свойства глин.

Водные свойства глин.

1. Влагоемкость – это способность глины вмещать в себя определенное количество воды и удерживать ее вопреки силе тяжести.

Вода в глине удерживается не только силами молекулярного притяжения. В диффузионный слой часть воды проникает путем осмотического всасывания, а в порах вода может удерживаться еще и капиллярными силами. С повышением дисперсности влагоемкость повышается, следовательно, монтмориллонитовые глины обладают наибольшей влагоемкостью, а каолиновые – наименьшей.

Количественно влагоемкость глины характеризуется величинами молекулярной и капиллярной влагоемкостью.

Максимальная молекулярная влагоемкость – относительное количество воды, которое остается в глиняном диске диаметром 50 мм и высотой 2 мм после его обжатия в пакетах фильтровальной бумаги под давлением 6,5 МПа в течение 10 мин.

Капиллярная влагоемкость – относительное равновесное количество воды, поглощенное глиной при ее непосредственном контакте с водой.

2. Набухание – способность глины увеличивать свой объем за счет поглощения влаги из воздуха или при ее непосредственном контакте с водой.

Степень набухания измеряется относительным увеличением первоначального объема в %. Процесс набухания со временем затухает. Глины набухают вследствие того, что поляризованные молекулы воды вклиниваются м//ежду отдельными слипшимися зернами глины, адсорбируясь на их поверхности, раздвигая зерна, создавая вокруг них водную оболочку. У минералов с раздвагающейся кристаллической решеткой молекулы воды проникают в пространство между отдельными пакетами решетки, образуя межслоевую воду. У монтмориллонитовых глин набухаемость выше чем у каолиновых. Запесоченность глин понижает степень их набухания. Набухание процесс экзотермический.

3. Размокание – распад в воде слипшихся (агрегатированных) глинистых частиц на более мелкие или элементарные зерна с образованием полидисперсной системы.

Первой стадией распада глинистой частицы является ее набухание, при котором молекулы воды, вклиниваясь в промежутки между зернами агрегата, расклинивают их.

2 1 – слипшиеся зерна глинистой

Н+

ОН-

частицы с отрицательным зарядом;

2 – дипольная молекула воды.

По мере возрастания толщины водной оболочки она все больше и больше экранирует действие межмолекулярных сил сцепления, ослабляя связь между отдельными зернами частицы.

Когда же поры окажутся целиком заполненные водой, наступает вторая стадия диспергирования – мениски исчезают и вместе с их исчезновением прекращается действие сил капиллярного давления. После этого ничего уже не будет удерживать зерна вблизи друг друга и они начнут свободно перемещаться в воде, находясь в ней во взвешанном состоянии, что и будет означать полное размокание глины. Подогрев воды ускоряет процесс размокания.

Интенсивность размокания глины имеет большое практическое значение для приготовления однородного пластического теста и в особенности для приготовления глиняных суспензий – шликеров.

4. Тиксотропное упрочнение – свойство влажной глиняной массы самопроизвольно восстанавливать нарушенную структуру и упрочняться при неизменной влажности.

R_сд W=const

t₀ t₁ t

Самоупрочнение глины происходит вследствие процесса переориентации частиц глины и молекул воды таким образом, что они стыкуется концами, имеющими разноименные заряды, тем самым увеличивая силу их сцепления.

Тиксотропия глин отражается на литейных свойствах шликеров, и ее используют для улучшения формовочных и сушильных свойств глин при подготовке пластичного теста.

Механические свойства

1. Пластичность – способность глины под действием внешних усилий принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять ее после прекращения действия этих усилий. Пластичное состояние является промежуточным между хрупким и вязкотекучим.

lg R lg R – логарифм предела прочности

глины при сдвиге.

W – влажность.

А – область хрупкого состояния.

III

IV

Б – область пластичного состояния.

I

II

В – область вязко текучего.

А Б В

W₁ W₂ W, %

I – верхний предел текучести. Система находится в вязкопластичном состоянии, т.е. течет под действием собственной массы. Кроме связанной воды присутствует большое количество свободной.

II – нижний предел текучести или верхний предел пластичности. Система содержит небольшое количество свободной воды. Масса течет под действием внешних сил

III – нормальная формовочная влажность или предел липкости. Вода содержится только в связанном состоянии.

IV – нижний предел пластичности или предел раската. Глиняная масса теряет связанность, рассыпается и содержит только плотно связанную воду.

Пластичность глин характеризуется показателем пластичности: он определяет интервал влажностей, в котором глина сохраняет пластическое состояние. Это можно выразить следующей формулой

,

где Р_т – пластическая прочность (предел прочности при сдвиге);

h – структурная вязкость.

Зависимость пластичности от влажности для различных глин можно представить сл. образом

j, пластичность

500 1 – более дисперсная глина

300 2 – запесоченная глина

т.о. пластичность – ƒ

100 (минералогического состава,

грансостава)

W, %

20 40 60

С увеличение дисперсности пластичность увеличивается, запесоченность снижает пластичность.

Пластичность глин выражается числом пластичности (ЧП), которое равно разности между значениями влажности предела текучести и влажности предела раскатывания, в %

ЧП = W_т – W_р.

Способы регулирования пластичности:

– более тонкий помол;

– усреднение состава;

– вакуумирование;

– введение одновалентных катионов;

– обработка паром;

– обогащение сырья (удаление крупных включений);

– введение пластичных добавок (жирные глины, ЛСТ, соляровое масло, керосин).

Уменьшение пластичности

– введение отощителей (кварцевый песок, зола и т.д.);

– дегидратирование глины;

– введение 2-х и 3-х валентных катионов.

2. Связующая способность – способность сохранять пластичность при смешивании с непластичными материалами. Оценивается количеством Вольского песка необходимого для получения глиняной массы с ЧП не менее 7.

По количеству добавленного песка глины делятся на

– жирные (хорошо связующие), содержание песка более 50%;

– пластичные – 20…50%;

– тощие – менее 20%.

Сушильные свойства глин. Воздушная усадка.

Сушильные свойства отражают изменения, которые происходят в глиняной массе при ее сушке. К их числу относят воздушную усадку, чувствительность глин к сушке и влагопроводные свойства глин.

1) Воздушная усадка – уменьшение линейных размеров и объема глиняного образца при его сушке. Усадка происходит за счет капиллярных сил и осмотического давления. Усадочные деформации можно рассмотреть на примере капилляра частично заполненного водой.

Рк₀ Рк₀ I. Вода объемом V₀ не полностью заполняющая капилляр,

образованный глинистыми частицами, находится под

d₀ действием гравитационных сил, которые уравновешива-

ются силами капиллярного давления, действующими по

h₀ V₀ периметру капилляра.

Рg₀

Рк₁ Рк­₁ II. Путем теплового воздействия происходит

мгновенный отбор воды из капилляра и высота

d₁ d₁ = d₀ уменьшается. При этом уменьшается гравита-