ПРИМЕНЕНИЕ ЗОЛ-УНОСА В ИНЪЕКЦИОННЫХ РАСТВОРАХ

В настоящее время для укрепления грунтов, трещин и разломов в железнодорожном строительстве, строительстве метро, а также ремонте действующих метрополитенов применяются различные инъекционные материалы [1].

Работы по укреплению грунтов с притоками грунтовых вод в подземные сооружения с использованием методов инъекции связаны со значительными расходами инъектируемого материала (цемент, песок, бентонит, жидкое стекло), которые в отдельных случаях превышают десятки тысяч тонн [2, 3, 4].

Для сокращения расходов цемента при инъекционной обработке грунтов, проходке и ремонте тоннелей наиболее часто применяют портландцемент, бентонитовую глину и известь, часто в сочетании с золами или другими отходами промышленности и энергетики [2, 5,6, 7].

Золы и золошлаковые смеси также используются в дорожном строительстве при сооружении земляного полотна, для устройства укрепленных оснований и получения бетона и бетонных изделий различного назначения [8]. Кроме того, золы сухого улавливания можно применять в качестве самостоятельного вяжущего, а также как активную добавку к неорганическим и органическим вяжущим веществам [2, 9].

Основные требования к золошлаковым материалам, используемым в дорожном строительстве, а также указания по технологии их применения изложены в документах [8, 10, 11, 12, 13].

Они основаны на обобщенных результатах исследований научно- исследовательских организаций с учетом производственного опыта и предусматривают применение в дорожном строительстве зол-уноса и золошлаковых смесей, получаемых от сжигания в котлоагрегатах тепловых электростанций (ТЭС) твердого топлива различного вида (бурого и каменного угля, торфа и горючих сланцев).

При строительстве автомобильных дорог золы-уноса сухого отбора используют в качестве активной гидравлической добавки совместно с цементом или известью, а также как самостоятельное медленно твердеющее вяжущее для устройства дорожных оснований и покрытий из укрепленных грунтов и отходов [14, 15, 16].

Отходы от сжигания твердого топлива на ТЭС широко используются при строительстве автомобильных дорог как в России, так и за рубежом [17, 18, 19, 20].

Зола сухого отбора применяется как:

  • • 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.

Золы ТЭС состоят из неорганической и органической фаз. Неорганическая фаза включает: аморфную и кристаллическую составляющие, а аморфная представлена стеклом и аморфизированным глинистым веществом. Кристаллическая составляющая включает:

  • • слабоизмененные зерна минералов исходного топлива (кварц, полевые шпаты и др.);
  • • клинкерные минералы — C2S, CS, С3А, C4AF и C2F, а также СаОсвоб, CaS04, С и карбонаты;
  • • примеси — магнетит, глауконит, опал, ортоклаз, гранат, пирит идр.

Стекло в золах может быть силикатного, алюмосиликатного и иного состава. Аморфная фаза представлена метакаолинитом, аморфизированным глинистым веществом и частично остеклованным материалом. Большинство зол имеют сферическую форму частиц и гладкую остеклованную фактуру поверхности, встречаются также микропористые частицы неправильной формы с губчатой поверхностью, полые шарообразные и агрегаты частиц различных конфигураций [21].

Дисперсность зол оценивается по их удельной поверхности, которая в стандартах различных стран должна быть не менее 2700- 4000 см2/г. Содержание частиц менее 1 мкм в золах колеблется в широких пределах от нескольких процентов до 50 и более. Плотность твердой фазы различных зол колеблется от 1,75 до 3,5 г/см3 и в среднем составляет 2,1—2,4 г/см3. Объемная плотность находится в пределах 0,6—1,3 г/см3 [22].

Пуццолановой активностью в составе зол обладают продукты обжига глин: аморфизированное глинистое вещество типа метакаолинита, аморфные и А1203 и алюмосиликатное стекло. Наиболее активно с Са(ОН) реагирует обладающий большой удельной поверхностью метакаолинит А120, 2Si02 с образованием гидросиликатов кальция и гидрогеленита [23].

