» Материалы » Доменный шлак

В НИТУ МИСиС разработали технологию производства бетона с применением доменных шлаков для строительства дорог

20 октября, 2023

Инициатор (исполнитель) проекта

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Вторичное сырье

Доменный шлак.

Предпосылки для реализации проекта

Строительство автомобильных дорог — это сложный процесс, который требует больших финансовых и ресурсных затрат. Обширный спектр методов усиления фундамента включает цементирование, укрепление при помощи вяжущих средств. Однако производство цемента сопровождается значительными расходами энергии и очень неэкологично. В этом случае особенно перспективным становится применение шлаковых вяжущих.

Как известно, металлургические шлаки по своим свойствам очень близки к цементу. Одним из наиболее распространенных материалов является доменный шлак, который наряду с золой-уноса и микрокремнеземом считается одним из ценнейших ресурсов для применения в области строительства.

С целью повышения эколого-экономической эффективности строительства в стране учёные Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» в сотрудничестве с ПАО «Северсталь» разработали новый подход к производству бетона с применением вторичного сырья, который заключается в обработке шлака в аппарате вихревого слоя.

Срок реализации проекта

2023 г.

Экономические аспекты проекта

Использование новых вяжущих, произведенных на основе доменного шлака, позволит снизить затраты на строительство дорог в 1,5 – 2 раза по сравнению с традиционной технологией замены грунта песком и щебнем.

Экологические аспекты утилизации

Цементное производство занимает значительное место в загрязнении окружающей природной среды: на 1 т готового цемента вырабатывается порядка 770 кг CO2-экв. Согласно оценкам, применение доменного шлака при производстве будет способствовать сокращению выбросов на 25%.

Результаты проекта

Разработанный исследователями метод позволит более чем в 2 раза снизить энергоёмкость производства минеральных вяжущих, значительно повысить прочность сооружений, а также утилизировать накопленные в стране вторичные ресурсы.

Инновационная технология подойдет для строительства дорог в суровых климатических условиях. Следующим этапом проекта является разработка минеральных шлаковых вяжущих и шлаковых бетонов, которые могут быть применены для сооружения портовой и гражданской инфраструктуры в Арктическом регионе.

Проект-рекордсмен по использованию геополимерного бетона при строительстве

12 июля, 2023

Инициатор (исполнитель) проекта

WAGNERS – один из ключевых производителей строительных материалов на австралийском рынке. Компания также работает с клиентами в Юго-Восточной Азии, Новой Зеландии, Индии, Европе и на Ближнем Востоке.

Вторичное сырье

Доменный шлак и зола-уноса.

Предпосылки для реализации проекта

Значительное увеличение пассажиропотока и количества рейсов в 2012 г. в аэропорту Брисбена способствовало усилению нагрузки на систему взлетно-посадочных полос. В то время в аэропорту фактически работала только одна главная взлетная полоса, что ограничивало пропускную способность, особенно в пиковые часы. В связи с этим было решено построить новую взлетно-посадочную полосу.

Реализаторы проекта стремились найти экономичное, но технически и экологически безопасное решение для повышения несущей способности мягкого основания при строительстве новой параллельной взлетно-посадочной полосы. В связи с этим в проекте решено было использовать геополимерный бетон австралийской компании WAGNERS.

Начиная с 2005 г., WAGNERS занималась разработкой геополимерного бетона, при производстве которого полностью исключалось использование портландцемента. Вместо этого использовалось вторичное сырье: металлургические шлаки и зола-уноса.

Срок реализации проекта

2012 – 2014 гг.

Экологические аспекты проекта

Благодаря использованию геополимерного бетона при строительстве аэропорта выбросы парниковых газов удалось сократить на 6,6 тыс. т CO2-экв.

Экономические аспекты проекта

Общая стоимость проекта составила 1,1 млрд долл. США.

Результаты проекта

В ноябре 2014 г. в аэропорту заработала новая взлетно-посадочная полоса, построенная с применением геополимерного бетона. 70 тыс. т данного инновационного стройматериала были использованы при строительстве полосы для маневров, перронов, рулежных дорожек и ангаров. Общая площадь строительства составила 50,5 тыс. м2.

Аэропорт Брисбен-Вэст-Уэллкемп является одним из крупнейших авиационных строительных проектов, когда-либо осуществлявшихся в Австралии. Реализация проекта позволила обеспечить Брисбен самой эффективной системой взлетно-посадочных полос в стране.

Первый в России дом из геобетона, напечатанный
на 3D-принтере

30 июня, 2023

Инициатор (исполнитель) проекта

Инициатор: Apis Cor. – иркутская компания-разработчик уникального мобильного строительного 3D-принтера.

Исполнитель: «ПИК» — российская девелоперская и строительная компания, крупнейший девелопер России.

Вторичное сырье

Доменный шлак и зола-уноса.

Предпосылки для реализации проекта

В 2016 г. в подмосковном г. Ступино стартовал уникальный для российской строительной отрасли проект – возведение одноэтажного демонстрационного здания с помощью 3D-принтера. Цель проекта заключалась в исследовании возможностей применения 3D-печати для развития российских технологий в области строительства.

Строительным материалом для возведения здания был выбран геобетон. Данный материал изготавливается из доменного шлака и золы-уноса с добавлением жидкого стекла, гидроксида калия и воды. Доменный шлак в составе бетона делает смесь прочной и долговечной. В частности, благодаря шлаку, геобетон по прочности сравним с гранитом. Зола-уноса предотвращает растрескивания, которые часто происходят при усадке.

Таким образом, использование геобетона в строительстве позволяет не только утилизировать промышленные отходы, но и создавать монолиты разнообразной формы без вреда для окружающей среды.

Срок реализации проекта

2016 – 2017 гг.

Экономические аспекты проекта

Себестоимость м2 возведенного жилья составила 16 тыс. руб. Стоимость всей постройки в Ступино составила 593 568 руб. В эту сумму вошли затраты на строительство и отделку. Разработанный из шлака и золы-уноса состав геобетона для 3D-печати оказался на 30% дешевле по сравнению с традиционными стройматериалами, изготавливаемыми на основе портландцемента.

Экологические аспекты проекта

Использование геополимерной технологии производства бетонов и цементов по сравнению с традиционным способом производства портландцемента позволяет:

Результаты проекта

В марте 2017 г. с использованием новой технологии был возведен полноценный одноэтажный дом — c гостиной, кухней, санузлом, системами отопления и электроснабжением. В составе геобетона, использованного при строительстве 38 м2 здания, было утилизировано около 5 тыс. кг смеси доменного шлака и золы-уноса. Бетонная смесь, из которой выстроен дом, может служить до 175 лет.

Строительство небоскреба The Shard («Осколок») с использованием доменного шлака в Лондоне

24 августа, 2022

Инициатор (исполнитель) проекта

Mace Group Ltd – главный застройщик The Shard.

The Shard является самым высоким зданием в Великобритании и седьмым по высоте зданием в Европе.

Вторичное сырье

Зола-уноса, гранулированный доменный шлак.

Предпосылки для реализации проекта

На момент реализации проекта в Великобритании ежегодно образовывалось до 15 млн т золы-уноса в год. Накопленные с 1950-х гг. объемы данного вида вторичного сырья в стране при этом составляли порядка 300 млн т. С целью решения проблемы утилизации золы-уноса в стране начали активно развивать направление применения данного вида вторичного сырья в строительной отрасли. Использовать золу-уноса и доменный шлак для замены цемента при изготовлении бетона для строительства небоскреба The Shard было инженерным решением. Данное решение было выгодным по ряду причин:

Информация о других участниках

BASF (подразделение в Великобритании) – поставщик смеси для приготовления бетона, произведённой на основе золы-уноса.

Результаты проекта

В феврале 2013 г. состоялось торжественное открытие 310 метрового 95 этажного небоскреба The Shard. Использование гранулированного доменного шлака при сооружении фундаментных плит позволило сократить количество энергоемких операций, необходимых для изготовления цемента. По оценкам экспертов это поспособствовало предотвращению выбросов парниковых газов порядка 800 т СО2-экв.

Тиражирование результатов

С использованием золы-уноса в Великобритании также построены следующие объекты:

 

Строительство первой высотки в СССР с применением доменного шлака

8 июля, 2022

Историческая справка

Жилой 22-х этажный дом в г. Липецке считается первым в СССР объектом, построенным с применением вторичного сырья промышленности.

Вторичное сырье

Шлак доменный основной гранулированный

Предпосылки для реализации проекта

В СССР еще в 1950-х начали активно изучать возможность применения вторичного сырья промышленности при изготовлении строительных материалов. В 1958 г. были впервые получены шлакощелочные вяжущие (высокомарочные цементы), произведенные из металлургических шлаков (отходы металлургической промышленности). Исследование и разработка данного строительного материала проводилась в Киевском национальном университете строительства и архитектуры под руководством Глуховского В.Д. За рубежом, для сравнения, технология получения высокомарочного цемента из металлургических шлаков была впервые запатентована только в 1976 г.

Технические аспекты утилизации

Для приготовления шлакощелочного цемента использовался нейтральный гранулированный шлак доменной печи №6 Новолипецкого металлургического комбината (далее – НЛМК). В бетоны также вводился керамзит насыпной массой 500 кг/м3. Это позволило повысить плотность шлакощелочного бетона и улучшить его теплоизоляционные свойства. Для изготовления сборных железобетонных конструкций был использован известковый щебень и речной песок.

Результаты проекта

В 1989 г. было завершено строительство первого в СССР объекта, построенного с применением вторичного сырья промышленности.Высотный дом в г. Липецке и на сегодняшний день считается одним из самых престижных в городе.