CC BY
151
ров в строительстве. Основные положения - Введ. 1980-12-02. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 9 с.
2. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР.- М.ЦИТП Госстроя СССР, 1985.— с.106.
3. ГОСТ 10528-90. Нивелиры. Общие технические условия. — Введ. 1991-07-01. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 14 с.
4. Столбов Ю. В., Столбова С. Ю., Нагаев Д.
О., Кокуленко К. С. Обоснование допусков на строительные и геодезические работы для обеспечения высотного положения оснований и покрытий автомобильных дорог // Известия вузов. «Строительство» 2010, №9. - с. 75-80.
5. ГОСТ 30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения неровностей оснований и покрытий. - Введ. 1997-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 7 с.
6. Практическое пособие по метрологическому обеспечению строительного производства. — М.: Стройиздат, 1975. — 64с.
MAINTENANCE OF ACCURACY OF CONTROL OF ROUGHNESSES OF CONSTRUCTIVE LAYERS OF ROAD CLOTHES WITH APPLICATION OF LEVELS OF TYPE N-3
Yu. V. Stolbov, S. Yu. Stolbova,
D. O. Nagaev, K.S. Kokulenko
Maintenance of necessary accuracy of control of constructive layers of road clothes (the bases and coverings of highways) with application of levels of type N-3 is considered. Values of the maximum distances of laths from levels of type N-3 are resulted at geodetic control of rough-
nesses of constructive layers of road clothes. Recommendations to adjust performance of geodetic control not on permissible deviations, and on average quadratic to errors with confidential probabilities Р=0,90 or Р=0,95.
Столбов Юрий Викторович - доктор технических наук, профессор кафедры «Геодезия» ФГБОУ вПо СибАДИ». Основные направления научной деятельности: обоснование допусков на геометрические параметры строительных конструкций и контроль качества строительства. Общее количество опубликованных работ: 125. email: [email protected].
Столбова Светлана Юрьевна - кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой «Недвижимость и строительный бизнес ФГБОУ ВПО СибАДИ». Основные направления научной деятельности: обоснование и обеспечение точности возведения зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ: 30. e-mail:
stolbova_sy@sibadi. org
Нагаев Дмитрий Олегович - инженер ФГБОУ ВПО СибАДИ. Основные направления научной деятельности: строительство автомобильных
дорог. Общее количество опубликованных работ: 9. e-mail: [email protected]
Кокуленко Константин Сергеевич - инженер Сибирский центр ценообразования в строительстве, промышленности и энергетике. Основные направления научной деятельности: строительство зданий и сооружений. Общее количество опубликованных работ: 6. e-mail: [email protected]
УДК 666.96.01/.05; 666.964
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗОЛЫ УНОСА ГУСИНООЗЕРСКОЙ ГРЭС В КАЧЕСТВЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА
Л. А. Урханова, А. В. Битуев
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы получения асфальтобетона с использованием в качестве минерального порошка золы уноса Гусиноозерской ГРЭС. Получен пористый асфальтобетон с использованием в качестве минерального порошка исходной золы уноса и плотный асфальтобетон с использованием активированного минерального порошка.
Ключевые слова: минеральный порошок, зола уноса, асфальтобетон, прочность
при сжатии.
Введение
Острый дефицит минеральных порошков (МП) для приготовления асфальтобетонных смесей и возросшая их стоимость вызывает необходимость расширения сырьевой базы асфальтобетонов. По данным ФГУ
«Управление дороги «Южный Байкал» потребность в минеральном порошке для асфальтобетона при выполнении работ по ремонту и капитальному ремонту федеральных автодорог составляет 630 тонн в год. В настоящее время ФГУ «Упрдор «Южный Байкал» в
составе асфальтобетона использует в основном мраморный минеральный порошок, поставляемый в управление ЗАО «Дорожник» (г. Слюдянка, Иркутская область).
В планах Филиала ОАО «ОГК-3» «Гусино-озерская ГРЭС» (ГО ГРЭС) стоит вопрос о переходе №5 и №6 энергоблоков ГО ГРЭС на сухое удаление золы уноса (ЗУ). В связи с этим ГО ГРЭС проводит маркетинговые исследования по основным направлениям использования ЗУ в гражданском и дорожном строительстве. Одним из направлений использования ЗУ является использование её в качестве МП для асфальтобетонных смесей.
