Skip to main content

Что такое сталешлакобетон?

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 1 из 6

Строительная отрасль является одной из крупнейших в мире, и цемент и бетон буквально являются строительными блоками ее успеха. Бетонные конструкции, эволюционируя от доисторических пещер до сегодняшних высоких небоскребов, были и будут оставаться жизненно важными компонентами современной цивилизации, обеспечивая долговечную и надежную опору для зданий, дорог, мостов, туннелей и плотин. Настолько, что бетон является наиболее потребляемым материалом на Земле, уступая только воде, в то время как сталь, используемая для его армирования, является наиболее часто используемым металлом. Но это не обходится без высоких экологических издержек: на долю бетона приходится 8% глобальных выбросов CO2, большая часть которых приходится на добычу и транспортировку заполнителей, таких как песок, гравий и щебень.

Большая часть строительства более здоровых городов заключается в том, чтобы сделать бетон более устойчивым, но это сопряжено со многими проблемами. Остановка производства бетона просто невозможна, а его полная замена — это скорее долгосрочный подход, который все еще кажется недостижимым. Итак, сегодня речь идет, скорее, о поиске способов уменьшить воздействие материала на окружающую среду без ущерба для его высоких характеристик. Но где искать? Недавние исследования показывают, что одно из решений может быть найдено в переработанных промышленных отходах, особенно в побочном продукте производства стали, называемом сталелитейным шлаком. Ниже мы раскроем его перспективный потенциал в сфере архитектуры и строительства.

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 2 из 6

Замена природных заполнителей промышленными отходами

Заполнители являются одним из наиболее важных компонентов бетона; около трех четвертей его объема состоит из мелких и крупных заполнителей, связанных цементом. Это означает, что все основные свойства бетона – долговечность, механическая прочность, удобство эксплуатации и т. д. – тесно связаны с качеством и типом заполнителя. Неустанно используемые в течение десятилетий, большинство природных заполнителей, которые традиционно используются для бетонных смесей, являются дефицитными, имеют проблемы, связанные с долговечностью, а их добыча вызвала огромное количество загрязнения. Как показывает это исследование 2021 года, «неконтролируемое использование природных ресурсов на протяжении многих лет создавало серьезные экологические проблемы. Например, песок и гравий, безудержно вывозимые из русел ручьев, нанесли ущерб окружающей среде». Таким образом, замена природного заполнителя становится альтернативным решением для обеспечения устойчивости.

Хотя его крупномасштабный архитектурный потенциал все еще изучается и испытывается, стальной шлак может иметь многообещающее будущее в строительной отрасли в качестве частичной замены цемента или заполнителя. На протяжении многих лет это изучалось в нескольких исследованиях, и многие исследователи и инженеры уже обнаружили возможность использования сталеплавильного шлака в качестве подходящего заполнителя бетона. Стальной шлак, считающийся одним из самых перспективных отходов, является неизбежным побочным продуктом производства стали. Он образуется в больших количествах при отделении жидкой стали от примесей в сталеплавильных печах. Шлак представляет собой расплавленный жидкий расплав и представляет собой сложный раствор силикатов и оксидов, который затвердевает при охлаждении, в результате чего образуется стекловидный гранулированный материал, который затем измельчается до соответствующего размера для использования в качестве заполнителя в бетоне (или подвергается дальнейшей обработке для получения другие продукты).

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 3 из 6

Шлака много, и он потенциально ценен. «Глобальная сталелитейная промышленность производит более 130 миллионов тонн сталеплавильного шлака каждый год, — говорит инженер по водным ресурсам Биплоб Праманик из Мельбурнского университета RMIT. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, только в Европе в качестве побочного продукта образуется 15,7 млн ​​тонн этого металлургического шлака, из которых 11,5 млн тонн перерабатываются. Огромное количество сталелитейного шлака, производимого сталелитейными заводами по всему миру, является основным мотивом для переработки материала, тем более зная, что в противном случае он будет выброшен.

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 4 из 6

Повышенная прочность, долговечность и экологичность

Использование стального шлака в бетоне в конечном итоге снижает количество отходов, образующихся в сталелитейной промышленности. Промышленные отходы сильно загрязняют окружающую среду, поэтому придание им новой ценности — отличный способ внести свой вклад в экономику замкнутого цикла. В то же время сталешлакобетон снижает потребность в первичных заполнителях, предотвращая добычу ограниченных природных ресурсов и сокращая выбросы CO2, сохраняя при этом выдающиеся физические свойства бетона.

Поскольку остановить производство цемента и бетона невозможно, в качестве альтернативы существующей проблеме лучше всего обратиться к переработке промышленных отходов, что является еще одной экологической проблемой. – Генсель и др., 2021 г.

Еще одна причина, по которой сталешлакобетон привлек большое внимание в последние годы, заключается в том, что он обеспечивает ряд преимуществ, помимо экологической устойчивости. Когда бетон уложен и отвержден, частицы стального шлака становятся неотъемлемой частью бетонной матрицы, выступая в качестве наполнителя и помогая улучшить плотность бетона, что, в свою очередь, повышает его прочность и долговечность.

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 5 из 6

Поскольку стальной шлак представляет собой очень плотный и твердый материал, он устойчив к атмосферным воздействиям и разрывам и может выдерживать большую нагрузку и давление, чем традиционные заполнители, такие как гравий и известняковый щебень. На самом деле, австралийские ученые сделали новый бетон из стальных отходов, и результаты оказались на 17% прочнее. Другие обнаружили, что образцы со стальным шлаковым заполнителем имели значительно более высокую прочность на сжатие, чем образцы с дробленым известняком, и что объем проницаемых пор уменьшался с увеличением количества стального шлака, что обеспечивает лучшую обрабатываемость и облегчает его укладку и отделку. Он также имеет более низкий коэффициент теплового расширения, чем традиционные заполнители, что означает, что он может уменьшить усадочное растрескивание в бетонных конструкциях.

Сталеплавильный шлак может обеспечить большие преимущества как с точки зрения окружающей среды, экономики, так и устойчивого развития. Он может заменить портландцемент при коэффициенте замещения до 45% при значительных значениях прочности на сжатие. – Генсель и др., 2021 г.

Прорывной материал с экстраординарным потенциалом

Сталеплавильный шлак благодаря своей механической прочности, пористости, износостойкости и водопоглощению уже используется в качестве мелкого и крупного заполнителя для асфальтобетонных дорожных смесей, а также в качестве сырья для клинкера, в качестве балласта для железных дорог и в качестве наполнителя. в различных раскопках. Благодаря передовым исследованиям и испытаниям его использование в бетоне получает все большее признание благодаря своим экологическим и физическим свойствам, что, вероятно, означает, что вскоре он может быть расширен и для других целей. Например, в качестве подходящего материала для высокопрочных бетонных конструкций, таких как настилы мостов и небоскребов, или для любого другого здания, которое традиционно строится из обычного бетона и может использовать дополнительную прочность и устойчивость. Инженеры, архитекторы и дизайнеры могут воспользоваться этими многообещающими качествами и использовать этот материал с пользой для создания более здоровых и качественных зданий.

Что такое сталешлакобетон?  - Изображение 6 из 6

Однако важно отметить, что сталешлакобетон не так хорошо изучен, как традиционный бетон, и способ его разработки сегодня все еще имеет некоторые ограничения, среди которых возможность расширения из-за присутствия металлического железа в бетоне. шлак и другие реакции с компонентами бетона, которые могут быть нежелательными в долгосрочной перспективе. Но даже в качестве прорывного материала сталешлакобетон обладает исключительным потенциалом. И поскольку мир становится только теплее, инновационные материалы такого рода всегда будут интересны для изучения.

Источник: АrсhDаilу

Оставить комментарий