Перспективы применения шлака медеплавильного производства в дорожном строительстве

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.

1. 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. 1272–1282.

2. Дмитриева 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.

3. Gorai B., Jana R.K. Premchand; Characteristics and utilisation of copper slag – a review. Resources, Conservation and Recycling, Vol.39. 2003. P.299-313.

4. Харченко 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Слободчикова Н.А. Научные основы подбора состава грунтов, укрепленных известью // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2017. №4. С. 62-68.

9. 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.

10. 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.

11. Игошева Л.А., Гришина А.С. Обзор основных методов укрепления грунтов основания // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2016. №2. С. 5-21.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Pugh R.S. Briefing: Efficiency of stone-column groups installed in very soft clays // Geotechnical Engineering. 2018. Vol. 171. Iss. 2. P. 104–108.