Известен опыт использования золы уноса и золошлаковых смесей от сжигания каменных и бурых углей, торфов в качестве МП для приготовления асфальтобетонных смесей, применение которых позволяет получать материал с нормативными физико-химическими характеристиками [1-3]. Однако проведенные исследования показали, что очень часто основными недостатками асфальтобетонов с применением в качестве минерального порошка золошлаковых отходов являются повышенное водонасыщение, пониженная водостойкость и прочность при сжатии при 50°С. Это объясняется меньшей структурирующей способностью зол по сравнению с карбонатными МП. Кроме того, исследования показа-
ли, что большие различия в свойствах золошлаковых смесей получили отражение и в физико-механических характеристиках асфальтобетонных смесей, приготовленных на их основе.
Основная часть
В работе был проведен комплекс экспериментальных исследований по возможности использования золы-уноса, получаемый от сжигания окино - ключевских углей (Республика Бурятия), в качестве МП для получения асфальтобетона. Цель экспериментальных исследований заключалась в получении эффективных композитов для дорожных покрытий, сохраняющих стабильность свойств, как при высокой, так и при низкой температуре эксплуатации, а также возможность более масштабного использования золы уноса в дорожном строительстве.
Исследования проводили на ЗУ II и IV полей электрофильтров. Для сравнения результатов исследований для получения асфальтобетона использовали мраморный МП. Для получения асфальтобетона использовали битум нефтяной дорожный вязкий производства НПЗ «Ангарский битумный завод» - БНД 90/130. Физико-механические показатели минеральных порошков, определенные согласно ГОСТ 9128, Р 52129, представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-механические показатели минерального порошка
Показатели Минеральный порошок
МП-1 МП-2
требования ГОСТ Р 52129-2003 мрамор требования ГОСТ 9128-97 зола-унос II поля Окино-Ключевских углей
Зерновой со-
став, мас. %, не
менее, мм
1,25 не менее 100 не менее 95 100
100 98 не менее 80 99,3
< 0,315 не менее 90 77,4 60 68,3
<0,071 70-80
Продолжение Таблицы 1
Пористость, % не более 40 33 не более 45 40
Набухание образцов из смеси порошка с битумом, %, не более не более 2,5 2,0 2,7
Показатель би-тумоемкости, г/100 см3, не более не нормируется не более 100 68,1
Водостойкость образцов из смеси порошка с битумом,% не менее 0,6 0,99
Влажность, масс. % не более 1 1 не более 2 0
С целью определения структурирующей способности МП из золы уноса, МП из смеси золы уноса и мраморного порошка (зола уноса: мраморный порошок = 80:20) были проведены исследования его смесей с битумом при различном массовом соотношении битума и порошка (Б/МП). Согласно ГОСТ Р 52129 содержание битума в асфальтовяжущем при использовании в качестве минерального порошка ЗШО должно лежать в пределах 25-30 %, в проводимых исследованиях содержание битума в составах вяжущих лежало в преде-
лах от 13 до 23 %.
Приготовление смесей битума и порошка, формовка образцов диаметром и высотой 50,5 мм выполнялась при температуре 150-160°С и уплотняющем давлении 10 МПа. Предел прочности при сжатии определялся при 20°С и скорости деформирования 3 мм/мин, средняя плотность определялась гидростатическим взвешиванием образцов асфальтовяжущего. Средняя плотность, прочность при сжатии, водонасыщение полученного асфальтовяжущего приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Свойства асфальтовяжущего с использованием различных минеральных порошков
Показатели асфальтовяжущего Массовая доля битума в минеральном по рошке, %
Зола-унос Мраморный поро-шок+зола уноса= 20+80 Мрамор
13 18 23 28 13 18 23 13 18 23
Средняя плотность, кг/м3 1,62 1,66 1,74 1,74 1,74 1,82 1,82 1,62 1,69 1,75
Прочность при сжатии, МПа 1,3 2,21 2,98 2,26 1,75 2,4 1,7 4,5 5,2 5,1
Водонасыщение, % 15 5,68 0,17 0,01 11,65 1,53 0,3 5,2 1,5 0,2
Как видно, оптимальное содержание битума в асфальтовяжущем, приготовленном на мраморном порошке, составляет 13-14 %, в то время как на золе уноса - 18,5 - 19,5 %. Установлено также, что прочностные показатели систем с оптимальным количеством битума в составе асфальтовяжущих на мраморном и зольном наполнителях, их смеси при температуре испытания 20°С сильно не различаются. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что МП ЗУ по сравнению с МП зола уноса+мраморный порошок не требует увеличения органического связующего,
хотя последний по сравнению с золой уноса обладает большей структурирующей способностью асфальтовяжущего, что позволяет получить лучшие показатели прочности при сжатии и водонасыщения.
Учитывая, что на федеральных дорогах ФГУ Упрдор «Южный Байкал» укладывают асфальтобетонные смеси при температуре не менее 120°С, в работе готовили горячие асфальтобетонные смеси, тип Б плотного асфальтобетона, содержание щебня от 40 до 50 %, с использованием в качестве минерального порошка исходной ЗУ. Полученные резуль-
таты позволяют сделать следующие выводы:
- на исходной золе окино - ключевских углей получен пористый асфальтобетон с остаточной пористостью от 5 до 10 %, который может быть использован для нижнего слоя покрытия и основания дорожных одежд;
-асфальтобетон с использованием ЗУ оки-но-ключевских углей не соответствует требованиям ГОСТ 9128 к плотному асфальтобетону по водостойкости как при ускоренном методе определения, так и при длительном во-донасыщении в течение 15 сут (Кв=0,84 и 0,66 соответственно), что можно объяснить структурой исходной золы, имеющей сферические стекловидные частицы, внутри полые, которые заполняются водой, снижая водостойкость асфальтобетона;
- по трещиностойкости асфальтобетон с
использованием ЗУ соответствует плотному асфальтобетону согласно ГОСТ 9128.
С целью улучшения гидрофобных свойств асфальтобетона золу уноса активировали различными добавками. Для активации минерального порошка были использованы битумная эмульсия, карбидный ил (ЗАО «Улан-Удэстальмост») и гидрофобная добавка КЭ 30-04 (ООО МП Ксеросил). Используемая битумная эмульсия соответствует ГОСТ Р 52128, карбидный ил (отход производства ацетилена, образуемый при гидратации карбида кальция на ЗАО «Улан - Удэстальмост»)
- ТУ 206-9290-08-90.
Показатели свойств асфальтобетона с активированными минеральными порошками представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Свойства асфальтобетона на активированных минеральных порошках
Наименование свойств ГОСТ 9128- 2009 Молотая зола уноса Исходная зола уноса + 0,3 % КЭ 30-04 Исх. ЗУ + 2 % карбидный ил исх. ЗУ + 2 % битумной эмульсии
Средняя плотность, г/см3 - 2,3 2,35 2,33 2,32
Водонасыщение, % по объему 1,5-4,0 3,6 1,04 1,34 1,21
Предел прочности при сжатии, МПа, при температурах: 200 С 500 С 00С не менее 2,0 не менее 0,8 не более 10 5,49 2,16 11,5 3,37 1,36 6,45 3,0 1,53 5,45 2,62 1,14 5,59
Водостойкость при ускоренном водо-насыщении, Кв не менее 0,85 0,79 0,97 0,99 1,01
Водостойкость при длительном водо-насыщении, 15 суток Кв15 не менее 0,75 0,72 0,85 0,84 0,95
Водостойкость при длительном водо- 30 насыщении, 30 суток Кв - 0,72 0,81 0,9
Водостойкость при длительном водо- 45 насыщении, 45 суток Кв - 0,72 0,8 0,85
Продолжение Таблицы 3
Сцепление битума с мин. частью а/б смеси выдержит или не выдержит выдер- жит выдержит выдер- жит выдер- жит
Трещиностойкость по пределу прочности при растяжение при расколе при t С0, МПа не менее 2,0 не более 6,5 3,34 2,35 2,1 2,49
Коэффициент теплостойкости, Р50^20 - 0,39 0,4 0,51 0,43
Коэффициент температурной чувствительности Р50/Р0 - 0,18 0,21 0,28 0,2
Расчетная трещиностойкость, Р0/Р50 - 5,55 4,74 3,56 4,9
Очевидно, что введение в качестве активатора ЗУ различных добавок, приводит к улучшению характеристик асфальтобетона. Происходит снижение показателей водона-сыщения до 1-1,3 %, водостойкость асфальтобетона с активированным минеральным порошком при ускоренном водонасыщении лежит в пределах 0,95-1,01, что соответствует требованиям ГОСТ 9128 для плотных асфальтобетонных смесей. Полученные данные свидетельствуют о том, что при активации ЗУ
гидрофобной добавкой КЭ 30-04, карбидным илом и битумной эмульсией возрастает сцепление битума с поверхностью активированной золы, что сказывается на физикомеханических свойствах дорожного композита.
