Укрепление грунтов золами и шлаками. Использование отходов в стройматериалах

Золошлаковые смеси применяют в качестве материала для сооружения насыпей земляного полотна или малоактивной гидравлической добавки, в сочетании с цементом при укреплении грунтов на дорогах III-IV категорий.

Критерием пригодности золошлаковой смеси для возведения земляного полотна считают их морозостойкость, которая характеризуется величиной относительного морозного пучения (Кпуч). Оно представляет собой отношение вертикальной деформации пучения при промораживании образца к его первоначальной высоте, выраженной в процентах. Степень пучинистости материалов определяют на образцах, выдержанных 7, 28 и 90 сут.

По степени морозостойкости золошлаковые смеси классифицируют на:

- непучинистые (Кпуч < 1 %);

- слабо пучинистые (Кпуч = 1ч3 %);

- пучинистые (Кпуч = 3ч10 %);

- сильно пучинистые (Кпуч > 10 %).

Непучинистые и слабо пучинистые золошлаковые смеси применяют при возведении насыпей земляного полотна без ограничений. Пучинистые золошлаковые смеси допускаются при обязательном осуществлении комплекса мероприятий по обеспечению устойчивости земляного полотна, особенно верхних его слоев, находящихся в зоне промерзания. К таким мероприятиям относятся:

- назначение крутизны откосов с учетом возможности механизированного планирования, уплотнения и укрепления поверхности откосов или устройства защитных слоев на откосах насыпи;

- применение морозозащитных слоев в верхней части земляного полотна;

- устройство дренажа или капилляропрерывающих слоев;

- устройство берм и изолирующих слоев в основании земляного полотна;

- укрепление обочин земляного полотна и устройство требуемого водоотвода в процессе послойного возведения земляного полотна.

Сильно пучинистые золошлаковые смеси для возведения насыпей земляного полотна не допускаются.

Золы уноса сухого улавливания, используемые в качестве самостоятельного вяжущего или активного компонента смешанного, должны отвечать требованиям, приведенным в таблице 7.

Таблица 7. - Требования к золе уноса сухого улавливания

Нормируемый показатель	Требования к золе уноса
	как самостоятельному вяжущему	активному компоненту
		с цементом	с известью
Содержание свободного кальция, %	Не менее 8	Не более 4	-
Удельная поверхность, см2 /г не менее	3000	3000	3000
Содержание сернистых и сернокислых соединений - (в пересчете наSO3), %, не более	6	3
Потери при прокаливании, %, не более	5	10	10

Золошлаковые смеси, применяемые как малоактивная гидравлическая добавка в сочетании с цементом или известью для укрепления грунтов, должны содержать частицы размером: мельче 0,071 мм - более 60 %, крупнее 2 мм - не более 5 %; п.п.п. - не более 10 %.

Для укрепления золами сухого улавливания в качестве самостоятельного вяжущего или как компонента смешанного вяжущего, а также золошлаковыми смесями в сочетании с цементом пригодны:

- крупнообломочные несцементированные грунты, включая различные естественные смеси;

- отходы, получаемые при дроблении каменных материалов;

- пески фавелистые, пески крупные, средние, мелкие, в том числе пылеватые, а также однородные мелкие;

- супеси всех разновидностей;

- легкие суглинки.

Водородный показатель (рН) всех видов фунтов должен быть не ниже 4. Общее содержание легкорастворимых солей в обрабатываемых грунтах допускается не более 3 % (по массе грунта) при сульфатном засолении и не более 5 % - при хлоридном.

Грунты и материалы, получаемые как отходы камнедробления, укрепленные золами уноса или золошлаковыми смесями, должны отвечать требованиям таблицы 8.

Таблица 8. - Физико-механические свойства укрепленных материалов

Показатель	Класс прочности
	1	2	3
Предел прочности при сжатии водо-насыщенных образцов в 90 сут, кгс/см2	60-40	40-20	20-10
То же, на растяжение при изгибе, не менее	10	6	2
Коэффициент морозостойкости образцов в 90 сут, не менее	0,75	0,70	0,65
Влажность образца (сверх оптимальной влажности уплотнения) после испытания на замораживание-оттаивание, %, по массе, не более	2	4	4

Содержание зол уноса сухого отбора, применяемых в качестве самостоятельного вяжущего или активного компонента, назначают не менее:

- 20 % (массы смеси) - при использовании золы в первом случае;

- 15-20 % - во втором, в сочетании с 4-6 % цемента, 5-8 % - с известью.

Количество зол уноса или золошлаковых смесей, не отвечающих требованиям таблицы 11, должно быть не менее 15-25 % совместно с 5-10 % цемента.

Для повышения прочностных показателей укрепления грунтов вводят 4-6 % (массы золы) хлористого кальция.

Для укрепления легких суглинков содержание золы должно составлять не ниже 25 % (массы смеси). Морозостойкость таких укрепленных грунтов можно повысить добавкой каустической соды 0,7-1 % массы сухого грунта.

ГОСТ 25818-91 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов» предусматривает применение зол уноса сухого отбора в качестве компонента для приготовления тяжелых, легких, ячеистых бетонов и строительных растворов. Кроме того, они используются в качестве тонкомолотой добавки для жаростойких бетонов и минеральных вяжущих. Золы подразделяются на кислые (до 10 % оксида кальция) и основные (более 10 %). При этом нормируются:

- содержание оксида кальция, оксида магния, сернистых; сернокислых соединений в пересчете на SО3, щелочных оксидов в пересчете на Na2O;

- потеря массы при прокаливании;

- удельная поверхность;

- остаток на сите № 008;

- влажность золы - не более 1 % по массе

- величина суммарной удельной активности естественных радионуклидов.

