Способ строительства оснований автодорог и наземных сооружений

 

Использование: в области строительства. Сущность изобретения: перемешивают минеральный материал с 20 - 40 мас.% дисперсного отвального шлака черной металлургии и щелочным активатором, увлажняют и уплотняют. В качестве минерального материала используют горелую породу углеобогащения или отходы дробления известняка, или горелую формовочную смесь литейного производства. Увлажнение проводят раствором щелочного активатора, в качестве которого используют отход коксохимического производства, образующийся на стадии регенерации в вакууме раствора очистки коксового газа, или отход крекинга нефти, образующийся на стадии очистки отходящих газов. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для стабилизации грунтов при создании оснований автомобильных и железных дорог, аэродромов, плотин, площадок различного назначения, фундаментов зданий и сооружений.

Известна композиция, включающая, мас. молотую горелую породу 10-20; цементную пыль 10-20; молотый доменный шлак 43,0-71,5; кальциевую селитру 1-2; вода остальное [1] Наиболее близким техническим решением является способ устройства оснований дорог и наземных сооружений, включающий смешивание грунта с дробленым шлаком и щелочным активизатором, увлажнение водой в количестве 9-18% от массы сухих компонентов, укладку и уплотнение смеси [2] Недостатки указанного способа невысокие водо- и морозостойкость и узость охвата промышленных отходов, загрязняющих окружающую среду.

Цель изобретения защита окружающей среды при сохранении водо- и морозостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе строительства оснований автодорог и наземных сооружений, включающем перемешивание минерального материала с 20-40 мас. дисперсного отвального шлака черной металлургии и щелочным активатором, увлажнение и уплотнение, в качестве минерального материала используют горелую породу углеобогащения или отходы дробления известняка или горелую формовочную смесь литейного производства, увлажнение проводят раствором щелочного активатора.

Способ строительства оснований осуществляется следующим образом.

На земляное полотно заводят расчетное количество минерального материала (горелой породы углеобогащения, отходов дробления известняка или горелой формовочной смеси литейного производства) и соответствующее количество дисперсного отвального шлака черной металлургии (доменного, сталеплавильного или литейного) при массовом соотношении 60-80% и 20-40% Оба компонента поочередно с помощью бульдозера равномерно распределяют на поверхности уплотненного земляного полотна. Затем всю смесь перемешивают за несколько проходов фрезы и увлажняют с помощью поливо-моечной машины водным раствором щелочного активатора в количестве 8-20% от суммарного веса твердых компонентов для приведения материала удобоукладываемое состояние. Затем все компоненты перемешивают необходимым количеством проходов фрезы до получения гомогенной смеси. Увлажненную гомогенную смесь уплотняют виброкатками при нагрузке уплотнения около 20 МПа. В увлажненной и уплотненной смеси вследствие высокого показателя pН порового раствора пpоисходит щелочное возбуждение и растворение поверхностей как шлаковых частиц, так и частиц минерального материала. Продукты растворения выносятся в поровое пространство в виде зольного раствора, переходящего по мере увеличения концентраций в гель. В результате синерезиса геля образуются многочисленные трещины, по которым продолжается щелочная агрессия поверхности шлаковых частиц, дальнейшее уплотнение гелевых новообразований и постепенный их переход в камнеподобное состояние.

Упрочнение материала длится до 15 и более лет и приводит к значительному увеличению межремонтного срока автодорог.

Высокой упругостью гелевых новообразований объясняется высокое значение коэффициента морозостойкости укрепленных материалов. Прочность материалов увеличивается с увеличением дисперсности шлака (как и в случае применения всех неорганических вяжущих), однако положительный эффект достигается при использовании фракции до 20 мм.

В качестве активатора могут применяться щелочные материалы, например, щелочные отходы промышленности, такие как отход крекинга нефти, образующийся при очистке отходящих газов, имеющий следующий состав и концентрации, г на 100 г раствора: Na₂CO₃+NaHCO₃ ≈ 5-6 Na₂S ≈3 NaOH ≈ 0,85 pH=12,5-13,0 Щелочные регенерированные растворы очистки коксового газа от сероводорода коксохимических производств. После регенерации в вакууме раствор возвращается в производство, вследствие чего происходит накапливание солей, сероорганики, натриевых солей серы, коксоугольных масел и т.п.

Средний химический состав, мас. Карбонаты 3,5-4 Сероводород 0,1-0,23 Тиосульфаты 0,3-0,6 Эфирорастворимые 0,25-0,6 Сульфат натрия 0,4-0,6 pH 13,5-14,0 В качестве активатора (ускорителя) химических реакций между минеральным материалом и шлаками черной металлургии могут применяться также портландцемент марки 400 или негашенная известь в количестве 2-5 мас.

Примеры конкретного выполнения способа и свойства получаемых материалов приведены в таблице.

Как видно из приведенных данных, описываемый способ позволяет получить основание более водо- и морозостойкое, а также с более широким применением различных промышленных отходов.

Формула изобретения

1. Способ строительства оснований автодорог и наземных сооружений, включающий перемешивание минерального материала, шлака черной металлургии и щелочного активатора, укладку, увлажнение и уплотнение, отличающийся тем, что, с целью защиты окружающей среды при сохранении водо- и морозостойкости, в качестве минерального материала используют горелую породу углеобогащения, или отходы дробления известняка, или горелую формовочную смесь литейного производства, в качестве шлака дисперсный отвальный шлак в количестве 20 - 40 мас. от минерального материала, а увлажнение проводят раствором щелочного активатора, в качестве которого используют отход коксохимического производства, образующийся на стадии регенерации в вакууме раствора очистки коксового газа, или отход крекинга нефти, образующийся на стадии очистки отходящих газов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при перемешивании вводят 2 5% цемента или негашеной извести.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2