Полный текст

Интенсификация производства и решение социальных проблем Пермского края невозможны без развитий сети автомобильных дорог. Однако интенсивное строительство дорог требует развития промышленности по производству шлакощелочных вяжущих. Замена шлаками цемента, щебня и минерального порошка, на изготовление которых расходуется большое количество материальных и энергетических ресурсов, сопровождается резким снижением расхода топлива, электроэнергии и трудовых затрат на единицу строительной продукции. Многолетний опыт дорожных организаций показывает, что себестоимость шлаковых дорожно-строительных материалов намного ниже себестоимости аналогичной продукции и естественных горных пород. Применение шлаков в дорожном строительстве позволяет: - улучшить условия охраны окружающей среды; - рационально использовать местные сырьевые ресурсы; - снизить потребность в транспорте, в том числе в железнодорожном. В Пермском национальном исследовательском политехническом университете в течение ряда лет проводились работы по практическому использованию шлакощелочных вяжущих в дорожном строительстве. Установлено, что доменные молотые шлаки, активизированные щелочным компонентом, обладают высокой активностью, а грунты, укрепленные на их основе, - высокой прочностью. Более того, укрепление грунтов вяжущим на основе доменных шлаков имеет практическую ценность, так как шлаки позволяют укреплять грунты от полевых песков до отдельных видов глин [1-4]. В частности, исследовались вопросы зависимости колебаний температуры среды и сроков схватывания шлакощелочных вяжущих. Как установлено, сроки схватывания минеральных вяжущих веществ существенно зависят от температурных условий твердения. Это играет решающую роль в технологии приготовления и укладки шлакогрунтовых смесей в основания дорог [4]. Основная проблема в технологии зимнего бетонирования - оптимизация сроков схватывания исследуемых смесей как при положительных, так и при отрицательных температурах. Сроки схватывания шлакощелочного вяжущего (ШЩВ) определяются скоростью процесса структурообразования. Следовательно, основная задача - управление сроками схватывания в зависимости от вида шлакощелочного вяжущего и температуры среды твердения (табл. 1). Таблица 1 Влияние удельной поверхности, температуры и плотности затворителя на сроки схватывания шлакощелочного вяжущего Table 1 Influence of the specific surface area, temperature and density of a mixing setting time slag-alkaline binder Плотность затворителя p, г/см3 Температура среды T, °C S = 380 м2/кг S = 560 м2/кг Температура затворителя T, °C 20 50 20 50 Начало, ч-мин Конец, ч-мин Начало, ч-мин Конец, ч-мин Начало, ч-мин Конец, ч-мин Начало, ч-мин Конец, ч-мин 1,16 10 3-15 7-20 2-41 6-45 2-40 6-25 2-10 5-45 20 2-10 4-30 1-43 4-15 2-15 3-50 1-27 4-40 30 1-35 2-41 0-46 2-51 1-21 3-00 0-40 2-38 40 0-48 2-20 0-41 1-30 0-45 1-40 0-21 1-00 50 0-30 1-10 0-20 0-50 0-46 0-40 0-17 0-35 1,20 10 2-40 6-18 1-42 5-05 2-23 5-10 1-08 4-24 20 2-20 4-34 1-40 4-25 1-32 4-25 0-54 3-10 30 1-26 2-30 1-00 2-06 1-00 2-10 0-46 1-35 40 0-28 1-21 0-36 1-18 0-40 1-13 0-26 0-45 50 0-20 0-40 0-15 0-42 0-15 0-50 0-24 0-31 1,24 10 2-13 4-40 1-20 4-30 2-00 3-50 0-54 3-50 20 1-40 4-20 1-10 3-40 1-13 4-00 0-40 3-00 30 0-34 2-15 1-00 2-15 1-04 1-45 0-30 1-10 40 0-28 1-00 0-30 0-48 0-48 1-10 0-21 0-48 50 0-27 0-41 0-16 0-30 0-15 0-35 0-16 0-38 Исследования вяжущих проводили на тесте нормальной густоты, приготовленном на смеси щелочей с плотностью[1] p = 1,16; 1,20; 1,24 г/см3. Согласно табл. 1 наиболее короткие сроки схватывания - при плотности затворителя р = 1,24 г/см3, с уменьшением плотности до 1,14 г/см3 сроки значительно удлиняются. Увеличение удельной поверхности шлака приводит к сокращению сроков схватывания. Наибольшее влияние на сроки схватывания оказывает температурный фактор. Для выявления влияния температуры на сроки схватывания молотый шлак подогревом доводим до температуры +50 °С (см. табл. 1). Наиболее приемлемой по технологическим требованиям и срокам схватывания шлакощелочного вяжущего является температура до +20 °С. С целью регулирования сроков схватывания шлакощелочного вяжущего использовались следующие химические добавки: Na2CO3, K2CO3, NaF и лингосульфат технический (ЛСТ) (табл. 2). Таблица 2 Сроки схватывания ШЩВ с химическими добавками Table 2 The setting time of the slag-alkaline binders with chemical additives Плотность затворителя p, г/см3 Химическая добавка, в % от массы шлака Температура затворителя T, °C 20 50 Начало, ч-мин Конец, ч-мин Начало, ч-мин Конец, ч-мин Na2CO3 1,16 0,05 0,1 0,5 0-52 1-05 1-17 1-08 1-23 1-49 0-23 0-36 2-56 0-50 1-15 1-55 1,20 0,05 0,1 0,5 0-43 0-56 1-06 0-57 1-18 1-50 0-25 0-35 0-50 0-39 0-55 1-23 1,24 0,05 0,1 0,5 0-41 0-51 1-07 1-08 1-24 1-54 0-11 0-23 0-42 0-36 0-42 1-05 NaF 1,16 0,05 0,1 0,5 1-06 0-27 2-52 1-48 2-27 5-17 0-55 1-15 1-56 1-38 2-30 3-28 1,20 0,05 0,1 0,5 0-58 1-20 2-28 2-08 2-10 4-28 0-48 1-04 1-25 1-22 2-12 2-49 1,24 0,05 0,1 0,5 0-53 1-15 1-51 1-28 1-53 3-13 0-45 0-55 1-05 1-15 1-25 2-15 K2CO3 1,16 0,05 0,1 0,5 1-04 1-23 1-36 1-52 2-02 2-11 0-54 1-07 1-16 1-58 1-50 2-29 1,20 0,05 0,1 0,5 1-02 1-07 1-18 1-40 1-48 1-58 0-52 0-58 1-05 1-35 1-14 2-05 1,24 0,05 0,1 0,5 0-55 1-05 1-10 1-10 1-24 1-43 0-45 0-53 0-58 1-25 1-36 1-58 ЛСТ 1,16 0,05 0,1 0,5 1-35 2-25 5-22 2-23 3-05 7-02 0-52 1-11 2-25 2-00 2-24 5-10 1,20 0,05 0,1 0,5 1-05 2-04 5-10 1-42 2-54 6-58 0-50 0-55 2-10 1-50 2-15 4-55 1,24 0,05 0,1 0,5 0-58 1-35 4-40 1-32 2-07 6-35 0-41 0-46 2-05 1-30 2-04 4-35 Исследования показали, что химические добавки Na2CO3, K2CO3, NaF, вводимые в шлакощелочное тесто в количестве от 0,05 до 0,1 % от массы шлака, не удлиняют сроки схватывания (см. табл. 2). Наилучшие результаты достигаются при введении NaF в количестве 0,5 % от массы шлака. Сроки схватывания при этом удлиняются более чем в два раза при равных условиях с контрольным составом без добавок. В целом процессы твердения шлакощелочного вяжущего при температуре ниже 0 °С показали, что интенсивность процесса зависит от плотности и температуры затворителя, а также от удельной поверхности шлака. При понижении температуры до T = 20 °С сроки схватывания шлакощелочного вяжущего на растворах смеси щелочей с p = 1,20 г/см3 существенно удлиняются. Анализируя влияние раннего замораживания на интенсивность роста прочности шлакощелочного камня, установлено, что при низких температурах интенсивность твердения замедляется, но не прекращается, и с повышением температуры до положительного знака прочность шлакощелочного камня растет [5-8]. При использовании этой особенности шлакощелочных вяжущих появляется возможность ведения дорожно-строительных работ в зимних условиях. Важной особенностью является то, что вяжущие смеси затворяются не водой, водными растворами соединений щелочных металлов, температура замерзания которых значительно ниже 0 °С [2, 3]. Результаты исследований использовались при строительстве автодороги Савочкины ключи - Грань Большесосновского района Пермского края [4]. Проводимые в дальнейшем опытные работы на конструктивных слоях дорожных одежд подтвердили как техническую, так и экономическую целесообразность применения в основаниях дорог местных материалов, укрепленных шлакощелочными вяжущими.

Об авторах

А. В Чазов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

С. А Соколов

Пермский проектный институт нефти и газа

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 138

Ссылки

• Ссылки не определены.