Цементы и бетоны с использованием молотого гранулированного доменного шлака

Цементы и бетоны с использованием молотого гранулированного доменного шлака

Автор: Иванов И.М., Крамар Л.Я., Мордовцева М.В.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура @vestnik-susu-building

Рубрика: Строительные материалы и изделия

Статья в выпуске: 3 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Отечественная цементная промышленность с каждым годом увеличивает долю выпуска портландцемента без минеральных добавок, снижая потребление гранулированного доменного шлака. Такие рыночные условия сподвигли появление в России относительно нового продукта - молотого гранулированного доменного шлака, поставляемого сразу потребителям портландцемента, которые применяют такой продукт в качестве компонента цемента в области строительства и инженерной защиты территорий от природных и техногенных процессов. Основной изготовитель такого материала в России - ООО «Мечел-Материалы» (Челябинск), занимающее лидирующие позиции по объѐму и качеству. Это предприятие осуществляет контроль качества на всех этапах производства продукта: при приѐмке огненно-жидкого доменного шлака, его грануляции и тонком помоле. Поэтому такой продукт обладает высоким и стабильным качеством. В статье приведена краткая информация о технологии производства молотого гранулированного доменного шлака на этом предприятии и стандарте организации на этот продукт. По результатам литературного обзора установлено, что молотый гранулированный доменный шлак даѐт цементам и бетонам ряд важных преимуществ. Однако информация о влиянии граншлака на некоторые другие важные характеристики цементов и бетонов в литературе ограничена. Ещѐ более ограничена информация о влиянии отдельно молотого гранулированного доменного шлака, особенно отечественного. В связи с этим было проведено исследование влияния соотношения в цементе молотого гранулированного доменного шлака и портландцемента на основные строительно-технические свойства получаемых цементов и бетонов. Все испытания проведены по действующим национальным стандартам России. Проведѐн анализ результатов испытаний и сделано заключение о том, что исследуемый молотый гранулированный доменный шлак позволяет получать цементы и бетоны с улучшенными значениями многих показателей качества, существенно увеличенной долговечностью, значительной экономией и большим вкладом в экоустойчивое развитие страны.

Еще

Молотый гранулированный доменный шлак (мгдш), цемент, нормальная густота (водопотребность), сроки схватывания, тепловыделение, активность, сульфатостойкость, бетон, прочность, модульупругости, морозостойкость, эффективность, долговечность

Короткий адрес: https://sciup.org/147244618

IDR: 147244618   |   УДК: 666.952.1   |   DOI: 10.14529/build240304

Cements and concretes using ground granulated blast-furnace slag

The Russian cement industry is increasing the share of Portland cement production without mineral additives every year, reducing the consumption of granulated blast-furnace slag. This prompted the emergence of a relatively new product - ground granulated blast-furnace slag (GGBS), supplied directly to consumers of Portland cement, who use it as a component of cement in construction and engineering. The main manufacturer in Russia is Mechel-Materials LLC (Chelyabinsk). This enterprise conducts quality control at all stages of production: when receiving liquid blast-furnace slag, its granulation, and its fine grinding. The article provides information about the production technology of GGBS at this enterprise. Based on a literature review, it was established that GGBS gives cements and concretes several important advantages. However, studies of the influence of granulated slag on other important characteristics of cements and concretes are limited in the literature. Information on the influence of separately ground domestic granulated blast-furnace slag is even more limited. In this regard, a study was carried out on the influence of the ratio of GGBS and Portland cement on the construction and technical properties of the resulting cements and concretes. All tests were carried out in accordance with the current Russian standards. The test results show that the GGBS under study makes it possible to obtain cements and concretes with improved quality indicators: durability, cost, and environmentally sustainable development.

Еще

Список литературы Цементы и бетоны с использованием молотого гранулированного доменного шлака

