Введение к работе
Актуальность работы Недостаточная изученность свойств мартеновских шлаков привела к накоплению их большого количества в отвалах. Хранение мартеновского шлака в отвалах нарушает экологическое , равновесие, и загрязняет воздушный и водный бассейны металлургических районов. В частности, в отвалах г. Магнитогорска накоплено свыше 100 млн.т. мартеновского шлака.
Наиболее полно мартеновский шлак как. местный материал можно утилизировать при производстве щебня и низкомарочного вяжущего, для дорожного строительства. Однако широкому применению шлака а строительстве, препятствует его неоднородность по структуре, химическому составу и склонность некоторых шлаков к самопроизвольному разрушению (распаду). Известные методы, оценки устойчивости структуры шлака не позволяют быстро оценивать, продолжительность распада. Недостаточно изучен процесс распада шлакового щебня. Поэтому отсутствуют предложения по быстрой стабилизации его структуры и нет способа определения устойчивости к распаду шлака фракции крупностью менее 5 мм. Этим же обусловлены ограничения по использованию мартеновского шлака для получения местного вяжущего материала.
Решение вышеперечисленных задач определяет актуальность настоящей работы. Цель работы
Разработать способ определения продолжительности распада мартеновского шлака и ускоренного метода оценки его пригодности для использования в производстве дорожно-строительных материалов.
Для достижения поставленной цели необходимо:
- исследовать процессы распада и набухания мартеновского шлака различ
ного зернового состава;
- исследовать вяжущие свойства мартеновского шлака;
- определить области его рационального использования;
Научная новизна работы
- впервые предложена энергетическая модель распада мартеновского шлака
под действием внутренних напряжений;
методом временной прочности рассчитана продолжительность распада мартеновского шлака;
установлена связь между потерей массы шлакового щебня при распаде и количеством прореагировавшего свободЯого оксида кальция;
определена зависимость величини относительного набухания шлака фракции 0-0,14 мм от количества прореагировавшего свободного оксида кальция;
разработан ускоренный метод оценки устойчивости шлака к распаду по содержанию свободного оксида кальция;
установлена возможность изготовления вяжущего из шлаков неустойчивой структуры с применением сульфатов амфотерных металлов.
На защиту выносятся:
метод прогнозирования устойчивости структуры шлакового щебня к распаду по методу временной прочности;
способ определения устойчивости к распаду шлака фракции менее 5 мм по величине относительного набухания;
возможность стабилизации структуры шлака к известковому распаду в вяжущих и повышения гидравлической активности шлаковых минералов при помощи химических добавок.
Практическая ценность и реализация работы:
предложена ускоренная методика определения устойчивости шлаков к распаду;
предложено использовать шлаки с неустойчивой структурой для изготовления низкомарочного вяжущего;
- определены области рационального использования шлаков устойчивой
структуры.
Результаты исследований использованы при проектировании и строительстве оснований и фундаментов стана 2000 холодного проката Магнитогорского металлургического комбината, строительстве оснований автомобильных дорог в городе Магнитогорске Челябинской области. Апробация работы
Результаты исследований доложены и обсуждены на Всесоюзных республиканских конференциях и семинарах в Челябинске, ЧПИ-1984г., Ленинграде-1984г. На научно-технических конференциях МГМИ-1991-1993гг., Международной конференции "Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Ура-
ла" (Магнитогорск 995г.)- Основные положения диссертации опубликованы в 7 публикациях.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, приложений и списка использованных источников. Содержит страниц машинописного текста 132, 34 рисунков, 21 таблиц, 7 приложений и списка литературы 126 наименований. Рабочая гипотеза
В качестве рабочей гипотезы принято положение: мартеновский шлак рассматривается как абсолютно хрупкое тело, подверженное "известковому" распаду. Максимальная работа химического взаимодействия свободного оксида кальция с водой (свободная энергия по Гиббсу) полностью расходуется на разрушение шлака, при этом продолжительность распада можно характеризовать временной прочностью по С.Н. Журкову.