Активность аморфных Si02 и А1203 заметно меньше, что объясняется снижением удельной поверхности вследствие спекания и кристаллизации образований (муллита, кристаллобалита). Стек- лофаза зол и шлаков малоактивна при обычных температурах и в отсутствие химической активизации. Пуццолановая реакция золы в смеси с портландцементом начинается с адсорбции на поверхности частиц золы гидроксида кальция, выделяющегося при гидролизе силикатных минералов портландцемента. Ионы кальция поступают к поверхности частиц золы и взаимодействуют с ее активными компонентами. Пуццолановая реакция начинается не сразу, а по истечении определенного времени после приготовления бетона, которое колеблется от 14 до 40 суток. Этот срок зависит от качества золы и условий твердения [6].

Установлено, что бетоны, содержащие золу, обычно характеризуются повышенной водонепроницаемостью, которая зависит от неплотностей в местах контакта элементов бетона, что непосредственно связано с удобоукладываемостью бетонной смеси и связана с пуццолановой активностью золы.

При введении до 50% золы происходит уменьшение пористости образцов цементного камня автоклавного твердения. Исследование бетона с добавкой золы ТЭС показало, что его пористость (поры с d > 10 мкм) через сутки составляет 8—12%, а через 150 суток — 7—10%, в то время как у обычного бетона соответственно 10-15% и 9—12%, причем и размер пор меньше в бетоне с золой [24, 25].

При затворении смеси цемента и золы водой гидратация их происходит не одновременно. Первоначально зола остается инертной, а цемент активно гидратируется. Степень гидратации цемента в этом случае выше, чем в цементе без золы.

Ускорение гидролиза и гидратации цемента в этом случае объясняется, прежде всего, тем, что на весовую единицу клинкера приходится больше воды, чем в тесте из портландцемента, и таким образом происходит более быстрая гидратация зерен клинкера. Кроме того, активная добавка, какой является зола, связывая гидрат окиси кальция в нерастворимые соединения, снижает его концентрацию в водном растворе твердеющей цементной массы и тем ускоряет гидролиз содержащихся в клинкере силикатов кальция. Установлено, что в начальный период зола не влияет на фазовый состав продуктов гидратации цемента [26, 27].

Процессы взаимодействия цемента с водой можно считать первичными, а взаимодействие первичной гидроокиси кальция с золой — вторичными. В результате этого взаимодействия образуются «вторичные» гидратные фазы.

Микроскопическое исследование зольных цементов, твердевших 3, 7, 28, 90 и 130 суток, а также их микрозондирование показало, что через 7 суток частицы золы практически не затронуты коррозией, а на 28-е сутки отмечается лишь незначительное их нарушение. К трем месяцам коррозия выражена уже довольно заметно, а в шестимесячном возрасте этот процесс уже обеспечивает монолитность и повышенную прочность цементного камня [21].

Установлено, что через 6 суток на поверхности частиц золы, находившихся в цементном камне, появляются первые следы продуктов гидратации.

Пуццолановая реакция золы в бетоне начинается с адсорбции на поверхности частиц золы гидрооксида кальция, образовавшейся при гидролизе силикатов портландцемента. Существование пленки гидроокиси кальция на частицах золы доказывается электронно-микроскопическими исследованиями. Установлено, что гидроокись кальция осаждается на поверхности частиц заполнителя в виде пленки, которая образуется в течение 24 часов независимо от типа заполнителя. Между покрытием из гидроокиси кальция и частицами золы существует тонкий слой толщиной 0,5—1 мкм. При благоприятных условиях этот водный слой является проводником ионов кальция, под действием которых развивается постепенная эрозия поверхности частиц золы.

Таким образом, в водном слое, окружающем частицы золы, происходит осаждение и накопление продуктов пуццолановой реакции, наблюдается постепенная эрозия частиц золы на стекловидных участках. Толщина слоя продуктов пуццолановой реакции у цементного камня с 20%-ной заменой цемента золой в возрасте 2 лет составила около 1—2 мкм, что соответствует толщине водной прослойки [28,29].