  • Сатарин В.И. Шлакопортландцемент. Основной доклад. VI Международный конгресс по химии цемента. М.: б.и., 1974. 32 c.
  • Сыркин Я.М., Френкель М.Б. Химия и технология шлакопортландцемента. Киев: Госстройиздат УССР, 1962. 179 c.
  • Ozbay E., Erdemir M., Durmus H.I. Utilization and efficiency of ground granulated blast furnace slag on concrete properties – A review // Constr. Build. Mater. 2016. Vol. 105. P. 423–434. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.12.153
  • Saranya P., Nagarajan P., Shashikala A.P. Eco-friendly GGBS Concrete: A State-of-The-Art Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018, vol. 330, no 1. P. 12057. DOI: 10.1088/1757-899X/330/1/012057
  • Improvement of two-component grouts by the use of ground granulated blast furnace slag / L. Andre, C. Bacquie, G. Comin, R. Ploton, D. Achard, L. Frouin, et al // Tunnelling and Underground Space Technology. 2022. Vol. 122. P. 104369. DOI: 10.1016/j.tust.2022.104369
  • Evaluation of the engineering properties and durability of mortar produced using ground granulated blast-furnace slag and stainless steel reduced slag / H.Y. Wang, W.C. Wang, J.C. Wang, Y.W. Chen // Constr. Build. Mater. 2021. Vol. 280. P. 122498. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122498
  • Dinakar P., Sethy K.P., Sahoo U.C. Design of self-compacting concrete with ground granulated blast fur-nace slag // Mater. Des. 2013. Vol. 43. P. 161–169. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.06.049
  • GGBS And Fly Ash Effects on Compressive Strength by Partial Replacement of Cement Concrete / A.A. Phul, M.J. Memon, S.N.R Shah, A.R. Sandhu // Civil Engineering Journal. 2019. Vol. 5, No 4. P. 913–921. DOI: 10.28991/cej-2019-03091299
  • The curing times effect on the strength of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) mortar / C.M. Yun, M.R. Rahman, C.Y.W. Phing, A.W.M. Chie, M.K.B. Bakri // Constr. Build. Mater. 2020. Vol. 260. P. 120622. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120622
  • Study on properties of concrete using slag as partial replacement of cement / G. Raj, D. Rai, R.S. Singh, A. Sofi // Mater. Today Proc. 2023. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.04.040
  • Aghaeipour A., Madhkhan M. Effect of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) on RCCP durabili-ty // Constr. Build. Mater. 2017. Vol. 141. P. 533–541. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.03.019
  • Sreekumaran S., Saravana Raja Mohan K. Low-Velocity impact resistance of reactive powder concrete modified using ground granulated blast furnace slag and rice husk ash // Constr. Build. Mater. 2022. Vol. 341. P. 127891. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127891
  • Study on the flexural fatigue performance and fractal mechanism of concrete with high proportions of ground granulated blast-furnace slag / L.P. Guo, W. Sun, K.R. Zheng, H.J. Chen, B. Liu // Cem. Concr. Res. 2007. Vol. 37, No 2. P. 242–250. DOI: 10.1016/j.cemconres.2006.11.009
  • Rao S.K., Sravana P., Rao T.C. Abrasion resistance and mechanical properties of Roller Compacted Con-crete with GGBS // Constr. Build. Mater. 2016. Vol. 114. P. 925–933. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.04.004
  • Wang H.Y. The effects of elevated temperature on cement paste containing GGBFS // Cem. Concr. Com-pos. 2008. Vol. 30, No 10. P. 992–999. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2007.12.003
  • Improving the post-fire behaviour of steel slag coarse aggregate concrete by adding GGBFS / Z.C. Huang, J.C.M. Ho, J. Cui, F.M. Ren, X. Cheng, M.H. Lai // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 76. P. 107283. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.107283
  • Chloride binding and diffusion of slag blended concrete mixtures / D.G. Mapa, H. Zhu, F. Nosouhian, N. Shanahan, K.A. Riding, A. Zayed // Constr. Build. Mater. 2023. Vol. 388. P. 131584. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131584
  • Iodide and chloride ions diffusivity, pore characterization and microstructures of concrete incorporating ground granulated blast furnace slag / H. Jin, Z. Li, W. Zhang, J. Liu, R. Xie, L. Tang, et al. // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 16. P. 302–321. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.11.155
  • Corrosion initiation of reinforced concretes based on Portland or GGBS cements: Chloride contents and electrochemical characterizations versus time / V. Bouteiller, C. Cremona, V. Baroghel-Bouny, A. Maloula // Cem. Concr. Res. 2012. Vol. 42, No 11. P. 1456–1467. DOI: 10.1016/j.cemconres.2012.07.004
  • Shankar Biswal U., Dinakar P. Evaluating corrosion resistance of recycled aggregate concrete integrating ground granulated blast furnace slag // Constr. Build. Mater. 2023. Vol. 370. P. 130676. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.130676
