ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРТЕНОВСКОГО ШЛАКА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

УДК 625.861: 669.183.28

К.М. Воронин
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Повышение интенсивности движения автомобильного транспорта и снижение аварийности движения требует повышения качества дорожных одежд. Повышение качества дорожных одежд не может быть осуществлено без повышения качества материалов, которые используют в дорожных покрытиях.
Повышение качества может быть осуществлено за счет применения материала с оптимальным зерновым составом и оптимальной формой зерна, т.е. с минимальным содержанием зерен лещадной и игловидной формы. Существующие дробильные заводы практически не могут обеспечить такого качества материала из-за их текстуры и конструктивных особенностей дробилок или стоимость их высока, что ведет к удорожанию строительства автомобильных дорог, что в настоящее время недопустимо.

Как показывает опыт по строительству автомобильных дорог I и II категории высокоразвитых стран, частично решить проблему получения качественного кубовидного щебня можно использованием в дорожных одеждах сталеплавильных шлаков с устойчивой структурой ко всем видам распада.

Например, доля шлакового щебня при строительстве автомобильных дорог от всего используемого для данных целей щебня составляет в США-45%, Англии-88%, Германии –59%, Франции – 50% [1].

Мартеновский шлак при остывании, как правило, образует плотный высокопрочный или ноздреватый массив темного цвета. Щебень из плотного и устойчивого к  распаду мартеновского шлака  может быть использован для устройства оснований всех типов покрытий с применением битумов, дегтей, а также для приготовления асфальтобетонной смеси. [2].

В отличие от щебня из естественных каменных материалов, мартеновский шлак благодаря своим текстурно-структурным особенностям обладают большей битумоемкостью, но при этом он имеет более прочное сцепление с битумом, а более высокие фрикционные свойства асфальтобетонного покрытия позволяют отказаться от дополнительной его обработки для обеспечения шероховатости покрытия [2].

Установлено, что отвальные мартеновские шлаки ММК имеют следующие показатели: марка по дробимости 1000; марка по морозостойкости –150; марка по истираемости – ИII; содержание зерен лещадной формы не более 8% по массе; содержание пылевидных и глинистых частиц до 0,9% по массе; содержание слабых зерен не более 4,8% по массе, что делает их полностью пригодными для приготовления асфальтобетона. Проведено сравнение физико-механических свойств горячего асфальтобетона типа Б, марки II для III дорожно-климатической зоны на порфиритовом щебне с аналогичными свойствами и на щебне из мартеновского шлака устойчивой структуры. При этом оба вида материала полностью отвечали требованиям ГОСТ 3344-83 «Щебень и песок шлаковые для дорожного строительства. Технические условия».

В качестве мелкого заполнителя использовали  песок, получаемый при дроблении горных пород и отвечающий требованиям стандарта, свойства песков приведены в табл. 1.

Voronin1

Для перевода битума в пленочное состояние и повышения вязкости, прочности и заполнения мелких пор между более крупными частицами использовали  минеральные порошки. Для асфальтобетона на природном щебне — молотый известняк, на шлаковых заполнителях — фракцию 0-0,14мм мартеновского шлака. Оба вида минерального порошка полностью отвечали требованиям ГОСТ 9128-84.

Для изготовления горячего асфальтобетона использовали минеральную смесь, состоящую из отдельных фракций согласно рекомендаций ГОСТ 9128-84

Зерновой состав минеральной смеси приведен в табл.2.

Voronin2

При приготовлении асфальтобетонов использовали вяжущее БНД 60/90

Составы полученных асфальтобетонов для устройства нижних слоев покрытий приведены в табл. 3.

Voronin3

Испытания полученных асфальтобетонов проводили по методикам ГОСТ12801-84 «Смеси асфальтобетонные дорожные, асфальтобетон и дегтебетон. Методы испытаний». Результаты испытаний сведены в табл. 4.

Voronin4

Из полученных результатов видно, что физико-механические свойства асфальтобетона на мартеновском шлаке практически не отличаются от свойств асфальтобетона на природном материале, и оба удовлетворяют требованиям стандарта. Повышенная прочность асфальтобетона на шлаковых материалах объясняется повышенной адгезией битума к шлаку и возникновению хемосорбционных связей между шлаком и битумом. Известно, что при длительной эксплуатации в результате гидратации минералов шлака возникают гидросиликаты кальция, что приводит к повышению прочности дорожного полотна.

Помимо качества покрытия качество автомобильной дороги зависит и в большей мере от качества основания. В настоящее время наряду с укрепленными вяжущими щебеночными основаниями все чаще используют в качестве основания цементобетоны.

При использовании отвального мартеновского шлака устойчивой структуры для устройства оснований автомобильных дорог наиболее важными показателями являются предел прочности при сжатии (дробимость) и морозостойкость материала основания. Установлено, что мартеновский шлак имеет марку по морозостойкости F150 (потеря массы 4,96%); марку по дробимости 1000 и не уступает порфиритовому щебню.

Также выявлена возможность использования мартеновского шлака устойчивой структуры при приготовлении дорожного цементобетона класса В 12,5 (М150) из марки бетонной смеси по  удобоукладываемости  П-1, причем следует отметить, что цементобетоны на шлаковом заполнителе при одинаковом расходе цемента по своим физико-механическим свойствам превосходят цементобетоны на природных заполнителях, что видно из рис. 1.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРТЕНОВСКОГО ШЛАКА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Высокая прочность бетона на заполнителях из мартеновского шлака обусловлена повышенной адгезией шлака к цементному камню и способностью шлака вступать в химическое взаимодействие с гидрооксидом кальция, который образуется при твердении цемента.

Библиографический список

1. Lu A.K. Modern blast-furance slag for road-building and maintenance// Municipal Engenering. – 1967.-144,No20.- Р. 1041-1043.
2. Автомобильные дороги. Одежды из местных материалов. Изд. 3 /Под ред. К.А. Славуцкого. — М.:Транспорт.1987 — 225с.

Обновлено: 21.04.2016 — 08:49