Влияние золы уноса на прочность цементного камня и бетона зависит от качества и количества золы, цемента, состава бетонной смеси, а также от условий выдерживания и возраста материала.

Введение золы способствует значительному уменьшению количества вовлеченного воздуха. Например, в бетоне без золы воздухо- вовлечение снижается до 2%, а в бетоне с золой — до 5%. Таким образом, можно отметить, что введение тонкодисперсной золы практически не вызывает увеличения содержания «опасных» пор в бетоне разного возраста [30, 31].

В раннем возрасте наличие золы ухудшает структуру бетона, так как до заметного развития процессов эрозии зольных частиц, они весьма слабо связаны с твердеющим цементным камнем. Таким образом, в бетоне с золой резко увеличивается число ослабленных участков по сравнению с бетоном без золы за счет контактной зоны.

Зарастание водных пленок вокруг частиц золы способствует образованию прочных связей между частицами золы и окружающим ее цементным камнем. Уменьшается пористость контактной зоны, наряду с уменьшением пористости цементного камня за счет продолжающейся гидратации цемента. По мере твердения происходит уплотнение структуры цементного камня и бетона с золой.

Таким образом, при введении золы структура цементного камня и бетона заметно изменяется. Отличия возникают и в структуре пор. В твердом каркасе появляется, во-первых, новый исходный компонент вяжущего — зола, значительно отличающийся по свойствам от цемента; во-вторых, возникает новый структурный элемент — продукты пуццолановой реакции; и, в-третьих, изменяется соотношение между гелевой и кристаллической составляющими в новообразованиях. Поровая структура отличается наличием пористости контактной зоны «зернозолы — цементный камень», повышенной пористостью самого цементного камня, возникающей вследствие повышения фактического значения водоцементного отношения, и дополнительным объемом пор, принадлежащих продуктам пуццолановой реакции [32, 33J.

Характер дисперсности зол-уноса позволяет использовать их в качестве добавок к грунтам, для заполнения межзерновых пустот. Это обеспечивает возможность достижения наибольшей плотности смеси при уплотнении, что позволяет существенно уменьшить дозировку цемента (в среднем на 30—40% от оптимальной его нормы) без снижения прочности цементогрунта. Более того, прочность и морозостойкость золоцементогрунтов возрастает при оптимальном составе смеси. Так, например, прочность на одноосное сжатие золоцемен- тогрунта, состоящего из песка + 5% цемента + 35% золы-уноса, составила около 50 кг/см2 [34]. Для обеспечения повышенных прочностных показателей цементогрунта необходимо, чтобы зольные добавки содержали частиц менее 0,074 мм более 35% по массе. Такие добавки в силу своего гранулометрического состава являются положительным фактором в получении высокой механической прочности песчаных цементогрунтов, что одновременно предопределяет их долговечность и морозостойкость.

Выбор инъекционных растворов применительно к конкретным задачам и инженерно-геологическим условиям обычно базируется на оценке их реологических и технологических свойств [ 1, 35, 36, 37].

Исследования, выполненные на геологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, показали возможность успешно использовать золы гидроудаления каменных и бурых углей для снижения расхода портландцемента при обработке высокодисперсных глинистых грунтов с числом пластичности выше 17, в том числе гумусированных [9, 38, 39]. На примере грунтов горизонта А предкавказского чернозема было показано, что при их обработке 10%-ной добавкой портландцемента в сочетании с добавкой зол гидроудаления каменных и бурых углей количестве 20—30% формируется золоцементогрунтовый материал с прочностью на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии около 60 кг/см2. Полученные материалы отличаются также достаточной морозостойкостью. В результате исследования роли химических добавок в улучшении физических кондиций золоцементогрунтовых материалов установлено:

  • • при введении в 0,2-0,3% активизаторов щелочного состава (NaOH, Na2C03, и др.) существенно повышается водостойкость и морозостойкость систем;
  • • наиболее эффективными оказались добавки силиката натрия, сернокислого алюминия и кремнефторида натрия;
  • • торфяная зола сухого удаления может успешно использоваться в качестве самостоятельного вяжущего, причем наибольший эффект достигается в присутствии химических активизаторов — NaOH, Na20, Na2SiF6.

Опытное строительство дорожного и аэродромного основания подтвердило возможность использования золоцементогрунтовых материалов с участием глинистых грунтов высокой степени дисперсности в качестве дорожно-строительных материалов. При этом максимально используются местные природные и техногенные грунты, и сокращается расход портландцемента.

Вяжущие свойства зол зависят от их химико-минерального состава, дисперсности и микроструктуры:

  • • состава минеральной части топлива;
  • • режима сжигания;
  • • способа улавливания;
  • • удаления от места сбора.

Соотношения главных оксидов в среднем составляют: Si02 — 40-8%; А12Оэ - 21-27%; СаО - 4-6%; Fe203 - 4-17%; Na20 - 0,4—1,4%; К20 — 0,4—0,7%. Помимо этого в состав зол входят S03, MgO, ТЮ2 и другие. Верхний предел содержания S03 (< 3%) ограничен требованиями сульфатостойкости. При сжигании некоторых видов угля, торфа и горючих сланцев образуются высокальциевые золы с содержанием СаО до 45%. Такие золы отчетливо проявляют гидравлические свойства и могут использоваться (при определенных условиях) в качестве самостоятельных вяжущих материалов. Следует, однако, отметить, что валовое содержание извести не обязательно соответствует повышенному количеству свободной извести, которая обеспечивает реакционную способность золы в целом. Свободный гидроксид кальция может составлять менее 1 % от общего его содержания в золе, остальная часть извести связывается в силикатах и алюминатах при высоких температурах формирования зольного вещества. В зависимости от вида топлива и условий сжигания в золах может содержаться до 20% и более несгоревших органических частиц топлива, которые считаются вредными примесями [40, 41].

При строительстве подземных сооружений, возводимых способом щитовой проходки или микротоннелирования, применяется технология инъектирования композитных составов за обделку сооружения, которые могут являться, кроме того, противофильтраци- онной завесой.

Наибольшее распространение получили бентонитовые и цементно-бентонитовые растворы.

Коллективом авторов лаборатории подземных сооружений и кровель ГУП «НИИМосстроя» разработаны новые составы для инъектирования, обладающие повышенными гидроизоляционными свойствами с применение золы от сжигания угля в качестве частичной замены цемента при использовании в тампонажных растворах для заблочного и затрубного пространства коллекторных тоннелей [42].

По мнению авторов, в инъекционных растворах целесообразно применение систем:

  • • портландцемент — песок — бентонит — вода — зола-унос;
  • • гидравлическая известь — микрокремнезем — зола-унос — смесь

пескового отсева — вода.

Зола также входит в состав тампонажного раствора, используемого при цементировании обсадных колонн газовых, газоконденсатных или нефтяных скважин, осложненных наличием слабосвязанных, склонных к гидроразрыву пород, а также наличием в разрезе многолетнемерзлых пород. Он содержит ингредиенты, мае. %: портландцемент тампонажный 36,47—57,34; алюмосиликатные полые микросферы 6,47—17,65; карбоалюминатная добавка 1,18—2,67; гипс 1,18—2,67; вода или 4%-ный раствор хлористого кальция — остальное. Использование такого состава приводит к увеличению прочности цементного камня при одновременном снижении плотности тампонажного раствора и расширении камня в пределах 0,1 — 0,3 [14, 43].

Известны облегченные тампонажные растворы, включающие тампонажный цемент, облегчающую добавку — продукт флотации золы-уноса и воду [44], а также облегченный тампонажный раствор, содержащий тампонажный портландцемент, золу-унос, гидросил, сульфатсодержащий компонент и воду [45].

В Украине [6, 46] были разработаны тампонажные растворы с добавкой мела сланцевой золы измельченного угля. В АО КазНИГРИ [24, 47] разработаны облегченные цементы с добавкой золы-унос, керамзитовой пыли и резиновой крошки. Плотность растворов этих облегченных цементов зависит от вида добавок и водоцементного соотношения. Н.Х. Каримовым разработаны облегченные цементнозольные тампонажные растворы, наполненные низкокальциевыми золами. Введение 30—80% золы в цемент при незначительном увеличении водоцементного отношения (до 0,7) позволяет получить об- ю легченные растворы, удовлетворяющие по прочностным показателям требованиям на облегченные цементы [48, 49].

Известны патенты, в которых в качестве добавки к вяжущим используется зола. Предложено использовать в качестве вяжущего для приготовления бетона или строительного раствора портландцемент и 5—40% от его массы золу от сжигания отходов зерновых культур, содержащей 60—95 мае. % диоксида кремния, в котором аморфная часть составляет не менее 90%. Такая зола содержит частицы размером более 70 мкм в количестве не менее 10%, частицы размером 4—75 мкм не менее 70% и частицы размером не менее 6 мкм. Известен также тампонажный состав из портландцемента, содержащий, активную добавку — золу-унос и жидкость затворения при следующем соотношении компонентов, мае. ч.: тампонажный портландцемент — 24,6—52,82, зола-унос с содержанием двуокиси кремния не менее 30 мае. % и 17,6—47,82 жидкости затворения. Активным компонентом в золе-уносе ГРЭС является двуокись кремния, которая способствует образованию силикатов кальция и алюминия, придает цементу гидравлические свойства, т. е. способность затвердевать и длительное время работать в водной среде. Зола-унос ГРЭС содержит значительное количество мелкозернистой массы, что придает раствору пластические свойства. С увеличением в тампонажном растворе содержания золы-уноса ГРЭС подвижность раствора возрастает, что позволяет дополнительно вводить в раствор твердую фазу и готовить тампонажный раствор с пониженным водо- смесевым отношением.

Было показано, что отвальные золошлаковые смеси можно использовать в качестве однокомпонентного заполнителя в мелкозернистых бетонах (без природного песка и крупного заполнителя), а также в различных бетонах в сочетании с природными или искусственными заполнителями [50].Содержание в золошлаковой смеси зерен мельче 0,315 мм должно составлять 20—50% по массе. Расход цемента повышается на 10—20% по сравнению с бетонными смесями традиционного состава.

Мелкозернистый бетон на заполнителе из золошлаковой смеси обладает прочностью 50—500 кгс/см2, морозостойкостью 15— 150 циклов, теплопроводностью 0,87—0,93 Вт/(м°С).

Установлено [51], что применение золошлаковых смесей при производстве бетонных и железобетонных изделий позволяет экономить до 30% цемента.

Добавки отвальных золошлаковых смесей Курской ТЭЦ-1 [52] в бетонные смеси позволяют экономить до 15% цемента, а при сульфатной активации золошлаков — до 30%.

Применение золошлаковых материалов Бурштынской ГРЭС (от сжигания каменных углей Львовско-Волынского бассейна) [53] позволило заменить в бетонах для производства дорожных плит, дорожного и газонного бордюра, тротуарной плитки и других изделий до 40% мелкозернистого природного песка.

Использование зол и шлаков от сжигания бурого угля дало возможность сократить до 20% песка и уменьшить расход цемента на Владимирском ЖБК [54J.

Разновидностью мелкозернистых бетонов на золошлаковых смесях являются бетоны на золопесчаном заполнителе. Их получают введением в тощие цементопесчаные смеси золы ТЭС, которая выполняет функции микронаполнителя и пуццолановой добавки. Она заполняет пустоты между песчинками, увеличивает содержание теста вяжущего и объемную концентрацию твердой фазы в бетонной смеси [22, 55, 56, 57, 58, 59J.

Оптимальные составы золопесчаных бетонов достигаются при соотношении компонентов (по массе):

Введение золы на 20—50% увеличивает прочность песчаных бетонов.