  • Elaboration of a Self-Compacting mortar based on concrete demolition waste incorporating blast furnace slag / B. Sara, A. Mhamed, B. Otmane, E. Karim // Constr. Build. Mater. 2023. Vol. 366. P. 130165. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.130165
  • The very early-age behaviour of Ultra-High Performance Concrete containing ground granulated blast furnace slag / S. Moula, A. Ben Fraj, T. Wattez, M. Bouasker, N. Bel Hadj Ali // Constr. Build. Mater. 2023. Vol. 400. P. 132630. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.132630
  • Effect of ground granulated blast furnace slag on cement hydration and autogenous healing of concrete / J. Sun, K.H. Kong, C.Q. Lye, S.T. Quek // Constr. Build. Mater. 2022. Vol. 315. P. 125365. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.125365
  • Choi Y.C., Kim J., Choi S. Mercury intrusion porosimetry characterization of micropore structures of high-strength cement pastes incorporating high volume ground granulated blast-furnace slag // Constr. Build. Ma-ter. 2017. Vol. 137. P. 96–103. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.01.076
  • Yoon S., Jeon C., Choi W. Durability of blast-furnace slag concrete mixed with expansive and swelling admixtures // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 18, No May. P. e02179. DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e02179
  • Osborne G.J. Durability of Portland blast-furnace slag cement concrete // Cem. Concr. Compos. 1999. Vol. 21, No 1. P. 11–21. DOI: 10.1016/S0958-9465(98)00032-8
  • Lukowski P., Salih A. Durability of Mortars Containing Ground Granulated Blast-furnace Slag in Acid and Sulphate Environment // Procedia Eng. 2015. Vol. 108. P. 47–54. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.06.118
  • Abdalqader A., Fayyad T., Sonebi M. Comparative study on the effect of different supplementary cemen-titious materials on Alkali-silica reaction of self-compacting concrete // Mater. Today Proc. 2023. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.08.246
  • Kwon Y. A study on the alkali-aggregate reaction in high-strength concrete with particular respect to the ground granulated blast-furnace slag effect // Cem. Concr. Res. 2005. Vol. 35, No 7. P. 1305–1313. DOI: 10.1016/j.cemconres.2
  • Hooton R.D. Canadian use of ground granulated blast-furnace slag as a supplementary cementing ma-terial for enhanced performance of concrete // Canadian Journal of Civil Engineering. 2000. Vol. 27, No 4. P. 754–760. DOI: 10.1139/cjce-27-4-754
  • Oueslati O., Duchesne J. Resistance of blended cement pastes subjected to organic acids: Quantification of anhydrous and hydrated phases // Cem. Concr.Compos. 2014. Vol. 45. P. 89–101. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2013.09.007
  • Taylor R., Richardson I.G., Brydson R.M.D. Composition and microstructure of 20-year-old ordinary Portland cement-ground granulated blast-furnace slag blends containing 0 to 100% slag // Cem. Concr.Res. 2010. Vol. 40, No 7. P. 971–983. DOI: 10.1016/j.cemconres.2010.02.012
  • Richardson I.G., Groves G.W. Microstructure and microanalysis of hardened cement pastes involving ground granulated blast-furnace slag // J. Mater. Sci. 1992.Vol. 27, No 22. P. 6204–6212. DOI: 10.1007/BF01133772
  • Performance of reinforced concrete beams cast with different percentages of GGBS replacement to ce-ment / R.A. Hawileh, J.A. Abdalla, F. Fardmanesh, P. Shahsana, A. Khalili // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2017. Vol. 17, No 3. P. 511–519. DOI: 10.1016/j.acme.2016.11.006
  • Air void system and frost-salt scaling of concrete containing slag-blended cement / Z. Giergiczny, M.A. Glinicki, M. Sokołowski, M. Zielinski // Constr. Build. Mater. 2009. Vol. 23, No 6. P. 2451–2456. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2008.10.001
  • Иванов И.М., Крамар Л.Я., Кирсанова А.А. Бетон на основе шлакопортландцемента для дорож-ных и аэродромных покрытий // Цемент и его применение. 2019. № 2. C. 96–102.
  • Крамар Л.Я., Иванов И.М. Быстротвердеющий, высокопрочный и морозостойкий бетон на основе шлакопортландцемента // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». 2021. Т. 21, № 1. C. 48–53. DOI: 10.14529/build210106
  • Иванов И.М., Крамар Л.Я., Шулдяков К.В. Механизм морозного разрушения бетонов с особо низ-кой проницаемостью // Цемент и его применение. 2022. № 4. C. 57–66.
  • Иванов И.М., Крамар Л.Я. Математическая модель для назначения высокоэффективного состава бетона с использованием молотого гранулированного доменного шлака // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строи-тельствоиархитектура». 2020. Т. 20, № 4. C. 28–41. DOI: 10.14529/build200404
  • Ganesh Babu K., Sree Rama Kumar V. // Cem. Concr. Res. 2000. Vol. 30, No 7. P. 1031–1036. DOI: 10.1016/S0008-8846(00)00271-4
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp