Применение золошлаковых смесей для устройства слоев дорожных одежд

Возможность применения золошлаковых материалов гидроудаления, укрепленных неорганическими вяжущими материалами — цементом или известью, для устройства слоев дорожных одежд изучалась с конца 70-х годов прошлого века [25 — 30]. В результате определились два направления использования отвальных золошлаковых смесей гидроудаления:

• 1 обработка цементом или известью и применение в качестве конструктивных слоев дорожных одежд;
• 2 как добавка к вяжущим в целях их экономии при укреплении грунтов.

Золошлаковые смеси, обработанные цементом или известью, проявляют в процессе твердения гидравлическую активность. Структурообразование обеспечивается взаимодействием клинкерных минералов с водой с образованием цементирующего вещества. Выделяющаяся при этом окись кальция взаимодействует с кремнеземистой и глиноземной составляющими золошлаковой смеси и способствует созданию новообразований (см. разд. 2). В результате повышаются прочность укрепленного материала в водо-насыщенном состоянии и его морозостойкость. Структурообразование протекает достаточно медленно (по сравнению с грунтами, укрепленными цементом), поэтому результаты целесообразно получать не в 28-суточном возрасте, а через 90, 180 и 360 сут. твердения.

Результаты обработки золошлаковых смесей цементом или известью зависят от вида золошлаковой смеси, ее химического и зернового состава. Так, золошлаковая смесь гидроудаления ТЭЦ-22 г. Москва, обработанная 8−10% цемента, использовалась в качестве основания дорожной одежды на автомобильной дороге Москва-Серпухов. Прочность при сжатии водонасыщенных образцов в возрасте 90 сут. составляла 40−70 кгс/см² [25], образцы золошлаковой смеси Барабинской ГРЭС (каменный уголь Кузнецкого угольного бассейна) — 30−50 кгс/см² и золошлаковой смеси от сжигания бурого угля Ступинской ТЭЦ — 12−20 кгс/см² [31].

Исследования показали, что в состав смеси целесообразно вводить небольшие добавки (10−15% массы золошлаковой смеси) песка средней крупности. Так прочность образцов золошлаковой смеси Ступинской ТЭЦ в водо-насыщенном состоянии при добавке к золе 6% цемента и 10% песка увеличилась до 55−65 кгс/см² [32].

Введение

в цемент известковых отходов (содержание свободной СаО — 57%) в количестве 5−7% (массы смеси) значительно повышает морозостойкость материала [26]. После 25 циклов замораживания (при минус 20°С) и оттаивания образцы смеси, содержащие 87% золошлаковой смеси гидроудаления Игумновской ТЭЦ (Кузнецкого угольного бассейна), 6% цемента и 7% известковых отходов, характеризовались в возрасте 90 сут. пределом прочности при сжатии 70 кгс/см².

Применение золошлаковых смесей гидроудаления в укрепляемых цементом песчаных грунтах и гравийно-песчаных смесях позволяет снизить расход вяжущего на 30% [27].

Для повышения морозостойкости песчаных грунтов, укрепленных цементом с добавками золошлаковых смесей гидроудаления, целесообразно использовать добавки хлористого кальция или пластифицирующие добавки типа СДБ.

Введение

1−3% (массы золы) хлористого кальция позволяет активизировать структурообразование укрепленного грунта и получать материал, отвечающий требованиям I и II классов прочности. Кроме того, это дает возможность обрабатывать грунт при пониженных положительных и отрицательных (до минус 15°С) температурах воздуха.

При введении в золошлаковую смесь 2% СДБ (массы золы) прочность и морозостойкость песчаного грунта, укрепленного цементом, увеличивается в 1,5−2 раза.

Работами [42] показано, что измельчение золошлаковой смеси (до 1000 см²/г) и введение активаторов позволяют для глинистых грунтов с числом пластичности 22 получать прочность в водо-насыщенном состоянии в возрасте 90 сут, равную 34,8 кгс/см². Коэффициент морозостойкости после 25 циклов замораживания-оттаивания был выше 1. Оптимальный состав следующий: 67% грунта, 30% молотого топливного золошлака, 3% активатора.

Золошлаковые смеси гидроудаления с добавками извести нашли применение в дорожном строительстве Украины и Казахстана [28, 29]. Действие золоизвесткового вяжущего основано на скрытой активности отвальных золошлаковых смесей, проявляющейся при взаимодействии с активным минеральным вяжущим. Золоизвестковое вяжущее готовят либо путем совместного помола золошлаковой смеси с комовой негашеной известью, либо ее перемешивания с известью-пушонкой или молотой негашеной известью в установках принудительного действия [33]. Добавка извести должна составлять 15−25% массы получаемого вяжущего.

В Удмуртии [45] золошлаковые смеси, укрепленные цементом и известью, имели в 28-суточном возрасте прочность при сжатии 20−30 кгс/см², марку по морозостойкости — 15, а в 360 сут. — в 2−4 раза больше.

В Казахстане построено около 300 км автомобильных дорог с использованием золоизвесткового вяжущего. Укреплению подвергали гравийно-песчаную смесь, вводя в нее 20% вяжущего Исследованиями [35, 36] было установлено, что в условиях сухого и жаркого климата эффективно использовать золошлаковые смеси с добавками органических материалов — хлопкового гудрона. В этом случае создаются наилучшие условия для сохранения оптимальной влажности смеси и режима твердения дляукрепленного грунта.

Исследования [38] показали, что обработка каменноугольных и буроугольных золошлаковых смесей жидким битумом позволяет значительно уменьшить значение коэффициента теплопроводности по сравнению с золошлаковыми смесями, обработанными цементом.