Строительство слоев из активных отходов промышленности
На ряде промышленных предприятий образуются отходы, которые обладают вяжущими свойствами. Использование таких материалов позволяет создавать монолитные основания, характеристики которых соответствуют требованиям, предъявляемым к каменным материалам и грунтам, обработанным неорганическими вяжущими (прочность при сжатии 10-60 кгс/см2). К наиболее изученным отходам такого типа относятся активные шлаки черной металлургии и шламы от производства алюминия, а также активный фосфогипс - отход производства фосфорных удобрений.
Шлаковые и шламовые основания. Исследования, проведенные Союздорнии, Гипродорнии, МАДИ и другими организациями, позволили усовершенствовать технологию строительства шлаковых слоев, которые широко устраиваются в регионах, тяготеющих к месторасположению металлургических предприятий, расположение которых и годовой выход шлаков приведены в табл. 15.18.
Таблица 15.18
| Предприятие-производитель | Область | Годовой выход, тыс. т шлаков | |
| доменных | сталеплавильных | ||
| Череповецкий металлургический завод | Вологодская | ||
| Новотульский металлургический завод | Тульская | ||
| Новолипецкий металлургический завод | Липецкая | ||
| Нижнетагильский металлургический комбинат | Свердловская | ||
| Челябинский металлургический завод | Челябинская | ||
| Магнитогорский металлургический комбинат | Челябинская | ||
| Орско-Халиловский комбинат | Оренбургская | - | |
| Кузнецкий металлургический комбинат | Кемеровская | ||
| Западно-Сибирский металлургический завод | Кемеровская |
Исследования Ленинградского, Омского и Казахского филиалов Союздорнии позволили разработать технологию устройства шламовых слоев, широко применяющихся в районах расположения заводов, на которых образуются шламовые отвалы. Основные производители и годовой выход шламов приведен в табл. 15.19.
Таблица 15.19
| Завод | Область | Годовой выход шламов, тыс. т |
| Волховский | Ленинградская | |
| Пикалевский | Ленинградская | |
| Бокситогорский | Ленинградская | |
| Каменец-Уральский | Свердловская | |
| Богословский | Свердловская | |
| Ачинский | Красноярский край |
Максимальный размер зерен в шламе и шлаке текущего производства не должен превышать 70 (120) мм. Отвальный (лежалый) шлам и шлак следует применять после рыхления и последующего дробления до размера 0-70 (120)мм.
Зерновой состав смесей должен быть оптимальным, обеспечивающим максимальную плотность уплотненного слоя. Содержание зерен мельче 0,16 мм в готовых смесях из активных и высокоактивных шлаков и шламов не нормируется (рекомендуемое количество таких частиц 20-25 %).
Требования по прочности, истираемости и морозостойкости к щебню из активных и высокоактивных шлаков и шламов, входящих в состав готовых смесей, не предъявляются.
Активность (прочность) шлаков и шламов без активаторов в возрасте 90 суток должна быть: для высокоактивных - свыше 5,0 МПа, активных - 2,5-5,0 МПа.
Расчетные модули упругости слоев, устраиваемых из активных и высокоактивных шлаков и белитовых шламов, в 1,5-2 раза выше модулей упругости обычных щебеночных и гравийных слоев, что позволяет снизить толщину основания из активных материалов на 20-30 %,
Распределение шлама или шлака по нижележащему слою или земляному полотну можно осуществлять бульдозером или автогрейдером. При этом комья схватившегося материала, как правило, полностью разрушаются гусеницами и отвалом бульдозера или колесами и отвалом автогрейдера.
При использовании шлака (шлама) с содержанием комьев размером более 120 мм для усиления эффекта размельчения используют кулачковый каток. Неподдающиеся размельчению комья, размер которых превышает проектную толщину устраиваемого слоя, удаляют.
Продолжительность разрыва во времени между вывозкой шлама или шлака на дорогу и его распределением по нижележащему слою или земляному полотну не регламентируется при условии, если шлам (шлак) предохранен от наезда транспорта, а также от загрязнения грунтом или другими материалами.
Увлажнение шлама (шлака) до оптимальной влажности рекомендуется проводить с применением поливомоечной машины. Шлам (шлак) увлажняют в три приема при расходе воды соответственно 60, 25 и 15 % расчетного.
Уплотнение шлама (шлака) осуществляется катками на пневматических шинах массой 16 т и более ориентировочно за 12-16 проходов по одному следу. Количество проходов уточняют по результатам пробного уплотнения в начале работ. Уплотнение проводят от краев к середине с перекрытием следа предыдущего прохода не менее чем на 20 см.
Движение транспорта разрешается сразу же после уплотнения слоя. В сухую погоду во избежание высыхания поверхность слоя целесообразно поливать водой не реже 1 раза в сутки при расходе 1,5-2,0 л/м2 до устройства следующего слоя.
Основания из активного фосфогипса. При производстве фосфорных минеральных удобрений образуются отходы в виде влажного порошка белого цвета, содержащего 90-95 % CaSO4. Они представляют собой фосфогипсдигидрат сульфата кальция, не обладающий вяжущими свойствами, и фосфогипсполугидрат сульфата кальция с вяжущими свойствами и более продолжительными сроками схватывания по сравнению с гипсом.
Важность решения проблемы применения фосфогипса в дорожном строительстве как местного материала обусловливается широким его распространением на территории страны. Годовой выход фосфогипса и его отвальные запасы приведены в табл. 15.20. Практически весь фосфогипс в настоящее время вывозится в отвалы.
Таблица 15.20
| Наименование и расположение завода | Количество фосфогипса в отвалах, тыс. т | Годовой выход фосфогипса, тыс. т |
| Воскресенское ПО минудобрений Московской обл. | ||
| Уваровский химзавод Тамбовской обл. | ||
| Волховский алюминиевый завод Ленинградской обл. | - | |
| Череповецкое ПО «Аммофос» Волгоградской обл. | ||
| Балаковский химзавод Саратовской обл. | ||
| Красноуральский медеплавильный завод | - | |
| Среднеуральский медеплавильный завод |
Союздорнии в содружестве с Киевским научно-исследовательским институтом общей и коммунальной гигиены (КНИИОКГ) и научным институтом удобрений и функтицидов (НИУИФ) разработаны следующие основные способы применения в основаниях дорожных одежд фосфогипса двух модификаций полугидрата сульфата кальция: свежий фосфополугидрат сульфата кальция как материал оснований монолитного типа и отвальный фосфогипс в качестве гранулометрической добавки в гравийно-песчаных основаниях.
В результате проведенных исследований и испытаний построенных слоев дорожных одежд из рассматриваемых материалов были установлены расчетные параметры слоя из активных материалов, приведенные в табл. 15.21.
К высокоактивным материалам относятся материалы, имеющие прочность при сжатии 5-10 МПа в возрасте 90 сут. К активным материалам - материалы, имеющие прочность при сжатии 2,5-5 МПа в том же возрасте.
Таблица 15.21
| № п/п | Материал для основания дорожной одежды | Расчетные значения модуля упругости, МПа |
| Из подобранных смесей из высокоактивных материалов с максимальной крупностью зерен до 40 мм, уплотненных при оптимальной влажности | 650-870 | |
| То же, из активных материалов | 480-700 | |
| Из рядовых высокоактивных материалов с максимальной крупностью 70 мм | 450-650 | |
| То же, из активных материалов | 370-480 |