ГОСТ 25592-91 «Смеси золошлаковые тепловых электростанций для бетонов» распространяется на золошлаковые смеси гидроудаления, применяемые в качестве компонента при приготовлении строительных растворов, а также тяжелых, легких и ячеистых бетонов для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций и изделий.

Золошлаковые смеси состоят из шлакового песка (размер зерен от 0,315 до 5 мм) и шлакового щебня (размер зерен крупнее 5 мм). Нормируются:

- удельная поверхность;

- потеря массы при прокаливании;

- содержание оксидов кальция и магния, сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3, щелочных оксидов в пересчете на Na2O;

- влажность - не выше 15 % по массе;

- величина суммарной удельной активности естественных радионуклидов.

Шлаковый щебень золошлаковой смеси должен обладать стойкостью против силикатного и железистого распадов, отвечать требованиям по морозостойкости.

ГОСТ 9128-97 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон» допускает применять в качестве минеральных порошков для пористого и высокопористого асфальтобетона, а также плотного асфальтобетона марок II и III золы уноса и золошлаковые смеси. Для этих материалов нормируются

- зерновой состав;

- пористость;

- водостойкость образцов из смеси порошка с битумом;

- показатель битумоемкости;

- потери при прокаливании;

- содержание активных окислов кальция и магния, а также водорастворимых соединений.

ГОСТ 23538-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства» предусматривает применение в качестве вяжущего материала золу уноса с удельной поверхностью свыше 150 м2/кг, содержанием сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 не более 6 % и потерями при прокаливании не более 5 % по массе.

Золошлаковая смесь, подвергаемая обработке неорганическими вяжущими, должна отвечать требованиям ГОСТ 25592-91, ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства» предусматривает возможность применять для приготовления смесей порошковые отходы промышленного производства, которые должны отвечать требованиям ГОСТ 9128-97.

ГОСТ 26644-85 (изменение № 1 от 2000 г.) устанавливает требования к щебню и песку, образующимся при сжигании углей на тепловых электростанциях. Их применяют в качестве заполнителей для тяжелых и легких бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений. Стандарт не распространяется на бетон для дорожных покрытий. Нормируются:

- зерновой состав;

- насыпная плотность;

- химический состав (потеря массы при прокаливании, содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SО3, содержание свободного кальция).

Щебень должен обладать стойкостью против силикатного и железистого распадов

1.3.2 Отечественный и зарубежный опыт применения зол и золошлаковых смесей в дорожном строительстве

Отходы от сжигания твердого топлива на ТЭС широко используются при строительстве автомобильных дорог как в России, так и за рубежом. Ниже приведены следующие области их применения:

Зола сухого отбора:

- медленнотвердеющее самостоятельное вяжущее для устройства оснований дорожных одежд из укрепленных грунтов и каменных материалов;

- активная гидравлическая добавка в сочетании с неорганическими вяжущими (цементом или известью) для устройства оснований;

- активная гидравлическая добавка в сочетании с битумными или полимерно-битумными вяжущими;

- составная часть минерального порошка или для его замены при приготовлении асфальтобетонной смеси;

- добавка взамен части цемента и заполнителя при приготовлении тяжелого бетона и раствора;

Отвальные золошлаковые смеси гидроудаления:

- техногенный грунт для сооружения дорожных насыпей;

- материал, укрепленный цементом или другими вяжущими, для устройства оснований и дополнительных слоев дорожных одежд;

- малоактивная гидравлическая добавка к извести при приготовлении золоизвестковых вяжущих для укрепления грунтов и каменных материалов;

- взамен минерального порошка и частично песка при приготовлении асфальтобетона;

- заполнитель при приготовлении тяжелого песчаного бетона.

При применении зол и золошлаковых смесей достигается следующая экономия цемента:

- при использовании активных зол уноса сухого отбора в качестве самостоятельного медленно твердеющего вяжущего - 100 %;

- при использовании малоактивных зол уноса сухого отбора в качестве добавок к цементу - до 50 %;

- при укреплении цементом золошлаковых смесей гидроудаления (вместо естественных песчаных грунтов или в качестве добавок к ним) - 20-30%.

1.3.3 Применение зол сухого улавливания в качестве самостоятельного медленно твердеющего вяжущего материала или гидравлической добавки к цементу или извести

Большая эффективность применения сухих зол в качестве самостоятельного вяжущего наблюдается при укреплении гравийно-песчаных и песчаных грунтов, а также супесей.

Комплексными вяжущими с активными компонентами в виде золы укрепляются песчано-щебенистые грунты, получаемые при дроблении малопрочных известняковых и песчанистых (либо других) пород, дресва изверженных и метаморфических пород, отходы камнедробления или крупнообломочные отходы промышленных предприятий. Исследовалось укрепление связных грунтов (суглинков и глин с числом пластичности до 21) золой с добавками химических веществ либо как компонента комплексного вяжущего.

Активность сухих зол определяется их дисперсностью и химико-минералогическим составом. Гидравлическая активность зол обусловлена наличием свободной СаО, определяющей высокое значение рН их водных вытяжек (отношение золы к воде 1:10). Как показали исследования [14], образцы золы горючих сланцев Эстонии, содержащие 6,3 % свободной СаО, имели прочность при сжатии в возрасте 28 сут - 7,2 МПа, в 90 сут - 9,8 МПа, 180 сут - 12,3 МПа, к году - 13,6 МПа. Ангренская зола бурых углей, содержащая 3,3 % свободной СаО, в возрасте 28 сут имела прочность 18,7 МПа, к году - 96,7 МПа.

В таблице 9 приведены результаты определения активности зол Канско-Ачинских бурых углей [11]. Активность этих зол устанавливали испытанием образцов, твердевших в нормальных условиях в течение 7, 28 и 90 сут. Образцы-цилиндры диаметром и высотой 5 см изготавливали из золы, увлажненной до оптимальной влажности, путем прессования под нагрузкой 150 кгс/см² в течение 3 мин.

Таблица 9. - Прочность при сжатии образцов из зол сухого улавливания Канско-Ачинских углей

Наименование ТЭС	Содержание свободной CaO+MgO, %	Прочность при сжатии образцов, МПа, в возрасте, сут
		7	28	90
Красноярская ТЭЦ-1	8,0	0,34	1,05	1,81
Красноярская ТЭЦ-2	9,2	1,88	5,27	9,90
Иркутская ТЭЦ-6 (ЭФ)	9,1	4,27	8,04	10,83
Иркутская ТЭЦ-6 (БЦУ)	11,6	1,25	1,98	2,08
Усть-Илимская ТЭЦ	5,0	0,56	0,89	2,17
Канская ТЭЦ (БЦУ)	9,6	2,17	2,63	6,07
Новосибирская ТЭЦ-3	9,0	17,78	22,30	31,62
Назаровская ГРЭС	5,9	3,28	8,26	12,31

В таблице 10 приведены результаты укрепления мелкого песка различными золами сухого улавливания, содержащими 5-20% свободной СаО. По классификации, приведенной в п. 2.2, эти золы относятся к активным.

Таблица 10. - Кинетика твердения мелкого песка, укрепленного золами сухого улавливания

Вид топлива	Содержание золы в смеси, % -	Прочность при сжатии водонасыщенных образцов, МПа, в возрасте, сут
		28	90	120	180	360
Прибалтийские горючие сланцы	10	0,4	1,2	2,1	3,2	4,0
	15	1.6	3,0	6,5	7,6	9,2
	20	3,3	5,9	7,8	8,9	10,4
Горючие сланцы Поволжья	15	1,6	1,8	1,8	2,0	2,5
	20	1,8	2,2	2,4	2.6	2,8
	25	2,5	3,0	3,7	3,9	4,5
Бурый уголь Ангренского бассейна	10	0,4	0,6	0,8	0,9	1,3
	15	0,7	1,2	1,2	1,3	1,8
	20	0,8	1,2	1,6	1,9	3,0
	25	2,9	4,1	4,4	4,6	5,0
Бурый уголь Ирма-Бородинского разреза	10	0,7	2,6	3,5	4,3	5,8
	15	1,1	3,5	4,3	5,8	6,9
	20	2,3	4,7	5,8	6,3	8,8
Бурый уголь Назаровского разреза	15	0,3	0,7	0,9	1,1	1,3
	20	0,5	1,1	1,3	1,8	2,0
	25	0,8	1,7	1,9	2,3	2,6

Из таблицы 10 видно, что наиболее активно увеличивается прочность в интервале 90-180 сут, но не наблюдается прямой пропорциональной зависимости этого процесса от содержания свободной окиси кальция. Определение прочности образцов в водо-насыщенном состоянии показало, что эти золы сухого улавливания являются эффективным самостоятельным медленно твердеющим минеральным вяжущим. В таблице 11 даны результаты укрепления мелкого песка неактивными золами от сжигания экибастузского каменного угля и донецкого антрацита. Эти золы не содержат свободной окиси кальция. Использование таких зол в качестве добавки к цементу обеспечивает существенную экономию последнего. Введение в смесь 10 % золы от сжигания экибастузского каменного угля позволило уменьшить количество цемента на 40 % и получить образцы в 90-суточном возрасте с такой же прочностью, как и при укреплении песка одним цементом. При добавлении 20 % золы расход цемента можно уменьшить в 2 раза.

Таблица 11 - Прочность при сжатии водо-насыщенных образцов мелкого песка, укрепленного цементом и золой сухого улавливания

Вид топлива	Состав смеси, %	Прочность при сжатии образцов, МПа, в возрасте, сут
	песок	цемент	зола	28	90
Каменный уголь Экибастузского бассейна	94	6	-	0,8	1,4
	92	8	-	1,7	2,4
	90	10	-	2,2	3,3
	8	12	-	3,2	5,7
	84	6	10	1,5	3,4
	74	6	20	2,3	6,9
Антрацитовый уголь Донецкого бассейна	92	8	-	1,6	2,2
	90	10	-	1,3	3,3
	88	12	-	1,5	3,5
	85	6	9	2,1	4,8
	82	6	12	2,3	5,2
	79	6	15	5,3	6,7
	76	6	18	3,4	6,9

Использование в качестве добавки к цементу 10 % золы от сжигания донецкого антрацитового угля позволяет сократить расход цемента в среднем на 50 %.

Приведенные данные показывают, что не всегда содержание СаО влияет на скорость упрочнения и разупрочнения активных зол и не является единственной характеристикой их активности. Более того, при хранении активных зол на воздухе их активность снижается за счет процессов гидратации и карбонизации свободных СаО.

Сызранская зола горючих сланцев, содержащая 4,1 % свободной СаО, в возрасте 28 сут имела прочность 10,2 МПа, в 3 мес. - 17 МПа. Однако в дальнейшем наблюдается разуплотнение зольного камня и в 6 мес. прочность составила 9,3 МПа, в год - 5,7 МПа. По результатам валового химического анализа установлено наличие в составе этой золы закисного железа, сульфитной серы (в виде пирита), а также гипса. Наличие трехкальциевого алюмосиликата способствует быстрому упрочнению, а окислительно-восстановительные процессы и формирование гидроалюмосиликатов кальция высокой основности при избытке гипса вызывают разупрочнение зольного камня через 3 мес. и более.

Проведенными исследованиями показано, что в активных золах присутствуют силикаты, алюминаты и ферроалюминаты кальция различной основности, которые могут гидратироваться с различной скоростью. В буроугольных золах обнаружены СаS, Са2S и С3А, что позволяет проводить аналогию между процессами структурообразования в зологрунтовых и цементогрунтовых смесях на определенных стадиях их твердения.

В сухой золе нормируются содержание свободной окиси кальция, сернистых и сернокислых соединений, количество несгоревших частиц и степень дисперсности. Было установлено [13], что при содержании в золе свободной извести в количестве 15 % и более наблюдается снижение морозостойкости укрепленных песчаных грунтов. Объясняется это возникновением и развитием при твердении золы гидросульфоалюминатных кальциевых структур, которые создают защитные пленки на частицах вяжущего и выступают как замедлители схватывания. Высокое содержание свободной окиси кальция создает условия для пересыщения, при котором кристаллизация гидросульфоалюмината сопровождается большим кристаллизационным давлением, что снижает прочность образующихся структур. Кроме того, в результате гидратации и карбонизации образуется карбонат кальция, который не морозостоек.

Для получения требуемой морозостойкости при применении зол с содержанием свободной извести выше 15 % необходимо вводить химические добавки. Установлено [12], что введение 3-5 % (массы золы) хлористого кальция значительно увеличивает морозостойкость укрепленного песчаного грунта как в ранние сроки твердения (28 сут), так и в более поздние (до 1 года) сроки хранения образцов. В растворах хлористого кальция резко ускоряются реакции образования гидросульфоалюмината и кинетика нарастания прочности. Ускоряются также процессы твердения других силикатов кальция.

Другой важной характеристикой гидравлической активности сухих зол является наличие минералов, близких по составу к клинкерным минералам портландцемента, - CaO, MgO, SiO2, Аl2Оз Fе2О3, К2О, Na2O (см. таблицу 7). Активность зол и процессы упрочнения зологрунтов зависят и от формы окислов - свободные, закисные, связанные в силикаты с различной основностью.

Рассчитанные гидравлические модули активных зол свидетельствуют о сближении их гидравлической активности с глиноземистым цементом, а значения кремнеземистого и глиноземистого модулей - с их величинами для портландцемента.

Вместе с тем валовой химический анализ установил насыщенность активных и (тем более) неактивных сухих зол окисью кальция по сравнению с цементами. Это позволяет активизировать золы добавлением извести в виде СаО или Са(ОН)₂ и цемента к неактивным золам и кальциевых электролитов и других веществ - к активным.

Проведенные исследования и практика строительства показали, что для укрепления песчаных грунтов эффективно цементозольное вяжущее, а суглинистых грунтов - известково-зольное.

Так, песок, укрепленный 4-8 % (от массы смеси) сланцевой золы уноса, применялся для устройства обочин [44]

Зола уноса Владимирской ТЭЦ [46], примененная в качестве компонента вяжущего при укреплении грунтов, позволяет снизить расход цемента на 20 % и обеспечить требуемые физико-механические свойства укрепленного грунта. В работе [51] описан опыт применения зол уноса Владимирской ТЭЦ при укреплении малопрочных известняков. На строительстве автомобильной дороги Ладога-Лунево слой известнякового щебня, укрепленной негашеной известью и золой уноса, укладывали на песчаное основание. Поверх укрепленного грунта устраивали двойную поверхностную обработку.

Хорошие результаты получены и при укреплении известнякового щебня цементом с добавкой золы уноса.

По эффективности укрепления зольными вяжущими грунты располагаются в следующем порядке [55]:

- тяжелые суглинки (Ч.П. = 12ч17);

- легкие суглинки (Ч.П. = 7ч12);

- супеси (Ч.П. = 1ч7);

- пески, глины (Ч.П. = 17ч25).

Для повышения морозостойкости и прочности грунтов, укрепленных золой уноса, вводят добавки-активаторы - хлористый кальций и каустическую соду.

Имеется опыт применения зол уноса в бетонных смесях для устройства цементобетонных покрытий в условиях Сибири [75], что позволяет:

- улучшить связанность бетонной смеси;

- снизить расход цемента на 30-40 % по сравнению с обычным бетоном для получения равнопрочного по изгибу материала [39];

- улучшить трещиностойкость бетона.

Укатанный бетон с добавками золы уноса до 30 % обладает достаточно высокой стойкостью к шелушению.

Зола в бетоне выполняет роль активной минеральной добавки, а также микронаполнителя, улучшающего структурообразующие свойства смеси [56]. При введении золы в оптимальном количестве водопотребность бетонной смеси практически не изменяется.

Зола в растворах и бетонах [40] используется:

- как добавка в обычный и гидротехнический бетоны, выступая в качестве заполнителя цемента и песка или взамен части цемента;

- при производстве пористого заполнителя (зольного гравия);

- как добавка в цементные растворы для нагнетания при ремонтных работах;

- в качестве гидравлической добавки при производстве цемента;

- как добавка при производстве кирпича.

1.3.4 Применение зол сухого улавливания в качестве добавки к битумам или полимерно-битумным вяжущим

Исследования и опыт строительства [16] показали, что грунт, укрепленный зольно-битумным вяжущим, можно использовать в качестве слоев оснований под покрытия капитального типа или покрытий на дорогах III-V категорий во II-III дорожно-климатических зонах. Для обработки применяют: песчано-гравийные смеси, пески различного зернового состава, в том числе однородные, и супеси, в том числе пылеватые.

В качестве органических вяжущих используют битумные пасты (на известковом эмульгаторе) и сырые нефти, в том числе высокосмолистые.

В зависимости от требуемой прочности и назначения укрепленного грунта в конструкции дорожной одежды рекомендуются следующие дозировки вяжущих материалов (по массе грунта):

- зола уноса - не менее 15 %;

- известково-битумная паста - 4-5 % (в пересчете на битум);

- нефть - 4-6 %.

Приготовление укрепленного грунта осуществляется по традиционной технологии: либо в стационарных условиях, либо на месте производства работ с применением грунтосмесительных машин. Уход за готовым слоем укрепленного грунта производят розливом битумной эмульсии: 0,8-1 л на 1 м² поверхности укрепленногo материала.

Сухие сланцевые золы применяли для приготовления битумоминеральных смесей при строительстве дорожных покрытий и оснований [17]. В состав смесей входили щебень из природного камня или гравия, гравий и песчано-гравийные смеси. Кроме того, можно включать природный, дробленый, а также шлаковый пески. Допускается использовать отсевы продуктов дробления горных пород и гравия, а в качестве вяжущего материала - жидкие нефтяные битумы.

Рекомендуемое содержание сланцевой смолы в зависимости от способа приготовления смеси и ее использования в дорожной одежде составляет 5-12 % массы минеральной части смеси

Получаемые смеси, содержащие сланцевую золу, можно использовать непосредственно после приготовления (теплые смеси) или после хранения в штабелях (складируемые смеси).

Теплые смеси в зависимости от величины водонасыщения подразделяют на плотные (1-3 %) и пористые (3-8 %). Водонасыщение складируемых смесей - 3-8 %.

Исследованиями [34] было установлено, что при укреплении щебеночных и песчаных смесей золой сухого улавливания (10-20 % массы смеси) и гудроном (3-4 % массы смеси) марки СВ повышаются водо- и морозостойкость укрепленного грунта он отвечает требованиям 1-го класса.

Проведенные исследования [37] показали, что пески, укрепленные битумной пастой (4 % эмульгированного битума от массы песка) и золой уноса (15-20 %), характеризуются ускоренным формированием структуры, повышенными плотностью, прочностью и морозостойкостью. Уже в возрасте 28 сут. песок, укрепленный зольно-битумным вяжущим, имел прочность при сжатии в водо-насыщенном состоянии 50 кгс/см2, после 25 циклов замораживания-оттаивания - 20-30 кгс/см2. Увеличилась деформативная способность, особенно при отрицательных температурах.

Глинистый грунт, укрепленный зольно-битумным вяжущим, имеет низкие водонасыщение и набухание.

Введение битумных вяжущих в зологрунты позволяет:

- оптимизировать процессы твердения последних во времени;

- использовать золы с различным содержанием свободной СаО;

- снизить расход золы на 10 % (от массы грунта);

- расширить номенклатуру укрепляемых грунтов за счет использования суглинков и глин.

Работами [67] установлена эффективность добавки сланцевой золы (2-4,5 % массы смеси) в сочетании с ФПС (фосфополугидрат сульфата кальция) для укрепления грунтов. Применение этого комплексного вяжущего позволяет уже после 28 сут. твердения получить материал, отвечающий требованиям 1 класса прочности.

1.3.5 Применение золошлаковых смесей для устройства земляного полотна

Золошлаковые материалы, которые согласно ГОСТ 25100-95 являются техногенными грунтами, можно использовать для возведения земляного полотна автомобильных дорог. Однако необходимо учитывать, что некоторые свойства этого материала (неоднородность состава, способность к набуханию и морозному пучению, наличие несгоревших частиц топлива) могут оказать негативное влияние на его долговременную безаварийную работу. Поэтому следует разработать специальные конструктивные и технологические мероприятия, чтобы исключить (или по крайней мере смягчить) такое воздействие.

Золошлаковые смеси из отвалов ТЭС впервые применены для возведения земляного полотна при строительстве подъездных дорог в районе городов Тверь, Воркута и др. [24]. Методы и технология использования золошлаковых смесей для сооружения земляного полотна автомобильных дорог исследовались в Союздорнии, Гипродорнии, научных центрах Белоруссии, Украины, Казахстана, Узбекистана. За основной критерий пригодности золошлаковых смесей в качестве материала для возведения земляного полотна была принята их морозостойкость (степень пучинистости), устанавливаемая по величине относительною морозного пучения [23]. Наиболее однородными (и пригодными) признаны каменноугольные золошлаковые смеси. Установлено, что величина относительного морозного пучения торфяных, буроугольных золошлаковых смесей и золы уноса составляет 3,4-7,4 %, каменноугольных- 1,5-3 %. Кроме того, золошлаковые смеси обладают хорошей способностью к уплотнению.

Работы, проведенные при строительстве автомобильных дорог МКАД-Кашира, Москва-Серпухов, Алтай-Кузбасс и др., показали, что золошлаковые смеси, укладываемые в насыпь ниже рабочего слоя земляного полотна, должны быть максимально защищены от переувлажнения. С этой целью необходимо проведение следующих мероприятий [22]:

- крутизна откосов должна быть не менее 1:1,75 при высоте насыпи до 6 м; при большей высоте откосы нижней части насыпи (ниже 6 м) должны быть не круче 1:2, а верхней (выше 6 м) - не круче 1:1,75;

- поверхность откоса следует защищать растительным грунтом толщиной не менее 0,3-0,4 м;

- золошлаковую смесь необходимо укладывать на слой из не дренирующего глинистого грунта, который должен играть роль капилляропрерывающего слоя и предохранять насыпь из золошлаковой смеси от увлажнения снизу;

- при устройстве насыпи на участках с 3-м типом местности по условиям увлажнения в нижней ее части должны быть устроены бермы из глинистых водостойких грунтов шириной не менее 1 м для предотвращения подтопления слоя золошлаковой смеси долговременно стоящими водами.

Особое внимание следует уделять послойному уплотнению золошлаковой смеси с соблюдением режима влажности в зависимости от погодных условий. Влажность золы при уплотнении должна быть близка к оптимальной.

При применении золошлаковых смесей в рабочем слое земляного полотна необходимо принимать меры по нейтрализации неблагоприятных свойств золы, в основном ее способности к морозному пучению. Эти мероприятия должны быть направлены на предотвращение переувлажнения золошлаковых смесей в процессе укладки и ее работы в теле насыпи и должны включать [23]:

- назначение крутизны откосов с учетом возможности механизированной планировки, уплотнения и укрепления поверхности откосов;

- укладку морозозащитных слоев в верхней части земляного полотна;

- устройство дренажа и капилляропрерывающих прослоек;

- укладку защитного слоя на поверхность откоса;

- укрепление обочин земляного полотна.

В соответствии с [21] золошлаковые смеси, обработанные вяжущими материалами, целесообразно использовать в верхней части земляного полотна из-за их высоких теплоизоляционных свойств, позволяющих уменьшить промерзание грунтов земляного полотна.

Золошлаковые смеси, укрепленные цементом, образуют прочные водо- и морозостойкие структурные связи, обеспечивающие образование замкнутых пор [20].

Конструктивные слои из укрепленных золошлаковых смесей устраивают с целью обеспечить морозоустойчивость дорожных конструкций в условиях II-III дорожно-климатических зон на пучинистых грунтах земляного полотна дорог с покрытиями капитального, усовершенствованного или облегченного типов.

Для укрепления золошлаковых смесей используют 4-8 % (от массы смеси) цемента, а также жидкие битумы (1,5-2 % от массы золошлаковой смеси), СДБ (0,2-1 %), извести (7-9 %).

Для укрепления пылеватых песчаных, супесчаных и суглинистых грунтов, мелких одноразмерных песков, слагающих верхние слои земляного полотна, рекомендуется применять золы сухого улавливания в качестве самостоятельного вяжущего материала [21].

Золы уноса сухого улавливания используют для осушения верхней части земляного полотна при переувлажнении связных грунтов. Расход золы составляет 20-35 % от массы обрабатываемого грунта. Это позволяет в течение 3-4 сут. связать лишнюю воду и приблизить влажность песка и связного грунта в верхней части земляного полотна к оптимальной для его обработки или уплотнения [11].

При введении 2 % (от массы грунта) золы уноса Владимирской ТЭЦ [51] во влажный грунт через 18 ч на 5 % уменьшилась влажность грунта.

В работе (В.А. Гришина, инженер, В.Ф. Хританков, канд. техн. наук, А.П. Пичугин, д-р техн. наук, Новосибирский государственный аграрный университет) была рассмотрена разработка надежного и научно обоснованного способа получения укрепленного местного грунта применительно к климатическим условиям Новосибирской области. В этом отношении перспективным является укрепление грунтов золошлаковой смесью ТЭС с добавлением отходов асбесто-цементного производства и омыленного таллового пека.

Для реализации поставленной цели требовалось решить ряд теоретических и практических задач: провести анализ составов и свойств материалов, применяемых для укрепления грунтов основания автомобильных дорог, и анализ эффективности действия добавок различного типа в зольное вяжущее и композиции на его основе; теоретически обосновать и экспериментально подтвердить эффективность добавки омыленного таллового пека в зольное вяжущее; исследовать возможность микроармирования золошлакогрунта отходами асбестоцементного производства; оптимизировать составы золошлакогрунта с комплексными добавками; изучить закономерности влияния зольного вяжущего с добавками на физические, прочностные, деформативные и реологические свойства укрепленного грунта; оценить технико-экономическую эффективность работы.

Анализ научно-технической литературы и патентной информации по укреплению грунтов в дорожном строительстве и применению для этих целей золошлаковых отходов ТЭС показал, что данной проблеме посвящено большое количество работ. Отечественная практика утилизации зол в бетонах отдает предпочтение низкокальциевой золе, образующейся при сжигании каменного угля, имеющего относительно стабильный и однородный химический и зерновой состав, что не оказывает отрицательного влияния на равномерность изменения объема смешанного вяжущего вещества. Правильно подобранный состав бетонной смеси с золой по многим характеристикам может превосходить бетон на портландцементе и, прежде всего в отношении лучшей удобоукладываемости, повышенной прочности, более гладкой поверхности золобетонных конструкций.

Морозостойкость зольных цементов несколько ниже, а коррозионная стойкость выше, чем цементов без минеральной добавки. Зольные цементы отличаются более низкими деформациями усадки и набухания. Одна из особенностей цементов с добавками золы -- пониженное выделение тепла при гидратации. Это определяет пригодность для изготовления массивных сооружений из гидротехнического и дорожного бетона, при твердении которого повышенное тепловыделение цемента вызывает трещинообразование. Вяжущие на основе золошлаковых отходов имеют высокую коррозионную стойкость и обладают способностью в условиях повышенной влажности в течение длительного времени продолжать набирать прочность после достижения проектных показателей.

Наиболее распространенным местным материалом являются грунты, поэтому весьма актуальна разработка методов укрепления грунтов. Основания из укрепленных грунтов отличаются низкой стоимостью, долговечностью, повышенной морозостойкостью. Наиболее эффективным и простым является метод укрепления различных грунтов портландцементом. Несмотря на очевидные преимущества, применение портландцемента в укреплении грунтов несколько ограничивается его дефицитностью и высокой стоимостью. Кроме того, укрепление грунтов только с помощью цемента не всегда эффективно. Возможно использование золы ТЭС в сочетании с цементом или известью для укрепления несцементированных обломочных, песчаных и супесчаных грунтов. Наиболее пригодными для этих целей являются золы сухого улавливания и удаления.

При строительстве автомобильных дорог золы-уноса сухого удаления используют в качестве активной гидравлической добавки совместно с цементом или известью, а также как самостоятельное медленнотвердеющее вяжущее для устройства дорожных оснований и покрытий из укрепленных грунтов и отходов, получаемых при дроблении каменных материалов. Зола улучшает гранулометрический состав смеси и благодаря своим пуццолановым свойствам участвует в процессах схватывания и твердения цемента.

В смесях с грунтами отвальные золошлаковые материалы применяются при строительстве улучшенных грунтовых дорог. Эффективность применения отвальных золошлаковых смесей можно существенно повысить, вводя в них цемент, известь и другие добавки.

Использованные золы, шлаки и золошлаковая смесь представляют собой материал в виде разнопрочных гранул и кусков разнообразной величины и формы. Свойства материала как заполнителя для легких бетонов зависят от качества сжигаемого угля и технологического процесса его сгорания. В работе использованы золы бурых углей Назаровского и Березовского месторождений, золошлаковые смеси и шлак, образуемые при сжигании углей Томь-Усинского (Т-У) угольного бассейна на ТЭС и в котельных Новосибирска и Новосибирской области. Топливные золы и шлаки в отвалах неоднородны по своему химическому, минералогическому и гранулометрическому составу. Характерной особенностью кислых золошлаков является их неоднородность по размерам частиц, конфигурации, цвету и структуре. Преимущественно преобладают шарообразные частицы. Цвет частиц изменяется от светлого до черного с металлическим блеском. Испытания золошлаковой смеси по ГОСТ 25592--83 показали следующее: содержание шлака 1,3--19,7 мас. %; содержание зерен золы и шлака, проходящих через сито № 0,315, - 65,8--82,3 %; содержание зерен размером более 5 мм 13,1 -- 17,9 %; максимальный размер зерен шлака 19-24 мм; влажность 14-3-19,5 %; плотность насыпная 795--850 кг/м3; потеря массы при прокаливании 8,7-15,1 %.

Ввиду низкого содержания оксида кальция применяемые золошлаковые смеси и шлак относятся к неактивным инертным заполнителям согласно существующей классификации, а золы Назаровского и Березовского месторождений, содержащие до 40 % СаО, относятся к активным.

Используемый для некоторых сравнительных составов речной кварцевый песок Криводановского месторождения соответствует требованиям ГОСТ 8735--88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний» и ГОСТ 8736--85 «Песок для строительных работ. Технические условия» и отнесен к мелким пескам. Для дисперсного армирования грунтобетона использовали отходы асбестоцементной промышленности (АЦП), сопутствующие производству асбестоцементных изделий на заводе в г. Искитим Новосибирской области, представляющие собой крупнотоннажный шлак (отход) из гидротированного цемента. Шлам находится в рыхлом состоянии и содержит агрегированные или дисперсные частицы асбестоцемента с наличием до 50--60 % гидратированного портландцемента М400 производства Искитимцемента. Содержащийся в шламе хризотил-асбест представлен волокнами длиной 1--6 мм и диаметром 0,02--0,8 мкм. По химическому составу хризотил-асбест представляет собой гидросиликат магния, который может быть выражен формулой 3MgO*2SiO₂*H₂O.

В исследованиях был использован портландцемент М400 Искитимцемента. Испытания, проведенные по ГОСТ 310.1-4-81 и ГОСТ 5382-91, подтвердили его физико-механические и химические показатели, и соответствие требованиям ГОСТ 10178-85* «Портландцемент и шлакопортдандцемент. Технические условия». Альтернативное минеральное вяжущее представлено кальциевой известью негашеной, комовой, третьего сорта, медленногасящейся производства Искитимцементстроя без добавок с насыпной плотностью 930 кг/м³ и удельной поверхностью 3500--3600 см²/г.

Омыленный талловый пек, химический материал на основе жирных кислот, использовали как добавку-модификатор для активизации золошлаковой смеси.

Древесный пек не является химически индивидуальным веществом, а относится к коллоидно-аморфным системам, в состав которых входит свыше 200 наименований различных химических веществ -- сложных органических, главным образом кислотосодержащих веществ с большой молекулярной массой. Большая часть древесного пека состоит из высокомолекулярных веществ (оксикислот), которые образуются в результате разгонки смолы при высокой температуре за счет конденсации, переохлаждения, поликонденсации и полимеризации. В состав древесного пека входят также фенолы, смоляные и жирные кислоты, которые являются поверхностно-активными веществами. Эти вещества представляют большой интерес, так как обладают гидрофобизируюшим эффектом при взаимодействии с минеральными частицами грунта. Древесный пек обладает хорошими вяжущими свойствами, а также гидрофобностью, т. е. способностью придавать поверхности минералов полную или частичную несмачиваемость водой. Прочность и водоустойчивость грунтов, обработанных древесным пеком, зависит от равномерного распределения вяжущего в грунте, полноты обволакивания грунтовых частиц и их агрегатов вяжущим, качества сцепления вяжущего с поверхностью грунтовых минеральных частиц. В свою очередь, обволакивание минеральных частиц вяжущим обусловливается молекулярно-поверхностными свойствами грунтов, и в первую очередь величиной энергии свободной поверхности грунтов. При взаимодействии грунта, особенно его тонкодисперсной части, с вяжущим на минеральных частицах и агрегатах образуется слой вяжущею с повышенной плотностью, который и обеспечивает сцепление более активной части вяжущего с минеральной поверхностью грунта. Необходимо отметить, что поверхность минералов грунта вследствие различного строения их кристаллических решеток обладает различной адсорбционной способностью по отношению к вяжущему. Ребра и углы кристаллов вследствие большого количества нескомпенсированных зарядов, а следовательно, большого остаточного электросилового поля, более интенсивно сцепляются с вяжущим.

Оценку степени активности минеральных вяжущих осуществляли фотоэлектрокалориметрическим методом с использованием видимого света в диапазоне длин волн 400 - 75 нм. Данный метод позволил определить содержание оксидов кремния, железа и алюминия. Идентификацию различных фаз в образцах исходных материалов и укрепленного грунта, определение изменения структуры укрепленного грунта проводили рентгенофазовым методом. Присутствие в исследуемых материалах той ли иной фазы, обнаружение реакций взаимодействия выполняли дифференциальным термическим анализом (ДТА).

Непосредственно перед изготовлением образцов определяли максимальную плотность при оптимальной влажности (ГОСТ 22733--2002) в грунтах, укрепленных вяжущим (ГОСТ 23558--94). Изготовление, хранение и испытания образцов на сжатие, изгиб, определение деформационных характеристик, плотности, набухания и водонасыщения, испытания на морозостойкость производили в соответствии с нормативными требованиями ГОСТ 12801-98.

При сравнении прочностных характеристик отдавалось предпочтение прочности при растяжении и изгибе, поскольку данная схема испытания более точно отражает работу конструкции дорожной одежды. Сроки испытания для определения кинетики исследуемых характеристик были назначены 7, 28, 90, 180, 365, 545 и 730 сут. В качестве образцов использовали балочки 160x40x40 мм. Твердения золошлаковых смесей, укрепленных цементом, условно можно разделить на две стадии:

- взаимодействие между клинкерными материалами и водой с образованием основной части цементирующего вещества и выделением свободной извести;

- взаимодействие выделившейся извести с золой уноса, содержащейся в золошлаковой смеси, и образование вторичных цементирующих новообразований.

На первой стадии твердение протекает почти с такой же скоростью, как и в обычных бетонах. На второй стадии материал затвердевает гораздо медленнее, поэтому золошлаковые смеси, укрепленные цементом, способны постепенно увеличивать свою прочность в течение длительного времени. Выполнение физико-химических исследований выявило усиливающее влияние предлагаемой комплексной добавки в укрепленных грунтах по сравнению с укреплением цементом. Так, отмечено повышение термоустойчивости минеральных фаз и переход в зону повышенной температуры на термограммах практически для всех переходных процессов эндо- и экзотермических эффектов. Кроме того, на дифрактограммах появились дополнительные пики, соответствующие образованию гидросиликатов кальция, что свидетельствует о положительном влиянии комплексных добавок на активизацию зол и золошлаковых смесей. Подтверждением усиливающего влияния комплексных добавок на укрепленные фунты явились фотоэлектрокалориметрические и микроструктурные исследования, выявившие более упорядоченную структуру материала и его стабильность во времени.

Использование комплексных добавок при укреплении грунта для дорожного строительства с применением отходов АЦП и таллового пека в комплексе с золой уноса или золошлаковой смесью позволили получить устойчивые результаты по прочности грунтового основания и активизации оксида кальция в присутствии таллового пека. По разработанным рекомендациям и методике укрепления грунта непосредственно на строительной площадке были опробованы рецептуры грунтобетона с комплексными добавками и заложены производственные участки дорожного полотна. Отбор проб и испытание дорожного основания неразрушающими методами позволили сделать заключение о рациональности и эффективности использования выбранных добавок в дорожном строительстве.

1.3.6 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. В результате повышаются прочность укрепленного материала в водонасыщенном 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. Москвы, 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 % от массы золошлаковой смеси) песка средней крупности. Так, прочность образцов золошлаковой смеси Ступинской ТЭЦ в водонасыщенном 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 % (от 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 % (от 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 водонасыщенном 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 % от 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 для укрепленного 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.

1.3.7 Применение зол и золошлаковых смесей в асфальтобетоне

ГОСТ 9128-97 [19] допускает использование в качестве минеральных порошков для пористого и высокопористого асфальтобетонов, а также плотного золы уноса и золошлаковых смесей. Для таких материалов нормируются:

- зерновой состав;

- пористость;

- битумоемкость;

- потери при прокаливании;

- содержание окисей кальция и магния, водорастворимых соединений.

Исследованиями [50] показана целесообразность применения зол ТЭЦ городов Чита, Краснокаменск, Петровск-Забайкальск в качестве минеральных порошков для приготовления асфальтобетона

Работами [68, 69] установлена возможность применения зол и золошлаковых смесей Владимирской ТЭЦ в качестве заполнителя.

Обоснована [72] эффективность использования зол уноса и сланцевых фусов как минерального порошка при приготовлении асфальтобетонных смесей для устройства покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

Имеется опыт применения в дорожных асфальтобетонах материалов из отвалов золошлаковых смесей и отходов производства органических полимеров [76].

В работе [18] показано, что введение зол и золошлаковых смесей от сжигания каменных и бурых углей, торфов в качестве минерального порошка для приготовления асфальтобетонных смесей позволяет получать материал с нормативными физико-химическими характеристиками. Более высокие показатели свойств асфальтобетонных смесей получали при активации или домоле зол.

Активация золошлаковой смеси производилась следующим образом [53]. ЗШС помещали в сушильно-обжиговую камеру для обработки при температуре 600-800 °С. Затем материал поступал в смеситель, где обрабатывался гидрофобизирующим газом, который получали в генераторе путем нагрева гидрофобизирующего материала до температуры 200-250°С. В качестве гидрофобизаторов использовали топочный мазут, вязкий битум марки БНД 90/130, битум с добавками соответственно таллового масла и жирового гудрона. Расход гидрофобизатора составлял 0,15-0,3 % по массе адсорбента.

Лучшие показатели гидрофобности золошлака были получены при обработке газовой смесью битума БНД 90/130 и жирового гудрона в соотношении 1:1. Уменьшились пористость (с 51 до 45 % по объему) и битумоемкость (с 120 до 84 г), увеличилась удельная поверхность (с 3310 до 3670 см2/г). Кроме того, золошлак приобрел устойчивую, необратимую гидрофобность.

Домол золошлаковых материалов совместно с добавкой кварцевого песка улучшает качество смеси [54]. Битумоемкость порошка, полученного в результате помола ЗШС с добавкой 5 % кварцевого песка (массы ЗШС), составила 81,7 г (битумоемкость молотой золы без добавки песка - 117 г).

...