1.Заполнители из отходов промышленности. Топливные шлаки. Металлургические шлаки. Золы.

Значительным резервом в обеспечении строительства заполнителями для бетонов являются отходы различных отраслей промышленности, которые в настоящее время используются далеко не полностью.

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.

материал	Средняя плотность,	Коэффициент паропроницаемости,
Керамический кирпич Мрамор Пенобетон Цементный раствор 1:3 Гипс Гранит Бетон керамзитобетон	1800 – 1900 2700 – 2800 500 – 600 2300 – 2350 800 – 850 2700 – 2750 2100 – 2200 1200 - 1250	2,38 0,33 6,99 0,78 0,23 0,23 0,33 1,95

1.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 5о мм. Выход шлаков составляет около 10% массы сжигаемого топлива, а иногда и более. В ряде мест топливные шлаки скапливаются в достаточных для использования объемах.По составу топливные шлаки неоднородны. Помимо собственно шлака они содержат остатки несгоревшего или не полностью сгоревшего топлива, глинистые включения, в различной степени обожженные 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 топливных шлаков до 1000 , плотность зерен 1,5…2 .В качестве заполнителей топливные шлаки применяются в бетонах, предназначенных для неответственных конструкций: шлакобетонных стеновых блоков, монолитных стен в малоэтажном строительстве, гипсобетонных перегородочных плит и т. д. Они могут рассматриваться как местный дешевый материал с ограниченными возможностями применения.В шлаках, используемых для бетонов, не должно быть свободных оксидов кальция или магния. Остатки топлива не должны превышать 5…10%. Наличие сернистых соединений может вызвать коррозию цементного камня и арматуры. Часто шлак склонен к распаду. Свежие шлаки, не вылежавшие в отвалах хотя бы год, применять для бетона не рекомендуется. После выдержки шлаков в отвалах производится их обогащение отсевом мелких фракций, в которых в основном сосредотачиваются остатки топлива и других вредных примесей.

2.Шлаки от сжигания пылевидного топлива. Уголь в топках тепловых электростанций сжигается в пылевидном состоянии. При этом наряду с золой образуется кусковой шлак (5…20% общего выхода отходов).

Шлаки от сжигания пылевидного угля резко отличаются от шлаков кускового сжигания. Они представляют собой продукт спекания и оплавления наиболее легкоплавкой части золы. В большинстве случаев имеют малопористую стекловидную структуру с плотностью зерен более 1,6 . При сжигании бурых и смешанных каменных углей образуются пористые шлаки ячеистой структуры с плотностью зерен 0,5…1,5 .

Металлургические шлаки. Это главным образом доменные шлаки, а также мартеновские, ваграночные и др. Химический состав металлургических шлаков разнообразен. Доменные шлаки состоят в основном из следующих оксидов: 30…50% СаО, 30…40% Si , 10…30% , а также содержат примеси железа, магния, марганца, серы. Составу различают шлаки основные, для которых модуль основности ,и кислые, для которых частично доменные шлаки используют в цементной промышленности. Некоторая их часть применяется для получения шлаковаты, литых изделий и т. д. При этом значительный объем шлаков текущего выхода, а также запасы отвальных шлаков могут быть использованы для получения заполнителей.

1.Щебень из доменного шлака. Щебень для бетона можно получить из доменных шлаков текущего выхода или дроблением и сортировкой шлаков из старых отвалов. Шлаки в отвалах неоднородны по составу и свойствам. В зависимости от условий остывания степень кристаллизации различна. Неодинакова их пористость и прочность. В связи с этим целесообразна разработка старых отвалов или обогащение шлака после дробления на щебень.

По показателю дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре щебень из доменного шлака подразделяется на четыре марки: Др45 – для бетона с пределом прочности ниже 20 МПа, Др35 – для бетона с пределом прочности 20…30 Мпа, Др25 - для бетона с пределом прочности 30…40 Мпа, Др15 - для бетона с пределом прочности 40 Мпа и выше. Таким образом, 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 для всех видов конструкций. Насыпная плотность шлакового щебня для тяжелого бетона должна быть не менее 1000 . Это плотный и прочный заполнитель черного или темно-серого цвета, шероховатый в изломе. Некоторые виды шлаков, так называемые «газистые», вспучиваются пузырьками выделяющихся газов и застывают в виде пористого материала. Насыпная плотность такого щебня составляет 800 и менее, поэтому он может быть применен для легких бетонов. В основном же пористые заполнители для легких бетонов из металлургических шлаков получают искусственной поризацией. Для получения плотного щебня из доменного шлака часто требуется их дегазация. Это может быть достигнуто введением в шлаковый расплав специальных добавок, а также путем его виброобработки.

1. 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 гранулированный шлак соответствует крупному песку6 размер зерен преимущественно 0,6…5 мм, причем примерно 50% (по массе) составляют зерна крупнее 2,5 мм. Насыпная плотность гранулированного шлака колеблется в широких пределах – 600…1200 .Пустотность гранулированных шлаков велика – до 60…70%. Гранулированные доменные шлаки потребляются главным образом в производстве шлакопортландцемента, но в значительном объеме они используются также в качестве заполнителя для бетонов. Исследована возможность использования гранулированного доменного шлака в качестве заполнителя в мелкозернистом бетоне. Такой бетон характеризуется высокой прочностью, водонепроницаемостью и повышенной стойкостью.

Золы. Ежегодно тепловые электростанции, работающих на угле, сланце или торфе, дают около 70 млн. т золы.

Зола представляет собой дисперсный материал, в котором размер частиц в основном менее 0,16 мм. Остаток на сите 0,16 мм составляет 20…40%. Частицы имеют пористую структуру. Насыпная плотность сухой золы в зависимости от вида топлива и условий его сжигания может составлять 600…1300 . В качестве мелкого заполнителя золу целесообразно использовать в смеси с природным или дробленым песком, гранулированным шлаком. Это ведет к экономии цемента и улучшению свойств бетона. В настоящее время зола эффективно применяется для получения плотного и ячеистого золобетона, в качестве мелкого заполнителя или части его в тяжелых и особенно в легких бетонах. Нередко в золах бывает больше невыгоревшего топлива – до 20%, а иногда и до 40%. При этом ограничиваются возможности использования золы в качестве заполнителя, особенно для армированных конструкций, но в этом случае ее целесообразно применять как сырье для производства искусственных пористых заполнителей.