constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2021-98-6-90-97construction-422Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИCONSTRUCTION MATERIALS AND TECHNOLOGIESПерспективы применения шлака медеплавильного производства в дорожном строительствеProspects for the application of copper melting slag in road constructionШестаковН. И.ShestakovN. I.

Шестаков Николай Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения

г. Москва

Shestakov Nikolay Ig., candidate of technical sciences, associate professor of the department of Building Materials Science

Moscow

SHestakovNI@mgsu.ruКоршуновА. В.KorshunovA. V.

Коршунов Андрей Владимирович, доктор технических наук, профессор кафедры строительного материаловедения

г. Москва

Korshunov Andrey V., doctor of technical sciences, professor of the department of Building Materials Science.

Moscow

KorshunovAV@mgsu.ruПутилинC. В.PutilinS. V.

Путилин Сергей Владимирович, магистрант кафедры строительного материаловедения

г. Москва

Putilin Sergei V., graduate student of the department of Building Materials Science

Moscow

serg.putilin@gmail.comФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ)Moscow State University of Civil Engineering202117012022069097Copyright © Шестаков Н.И., Коршунов А.В., Путилин C.В., 20222022Шестаков Н.И., Коршунов А.В., Путилин C.В.Shestakov N.I., Korshunov A.V., Putilin S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/422

В статье рассматривается вариант укрепления грунтов земляного полотна автомобильных дорог комплексным вяжущим на основе гранулированного шлака медеплавильного производства и гидратной извести. Представлены характеристики исследуемого шлака, микрофотоснимки его поверхности, а также химический и фазовый составы. Выполнено подробное описание рентгенодифрактограммы исследуемого шлака с обработкой полученных рефлексов с использованием базы данных ICDD PDF-2. Проведены расчеты гидролитических равновесий с использованием основных фаз, найденных по данным рентгенофазового анализа. Расчетным методом установлено, что при уровне рН=11-12 в известково-шлаковой смеси протекает разложение силикатов и алюмосиликатов железа с образованием гелей гидроксидов железа и алюминия, а также аморфного кремнезема. На основе полученного комплексного вяжущего изготовлены стандартные образцы укрепленного суглинистого грунта и определены его физико-механические свойства. Результаты проведенных экспериментов дают перспективную возможность для получения укрепленных грунтов на основе комплексного минерального вяжущего с прочностью на сжатие до 2,2 МПа.

The article discusses the option of strengthening the soils of the roadbed of highways with complex binders based on granular slag of copper smelting production and air lime. The characteristics of the investigated slag, photomicrographs of its surface, as well as the chemical and phase compositions are presented. A detailed description of the X-ray diffractogram of the studied slag with the processing of the obtained reflections using the ICDD PDF-2 database is presented. Calculations of hydrolytic equilibria were carried out using the main phases found from the data of Xray phase analysis. It was found by the calculation method that at pH = 11-12 in the lime-slag mixture decomposition of iron silicates and aluminosilicates occurs with the formation of gels of iron and aluminum hydroxides, as well as amorphous silica. On the basis of the obtained complex binder, standard samples of strengthened soil based on loam were made and tested to determine the physical and mechanical properties. The results of the experiments carried out create an opportunity for obtaining hardened soils based on a complex mineral binder with a compressive strength of up to 2.2 MPa.