При приготовлении тяжелого бетона золошлаковая смесь может частично или полностью заменять песок. Целесообразно ее вводить вместо мелкозернистого песка, требующего повышенного расхода цемента, что улучшает зерновой состав и укладываемость бетонной смеси. При этом достигается экономия дорогостоящих заполнителей, а в отдельных случаях и цемента.

Работами [60] было обосновано использование высушенной золошлаковой смеси в качестве компонента золокарбонатоцементного вяжущего для производства сухих смесей. Такое комплексное вяжущее позволяет экономить до 30—50% цемента в зависимости от марки бетона.

Золошлаковые смеси нашли применение в виде пористых зольных заполнителей в керамзитобетоне, в бетонах на глиноземном керамзите, на зольном аглопоритовом гравии и на безобжиговом зольном гравии.

Многочисленными исследованиями и практикой строительства установлено, что замена части портландцемента порошком с близким гранулометрическим составом, например золами-уноса тепловых электростанций, позволяет получать гидравлические вяжущие вещества, которые можно использовать для обработки грунтов в целях получения дорожно-строительных материалов различного назначения [61,62].

Для устройства конструктивных слоев дорожных одежд в качестве самостоятельного вяжущего могут быть использованы золы только сухого отбора ТЭС, работающих на твердом топливе типа: горючие сланцы Прибалтики и Поволжья; бурые угли Ангренского и Канско- Ачинского месторождений; торф Белоруссии. Во время строительства дорог такими золами в различных регионах обрабатывались главным образом пески гравелистые, пески мелкие, а также супесчаные грунты. Успешная обработка песчано-гравийных и гравийных смесей требовала дозировки золы в количестве 15—20% по массе смеси; мелких песков — 20—25%; супесчаных грунтов — 20—30% [63], а при использовании торфяной золы сухого отбора, ее дозировка достигала 40% [64]. Обобщенные данные свидетельствуют о том, что зологрунтовые смеси твердеют медленно и в начальные сроки обладают сравнительно небольшой прочностью. Однако через четыре месяца хранения прочность их на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии достигает 20—40 кг/см2 и более.

Для изготовления портландцементов с минеральными добавками зол в количестве до 20% по массе вяжущего используют цементы обычного состава. Дополнительный размол золы улучшает ее качество и поэтому золы, имеющие относительно невысокую дисперсность (менее 3000 см2/г), целесообразно вводить в мельницу при размоле клинкера. Золопортландцемент характеризуется повышенной водостойкостью, пониженными воздухостойкостью и экзо- термией при твердении по сравнению с портландцементом. Это объясняется наличием активной минеральной добавки (золы), обуславливающей резкое снижение концентрации Са(ОН)2 в твердеющем цементе вследствие его связывания в низкоосновные гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. По той же причине материалы из золо- портландцемента отличаются повышенной стойкостью против действия сульфатных вод, пониженной морозостойкостью и стойкостью против попеременного увлажнения и высушивания [65].

Ведущее место среди стран Западной Европы в решении проблемы использования топливных отходов ТЭС в дорожном строительстве занимает Франция [66]. Золы-уноса используются во всех элементах дорожных конструкций. В зависимости от их состава и свойств они могут входить в тело насыпи как:

  • • техногенный грунт;
  • • минеральный материал, укрепленный гидравлическим вяжущим, в нижних слоях основания, а в верхних — как компонент смешанного вяжущего или в качестве самостоятельного вяжущего;
  • • в асфальтобетонных покрытиях как минеральный порошок, а в цементобетонных — как добавка, улучшающая состав бетона. В Англии зола-уноса от сжигания каменного угля была применена в начале 1960-х годов как материал для возведения насыпей. Исследования показали, что зола-уноса является материалом, пригодным для сооружения насыпей и устройства нижних слоев основания дорожной одежды, которые должны находиться на глубине не менее 40 см от поверхности покрытия в связи с их недостаточной морозоустойчивостью. Аналогичные исследования золошлаковых смесей из отвалов тепловых электростанций доказали их пригодность для сооружения насыпей и устройства оснований дорожных одежд. Из этого материала были отсыпаны две насыпи при реконструкции дороги, в которые уложено около 172 800 м3 золошлаковой смеси [67]. Рекомендовано не сооружать насыпи из мелкого и влажного материала.