В ЦКП «Прогресс» ВСГУТУ был выполнен электронно-микроскопический анализ (ЭМА) асфальтобетона с использованием различных минеральных порошков (рис. 1). ЭМА выполнялся на растровом электронном сканирующем микроскопе ЦЕОивМ-ббЮЬУ.
Рис. 1. - ЭМА асфальтобетона с различными минеральными порошками: а - асфальтобетон (зола уноса 100 %), б - асфальтобетон (50 % мраморный минеральный порошок:
50 % зола уноса), в, г - асфальтобетон (зола уноса + битумная эмульсия)
Анализ электронно-микроскопических снимков позволяет сделать вывод об эффективности активации МП - золы уноса битумной эмульсией. В этом случае получается бо-
лее плотная мелкозернистая структура асфальтобетона. Активированный минеральный порошок имеет прочные контактные связи с органическим битумом, повышая прочностные
показатели органо-минерального композита. При использовании ЗУ в качестве минерального порошка четко видны сферические зерна ЗУ, менее плотная структура асфальтобетона, что сказывается на физико-механических характеристиках последнего.
Заключение
Таким образом, использование ЗУ Гусино-озерской ГРЭС в качестве минерального порошка позволило получить пористый асфальтобетон, который может быть использован для нижнего слоя покрытия и основания дорожных одежд; при активировании ЗУ активирующими добавками при правильном подборе состава асфальтобетонной смеси возможно получение плотного асфальтобетона, рекомендуемого при устройстве верхних слоев покрытий автомобильных дорог III и IV категории дорог.
Библиографический список
1. Лукашевич, В. Н. Применение асфальтобетонных смесей, приготовленных при комплексном использовании в качестве минерального порошка зол уноса ТЭС и сланцевых флюсов, для устройства покрытий автомобильных дорог// Проектирование, строительство, ремонт и содержание транспортных сооружений в условиях Сибири: сб. трудов конф. - Томск, 1997.
2. Применение порошковых отходов промышленности в асфальтобетоне //ЦБНТИ Минавтодора РСФСР. - М., 1990.
3. Ярмолинская, Н. И. Повышение коррозионной стойкости асфальтобетона на основе отходов ТЭС /Н. И. Ярмолинская, Л. С. Цупикова
//Строительные материалы. - 2007. - №9. - С.46-47.
USING OF FLY ASH OF GUSINOOZERSK STATE DISTRICT POWER STATION AS MINERAL POWDER FOR ASPHALT ONCRETE
L. A. Urkhanova, A. V. Bituev
In this article the questions of obtaining of asphalt concrete with using of fly ash of Gusinoozersk state district power station as a mineral powder are considered. Porous asphalt concrete with a mineral powder of the original fly ash and dense asphalt concrete with using of activated mineral powder are obtained.
Урханова Лариса Алексеевна - доктор технических наук, профессор, и.о. зав. кафедрой «Производство строительных материалов и изделий» ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления». Основные направления научной деятельности: Разработка вяжущих веществ и бетонов на основе природного и техногенного сырья. Общее количество опубликованных работ: 102. e-mail:
Битуев Александр Васильевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Промышленное и гражданское строительство ФГБОУ ВПО «Восточно - Сибирский государственный университет технологий и управления». Основные направления научной деятельности: Разработка эффективных дорожно-строительных материалов. Общее количество опубликованных работ: 60.
