Металлургический шлак применение в строительстве

Что такое шлак: виды, характеристики, применение в строительстве

Теплоизоляция — один из важнейших этапов в обустройстве дома или квартиры. Комплекс теплоизоляционных работ при условии грамотного их выполнения не только обеспечивает комфортное пребывание в помещениях в холодное время года, но и позволяет существенно экономить на отоплении. Под теплоизоляцией дома подразумевается утепление всех элементов здания, и потолок с полом не являются исключением. Для этого можно использовать различные материалы, но самым бюджетным и не менее эффективным вариантом является утепление потолка шлаком.

Утепление потолка и пола шлаком — популярный метод повышения теплоизолирующих свойств деревянных перекрытий, известный человечеству с давних времен. Но он не потерял своей актуальности и в настоящее время. Используется этот способ для улучшения потребительских характеристик зданий различной направленности.

Различают несколько видов шлака, широко используемых в строительстве:

В качестве утеплителя потолка и пола используют топливный шлак, представляющий собой очаговые остатки, которые образуются при сжигании твердого топлива в топках котлов. Этот материал не трогают грызуны, он обладает бактерицидными свойствами, не гниет и достаточно прочен. К тому же он очень рыхлый, что обеспечивает теплоизолирующей системе вентиляцию. Если говорить о его минусах, то стоит отметить, что он имеет неровную поверхность, а потому утрамбовывать его труднее, чем, например, керамзит. Для теплоизоляции жилого дома нельзя использовать промышленный шлак, поскольку он выделяет вредные вещества.

Виды шлакового утеплителя

В многообразии шлаковых утеплителей можно выделить:

• доменный шлак;
• металлургический шлак;
• каменноугольный шлак;
• топливный шлак.

Отходами выплавки чугунных изделий является доменный шлак. В состав наполнителя входят следующие химические элементы:

Доменные наполнители подразделяются на несколько видов:

• сталеплавильный. Охладившись, материал приобретает кристаллическую структуру;
• мартеновский. Отличается высокой морозостойкостью за счёт большой плотности;
• чугунный. Продукты отхода литейного чугуна стремительно охлаждаются, в результате, получается данный наполнитель.

Составы, в которые входят никель или медь, становятся источником производства металлургического шлака. Каменноугольный шлак имеет высокие показатели теплоизоляции.

Наполнитель, получаемый в процессе реализации топливных материалов, называется топливным шлаком. Качество наполнителя определяется процентом наличия примесей. При высоких процентах примесей продуктов сгорания, наполнитель теряет свои теплоизоляционные свойства.

Разновидности строительного шлака

Обязательно ли утеплять полы? Теплоизоляция играет роль некого буфера, предотвращающего теплообмен между помещением и холодным фундаментом или подвальным помещением. Конструкции с хорошими теплоизоляторами существенно повышают термическую сопротивляемость напольного покрытия. Это, в свою очередь, позволяет сохранить тепло внутри помещения и сэкономить на отоплении.

Возможно ли утепление пола в частном доме шлаком? Шлак – один из самых популярных видов теплоизолирующих материалов, который применяют для утепления покрытий в частных домах и на первых этажах многоэтажек. Сыпучий наполнитель обладает весьма неплохими потребительскими качествами, поэтому пользуется спросом до сих пор.

Какой шлак применяют для термоизоляции? Существует несколько основных видов термоизоляционного наполнителя, который применяют для утепления пола, а именно:

• доменный;
• металлургический;
• топливный;
• каменноугольный.

Каждый из теплоизоляторов обладает своими недостатками и преимуществами, поэтому рассмотрим технические особенности шлаковых наполнителей более детально.

Доменный наполнитель

Доменный шлак – сыпучий материал, который получают после выплавки чугунных изделий. С давних пор его применяют для создания портландцемента, что позволяет существенно улучшить эксплуатационные качества раствора. В состав доменного наполнителя входят такие компоненты, как:

По своему составу материал очень схож с цементной смесью. Кроме того, при стремительном охлаждении он приобретает гидравлическую активность.

Различают несколько видов доменных наполнителей:

• Сталеплавильный. После охлаждения материал приобретает кристаллическую структуру, поэтому практически не гранулируется;
• Мартеновский. Плотность такого шлака может достигать 140-150 МПа, что влияет на морозостойкость сыпучего теплоизолятора;
• Чугунный. Получают из литейного чугуна, после чего гранулируют с помощью стремительного охлаждения.

Металлургический наполнитель

Металлургический шлак изготавливается из никелевых и медеплавильных составов. Этот вид наполнителя применяется для утепления пола, хотя и косвенно. Из прочного материала при высокотемпературном разогреве вытягивают волокна для производства минеральной ваты. Теплоизоляторы первого сорта обладают коэффициентом качества в 1.65, второго – 1.45, а третьего – 1.2.

