RU2060315C1

RU2060315C1 - Method for erecting bases of roadways and surface constructions

Info

Publication number: RU2060315C1
Authority: RU
Inventors: Всеволод Анатольевич Мымрин
Original assignee: Всеволод Анатольевич Мымрин
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: road building, civil engineering. SUBSTANCE: mineral material is agitated that contains 20 - 40 % dispersed slag dumped from ferrous metallurgy, alkali activator, then it is wetted and compacted. Waste of coal concentration or wastes from loam crushing, or burnt forming mixture of foundry is used as mineral material. Alkali activator is used for wetting. Waste of by-product coke industry is used as the activator. EFFECT: material of high stability. 2 cl, 1 tbl

Description

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. The invention relates to the field of construction and can be used to stabilize soils when creating the foundations of roads and railways, airfields, dams, sites for various purposes, the foundations of buildings and structures.

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.Known composition, including, by weight. ground burned rock 10-20; cement dust 10-20; ground blast furnace slag 43.0-71.5; calcium nitrate 1-2; water rest [1]
The closest technical solution is the method of arranging the foundations of roads and ground structures, including mixing soil with crushed slag and an alkaline activator, moistening with water in the amount of 9-18% by weight of dry components, laying and compacting the mixture [2]
The disadvantages of this method are low water and frost resistance and narrow coverage of industrial waste polluting the environment.

Цель изобретения защита окружающей среды при сохранении водо- и морозостойкости. The purpose of the invention is the protection of the environment while maintaining water and frost resistance.

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. This goal is achieved by the fact that in the method of construction of the bases of roads and land structures, including mixing mineral material from 20-40 wt. dispersed waste slag of ferrous metallurgy and an alkaline activator, humidification and compaction, as a mineral material use burned coal enrichment or limestone crushing waste or foundry molding sand, moistening is carried out with a solution of alkaline activator.

Способ строительства оснований осуществляется следующим образом. The method of construction of the bases is as follows.

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. The estimated amount of mineral material (coal-burning coal, limestone crushing waste or foundry molding sand) and the corresponding amount of dispersed waste slag from ferrous metallurgy (blast furnace, steel-smelting or foundry) with a mass ratio of 60-80% and 20-40% Both components are alternately distributed with a bulldozer on the surface of the compacted subgrade. Then the whole mixture is mixed in several passes of the cutter and moistened using an irrigation machine with an aqueous solution of alkaline activator in an amount of 8-20% of the total weight of solid components to bring the material to a workable state. Then all the components are mixed with the required number of cutter passes until a homogeneous mixture is obtained. A humidified homogeneous mixture is compacted with vibratory rollers at a compaction load of about 20 MPa. In a humidified and compacted mixture, due to the high pH of the pore solution, alkaline excitation and dissolution of the surfaces of both slag particles and particles of mineral material occur. Dissolution products are carried out into the pore space in the form of an ash solution, which turns into a gel as the concentration increases. As a result of the gel syneresis, numerous cracks are formed along which alkaline aggression of the surface of the slag particles continues, further consolidation of the gel neoplasms and their gradual transition to a stone-like state.

Упрочнение материала длится до 15 и более лет и приводит к значительному увеличению межремонтного срока автодорог. The hardening of the material lasts up to 15 years or more and leads to a significant increase in the overhaul period of roads.

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. The high elasticity of gel neoplasms explains the high value of the coefficient of frost resistance of fortified materials. The strength of materials increases with increasing dispersion of slag (as in the case of the use of all inorganic binders), but a positive effect is achieved when using fractions up to 20 mm.

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.As an activator, alkaline materials can be used, for example, alkaline industrial wastes, such as oil cracking waste generated during the purification of exhaust gases, having the following composition and concentration, g per 100 g of solution:
Na ₂ CO ₃ + NaHCO ₃ ≈ 5-6
Na ₂ S ≈3
NaOH ≈ 0.85
pH = 12.5-13.0
Alkaline regenerated solutions for the purification of coke oven gas from hydrogen sulfide by-product coke plants. After regeneration in vacuum, the solution returns to production, as a result of which the accumulation of salts, organosulfur, sodium salts of sulfur, coke coal oils, etc.

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.The average chemical composition, wt. Carbonates 3.5-4 Hydrogen sulfide 0.1-0.23 Thiosulfates 0.3-0.6 Ether-soluble 0.25-0.6 Sodium sulfate 0.4-0.6 pH 13.5-14.0
As an activator (accelerator) of chemical reactions between mineral material and slag of ferrous metallurgy, Portland cement of grade 400 or quicklime in an amount of 2-5 wt.

Примеры конкретного выполнения способа и свойства получаемых материалов приведены в таблице. Examples of specific performance of the method and properties of the materials obtained are given in the table.

Как видно из приведенных данных, описываемый способ позволяет получить основание более водо- и морозостойкое, а также с более широким применением различных промышленных отходов. As can be seen from the above data, the described method allows to obtain a base more water and frost resistant, as well as with the wider use of various industrial wastes.

Claims

1. A method of building the foundations of roads and land facilities, including mixing mineral material, slag of ferrous metallurgy and an alkaline activator, laying, humidification and compaction, characterized in that, in order to protect the environment while maintaining water and frost resistance, mineral material is used coal-burning coal, or limestone crushing waste, or a burning foundry molding mixture, dispersed waste slag in the amount of 20-40 wt. from mineral material, and moistening is carried out with a solution of alkaline activator, which is used as a waste of coke production, formed at the stage of regeneration in vacuum of a solution of coke oven gas purification, or waste oil cracking formed at the stage of purification of exhaust gases.

2. The method according to claim 1, characterized in that with stirring, 2 5% of cement or quicklime is introduced.