МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РСФСР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ДОРОЖНЫЙ ПРОЕКТНО-ИЗЫСКАТЕЛЬСКИЙ
И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ГИПРОДОРНИИ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ
ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ
ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(Вводятся впервые)

Утверждены Минавтодором

РСФСР

Протокол № 4 от 3.1У.79

Москва 1979

ПРЕДИСЛОВИЕ

Использование промышленных отходов и местных материалов для производства неорганических вяжущих веществ, которые могут частично заменить цемент в дорогом строительстве, является актуальной задачей. В Гипродорнии в течение ряда лет проводятся исследования по разработке вяжущих веществ на основе гранулированных топливных шлаков и других материалов, разработаны «Рекомендации по использованию шлаков тепловых электростанций РСФСР при строительстве автомобильных дорог» (М., 1974).

С 1976 г. по заданию Минавтодора РСФСР в соответствии с единым координационным планом при участии Гипродорнии, ряда его филиалов, а также других организаций ведутся широкие исследования по разработке неорганических вяжущих веществ из отходов промышленности и местных материалов для основных регионов РСФСР. По результатам исследований в 1976 г. подготовлены «Предложения по использованию местных материалов и отходов промышленности при производстве неорганических вяжущих на основе зол и шлаков ТЭС, металлургических шлаков, отходов промышленности и др.», в которых рекомендовано для дорожного строительства в различных регионах РСФСР 11 видов вяжущих веществ.

В «Предложениях» приведены материалы по вновь разработанным организациями-участниками координационного плана - вяжущим на основе нефелиновых шламов, пыли уноса цементных заводов, гранулированных доменных шлаков и др. С целью подготовки, в 1980 г. «Рекомендаций» по использованию в дорожном строительстве неорганических вяжущих веществ на основе отходов промышленности и местных материалов, в настоящих «Предложениях» объединены материалы исследований 1976 и 1977 гг.

В разработке «Предложений» приняли участие канд. техн. наук. А.С. Пополов, инженеры О.Н. Кондратьева, И.А. Паткина (Гипродорнии), канд. техн. наук Ю.М. Сухоруков (Ростовский-на-Дону филиал Гипродорнии), канд. тех. наук В.П. Шлепкин (Саратовский филиал Гипродорнии), инженеры В.В. Сиротюк, В.Г. Степанец (СибАДИ), канд. техн. наук Г.М. Тарнаруцкий (НИИЦемент), канд. техн. наук Л.Е. Тылевич (Гипродорнии).

Составитель и ответственный за выпуск канд. техн. наук А.С. Пополов.

Заместитель директора Гипродорнии по научной

работе доцент, канд. техн. наук

А.П. Васильев

Замечания и предложения направлять по адресу: 109089, Москва, набережная Мориса Тореза, 34.

Гипродорнии, отдел дорожно-строительных материалов.

2. ОБЩИЕ ПОЛОженИЯ

2.1. Разработанные и предлагаемые для строительства автомобильных дорог вяжущие относятся к неорганическим гидравлическим вяжущим веществам, которые способны гидратироваться при затворении водой, образуя пластичное тесто, и со временем превращаться в искусственный камень в водных, воздушно-влажных и воздушно-сухих условиях.

2.2. Минералогический и структурно-фазовый состав местных вяжущих разнообразен и зависит от входящих в них минеральных компонентов. В большинстве случаев эти вяжущие отличаются от известных разновидностей портландцемента замедленным твердением и значительным увеличением прочности в 90- и 180-суточном возрасте по сравнению с прочностью в стандартный срок испытания 28 суток.

2.3. По виду основного сырья все исследуемые вяжущие можно разделить на следующие группы:

а) на основе зол и шлаков тепловых электростанций;

б) на основе металлургических шлаков;

в) на основе отходов химической промышленности;

г) на основе отходов керамической и цементной промышленности;

д) на основе природного сырья.

2.4. Территориальное размещение и производительность установок по производству неорганических вяжущих на основе двух и более видов отходов промышленности или местных материалов должно быть обосновано технико-экономическим расчетом в каждом отдельном случае с учетом местных условий.

2.5. Свойства вяжущих исследовались при положительных температурах. Для применения вяжущих в дорожных конструкциях при низких положительных и отрицательных температурах требуются дополнительные исследования.

2.6. Данные «Предложения» предназначены для выбора сырья в зависимости от места его расположения, качества и других региональных условий, определения области применения вяжущих и подбора составов дорожно-строительных материалов, отвечающих требованиям соответствующих нормативных документов.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ВЯЖУЩИМ И МЕТОДЫ ИХ ИСПЫТАНИЙ

3.1. К гидравлическим вяжущим на основе местных материалов и отходов промышленности, предназначенным для строительства и ремонта автомобильных дорог, предъявляются следующие требования:

а) по марке;

б) по пластичности раствора из смеси вяжущего с нормальным песком состава 1:3 при определении марки;

в) по равномерности изменения объема при твердении;

г) по срокам схватывания;

д) по тонкости помола.

3.2. Вяжущие должны иметь марку не ниже 100.

Марка вяжущего определяется пределом прочности при изгибе образцов-балочек размером 40´40´160 мм и сжатии их половинок из раствора состава 1:3 (по массе) с нормальным песком, изготовленных в соответствии с требованиями ГОСТ 310-76 и испытанных через 90 суток после изготовления. До испытаний образцы хранят в воде или в воздушно-влажных условиях при температуре 20 ± 2 °С и относительной влажности воздуха 90 - 100 %.