Золу-уноса использовали в жестком укатываемом бетоне для устройства дорожных одежд, а также для укрепления подстилающих слоев [68]. Образцы бетона с добавкой 42% (от массы вяжущего) золы в возрасте 28 суток показали большую прочность, чем обычного.

Несколько насыпей из золошлаковых смесей построено в Венгрии [69]: одна высотой 2—3 м, объемом 4000 м3, вторая — соответственно 1,7 м и 22 744 м3, третья — 1,5 м и 2700 м3. Чрезвычайно неблагоприятная погода (за 8 дней выпало 400 мм осадков в виде дождя) не помешала строительству благодаря хорошей дренирующей способности смесей. Кроме того, в 1986 г. с применением золы было уложено около 2 млн м3 дорожных покрытий [70].

Исследования, проведенные в США, показали, что золы можно использовать для гидротехнических насыпных сооружений [71]. Опыты на свежеуложенных образцах по сопротивляемости сдвигу показали, что зола-уноса имеет некоторое сцепление при увлажнении вследствие поверхностного натяжения в поровой воде.

Отмечается, что если процесс консолидации в лабораторных условиях длится считанные минуты, то осадка насыпи из такого материала происходит на протяжении всего строительного периода.

В Польше проведены исследования и опытные работы по укреплению золы-уноса как самостоятельным вяжущим не только песков, но и глинистых грунтов [34].

Получены положительные результаты при устройстве однослойного основания из глины, укрепленной 85% золой-уноса, и двухслойного основания с нижним слоем из пылеватых лессовых суглинков, укрепленных 8—12%, верхним слоем из того же грунта, укрепленного 6% и таким же количеством портландцемента. Установлено, что грунты (пылеватые пески, глины и суглинки), укрепленные 5—15% золой-уноса, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к грунтам, укрепленным цементом или известью. Однако нарастание прочности протекает медленно. Морозостойкость укрепленных грунтов в 42-суточном возрасте в большинстве случаев достигает значений, получаемых при укреплении аналогичных грунтов цементом в возрасте 28 суток. Польскими исследователями установлено [72], что смеси грунтов с золой-уноса бурого угля бассейна

Конин в количестве до 15% могут применяться для устройства улучшенных оснований или нижних несущих слоев, а в некоторых случаях и верхних слоев оснований.

В Японии в используемый для дорожного строительства смешанный шлак сталеплавильного производства добавляют 5% (от массы смеси) золы-уноса [73].

В Италии [74] зола от сжигания угля применяется как естественный заполнитель и вяжущее в конструкциях дорожных одежд.

В Китае при сооружении автомобильной дороги в качестве несущего слоя использовали смесь извести с каменноугольной золой [75] в оптимальном соотношении компонентов: известь : зола =1:4. При содержании извести 12% прочность образцов на 56-е сутки составила 33,2 кгс/см2. На скоростной магистрали Nanjing-Yancheng в качестве основания дорожных покрытий применяли грунт, укрепленный комплексным вяжущим (цементом, известью и золой-уноса) [76].

В Индии зола-уноса применяется для укрепления грунтов насыпи и для устройства покрытия [77]. Имеются также проекты использование для строительства этажных зданий. Нецелесообразным оказалась засыпка золой мокрых низин с последующим продуктивным использованием земель.

В США осуществлено укрепление золой-уноса грунта под основание дорожной одежды на глубину 15 см [78].

В Бельгии золы-уноса используются как активная добавка в пуц- цолановые бетоны и в качестве компонента вяжущего — для укрепления песка [79].

На кафедре «Инженерная химия и естествознание» ГТГУПС предложено использовать золы от сжигания осадка сточных вод вместо части природного песка для производства золопенобетона автоклавного твердения. При этом достигается сокращение объемов золы, размещаемых на полигонах, и включение продуктов переработки золы в состав сырьевой базы региона [80].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >