Композиционные составы для локализации очагов разрушения дорожного покрытия

Активность естественных радионуклидов золы-уноса соответствует ГОСТ 30108 [38] для строительства дорог, измеряется в пределах от 370 Бк/кг до 700 Бк/кг. В составе бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна содержится радий 226, торий 232 , калий 40 и другие радионуклиды, концентрация которых увеличивается после выгорания органической составляющей. Согласно «Временным критериям ограничения облучения населения от природных источников ионизирующего облучения» № 43210 / 796, утвержденным Главным госсанврачом РФ от 05.12.1990 г., эффективная активность естественных радионуклидов не должна превышать 370 Бк/кг.

Удельная активность определяется по формуле

Таблица 2.1

Химический состав золы-уноса

Таблица 2.2

Физико-механические свойства золы-уноса

Результаты гамма-спектроскопического анализа золы-уноса ТЭЦ-2 приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Гамма-спектроскопический анализ золы-уноса

Радиационная оценка золы-уноса исследуемых проб показала, что средние значения эффективной удельной активности не превышают нормированной величины от 370 Бк/кг до 750 Бк/кг и зола-унос может использоваться для строительства дорог.

Для повышения прочности ремонтного материала и улучшения структуры раствора кроме высококальциевой золы в него дополнительно вводили второе вяжущее, в качестве которого использовали портландцемент Красноярского цементного завода марки 400. Структура смешанного вяжущего в твердой фазе отличается повышенной плотностью, так как зерна золы являются тонкодисперсным наполнителем с размерами частиц 1–10 мкм, а зерна цемента имеют размер 1–100 мкм, которые заполняют пустоты между зернами золы, повышая плотность системы.

Химический состав и физико-механические свойства портландцемента приведены в табл. 2.4, 2.5.

Таблица 2.4

Химический состав портландцемента

Таблица 2.5

Физико-механические свойства портландцемента

К ремонтным композициям предъявляются требования по твердости, жесткости, прочности на сжатие. Эти свойства зависят как от свойств вяжущего, так и заполнителя. Структурный каркас композиции состоит из смеси двухфазного вяжущего и заполнителя. В твердеющей смеси заполнитель играет роль скелета, принимающего на себя нагрузки от внутренних напряжений, возникающих из-за деформаций структуры как на стадии твердения, так и в период эксплуатации. Однако чтобы заполнитель отвечал указанным требованиям, необходимо распределить частицы таким образом, чтобы более мелкие фракции располагались в промежутках между крупными, не раздвигая их. Так как зола-унос с размерами частиц 1–10 мкм относится к мелкой фракции, в качестве заполнителя при разработке состава композиции использовали речной песок карьера «Березовский» с модулем крупности М_кр = 1,68 с содержанием глинистых частиц менее 0,1 %.

Речной песок является полимиктовым, характеризуется многообразием петрографического состава, форма песчаных частиц малоокатанная, что способствует увеличению сцепления с другими материалами. Физико-механические характеристики и зерновой состав речного песка приведены в табл. 2.6, 2.7.

Таблица 2.6

Физико-механические свойства речного песка

Таблица 2.7

Зерновой состав речного песка

К составам для ремонта дорожных покрытий предъявляется требование быстрого набора начальной прочности, поэтому в состав композиции дополнительно вводили модифицированный шлам тонкомолотой угольной футеровки, представляющий собой попутный продукт производства алюминия Красноярского алюминиевого завода. По предварительным оценкам [1, 125, 102] общее количество твердых отходов производства алюминия составляет до 85 кг/т металла, из них до 40 кг/т составляет лом угольной футеровки – отход, образующийся при капитальном ремонте футеровки электролизеров [1, 125]. Отработанная футеровка электролизеров ориентировочно содержит по массе около 20 % углерода, 60 % огнеупоров и до 12–13 % фторидов. По гранулометрическому составу в преобладающей фракции (более 85 % масс.) составляют частицы размером от 0,25 до 0,5 мм. Фтор в угольной футеровке в основном связан в устойчивом комплексе – криолите Na₃ [AlF₆]. Часть фтора содержится в легкорастворимых простых солях: NaF и AlF₃. Поскольку с точки зрения экологической безопасности содержащийся в угольной футеровке фторид натрия необходимо связывать в нерастворимый продукт, угольную футеровку модифицировали крупнотоннажным отходом гидролизных производств – шламом нейтрализации варочной серной кислоты известью, как установлено в работе [71]. При тщательном перемешивании этих отходов образуется смесь, в которой при увлажнении происходит реакция