Одно из перспективных направлений переработки золошлаковых отходов — извлечение из них полезных металлов
Сегодня этот способ получения алюминия из золы активно используют в Китае. Свою технологию китайцы начали разрабатывать в 2004 году. В 2012 году был запущен масштабный проект в Тогто ( Tuoketuo), где базируется крупнейшая электростанция мира.
По исходным данным на производство завод должен ежегодно производить 240 млн. тонн оксида алюминия ( сырья для получения алюминия) и 200 млн. тонн силиката кальция. В третьей фазе проекта эти цифры планируется увеличить вдвое. Все это с большим запасом покрывает внутренние потребности Китая в металле.
ЗШМ также могут быть источником получения более дешевого урана. По крайней мере, этими технологиями активно занималась канадская компания Sparton Resources, экспериментируя на монгольском и китайском угле. Обзор текущего состояния проблемы и производственных возможностей технологии можно посмотреть в этой презентации.
Никита Осокин / Применение промышленных отходов в дорожном строительстве / РОСДОРНИИ /1 декабря 2021
Вернемся в наши березовые просторы. Известно, что советская научная школа была самой передовой в мире. Проблемой утилизации и переработки золошлаковых и металлургических отходов в СССР активно занимались институты, специализирующиеся на направлении строительных материалов.
Впервые высокомарочные вяжущие цементы из металлургических шлаков ( шлакощелочные вяжущие) были получены в СССР, в Киевском строительно-индустриальном институте в 1958 году. За рубежом первый патент на высокомарочный цемент из металлургических шлаков был получен в 1976 году, под названием геополимерный цемент.
20-ти этажное жилое здание. Выполеннное из шлакощелочного бетона (Липецк, Россия). Года постройки: 1987-1989
Но в основном работы, расчеты и технологии переработки ЗШО так и остались на стадии научных статей и монографий.
Люди защищали кандидатские и докторские диссертации по этой теме, получали государственные премии, но до полноценного внедрения дело так и не дошло. Как это часто бывает, многие технологии приходится изобретать фактически заново.
Для Сибири тема переработки золошлаковых материалов, металлургических отходов, отходов обогащения угля особенно актуальна. Практически вся энергетика в СФО держится на угле. Здесь расположен крупнейший угольный бассейн страны. Попытки запуска проектов утилизации и переработки ЗШМ появляются регулярно. Но пока ни один проект нельзя назвать экономически успешным.
Мы готовы объяснить почему.
Практически вся энергетика в СФО держится на угле. Но ни один проект утилизации
и переработки ЗМШ нельзя назвать экономически успешным
В начале 2014 года СМИ объявили о запуске завода по переработке золошлаковых материалов в Новосибирске. Хэдлайнерами проекта выступили Межрегиональная Ассоциация «Сибирское соглашение» и компания «Стройпроект». Сообщалось,
Золошлаковые отходы накопление или экономическая выгода переработки
что финансирование обеспечено на 85%, авторы расчетов уже мечтали о переброске успешного опыта в Красноярск и Екатеринбург.
Сегодня этот завод пропал из поля зрения общественности, уточнить его судьбу нам не удалось. За неимением других объяснений, можно списать заморозку проекта на кризис. Вероятно, инвесторы рассчитывали на поддержку бюджета. Но как раз в это время в Новосибирской области начали сочинять историю с глобальной реиндустриализацией экономики региона.
До подобных мелочей руки просто не доходили.
Главным идеологом масштабной переработки ЗШМ в регионе до недавнего времени была генерирующая компания ТГК-11.Последнее совещание на тему, что делать с золой, прошло в Омске в конце марта 2016 года. Его участники признали,
что на сегодняшний день эффективного способа решения проблемы так и не найдено.
Сухую золу перерабатывают практически полностью (но мы помним из предыдущей статьи, что золы уноса на выходе типовой ТЭС всего 10%). В Омске на ТЭЦ-4 первая линия по отбору золы уноса была установлена в 2008 году. Она работала на два строительных завода. Сегодня достраивается подобная установка на омской ТЭЦ-5.
В Новосибирске сухие золы уноса управляющая компания «СИБЭКО» отпускает на территории ТЭЦ-5 производителям сухих смесей и бетона. На сайте организации утверждают, что ежегодный прирост объемов реализации ЗШМ составляет порядка 40%. Вопрос – от чего считали? Если от нуля, то это немного.
В силу специфики используемых углей, в Омской области проблем с золой гораздо больше, чем в Новосибирске. В регионе есть глина, песок, но нет щебня. Практически все строительные материалы завозные. Планировалось запустить масштабный проект по производству зольного кирпича и ячеистого бетона типа сибита. Построили завод, в который вложились партнеры из Германии.
Беда в том, что производственные расчеты были сделаны неверно. Продукция идет с низким уровнем морозостойкости и не проходит по действующему ГОСТу. Еще один проект по выпуску аглопорита, из которого можно делать высокопрочные, легкие бетоны, в Омске находится в подвешенном состоянии по объективным и субъективным причинам.
В России ЗШО сегодня перерабатывают в малых объемах: добавляют в цементы и в клинкер. Совсем в небольших количествах делают зольные блоки: золу смешивают с цементом, все это прессуют. Где-то ее используют для отсыпки основания дорог.
Но в «сыром» виде зола для дорог не подходит, начинает пылить.
Идей, как перерабатывать золу и шлаки от сжигания угля, много. Но большинство из них не проходит испытание экономической реальностью. Хотя даже народные умельцы знают, куда применить золу:
Допустим, вы имеете технологию переработки ЗШМ ( купили, изобрели, выкопали в архиве ближайшего профильного института). Сама по себе технология еще ничего не стоит. Необходимо инжиниринговое сопровождение: расчет исходных данных на производство, грамотный рыночный анализ.
По-хорошему, зола должна иметь на выходе минусовую цену для переработчиков, потому что сами золоотвалы необходимо обслуживать, вкладывать в это деньги.
Золошлаковые отходы способны произвести настоящую революцию в строительной индустрии, в дорожном строительстве. ЗШМ обладают уникальными особенностями: низкой теплопроводностью, отличной плотностью. Химический и минералогический состав зольных и шлаковых отходов прекрасно подходит для производства строительных материалов.
Золошлаковые отходы способны произвести настоящую революцию в строительной индустрии и в дорожном строительстве
В нашей стране пока не работают направления переработки золы, металлургических шлаков, отходов обогащения угля, которые в остальном мире давно стали промышленным мейнстримом.
Мы расскажем об основных отечественных технологиях переработки ЗШМ, позволяющих утилизировать в востребованные рынком продукты до 100% отходов. Для каждого направления имеется технико-экономическое обоснование. Организовать на их основе высокорентабельный бизнес можно уже сегодня. Можно начать решать проблему экологии выбросов ТЭЦ, зарабатывать хорошие деньги и не расходовать время на бесконечные совещания.
Нагрузка на федеральные трассы и региональные дороги с каждым годом растет, а дорожное покрытие у нас продолжают делать невысокого качества по консервативным методикам.
Мировой опыт показывает, что современным требованиям в наибольшей степени отвечают цементобетонные покрытия. Стабильные транспортно-эксплуатационные показатели, высокая долговечность дают им преимущества перед покрытиями из асфальтобетонов.
В чем выгоды использования доменных гранулированных шлаков в дорожном строительстве? Технология укрепления грунтов ( в СССР применявшаяся в оборонном комплексе) позволяет отказаться от большей части традиционных земляных работ и применения огромного количества привозных материалов для устройства слоя основания. Пески, суглинки, глины, загрязненные грунты, абсолютно любые местные грунты или отходы промышленного производства могут быть использованы в качестве строительного материала.
Сокращается общая толщина конструкции дороги. Слой основания, в зависимости от категории дороги уменьшается до 15−40 см. Снижается расход используемого асфальтобетона для устройства покрытия. Для слоя основания из укрепленного грунта достаточно устройство асфальтового покрытия толщиной 4−5 см. На дорогах низших категорий возможно устройство покрытий ( слоя износа) из более дешевых материалов.
Весь процесс механизирован, получается прочная, износостойкая конструкция дороги до километра дороги в день! Сокращаются расходы на строительство новых и восстановление старых дорог от 20% до 70%. Себестоимость дороги дешевле в 1,5 -2 раза. Суть технологии в том, что мы заменяем традиционный портландцемент металлургическим доменным гранулированным шлаком с химическим активатором.
Из золы можно делать зольный кирпич ( как полнотелый, так и с пустотами). По сравнению с керамическим и силикатным кирпичом, у него ниже теплопроводность и себестоимость. Если посмотреть на технико-экономические показатели зольного кирпича с пустотами и популярного нынче ячеистого бетона, получится, что при меньшей плотности бетона в 1,4−2 раза, прочность кирпича в 5−8 раз выше.
В нашем распоряжении есть также новая технология производства глазурованного кирпича. Смысл ее в использовании недорогих легкоплавких глазурей, спекающихся при низких температурах и печей с терморадиационны м нагревом, позволяющих в разы сократить время обжига.
Аглопорит — искусственный пористый заполнитель, получаемый спеканием при обжиге подготовленных гранул песчано-глинистых пород, других алюмосиликатных материалов, а также отходов от добычи, переработки и сжигания ископаемоготвердого топлива ( зола тепловых электростанций, отходы добычи и обогащения угля).
Под проект подготовлено технико-экономическое обоснование с полным расчетом экономики, мощностей, производительности и стоимости оборудования.
Аглопорит можно применять как заполнитель в конструкционных легких бетонах, в дорожном строительстве. В сравнении с широко используемым керамзитом, он прочнее и дешевле. Его можно делать в виде гранул разных форм и размеров.
Прочностные характеристики аглопорита из ЗШО в разы превышают допустимые значения керамзита, приведенные в ГОСТ 9757–90. В настоящее время в России и в странах СНГ на рынке строительных материалов искусственные пористые заполнители с такими высокими прочностными характеристиками и низкой ценой попросту отсутствуют.
Золоемкость аглопорита доходит до 80%. Так как потребность в аглопорите составляет миллионы кубических метров, то и переработка ЗШО будет достигать миллионов тонн. А такие объемы потребления золошлаковых отходов уже реально закрывают большую часть проблем по их утилизации.
Все, что нужно для организации производства аглопорита, — наличие ЗШМ ТЭС и глины. Сама по себе зола — пескообразный материал. Раз речь идет о крупнотоннажном производстве, пластифицирующие добавки должны быть доступны в необходимых объемах. В проекте необходимо учитывать логистику по доставке глины.
Куда можно пристроить аглопорит? Основой строительства является сборный железобетон, индустрия в последние годы идет по пути уменьшения его массы, теплопроводности. Тяжелые бетоны заменяют на легкие с применением пористых искусственных заполнителей, например аглопорита. Модифицированные конструкционные легкие бетоны изготавливают, так же как и тяжелые бетоны аналогичных конструкций, но при этом они легче на 20−50%. Снижается теплоотдача зданий, повышается их уровень теплозащиты, паропроницаемости.
Легкие бетоны дают экономическое преимущество в дорожном строительстве. Его можно закатывать в состав слоя основания, в цементобетон, в состав асфальтобетонной смеси для верхнего слоя дорожной одежды, в качестве минеральной составляющей в битумоминеральной смеси. Такие дороги не промерзают и служат в разы дольше.
Кроме отходов горения угля ТЭС, в России достаточно большие объемы металлургических шлаков. Доменные шлаки пристраивают и перерабатывают. В свое время Советский Союз производил из них больше всех в мире цемента. Сегодня мы по этому направлению замыкаем десятку рейтинга. Для того чтобы выйти на рентабельность производству по переработке металлургических шлаков нужно иметь объемы от 40 тысяч тонн в год.
Расплавленный шлак резко охлаждают, он распадается, образует крошку. При обработке он становится активным, и из него получают безклинкерный цемент. Стандартная марочность такого цемента — М1000−1500. Есть технологии, позволяющие получать цемент с маркой М3000. В нем множество преимуществ, к которым можно добавить сульфатостойкость.
То есть он отлично справляется с морской водой, не разрушается при воздействии.
Мы подошли к самому главному вопросу. Выяснилось, что на золе можно делать хорошие деньги и получать грамоты санитарам угольной промышленности. В наличие есть современные технологии переработки золошлаковых отходов, экономическое обоснование проектов, есть заинтересованность бизнеса. Пора переходить от слов к делу.
В первую очередь для запуска проекта нужны средства. Капитальные затраты по этим направлениям достаточно высоки: нужно построить завод, выстроить логистику, запустить переработку в больших объемах, чтобы получить желаемую рентабельность производства. Малый и средний бизнес не имеет подобных ресурсов и проект не потянет.
Строительный рынок консервативен. Здесь все друг друга знают. Зайти на него в российских реалиях может лишь человек свой, знающий все нюансы. Есть частный пример завода недалеко от Новокузнецка по производству зольного кирпича. Местный рынок не принял новичка, монополисты задавили бизнес. Строители имеют долгосрочные контракты с производителями и поставщиками.
У каждого локального рынка своя «кухня».
Нужна государственная поддержка: в плане организации или предоставления субсидий. Должна присутствовать политическая воля. Директивы, регулирующие вредные выбросы в угольной промышленности и энергетике, могли бы стать хорошим стимулом для региональных властей и бизнеса начать решать эти проблемы более активно. Инжиниринговый химико-технологический центр готов оказать посильную помощь в подготовке и реализации подобного рода проектов.
Источник: ect-center.com
Применение зольных отходов в дорожном строительстве Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
АСФАЛЬТОБЕТОННЫЙ ГРАНУЛЯТ / БЕТОН / ЗОЛА УНОСА / КЛАСС БЕТОНА / ПОКРЫТИЕ / УКАТЫВАЕМЫЙ БЕТОН / УТИЛИЗАЦИЯ / ASPHALT-CONCRETE GRANULATED MATERIAL / CONCRETE / FLY ASH / CONCRETE CLASS / PAVEMENT / ROLLED CONCRETE / RECYCLING
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Балабанов Вадим Борисович, Николаенко Валерий Леонидович
Проведён краткий исторический экскурс в историю возникновения проблемы долговечности существующих асфальтобетонных покрытий в РФ. Кроме того, авторы рассматривают зарубежный опыт строительства перспективных покрытий из укатываемого бетона с использованием отходов промышленного производства.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Балабанов Вадим Борисович, Николаенко Валерий Леонидович
Применение катионных полимерно- битумных эмульсий на основе нефтяных модифицированных битумов в дорожном строительстве
Анализ архитектурного ансамбля на примере фрагмента квартала № 9 по улице Карла Маркса в городе Иркутске
APPLICATION OF ASH WASTE IN ROAD CONSTRUCTION
The article provides a brief historical overview into the origin history of the problem of durability of existing asphalt pavements in the Russian Federation. Moreover, the authors examine the international experience of advanced pavement construction from rolled concrete with the use of industrial wastes.
Текст научной работы на тему «Применение зольных отходов в дорожном строительстве»
ПРИМЕНЕНИЕ ЗОЛЬНЫХ ОТХОДОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2Дирекция по строительству и эксплуатации автомобильных дорог Иркутской области, 664007, г. Иркутск, ул. Карла Либкнехта, 99.
Проведён краткий исторический экскурс в историю возникновения проблемы долговечности существующих асфальтобетонных покрытий в РФ. Кроме того, авторы рассматривают зарубежный опыт строительства перспективных покрытий из укатываемого бетона с использованием отходов промышленного производства. Библиогр. 16 назв.
Ключевые слова: асфальтобетонный гранулят; бетон; зола уноса; класс бетона; покрытие; укатываемый бетон; утилизация.
APPLICATION OF ASH WASTE IN ROAD CONSTRUCTION V.B. Balabanov, V.L. Nikolaenko,
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Directorate for Construction and Maintenance of Automobile Roads of the Irkutsk region, 99, Karl Liebknecht St., Irkutsk, 664007.
The article provides a brief historical overview into the origin history of the problem of durability of existing asphalt pavements in the Russian Federation. Moreover, the authors examine the international experience of advanced pavement construction from rolled concrete with the use of industrial wastes. 16 sources.
Key words: asphalt-concrete granulated material; concrete; fly ash; concrete class; pavement; rolled concrete; recycling.
В истории развития автомобильных дорог наступил момент, когда старые, то есть традиционно используемые асфальтобетонные покрытия, применяемые с XIX века, уже не соответствуют современным требованиям из-за возросших нагрузок на ось транспортных средств, а новых дорожных покрытий, отвечающих всем требованиям современного этапа развития автопромышленного комплекса, нет.
Сегодня в России для реализации приоритетных национальных проектов ключевую роль играют автомобильные дороги. Значимость автомобильных дорог связана с активным участием России в глобальном развитии мировой экономики. На территории нашей страны имеется 34 автомобильных дороги, входящих в европейскую и азиатскую сети международных автомобильных дорог. Одна из них проходит через Восточно-Сибирский регион.
В настоящее время на существующих автомобильных дорогах Российской Федерации сложилась ситуация, когда конструкции дорожных одежд не отвечают требованиям по долговечности и несущей способности. Автомобильные дороги по своим транспорт-но-эксплуатационным характеристикам рассчитаны на нагрузку 6-10 тонн на ось, что не соответствует постоянно растущей интенсивности движения, грузонапряжённости перевозок, появлению новых видов транспортных средств с нагрузками на ось до 11-13
Одним из путей получения качественного покрытия является совершенствование технологии строительства автомобильных дорог с применением цементобетона, а также использование отходов промышленного производства (зола уноса). Поэтому применение особо жёстких смесей является более целесообразным по сравнению с традиционными смесями из-за меньшего расхода цемента. В наибольшей степени этим требованиям отвечает укатываемый бетон.
Достигнутые успехи зарубежных специалистов в области устройства дорог из укатываемого бетона показали, что такой бетон необходимо применять при устройстве дорог, по которым движутся транспортные средства с большой осевой и механической нагрузкой, например, при строительстве подъездных дорог для сверхтяжёлых транспортных средств с осевыми нагрузками до 120 тонн.
Применение такого бетона требует незначительной энергоёмкости, при этом обеспечивается меньшая усадка, увеличивается расстояние между деформационными швами, а главное, сокращается срок строи-
1Балабанов Вадим Борисович, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой автомобильных дорог. Balabanov Vadim, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Department of Automobile Roads.
тельства. Применение данного типа покрытия в конструкции дорожной одежды напрямую решает для Восточно-Сибирского региона актуальную проблему утилизации отходов промышленности. Таким образом, объединив две актуальные проблемы — дорожное покрытие и утилизацию промышленных отходов, мы повышаем эффективность дорожного строительства за счёт комплексного использования отходов ТЭЦ (зола уноса), вторичного сырья (асфальтобетонный грану-лят) и современной технологии укатки.
Под золой уноса понимают отходы промышленности, остающиеся после сжигания твёрдого топлива. Установлено, что большинство зол уноса ТЭЦ, котельных обладает некоторой активностью, которая оказывает влияние на прочность получаемого бетона. Нестабильность состава удаляемой с ТЭЦ золы уноса является сдерживающим фактором использования и эффективной утилизации в дорожном строительстве.
В промышленно развитых странах Северной Америки и в ряде стран Евросоюза зола уноса является таким же товаром, причём дефицитным, как тепло- и электроэнергия. Качественная зола уноса, удовлетворяющая стандартам и пригодная для использования, расширяет возможность эффективного строительства покрытий автомобильных дорог из жёстких бетонных смесей, уплотняемых катком.
В ряде стран Евросоюза и Австралии некачественная зола уноса, получаемая в результате сжигания, предлагается по отрицательной стоимости при условии, что потребитель забирает ее в полном объёме. Таким образом, переработка золы может быть рентабельной только при возникновении новых технологий. Благодаря этому появится ряд более качественных материалов, которые будут востребованы в дорожном строительстве. При стандартном использовании золы уноса в качестве добавки в укатываемом бетоне совместно с асфальтобетонным гранулятом может быть решена проблема эффективной утилизации отходов производства и сохранения природных ресурсов.
Детальное изучение ряда разновидностей зол уноса ТЭЦ, получаемых на предприятиях ОАО «Иркутскэнерго», позволит разработать оптимальные схемы их переработки, а также предложить технологию строительства автомобильных дорог с утилизацией основной массы продуктов из золы.
Тепловые энергетические централи акционерного общества «Иркутскэнерго» ежегодно вырабатывают в отвал один миллион семьсот тысяч тонн золы уноса. Если ежегодно для строительства покрытия из укатываемого бетона использовать в качестве вяжущего 50% золы уноса, то есть 850 тысяч тонн золы, идущей в отвал, то её будет достаточно для ввода в эксплуатацию 2830 км местных дорог шириной 8 м. Зола может храниться в сухих условиях достаточно долго, поэтому временной отрезок от срока производства до потребления никак не скажется на качестве при переработке золы на месте строительства.
Безотходное использование ископаемых углей особенно выгодно государству со стратегической точки зрения, поскольку без дополнительных затрат
удвоится объем производства вяжущих материалов и, кроме этого, за счёт угля значительно снизится потребление газа внутри страны, что позволит увеличить объёмы его продаж за рубеж. Производство альтернативного вяжущего на основе золы обеспечит конкуренцию в секторе низкомарочного бетона региональным монополистам — производителям цемента.
Зола уноса — это несгораемый остаток, который образуется при полном сгорании минеральных примесей топлива. В зависимости от вида топлива зола подразделяется на несколько видов:
• буроугольная и др.
В зависимости от того, каким способом удаляется зола от тепловых агрегатов, она делится на золу гидроудаления, то есть золу мокрого отбора и золу уноса — золу сухого отбора.
Зола уноса состоит из сферических частиц размером от 10 до 100 микрон. Эти маленькие стеклянные сферы улучшают текучесть и обрабатываемость бетона. Тонкость — одно из важнейших свойств реактивности золы.
Зола уноса может использоваться во многих сферах производства, не требуя дополнительного измельчения, так как представляет собой тонкодисперсный материал с очень маленьким размером частиц, а получается зола уноса в результате очистки дымовых газов.
Зола уноса должна обладать химической активностью. Это одно из главных свойств золы, благодаря которому определяется возможность использования её в качестве компонентов вяжущих или самостоятельных вяжущих.
Зола уноса используется при строительстве автомобильных дорог как в России, так и за рубежом. При этом существует множество способов применения золы уноса:
1. В качестве материала, заменяющего минеральный порошок при приготовлении асфальтобетонной смеси.
2. Для устройства основания дорожных одежд из каменных материалов, как самостоятельное вяжущее.
3. Добавка, заменяющая часть цемента и заполнителя при приготовлении тяжёлого бетона и раствора.
В качестве самостоятельного вяжущего зола уноса эффективно применяется для укрепления песчаных и гравийно-песчаных грунтов. Практика показала, что для укрепления песчаных грунтов эффективно цемен-тозольное вяжущее. Применение золы уноса в качестве вяжущего при укреплении грунтов позволяет снизить расход цемента на 20%.
Покрытия из монолитного цементобетона впервые появились за рубежом ближе к середине ХХ века.
Толщина цементобетонных покрытий дорог в некоторых европейских государствах составляла 14-18 см, основание укрепляли только в том случае, если модуль упругости основания был менее 50 МПа.
В восьмидесятые годы прошлого века начался второй этап исследований в строительстве дорог с
В промышленно развитых странах для улучшения этой ситуации ведётся активный поиск улучшения качественно-прочностных характеристик дорожного покрытия, разработка и применение новых технологий, позволяющих проведение быстрого ремонта покрытий существующих автомобильных дорог или строительство слоёв дорожной одежды с увеличенными прочностными характеристиками, обладающих большой долговечностью. Решение этих задач ведут в двух направлениях:
• Первое направление — это различные модификации технологий регенерации и ресайклинга, когда за один проход перерабатывают верхний слой разрушенного покрытия с добавлением малого количества новых дорожно-строительных материалов.
• Второе направление — применение таких материалов, как цементобетон, щебёночно-мастичный асфальтобетон (ЩМА) и многих других, а также композитных материалов на основе асфальтобетона и цементобетона.
Расширяется строительство покрытий автомобильных дорог из жёстких бетонных смесей, уплотняемых катком.
Большой интерес к применению укатываемого бетона во многих странах обусловлен следующим:
• возможностью снижения толщины и экономией цемента и бетона при устройстве слоёв жёстких дорожных одежд по сравнению со слоями из монолитного цементобетона;
• упрощением традиционной технологии бетонирования, применявшейся при строительстве дорожных одежд автомобильных дорог с высокой интенсивностью движения и грузонапряжённостью;
• поиском методов строительства дорожных одежд как альтернативы использования битумосо-держащих слоёв в связи с повышением цен на нефтепродукты;
• получением композитных материалов на основе отходов промышленности и развитием способов укрепления грунтов.
Предназначенные для строительства покрытий смеси укатываемого бетона, по сравнению с традици-
онными цементобетонными смесями, содержат меньше цемента (снижение расхода на 50-115 кг/м3). Бетон за 28 суток достигает прочности при сжатии 28-35 МПа. Широкому применению укатываемых бетонов для строительства дорог может способствовать не только существенное снижение эксплуатационных расходов вследствие высокой прочности и долговечности дорожной одежды, но и то, что поверхность бетонного покрытия отражает свет на 44% больше, чем поверхность асфальтобетона. При этом повышается безопасность дорожного движения.
На золу уноса в Северной Америке обратили внимание в 50-х годах прошлого века. В 1974 году золу стали частично использовать в строительстве.
В 1983 г. Управление по охране окружающей среды Соединённых Штатов поддерживает усилия Федерального дорожного агентства США по вопросу выгодного использования угольных продуктов сгорания как важнейшего приоритета развития качественного строительства дорог и издаёт Федеральный Указ об обязательном применении зольных отходов в дорожном строительстве. Массовое применение золы в строительстве местных дорог и автомагистралей между штатами началось с 1986 года [7].
В Штатах зола уноса применяется как минеральная добавка и классифицируется на два класса — С и F. Классификация основана на её химическом составе.
1. Золу класса С в США получают из каменных углей. Зола данного класса содержит высокий уровень кальция — более 20%.
2. Золу класса Р получают из битумного и антрацитного угля. Содержание кальция в ней меньше 10%.
Строительство слоёв дорожных одежд из укатываемого бетона получило наибольшее распространение в Швеции и Финляндии. В 1984 году в Швеции построено 10 тыс. м2 покрытий, в 1986 году — 100 тыс. м2 [1]. В настоящее время протяжённость покрытий из укатываемого бетона в странах Скандинавии по срав-
нению с 1986 годом выросла во много раз. Главными требованиями, предъявляемыми к укатываемому бетону как дорожно-строительному материалу, является высокая износостойкость и морозостойкость.
Необходимо отметить, что практически во всех вышеперечисленных странах при приготовлении жёсткой бетонной смеси используют золы уноса. Цель применения зол уноса — снизить расход цемента за счёт замены части вяжущего, при этом прочность бетона не должна уменьшаться.
Вторая причина, заставляющая специалистов экспериментировать с данной добавкой, это утилизация отходов промышленности. В некоторых странах рекомендуется заменять высокомарочный портландцемент шлакопортландце-ментом, использовать золы тепловых электростанций [1, 4, 8, 9]. Кроме этого, отмечается, что малопрочные карбонатные породы в некоторых случаях более эффективны, чем более прочные заполнители: они отличаются минимальной гидравлической и термической усадкой. Однако область применения материала на таких компонентах несколько ограничена: это сельскохозяйственные дороги, местные дороги с невысокой интенсивностью движения [1, 10].
Ведущее место среди стран Западной Европы в решении проблемы использования топливных отходов ТЭС в дорожном строительстве занимает Франция [14]. Зола уноса используется здесь во всех элементах дорожных конструкций. В зависимости от состава и свойств она может использоваться в верхних слоях основания как компонент вяжущего или как самостоятельное вяжущее, в нижних слоях как минеральный материал, укреплённый гидравлическим вяжущим, или же входить в тело насыпи как техногенный грунт. В цементобетонных покрытиях зола используется как добавка, улучшающая состав бетона, а в асфальтобетонных покрытиях — как минеральный порошок.
За последние годы во всем мире увеличилось количество автомобилей, соответственно увеличилась нагрузка на дорожное полотно. В связи с этим учёные Евросоюза, Северной Америки и Японии занимаются активным поиском новых видов эффективных добавок для увеличения износоустойчивости дорожных покрытий. Строительная практика показывает, что использование добавок не только позволяет повышать долговечность бетонных сооружений, но и приводит к значительному экономическому эффекту. Введение в состав укатываемого бетона незначительного количества добавок, полученных в результате утилизации отходов промышленности, в десятых и сотых долях процента от массы цемента оказывает значительное влияние на процесс твердения и обеспечивает повышение физико-механических свойств бетона. Так, например, в Германии получил широкое применение укатываемый бетон под названием «Waschbeton».
В Англии зола уноса от сжигания каменного угля была применена в начале 60-х годов прошлого столетия как материал для возведения насыпей на участках ряда строившихся дорог. Исследования показали, что зола уноса является материалом, пригодным для сооружения насыпей и устройства нижних слоёв основания дорожной одежды, которые должны находиться на
глубине не менее 40 см от поверхности покрытия в связи с их недостаточной морозоустойчивостью.
Золу уноса использовали в жёстком укатываемом бетоне для устройства бетонных одежд, а также для укрепления подстилающих слоёв [12].
В Польше проведены исследования и опытные работы по укреплению золы уноса как самостоятельного вяжущего не только песков, но и глинистых грунтов [13]. Установлено, что грунты, укреплённые 5-15 % золы уноса, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к грунтам, укреплённым цементом или известью.
В Японии в используемый для дорожного строительства смешанный шлак сталеплавильного производства добавляют до 5% по массе смеси золы уноса [14].
В Италии добавка золы от сжигания угля используется в качестве минеральных заполнителей и вяжущих в конструкциях дорожных одежд [15].
В Китае при сооружении автомобильной дороги в качестве основания дорожных покрытий использовался грунт, укреплённый комплексным вяжущим — цементом, известью, золой уноса [16].
В России укатываемый бетон находится в процессе изучения и экспериментального апробирования.
За последние 17 лет в России (не исключение и Иркутская область) на автомобильных дорогах существенно возросла интенсивность движения и изменился состав транспортного потока в связи с увеличившимся потоком большегрузных автомобилей. Всё это приводит к разрушению дорожного полотна и требует принятия соответствующих мер. В качестве варианта решения этой проблемы может быть предложен укатываемый бетон с золошлаковыми материалами. Одним из путей такого решения может быть применение асфальтобетонного гранулята с добавлением зол уноса.
В процессе многолетнего научного исследования возможности применения асфальтобетонного гранулята и зол уноса в составе бетонной смеси нами достигнуто уменьшение расхода природных ресурсов в приготовлении укатываемого бетона и значительное снижение стоимости готового материала.
По сравнению с обычным бетоном устройство высококачественного укатываемого бетона требует высокой культуры производства на всех стадиях — от приготовления бетонной смеси до её укладки.
После укладки и уплотнения вибро-, пневмо- или комбинированными катками на «Waschbeton» наносится защитный слой из парафинного раствора, что приводит к медленному испарению цементного молочка. Состав парафинного раствора зависит от влажности воздуха, марки цемента и подбора композитных материалов.
Спустя 10-16 часов после нанесения парафинного раствора, цементное молочко вытягивают с помощью дорожной щётки, что приводит к образованию ровной шероховатой поверхности.
«Waschbeton» имеет ряд преимуществ:
1. Снижение шума от проходящего транспорта.
2. Покрытие достаточно длительное время сохраняет шероховатую поверхность.
3. По мнению немецких специалистов, одно из главных достоинств укатываемого бетона как материала — это то, что сразу после уплотнения по нему могут двигаться автомобили.
Таким образом, исследования многих зарубежных стран по применению композитных материалов (золы уноса) в укатываемом бетоне и достигнутый нами результат положительного взаимодействия двух компо-
зитов (золы уноса и асфальтобетонного гранулята) в бетонной смеси позволяют сохранять все свойства бетона в соответствии с требованиями ГОСТов и применять данную смесь при устройстве оснований и покрытий в Приангарье и на территории Бурятии. Применение в укатываемом бетоне золы уноса и асфальтобетонного гранулята в 2-2,5 раза удешевляет стоимость за счёт экономии энергоёмкости, что позволяет при одинаковых экономических показателях увеличивать протяженность дорог, а также повышать их эксплуатационные характеристики. Согласно результатам, полученным при проведении лабораторных испытаний, при применении портландцемента М 400, золы уноса и асфальтобетонного гранулята в качестве заполнителя нами достигнут класс бетона В25 и прочность по морозостойкости F75.
1. Крюков В.П., Горелик А.А. Опыт проектирования и строительства надёжных конструкций дорожной одежды в сельской местности // Автомобильные дороги: обзорная информация. М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР 1989. Вып.6. 54 с.
2. Коршунов В.И., Ланге Ю.Г. Асфальтобетон или цементобетон?// Автомобильные дороги. 1995. №3-4. С.9-11.
3. Вайншток Л.В. Практика ОАО «Центрдорстрой» по строительству дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий // Новости в дорожном деле: науч.-техн. информ. сб. / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». 2003. Вып.6. С.47-51.
4. Маргайлик Е.И. Укатываемый цементобетон — эффективный строительный материал // (www.nestor.minsk.by).
5. Самойлова Л.И. Применение тощего бетона в основании дорожной одежды // Сб. научно-исследовательских работ Владимирского государственного университета. Владимир, 2001. С.20-24.
6. Юмашев В.М., Басурманова И.В. Бетонные покрытия с ранним открытием движения // Автомобильные дороги. 1995. №12. С.16-17.
7. M. Rafalowski. Fly Ach Facts for Highway Engineers [Текст] / M. Rafalowski // Federal Highway Administration 400 7th Street, SW Washington, DC 20590. 2003.
8. Маргайлик Е.И. Строительство дорожных покрытий, площадок и магистралей из укатываемых бетонов // (www.nestor.minsk.by).
АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНОГО АНСАМБЛЯ НА ПРИМЕРЕ ФРАГМЕНТА КВАРТАЛА № 9 ПО УЛИЦЕ КАРЛА МАРКСА В ГОРОДЕ ИРКУТСКЕ
9. Ушаков В.В. Повышение эффективности проектирования и строительства автомобильных дорог горнопромышленных предприятий. Чита: Забтранс, 1999. 164 с.
10. Орловский В.С., Зельманович В.А. Конструкции бетонных покрытий уменьшенной толщины. М.: ВПТИТрансстрой, 1987. 20 с.
11. Опыт использования активных и неактивных зол уноса ТЭС Франции в дорожном строительстве // Повышение эффективности производства и качества дорожных работ: экс-пресс-информ. / ЦБНТИ Минавтодора РСФСР.1977. Вып.18. 31 с.
12. Proceedings of the Institute of Civil Engineers. 1989. v.89.
13. Гурячков И.Л. Укрепление грунтов золошлаковыми материалами // Укреплённые грунты. М.: Транспорт, 1982. 231 с.
14. Haga N. Utilisation of blast furnace and steel slags in road construction [Текст] / N. Haga, V. Ohkawa, T. Kawamoto, M. Konno, J. Mizoguchi // Nippon Steel Techn. Rept. 1981. № 17.
15. Construczioni. 1987. v. 36. № 384.
16. Chen Xiaotong. Dongnan daxue xuebao. Ziran kexue ban [Текст] / Chen Xiaotong, Shao Jiexicn, Zhang Jun, Chen Rongsheng, Don Younian, Zhang Fan // J. Southeast Univ. Natur. Sci.
Ed. 2001. v 31. № 3.
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведена краткая историческая справка о развитии ансамбля. Выполнен композиционный анализ по направлениям: пластика контура, соотношения «масса-пустота», пропорции, цветовые и метроритмические членения. В результате исследования определены свойства фрагмента городского квартала как единого архитектурного организма.
Ил. 9. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: архитектура; архитектурный ансамбль; архитектурные приемы; город Иркутск.
Источник: cyberleninka.ru