шлак медеплавильного производствакупершлакземляное полотногрунтыукрепление грунтовдорожное строительствоcopper smelting slagroadbedsoilssoil strengtheningroad constructionReferencesBalaguera A., Carvajal G.I., Arias Y.P., Alberti J., Fullana-i-Palmer P. Technical feasibility and life cycle assessment of an industrial waste as stabilizing product for unpaved roads, and influence of packaging // Science of The Total environment. Vol. 651, P. 1. Pp. 1272–1282.Balaguera A., Carvajal G.I., Arias Y.P., Alberti J., Fullana-i-Palmer P. Technical feasibility and life cycle assessment of an industrial waste as stabilizing product for unpaved roads, and influence of packaging // Science of The Total environment. Vol. 651, P. 1. Pp. 1272–1282Дмитриева Т.В., Строкова В.В., Безродных А.А. Влияние генетических особенностей грунтов на свойства грунтобетонов на их основе // Строительные материалы и изделия. 2018. Том 1. №1. С. 69–77.Dmitrieva T.V., Strokova V.V., Bezrodnyh A.A. Vliyanie geneticheskih osobennostej gruntov na svojstva gruntobetonov na ih osnove // Stroitel'nye materialy i izdeliya. 2018. P. 1. Vol 1. Pp. 69–77.Gorai B., Jana R.K. Premchand; Characteristics and utilisation of copper slag – a review. Resources, Conservation and Recycling, Vol.39. 2003. P.299-313.Gorai B., Jana R.K. Premchand; Characteristics and utilisation of copper slag – a review. Resources, Conservation and Recycling, Vol.39, 2003; p.299-313Харченко Е.М., Ульева Г.А., Егорова Т.Г., Рахимбеков С.С. Переработка шлаков медеплавильного производства // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 7. С. 30-33.Harchenko E.M., Ul'eva G.A., Egorova T.G., Rahimbekov S.S. Pererabotka shlakov medeplavil'nogo proizvodstva // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij. 2015. Vol. 7. Pp. 30-33.Tixier R, Devaguptapu R, Mobasher B .; the effect copper slag for hydration and mechanical properties of cementitious mixtures. Cement and concrete Research. Volume 27. No. 10. 1997. Pp. 1569-1580.Tixier R, Devaguptapu R, Mobasher B .; the effect copper slag for hydration and mechanical properties of cementitious mixtures. Cement and concrete Research, Volume 27, No. 10, 1997; pp. 1569-1580Murashev A.K., Kirkcaldie D.K., Keepa C., Cubrinovski M., Orense R., Lloyd J.N. The assessment of liquefaction and lateral spreading effects on bridges // Вестник ЮУрГУ. Серия: Строительство и архитектура. 2014. №3. С. 17-23.Murashev A. K., Kirkcaldie D. K., Keepa C., Cubrinovski M., Orense R., Lloyd J. N. The assessment of liquefaction and lateral spreading effects on bridges // Вестник ЮУрГУ. Серия: Строительство и архитектура. 2014. №3. С. 17-23.Li Z., Ma J., Yuan H. Research and practice on grouting technology with new cement-based/polymer composite // Modeling and Computation in Engineering II. 2013. Т. 201. pp. 207–212.Li Z., Ma J., Yuan H. Research and practice on grouting technology with new cement-based/polymer composite // Modeling and Computation in Engineering II. 2013. Т. 201. pp. 207–212.Слободчикова Н.А. Научные основы подбора состава грунтов, укрепленных известью // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2017. №4. С. 62-68.Slobodchikova N.A. Nauchnye osnovy podbora sostava gruntov, ukreplennyh izvest'yu // Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. 2017. Vol. 4. Pp. 62-68.Самедов А. М., Ткач Д. В. Укрепление переувлажненных глинистых грунтов молотой негашеной известью или жженой магнезией // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2012. №2. С. 163-171.Samedov A. M., Tkach D. V. Ukreplenie pereuvlazhnennyh glinistyh gruntov molotoj negashenoj izvest'yu ili zhzhenoj magneziej // Izvestiya TulGU. Nauki o Zemle. 2012. Vol. 2. Pp. 163-171.Дмитриева Т.В., Куцына Н.П., Безродных А.А., Строкова В.В., Маркова И.Ю. Эффективность укрепления техногенного грунта минеральными модификаторами // Вестник БГТУ имени В. Г. Шухова. 2019. №7. С. 14-23.Dmitrieva T.V., Kucyna N.P., Bezrodnyh A.A., Strokova V.V., Markova I.YU. Effektivnost' ukrepleniya tekhnogennogo grunta mineral'nymi modifikatorami // Vestnik BGTU imeni V. G. SHuhova. 2019. Vol. 7. Pp. 14-23.Игошева Л.А., Гришина А.С. Обзор основных методов укрепления грунтов основания // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2016. №2. С. 5-21.Igosheva L.A., Grishina A.S. Obzor osnovnyh metodov ukrepleniya gruntov osnovaniya // Vestnik PNIPU. Stroitel'stvo i arhitektura. 2016. Vol. 2. Pp. 5-21.Khalifa S. Al-Jabri, Abdullah H. Al-Saidy, Ramzi Taha. Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Construction and Building Materials. 2011. Vol.25. No.2. P.933-938.Khalifa S. Al-Jabri, Abdullah H. Al-Saidy, Ramzi Taha. Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Construction and Building Materials, Vol.25, No.2, 2011; p.933-938Patel J.B., Solanki C.H., Tandel Y.K., Joseph J. Finite Element Modeling of Pervious Concrete Stone Column Composite Column Group for Ground Improvement // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018. Vol. 9. Iss. 5. P. 889–895.Patel J.B., Solanki C.H., Tandel Y.K., Joseph J. Finite Element Modeling of Pervious Concrete Stone Column Composite Column Group for Ground Improvement // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2018. Vol. 9. Iss. 5. P. 889–895.Rimal S., Poudel R.K., Gautam D. Experimental study on properties of natural soils treated with cement kiln dust // Case Studuies in Construction Materials. Vol. 10. June 2019. e00223.Rimal S., Poudel R.K., Gautam D. Experimental study on properties of natural soils treated with cement kiln dust // Case Studuies in Construction Materials. Vol. 10. June 2019. e00223.Pereira R.S. et al. Mechanical stabilization of soils as alternative for construction of low cost forest road // Nativa: PesquisasAgrárias e Ambientais. 2017. Т. 5. №. 3. Pp. 212–217.Pereira R.S. et al. Mechanical stabilization of soils as alternative for construction of low cost forest road // Nativa: PesquisasAgrárias e Ambientais, 2017. Т. 5. №. 3. Pp. 212–217Karun Mani, Nigee K. A study on ground improvement using stone column technique // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2013. Vol. 2. Iss. 11. P. 6451–6456.Karun Mani, Nigee K. A study on ground improvement using stone column technique // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2013. Vol. 2. Iss. 11. P. 6451–6456.Nehab N., Latifi F.E., Bahi L., Baba K. Numerical Study On Soil Improvement Using The VibroStone Columns Technique “Case of Bouregreg Valley // International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET). 2018. Vol. 9. Iss. 7. P. 147–159.Nehab N., Latifi F.E., Bahi L., Baba K. Numerical Study On Soil Improvement Using The VibroStone Columns Technique “Case of Bouregreg Valley // International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET). 2018. Vol. 9. Iss. 7. P. 147–159.Pugh R.S. Briefing: Efficiency of stone-column groups installed in very soft clays // Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 171. Iss. 2. P. 104–108.Pugh R.S. Briefing: Efficiency of stone-column groups installed in very soft clays // Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 171. Iss. 2. P. 104–108.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.