Мещеряков та

МЕЩЕРЯКОВ І.В. ЗАСТОСУВАННЯ нефелінового шламів в дорожньому будівництві

При будівництві автомобільних доріг знаходять все більш широке застосування підстави з грунтів і кам'яних матеріалів, укріплених різними в'яжучими. Це пов'язано з тим, що при існуючій високої інтенсивності руху на автомобільних дорогах неукріплені підстави вже не можуть забезпечити збереження протягом тривалого часу необхідної рівності покриття та несучої здатності дорожнього одягу в цілому. Підстави з матеріалів, укріплених спеціальним в'язким, не тільки міцні і довговічні, але і економічні, оскільки відкривають можливість використовувати місцеві ґрунти, некондиційні кам'яні матеріали і промислові відходи замість дорогих привізних матеріалів.

В даний час в якості в'яжучих матеріалів стали застосовуватися нестандартні відхідні матеріали, такі як активні золи виносу теплових електростанцій, металургійні шлаки і відходи інших виробництв. Одним з таких матеріалів є сієніт шлам глиноземного комбінату, що випускає глинозем, соду і портландцемент. Із загальної кількості шламу виробництва глинозему лише невелика частина використовується глиноземний комбінатом для випуску портландцементу, решта шлам надходить в відвал, який можна використовувати при будівництві основ дорожніх одягів, як в початковому вигляді, так і у вигляді спеціально приготованого в'яжучого для зміцнення місцевих ґрунтів.

У дорожньому будівництві існує можливість зміцнення ґрунтів наступними матеріалами: в'яжучими, приготованими з нефелінового шламу і меленим і Немолота нефеліновим шламом в поєднанні з цементом. Рядовий відвальний сієніт шлам можна застосовувати як в чистому вигляді, так і в суміші з мінеральним заповнювачем для пристрою монолітних основ [1].

Нефеліновий шлам є відходом комплексної переробки нефелінових руди на глиноземному комбінаті. Він являє собою пескообразний продукт з модулем крупності близько 2 і вологістю 25%, що містить більше 80% b-Двухкальціевий силікату в перерахунку на суху речовину. Щільність шламу в стані природної вологості становить близько 1000 кг / м 3. При ущільненні у вологому стані сієніт шлам проявляє здатність до конденсації в монолітний водостійкий матеріал і подальшого набору міцності в часі.

Нефеліновий шлам відноситься до 3 класу радіоактивності може бути використаний для дорожнього будівництва поза населених пунктах. Використання нефелінового шламу в дорожньому будівництві актуально, так як запаси його величезні, є в'язким матеріалом, а також дозволяє продовжити дорожньо-будівельний сезон при низьких температурах. Рядовий сієніт шлам, який використовується як матеріал дорожньої основи, має здатність омонолічіваются в момент ущільнення, набуваючи початкову міцність на стиск 1,0-1,2 МПа; і збільшувати її згодом до 25 МПа і більше в результаті триваючого процесу гідратації Двухкальціевий силікату. Ущільнений і затверділий сієніт шлам морозостійкий, володіє теплоізоляційним властивістю, підвищеної деформативність і тріщиностійкість в порівнянні з цементобетоном [1].

Завдяки вмісту великої кількості b-Двухкальціевий силікату в нефелінових шламі забезпечується можливість приготування на його основі в'яжучого матеріалу, який використовується для зміцнення місцевих ґрунтів в дорожніх підставах, а також можливість використання рядового шламу в якості матеріалу для пристрою з нього монолітних основ. Такий шлам може бути ефективно використаний не тільки в дорожньому будівництві, але і для отримання цементу, щелочестойких будівельних розчинів і бетонів, для виготовлення автоклавних будівельних виробів, вогнетривких матеріалів, формувальних сумішей, для вапнування кислих ґрунтів і для деяких інших цілей.

Матеріали в'язкі з нефелінового шламу отримують шляхом спільного помелу висушеного нефелінового шламу і активатора твердіння. Нефелінового в'яжучий складається з 80% нефелінового шламу, 15% вапна і 5% гіпсу. Температура висушування становить не більше 150 ° С. Як активаторів твердіння так само використовується гіпсовий камінь при витраті 7%, портландцемент або портландцементний клінкер при витраті 15% маси в'яжучого.

Грунти, укріплені нефеліновими в'яжучими, нефеліновим шламом в поєднанні з цементом, і рядовий відвальний сієніт шлам рекомендується застосовувати для влаштування верхнього і нижнього шарів підстав під асфальтобетонне і цементобетонні покриття, а також морозозахисного шару в районах, які не мають необхідних дренуючих матеріалів. Для влаштування дорожніх основ з грунтів, укріплених нефеліновими в'яжучими, дозволяється застосовувати всі види і різновиди великоуламкових, піщаних і глинистих ґрунтів, за винятком глин з числом пластичності більше 20. Нефелінові в'яжучі, призначені для зміцнення ґрунтів, повинні мати марку не нижче 100 і міцність при вигині через 28 діб тверднення не менше 3 МПа, при стисненні - не менше 10 МПа.