В сфере строительства достаточно широкое распространение получили так называемые «шлакокристаллы». Данный вид материала используют для отделки пола и фасадов зданий. За счет нанесения прочного и долговечного состава существенно увеличивается срок эксплуатации покрытий.

Каменноугольный наполнитель

Каменноугольный шлак, смешанный с вяжущим веществом, образуется весьма прочный и надежный блок шлакобетона. Он обладает лучшими теплоизоляционными показателям, чем кирпич, но при этом стоит в разы дешевле. В процессе изготовления строительных блоков используют топливные расплавы, которые в процессе сжигания антрацита образуют высокопрочный агломерат.

В состав шлакобетона не входят различные примеси типа глины, золы, песка и других материалов. Это обеспечивает шлакобетону отменные термоизоляционные качества. Крупнозернистые блоки применяют для утепления стеновых панелей снаружи здания, а мелкозернистые – для утепления пола и стен внутри дома.

Топливный наполнитель

Топливный сыпучий материал активно используют для утепления деревянных полов в частных домах и квартирах. Особое внимание в процессе выбора топливного шлака уделяется качеству, которое зависит от процента содержания примесей. Чем меньше в наполнителе примесей – тем лучше он сохраняет тепло. Почему? Любые примеси, такие как несгоревший уголь или зола имеют высокую теплопроводность, что негативно сказывается на термоизоляционных характеристиках шлакового наполнителя.

Топливный теплоизолятор не только уменьшает теплопотери в помещении, но и существенно снижает уровень шумов. С помощью данного материала можно:

• осуществлять термо- и шумоизоляцию;
• выравнивать напольное основание;
• шлакобетоном можно заменить кирпич при строительстве зданий.

Стоит отметить, что многие застройщики для улучшения термоизоляции пола и стеновых панелей используют свежий шлак. Такой материал содержит немало примесей, поэтому он практически не препятствует теплопотерям в помещении, что стоит учитывать. Предварительно свежий наполнитель необходимо уложить в штробы и выдержать в таком состоянии не менее 3 месяцев. Благодаря поливу дождя и долговременной выдержке теплоизолятор освобождается от известняковых примесей и серы.

Основные технические характеристики доменного шлака

При утеплении основным показателем считают теплопроводность. Согласно ГОСТу и СНиПам, коэффициент теплопроводности щебня из доменного шлака составляет 0,21 Вт/(м°С).

Для сравнения возьмём показатель теплопроводности минеральной ваты средней жёсткости. Она составляет 0,0326 Вт/(м°С). Это говорит о том, что при утеплении строительной конструкции слой шлакового щебня должен быть толще, чем слой минеральной ваты:

1. Лещадность. Показатель характеризует объем гладких и угловатых элементов в наполнителе. Если наполнитель в большей массе состоит из гладких зёрен, то он снижает процент сцепления материала друг с другом, а также с раствором для связки. Показатель применим только для сыпучих материалов, каковым являются шлаковые утеплители.
2. Прочность — характеризует уровень давления и механической нагрузки, максимально разрешённые на наполнитель. Шлаковые утеплители прочнее минеральной ваты, пенопласта. Благодаря своей жёсткости не являются добычей грызунов. В этом утеплитель выигрывает у минеральной ваты, пенопласта, пенополиуретана.
3. Морозостойкость. Параметр характеризует количество морозных циклов, которые может выдержать наполнитель без изменения своих технических характеристик и свойств. Согласно ГОСТу, современные утеплители должны иметь показатель не менее F15 (т.е. 15 циклов). Производители любых видов утеплителей придерживаются этой нормы.
4. Радиоактивность — характеризует класс излучения радиации. Существует 3 класса, в строительстве жилых зданий используется 1-ый класс, это касается утеплителей любого вида.
5. Плотность. Этот параметр показывает, какова масса наполнителя на единицу объема. Шлаковые утеплители — тяжёлые утеплители. Плотность их в среднем составляет от 300 до 1000 кг/м3. Это в разы превышает плотность других утеплителей.

Для примера, плотность минеральной ваты составляет в среднем 50-125 кг/м3. Таким образом, при утеплении необходимо учитывать высокую плотность, а соответственно, и тяжёлый вес шлака.

Отдельного внимания заслуживает характеристика фракции наполнителя. Выделяют следующие уровни:

В качестве утеплителя рекомендуется использовать шлак средних размеров. Очень мелкие и слишком крупные элементы не выгодны в теплоизоляции.