3.3. Образцы балочки и их половинки при испытании должны иметь прочность при изгибе и сжатии не ниже величин, указанных в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Марки вяжущих веществ

3.4. Пластичность раствора характеризуется расплывом стандартного конуса раствора из смеси вяжущего с нормальным песком в соотношении 1:3, который должен быть в пределах 105 - 110 мм после 30 встряхиваний на встряхивающем столике.

3.5. Вяжущие при испытании образцов-лепешек кипячением в воде должны показывать равномерность изменения объема. Испытания производят по ГОСТ 310-76 со следующими изменениями: перед кипячением образцы хранят в ваннах с гидравлическим затвором до образования цементного камня (для медленно твердеющих вяжущих - более 24 часов).

3.6. Начало схватывания для всех вяжущих должно наступать не ранее 2-х часов от начала затворения, конец схватывания - не ранее 6 - 8 часов (испытание по ГОСТ 310-76).

3.7. Тонкость помола вяжущих следует определять по двум показателям: удельной поверхности в см²/г и остатку на сите № 008 в % (ГОСТ 310-76). Оптимальная удельная поверхность должна устанавливаться для каждого вида вяжущего. Остаток на сите № 008 не должен превышать 15 %.

3.8. Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы вяжущего (определение - по ГОСТ 310- 76).

3.9. Удельный вес и объемную насыпную массу вяжущих определяют по ГОСТ 310-76.

3.10. Морозостойкость и стойкость при попеременном увлажнении и высушивании цементного камня следует определять в соответствующих материалах (мелкозернистый и обычный бетон, укрепленные грунты и обломочные материалы). Долговечность материалов характеризуется коэффициентом стойкости после определенного количества циклов соответствующих испытаний.

4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И МЕСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ

4.1. Для приготовления неорганических вяжущих, согласно настоящим «Предложениям», рекомендуется использовать золы и шлаки ТЭС, образующиеся при сжигании экибастузских и кузнецких и других видов угля, доменные гранулированные, ферромарганцевые и ваграночные металлургические шлаки, нефелиновые шламы, природные материалы (кварциты, известняки, песчаники, опоки), отходы керамической промышленности (керамзит) и отход цементной промышленности (цементная пыль уноса).

4.2. Нефелиновый шлам является отходом производства алюминия. Он содержит 70 - 85 % цементного минерала белита, обусловливающего нарастание прочности вяжущего на его основе.

4.3. Экибастузский уголь поставляется на 17 крупнейших электростанций городов Сибири и Казахстана. Зольность угля - 40 %. Объем запасов золы и шлака - 2100 тыс. т. Вследствие высокой зольности угля Экибастузского месторождения и большого объема золы-уноса в продуктах сжигания топлива последняя рекомендуется для производства неорганических вяжущих веществ.

Зола-уноса экибастузских углей представляет собой тонкодисперсный порошок серого цвета, однородный по составу. Зола содержит 33 % стеклофазы. В золе содержится до 50 % глинистого вещества от слабо аморфизированного до аморфизированного.

Угли Кузбасса используются на огромной территории страны от Урала до Красноярского края, на них работают тепловые электростанции Кемеровского, Новосибирского, Томского и других экономических районов. Золошлаковый материал от сжигания кузнецких углей на 90 % представлен стеклофазой. Кристаллическая фаза неоднородна и представлена рядом малоактивных минералов.

4.4. Для производства неорганических вяжущих веществ предусматривается использовать золы, шлаки и золошлаковые смеси, образующиеся от сжигания донецкого антрацитового угля на ряде ТЭС и ГРЭС юга РСФСР.

4.5. Для производства вяжущих веществ рекомендуется использовать золошлаковые отходы Тольяттинской ТЭЦ (Куйбышевская обл.). Содержание гранулированного шлака в составе смеси - 20 - 30 %.

4.6. Доменные металлургические шлаки представляют собой отход производства Орско-Халиловского металлургического комбината на Южном Урале.

Ваграночные металлургические шлаки отличаются от доменных шлаков более высоким содержанием стеклофазы. В СССР выпускается 1,5 млн. т в год гранулированных металлургических шлаков ваграночного производства.

4.7. Для производства шлакощелочных вяжущих веществ в условиях Западного Урала рекомендуется использовать гранулированные доменные шлаки Чусовского завода (Пермская обл.).

Для производства шлакощелочных вяжущих в условиях Урале и Западной Сибири рекомендуется использовать гранулированные доменные шлаки Карагандинского, Челябинского и Магнитогорского металлургических комбинатов.

4.8. Для получения неорганических вяжущих веществ рекомендуется использовать пыль уноса цементных заводов Поволжья-Себряковского (Волгоградская обл.), Новотроицкого (Оренбургская обл.) и Новоульяновского (Ульяновская обл.). На других указанных предприятиях выход цементной пыли не учитывается.

4.9. Химический состав отходов промышленности и местных материалов, используемых в качестве основного сырья для производств неорганических вяжущих представлен в табл. 4.1.

4.10. В качестве активизаторов твердения рекомендуется использовать следующие материалы: портландцемент марок 300 - 500, отвечающий требованиям ГОСТ 10178-76, хлористый кальций и сульфитно-дрожжевую бражку, отвечающие требованиям соответствующих стандартов: ГОСТ 450-77 - хлорид кальция (кальций хлористый) технический; МРТУ 13-64-35-66 «Концентраты сульфитно-дрожжевой бражки».

4.11. Золы уноса для приготовления местных вяжущих веществ должны удовлетворять следующим требованиям:

а) содержание сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SO₃) - не более 3 %;

б) потери в массе при прокаливании - не более 5 %;

в) удельная поверхность - не менее 3000 см²/г.

Таблица 4.1

Химический состав отходов промышленности и местных материалов