Як верхніх шарів основ під вдосконалені дорожні покриття рекомендується використовувати такі компоненти: цементобетон знижених марок, кам'яні матеріали, різні грунти, відходи промисловості, що укріплюються мінеральними і органічними в'яжучими матеріалами або відходами промисловості, що володіють терпкими властивостями, наприклад, мелений сієніт шлам, щебінь [2 ].

Основні напрямки використання нефелінових шламів в дорожньому будівництві представлені на малюнку 1.

Малюнок 1 Схема застосування нефелінових шламів в дорожньому будівництві

При укріпленні грунтів нефеліновими в'яжучими суміш готують двома способами: в стаціонарній змішувальній установці з подальшою вивезенням суміші до місця укладання; Грунтозмішувальні машинами безпосередньо на автомобільній дорозі. При влаштуванні дорожніх основ з укріплених грунтів суміш готують в кар'єрних змішувальній установці або на бетонному заводі. Суміш після профілювання ущільнюють катками на пневматичних шинах до необхідної щільності не менше 0,98 стандартної. Якщо розрив у часі між пристроєм дорожньої основи та укладанням покриття становить не більше доби, то догляд за свіжоукладеним шаром укріпленого грунту не здійснюють.

Для зміцнення нефеліновим шламом в поєднанні з цементом рекомендується використовувати в залежності від дисперсності нефелінового шламу такі різновиди грунтів: незцементовані типу крупнозернистих пісків, гравійно-піщані суміші, різні великоуламкові кам'яні матеріали, в тому числі і маломіцні - при використанні немолотого нефелінового шламу; незцементовані грунти, а також різні середньо- і дрібнозернисті, в тому числі одномірні, піски, супіски легкі, великі і пилуваті з числом пластичності не більше 5 - при використанні тільки меленого нефелінового шламу. Немелений сієніт шлам для зміцнення грунтів застосовують як в сухому вигляді, так і в стані природної вологості. Найбільш ефективно використовувати мелений сієніт шлам з дисперсністю, близькою до дисперсності портландцементу. Для зміцнення ґрунтів, використовують не тільки портландцемент, а також добавки каустичної соди (NаОН), хлористого кальцію (СаСl2).

При зміцненні крупнозернистих пісків, гравійно-піщаних сумішей, різних кам'яних матеріалів, в тому числі і маломіцних, застосовують добавку портландцементу в кількості 7% в поєднанні з 15% немолотого шламу або 5% цементу з тією ж кількістю меленого шламу. При укріпленні грунтів з використанням немолотого шламу для підвищення морозостійкості передбачають застосування добавок легкорозчинних хімічних речовин типу NaOH або СаСl2 в кількості 1% маси шламу. При цьому дозування шламу в суміші може бути знижена орієнтовно на 5% маси шламу. При використанні меленого шламу вплив добавок NaOH і СаСl2 виражено менш яскраво. Однак і в цьому випадку введення їх в кількості 1% маси шламу також забезпечує підвищення морозостійкості укріпленого матеріалу. При використанні меленого шламу в поєднанні з цементом відношення зазначених компонентів за умови їх спільного змішування становить орієнтовно 5 до 1 [3].

Зберігання шламу здійснюється окремо за видами. Немелений шлам зберігають під навісами в місцях, захищених від вологи, вітру, не допускаючи забруднення його сторонніми домішками. Мелений шлам зберігають так само, як і цементи або інші мінеральні в'язкі речовини [3].

Таким чином, доцільно застосовувати сієніт шлам при будівництві дорожніх підстав як у вигляді спеціально приготованого в'яжучого для зміцнення місцевих ґрунтів, так і в вихідному рядовому вигляді в якості матеріалу монолітного підстави. Необхідно так само відзначити позитивний вплив на міцність і морозостійкість грунтів, укріплених нефеліновими в'яжучими. Застосування таких в'яжучих дозволяє проводити роботи по виправленню рівності підстави в певний термін після закінчення ущільнення. Використання нефелінових в'яжучих в технології виробництва робіт дозволяє підвищити темпи і поліпшити якість дорожнього будівництва. Завдяки достатній початковій міцності ущільненого нефелінового шламу і наявності у нього тиксотропних властивостей, рух транспорту по шламових підставі можна відкривати практично відразу після закінчення його ущільнення, експлуатувати підставу під рухом тривалий час і, в разі необхідності, виправляти його рівність шляхом розпушування, повторного профілювання і ущільнення .

Застосування нефелінових шламів дозволить скоротити дефіцит дорожньо-будівельних матеріалів, підвищити темпи і якість дорожнього будівництва, збільшити довговічність автомобільних доріг і знизити їх кінцеву вартість. З причини того, що накопичений в відвалах сієніт шлам займає величезну корисну площу і створює постійну небезпеку забруднення ґрунту, атмосфери і оточуючих водойм, використання його в дорожньому будівництві крім досягнення техніко-економічного ефекту сприяє вирішенню завдання охорони навколишнього середовища.

Список використаної літератури

1 Безкровний В. М. Застосування нефелінового шламу для будівництва основ автомобільних доріг в умовах Сибіру. Дисертація. Маріуполь, 1983.

3 Методичні рекомендації щодо застосування нефелінового шламу Ачинського глиноземного комбінату при влаштуванні основ автомобільних доріг в районах Західного і Східного Сибіру. Минтрансстрой. Київ, 1981.