Применение шлака в строительстве

В строительстве в основном применяется в качестве наполнителей бетонных смесей. Шлак – отходы металлургического производства, как более безопасные по сравнению отходов сгорания угля. Ведь в ископаемом угле (буром, каменном чёрном и антраците) обязательно присутствуют радионуклиды. Их доля в исходном материале невысока, но при сгорании их концентрация резко увеличивается, и в буром и каменном угле доходит до неприемлемых в санитарном отношении величин. Так что ни в бетон стен, ни при возведении бетонированных подвалов, ни для заливки стяжек такой шлак не годится, радиоактивный фон в таких помещениях может оказаться превышающим ПДН.

Гранулированный шлак, идущий в производство цементов с исключительными вяжущими свойствами, позволяет получать очень прочные на разрыв и раскол плиты перекрытий в многоэтажном строительстве. А граншлак с более крупными фракциями идёт в бетон в качестве заполнителя для получения прочных и лёгких строительных блоков, отличающихся от обычного кирпича износоустойчивостью, небольшим удельным весом, хорошими влаго- и теплоизоляционными свойствами.

Мелкофракционный граншлак (в т. ч. и пылевой) используется как сырьё для получения шлаковаты, а также для изготовления тротуарной плитки, бордюров и брусчатки. Его крошка добавляется в бетонные смеси для их упрочнения, а также для заполнения пустот при строительстве зданий с насыпными стенами.

Присутствие в таких шлаках кальциевых силикатов позволяет применять тонкий помол для смеси с цементом, что даёт такой же эффект при создании конструкций, как и у портландцемента. Применение таких присадок позволяет:

• создавать тяжёлые и особо прочные бетоны классов прочности В15-В30.

• Производить сухие строительные смеси

• Изготавливать плиты перекрытий, ригелей, колонн, бетонных панелей, балок и других предварительно напряжённых строительных конструкций.

• Строить погреба, фундаменты любой степени сложности, которые делаются методом бетонной заливки, осуществлять отливку плит перекрытия и заливку в скользящую опалубку при возведении стен.

Плюсы и минусы шлакового утеплителя

Положительными особенностями утепления шлаковыми наполнителями являются:

• пожаростойкость;
• высокая скорость утепления;
• низкая цена;
• простота монтажа.

Отрицательные моменты также имеют место быть. Среди них:

• тяжелый вес утеплителя. На сегодня шлаковые утеплителя — это самые тяжелые утеплители. Их использование требует хорошего фундамента (если утепляются стены), прочных конструкций (при утеплении пола, потолка).
• некоторые наполнители впитывают влагу, поэтому утеплитель должен быть хорошо влагоизолирован.

Доменный шлак, щебень из него

Являясь отходом доменного производства, такой щебень часто на порядок дешевле крошки из камня, которую нужно добыть, раздробить с помощью сложных и дорогих механизмов, доставить до места приготовления бетонных смесей.

Щебень из доменного шлака в своей кристаллической структуре представлен более чем 20 минералами, среди которых воластонит (однокальциевый силикат), двух кальциевый силикат, мелилит. Наличие кальциевых силикатов и делает продукты переработки этого шлака желанной присадкой для тяжёлых сверхпрочных бетонов.

Преимущества и недостатки

При этом плотность щебня, получаемого из доменного шлака по ГОСТ 3344, выше гранитного, но выше и поглощение воды. Правда, ниже и морозостойкость. Что ограничивает его применение как основного заполнителя в климатических зонах с суровыми погодными условиями.

Предел прочности на сжатие может варьироваться от 62 МПа у пористого до 140 МПа у медеплавильного. Для сравнения, у гранита этот предел составляет 120 МПа. Но! Самый дешёвый («дешевле только даром») пористый материал очень ограничен в применении, а вот его медеплавильный аналог при прочности больше гранитного, по стоимости почти догоняет его.

Благодаря своей способности поглощать воду доменный шлак находит широкое применение в дорожном строительстве, в котором такая его особенность, как способность быстро высыхать и уплотняться под воздействием содержащихся в нём связывающих веществ, а также способность легко поддаваться трамбовке делает его применение более предпочтительным, чем щебня из гранита.

При транспортировке гранитный щебень перетирается в мелкую пылевую фракцию, негодную к применению, её приходится вымывать или как-то отсеивать. Шлаковая же пыль служит дополнительным связывающим при использовании, повышая сцепляемость и вязкость конечного продукта.

Технология утепления шлаком

Для каждой поверхности имеются свои особенности утепления шлаковыми наполнителями. Общий перечень этапов утепления:

1. очистка поверхности, ремонт трещин и сколов;
2. обработка поверхности антисептическими составами (если происходит утепление деревянных поверхностей, или любых других поверхностей, но в качестве утеплителя используются опилки);
3. укладка пароизоляции, если того требует поверхность или наполнитель (например, при утеплении потолка или пола);
4. при необходимости, устанавливаются направляющие маячки;
5. засыпка и выравнивание утеплителя;
6. проливка утеплителя связующим составом, например, цементным молочком.

При утеплении потолка, чердака, величину слоя шлака рассчитывают с учётом нагрузки на конструкцию. При утеплении пола рекомендуемая толщина наполнителя — не менее 40 см.

Технология утепления строительных конструкций

Теплотехнические расчёты и инструментальные замеры показывают, что 5 – 10 % тепла уходит из жилья через пол и грунт, 20 -30 % через стены и столько же через чердачные перекрытия и крышу. Для этих строительных конструкций можно использовать утеплитель шлак.

Последовательность работы по улучшению теплоизолирующих характеристик для пола, потолка, стен различаются.

Утепление пола

Слой шлака заливается бетонной стяжкой

В зависимости от конструкции жилища утепление пола шлаком в частных домах проводят по-разному. Если в весенний период и после сильных дождей в подполе, подвале появляется вода, обязательно делают гидроизоляцию.

Краткая инструкция по утеплению земляного пола:

1. Поверхность освобождают от мусора, выравнивают, при необходимости трамбуют.
2. Обустраивают гидроизоляцию, для чего засыпают пол глиной, растворённой в воде, и тщательно перемешанной до состояния теста. Другой вариант: расстилают слой гидроизоляционного рулонного материала, стыки проклеивают мастикой.
3. Аккуратно насыпают слой утеплителя необходимой величины — чем толще, тем лучше. Для большинства регионов достаточно подсыпать 15 – 20 см.
4. Насыпают 5 см песка, трамбуют.
5. Заливают цементно-песчаную стяжку (ЦПС) 5 – 10 см.

Если высота потолков в подвале не позволяет обустраивать такой «пирог», можно залить пол бетоном, используя в качестве наполнителя шлак. До заливки устраивают песчаную подушку, которую проливают водой и трамбуют.

Возможен вариант, когда утепляют не земляное основание, а насыпают утеплитель поверх плиты перекрытия на первом этаже. В этом случае получают тепло в комнатах и прохладный подвал.

Последовательность работ простая:

1. Убирают мусор, грязь, пыль.
2. Трещины и технологические отверстия заделывают цементным раствором.
3. Плиту обрабатывают антисептиком для предотвращения возникновения плесени и грибка.
4. Укрывают поверхность слоем пароизоляционной плёнки (мембраны), которая не допустит проникновения паров из подвала, но даст влаге испариться в подпольное помещение. В домах с сухими подвалами пароизоляция не нужна.
5. Поверх слоя теплоизолятора выполняют ЦПС.
6. После высыхания проводят отделку финишными материалами (ламинат, ДСП, линолеум).

Для утепления деревянных полов проводят демонтаж верхнего слоя. Между лагами укладывают гидроизоляцию, поверх которой засыпают шлак. По верхней поверхности лаг прибивают пароизоляцию и контробрешётку. Толщина реек 1 – 2 см. Между насыпкой и настилом образует прослойка воздуха, что предотвратит образование плесени и грибка.

Теплоизоляция потолка

Утепление потолка шлаком с чердака

Технологически работа по утеплению пола и потолка не отличаются.

Перед тем как утеплить шлаком потолок, нужно провести расчеты, чтобы не придать конструкциям излишнюю нагрузку. Для этого надо узнать несущую способность плит перекрытия и сравнить её с массой засыпки.

Шлак как утеплитель потолка имеет те же плюсы и минусы, как и при использовании в других строительных конструкциях.

Высота нежилого чердака позволяет насыпать слой любой необходимой толщины (с учётом характеристик плит). Утеплитель сохранит свойства на протяжении всего срока эксплуатации дома.

Чтобы шлак для утепления потолков сохранил свойства, на него не должны попадать осадки. Слуховое окно нельзя закрывать наглухо — это поможет влаге своевременно испариться.

1. Плиты перекрытия покрывают слоем гидроизоляции.
2. Засыпают нужное количество засыпки.
3. Обустраивают бетонную стяжку толщиной 10 – 15 см, соблюдая уклон для слива воды во время осадков.
4. Проводят гидроизоляцию рулонными материалами.

Чтобы покрытие прослужило долго, соблюдают инструкции производителей строительных материалов.

Утепление пустотелых стен

Утепление стен шлаком не требует специальных приготовлений. Между внешними и внутренними слоями кирпича по мере постройки стены засыпают любой шлак. Лучше выбирать пористый материал средней фракции. Такие характеристики сделаю дом теплее, между кусками засыпки не будет пустот.

Утепление домов методом засыпки не требует специальных навыков и приобретения дорогостоящего оборудования. В населённых пунктах, где материал является отходом местных производств, теплоизоляция им окажется самым дешёвым и простым вариантом.

Источник