Можно ли использовать обжиговый шлак в виде мелкой гранулы (GGBS – Ground Granulated Blast Furnace Slag) в бетонных сваях? Целесообразность и преимущества

Введение

Осадок из печи для производства чугуна в мелкой форме (GGBS – Ground Granulated Blast Furnace Slag) является побочным продуктом железной промышленности и получил широкое распространение как дополнительный цементообразующий материал (SCM) при производстве бетона. Использование GGBS в бетонных свайных столбах, которые представляют собой важные конструктивные элементы глубоких фундаментов, приносит множество технических, экономических и экологических преимуществ. В этой статье рассматривается целесообразность применения GGBS в бетонных сваях, подчеркиваются его преимущества и обсуждаются ключевые аспекты, влияющие на оптимальные характеристики конструкций.

Что такое GGBS?

GGBS получают путем охлаждения расплавленного шлака из доменных печей в воде или паре, затем его измельчают до состояния тонкого порошка. Процесс гранулирования приводит к образованию стекловидных гранул, которые при дальнейшем тонком измельчении обладают гидравлическими свойствами. Это позволяет GGBS реагировать с водой и гидроксидом кальция (побочным продуктом гидратации портлендского цемента), образуя цементообразующие соединения, что повышает прочность и долговечность бетона.

Целесообразность использования ГГБС (гранулированного свинцового бетона) в бетонных сваях

1. Химические и физические свойства

Частицы GGBS, как правило, более мелкие, чем частицы обычного портландского цемента (OPC), что способствует лучшему уплотнению частиц в бетоне и снижению его проницаемости. Химический состав GGBS, богатый оксидами кальция, кремния и алюминия, обеспечивает возможность протекания поzzоланических и гидравлических реакций. При использовании в бетонных сваях эти свойства приводят к повышению долгосрочной прочности материала и снижению тепловых расходов в процессе воднения, тем самым уменьшая риск появления тепловых трещин – что крайне важно при работах с большими объемами бетона, например при изготовлении свай.

2. Сочетание дизайна и совместимости

GGBS может заменить от 30 до 70% OPC в смесях бетона для свай в зависимости от требований проекта. При проектировании смеси необходимо учитывать более медленное развитие прочности бетона с добавлением GGBS на ранних этапах; в связи с этим могут потребоваться корректировки условий отверждения или использование ускорителей прочности для проектов с сжатыми сроками выполнения. Тем не менее, окончательная прочность такого бетона часто превышает прочность бетона, изготовленного исключительно из OPC, что делает его подходящим для использования в условиях высоких нагрузок, например, при строительстве свай.

3. Структурные характеристики и эксплуатационные свойства

Бетонные сваи, усиленные арматурой из материала GGBS, обладают отличной устойчивостью к химическому воздействию, в частности к проникновению сульфатов и хлоридов, что особенно важно в морских условиях или в районах с агрессивными почвами. Сниженная проницаемость также улучшает долговечность свай, увеличивая срок их службы и сокращая затраты на обслуживание.

Преимущества использования ГГБС (гидроксиапатита баритного) в бетонных сваях

1. Улучшенная прочность

Плотная микроструктура бетона GGBS уменьшает проникновение вредных ионов, защищая арматуру от коррозии. Это особенно важно для свай, находящихся под воздействием грунтовых вод или изменчивого уровня воды.

2. Экологическая устойчивость

Использование GGBS снижает углеродный след производства бетона, поскольку оно заменяет энергоемкий продукт OPC. На каждую тонну используемого GGBS приходится экономия примерно 0,9 тонн выбросов CO2. Кроме того, это вещество получается в качестве промышленного побочного продукта, что способствует реализации принципов циркулярной экономики.

3. Экономические преимущества

Хотя первоначальные затраты на GGBS в некоторых регионах могут быть немного выше, чем на OPC, долгосрочная экономия за счет сокращения расходов на техническое обслуживание и увеличения срока службы часто оправдывает эту инвестицию. Кроме того, его возможность поставки в больших количествах делает его экономически выгодным вариантом для крупных проектов инфраструктуры.

4. Терморегулирование

Низкая теплота водных процессов при смешивании компонентов конкрета GGBS снижает риск термического растрескивания в свайах большого диаметра, обеспечивает прочность конструкции и уменьшает необходимость дорогостоящего ремонта.

Измельчение GGBS для достижения оптимальной производительности

Эффективность использования GGBS (гранул бетона с повышенными физико-механическими свойствами) в бетоне во многом зависит от их тонкости. Чем мельче частицы, тем выше их реактивность и лучше механические свойства бетона. Для достижения желаемой тонкости (обычно 400–600 м²/кг по шкале Блейна) необходимо использование современного оборудования для измельчения. Наше оборудование позволяет обеспечить высокий уровень качества готового бетона.Мельница SCM Ultrafine MillЭта машина специально разработана для производства высококачественного ГБГС (Гранулированного бетона с добавлением стекла) с одинаковой тонкостью гранул. Диапазон производительности составляет от 325 до 2500 мешей (D97 ≤5 мкм), а мощность достигает 25 тонн в час, что обеспечивает эффективное и точное измельчение сырья. Основные характеристики устройства включают:

• Высокоэффективная классификация с использованием вертикальных турбинных классификаторов
• Экономия энергии до 30% по сравнению с традиционными мельницами
• Прочная конструкция с продленным сроком службы для компонентов, используемых в процессе шлифования

Для проектов более крупных масштабов наши усилия…Вертикальная роликовая мельница серии LMПредлагает интегрированные возможности перемалывания, сушки и сортировки. Обрабатывает материалы размером до 50 мм и обеспечивает получение продукта с мелкоструктурой (30–325 меш), при производственной мощности от 3 до 250 тонн в час. Благодаря интеллектуальной системе управления и низкому уровню шума, этот оборудование идеально подходит для промышленного производства гранулированного брашна (GGBS).

Кейс-студии и практическое применение

GGBS успешно применялся при изготовлении бетонных свай для крупных инфраструктурных проектов по всему миру. Например, при строительстве моста Хонгконг-Чжухай-Макао GGBS был добавлен в смесь бетона для морских свай с целью повышения их устойчивости к коррозии под действием морской воды. Аналогично, на проектах на Ближнем Востоке GGBS использовался для предотвращения воздействия сульфатов на фундаментные сваи.

Проблемы и аспекты, которые следует учитывать

Хотя GGBS обладает множеством преимуществ, его более медленное развитие прочности на ранних этапах изготовления может требовать увеличения времени отверждения, что может повлиять на сроки реализации проекта. Кроме того, контроль качества в процессе помола и смешивания материала крайне важен для обеспечения стабильных результатов его использования. Сотрудничество с надежными поставщиками оборудования, такими как наша компания, гарантирует, что GGBS будет измельчен в соответствии с предъявленными требованиями для достижения наилучших результатов.

Заключение

Использование GGBS (гранулированного бетона на основе гипса с добавкой минералов) в бетонных сваях не только осуществимо, но и очень выгодно. Благодаря превосходной долговечности, экологическим преимуществам и долгосрочной экономии это идеальный выбор для современного строительства. Чтобы максимально реализовать эти преимущества, крайне важно инвестировать в передовые технологии измельчения, такие как наша ультратонкая мельница SCM или вертикальная роликовая мельница серии LM. Эти машины обеспечивают производство GGBS с высокой степенью измельчения, соответствующего строгим требованиям, предъявляемым к бетонным сваям, что способствует созданию более безопасной и устойчивой инфраструктуры.