astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2025-4-64-73BJBOESast-231Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONАсфальтобетон с использованием минерального порошка на основе электросталеплавильных шлаковAsphalt concrete using mineral powder based on electric steelmaking slagАникановаТ. В.AnikanovaT. V.

Аниканова Татьяна Викторовна, канд. техн. наук, доцент кафедры архитектурно-строительного проектирования и физики среды

Москва, Ярославское шоссе, 26, 129337

Tatiana V. Anikanova, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor in the Department of Architectural and Construction Design and Physics of the Environment

Moscow

anik.tv@yandex.ruПогромскийА. С.PogromskyA. S.

Погромский Алексей Сергеевич, старший преподаватель кафедры автомобильных и железных дорог им А. М. Гридчина

Белгород, ул. Костюкова, 46, 308012

Alexey S. Pogromsky, Senior Lecturer in the Department of Automobile and Railway Engineering named after A. M. Gridchin

Belgorod

pogrom7@yandex.ruЛукашЕ. А.LukashE. A.

Лукаш Евгений Алексеевич, канд. техн. наук, доцент кафедры автомобильных и железных дорог им.А. М. Гридчина

Белгород, ул. Костюкова, 46, 308012

Evgeny A. Lukash, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor in the Department of Automobile and RailwayEngineering named after A. M. Gridchin

Belgorod

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University)Russian FederationБелгородский государственный технологический университет им. В. Г. ШуховаРоссияBelgorod State Technological University named after V. G. ShukhovRussian Federation202507012026546473Copyright © Аниканова Т.В., Погромский А.С., Лукаш Е.А., 20262026Аниканова Т.В., Погромский А.С., Лукаш Е.А.Anikanova T.V., Pogromsky A.S., Lukash E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/231

Применение электросталеплавильных шлаков в дорожном строительстве позволяет снизить стоимость выпускаемой продукции, а также решает важную экологическую проблему, сокращая площади, занятые отвалами. В лабораторных условиях чаще всего ведется разработка рецептур применения электросталеплавильных шлаков в качестве щебня, песка, минерального порошка для асфальтобетонов без учета влияния сроков хранения в отвалах на свойства шлаковых материалов. В процессе длительного хранения шлаков происходят изменения его фазового состава, поэтому использование минерального порошка на основе шлака электросталеплавильного производства текущего выхода и шлака, хранившегося в отвалах более 5 лет, требует предварительного анализа его свойств. Проведена регистрация ИК-спектров битумов после их взаимодействия с минеральными материалами на основе электросталеплавильных шлаков различного срока хранения в отвалах. Исследованы физико-механические характеристики асфальтобетона при введении в его состав шлакового минерального порошка и представлены рекомендации по использованию электросталеплавильных шлаков в дорожном строительстве с учетом процессов старения, происходящих при хранении шлаков в отвалах. ИКспектроскопия показала, что время хранения шлака в отвалах не оказывает существенного влияния на диффузию легких фракций битума в поры шлакового минерального материала. При применении шлаков электросталеплавильного производства в качестве минерального порошка для асфальтобетона шлаки текущего выхода и шлаки, хранившиеся в отвалах несколько лет, действуют схожим образом, наиболее эффективным будет применение минерального порошка на основе шлака текущего выхода. 

The use of electric steelmaking slag in road construction allows decreasing the cost of the produced products, and solves an important environmental problem by reducing the areas occupied by dumps. In laboratory conditions, recipes for using the electric steelmaking slags as crushed stone, sand, and mineral powder for asphalt concrete are most often developed without taking into account the effect of shelf life in dumps on the properties of slag materials. During the long-term storage of slag, its phase composition changes, so the use of mineral powder based on electric steelmaking slag of current output and slag stored in dumps for more than 5 years requires preliminary analysis of its properties. IR spectra of bitumen were recorded after their interaction with mineral materials based on electric steelmaking slags of various shelf life in dumps. The physical and mechanical characteristics of asphalt concrete were examined with the introduction of slag mineral powder into its composition, and recommendations were provided for using electric steelmaking slags in road construction, taking into account the aging processes occurring during the slag storage in dumps. According to IR spectroscopy, the storage time of slag in dumps does not significantly affect the diffusion of bitumen light fractions into the pores of the slag mineral material. When using electric steelmaking slag as a mineral powder for asphalt concrete, current-output slag and slag stored in dumps for several years behave similarly. The most effective approach is to use current-output slag as a mineral powder.

электросталеплавильный шлакшлак текущего выходахранение в отвалахминеральный порошокelectric steelmaking slagcurrent output slagstorage in dumpsmineral powderReferencesBuravchuk N. I., Guryanova O. V., Jani M. A., Putri E. P. New Materials for Road Construction. In: Parinov I., Chang, Sh., Long, B. (eds.) Advanced Materials. Springer Proceedings in Materials. Vol. 6. Springer, Cham; 2020. P. 293–307. https://doi.org/10.1007/978-3-030-45120-2_25Buravchuk N. I., Guryanova O. V., Jani M. A., Putri E. P. New Materials for Road Construction. In: Parinov I., Chang, Sh., Long, B. (eds.) Advanced Materials. Springer Proceedings in Materials. Vol. 6. Springer, Cham; 2020. P. 293–307. https://doi.org/10.1007/978-3-030-45120-2_25Буравчук Н. И., Гурьянова О. В. Исследование активности минеральных добавок из техногенного сырья. Экология и промышленность России. 2021;25(10):26–31. URL: https://elibrary.ru/iughmnBuravchuk N. I., Guryanova O. V. Research of activity of mineral additives from technogenic raw materials. Ecology and Industry of Russia. 2021;25(10):26–31. (In Russ.) https://elibrary.ru/iughmnBuravchuk N. I., Guryanova O. V., Jani M. A., Putri E. P. The influence of the activity of the mineral additives on physic-mechanical properties of concrete compositions. In: Springer Proceedings in Physics. Advanced Materials: Proceedings of the International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications", PHENMA 2018. 2019;224:147–159. https://doi.org/10.1007/978-3-030-19894-7_13Buravchuk N. I., Guryanova O. V., Jani M. A., Putri E. P. The influence of the activity of the mineral additives on physic-mechanical properties of concrete compositions. In: Springer Proceedings in Physics. Advanced Materials: Proceedings of the International Conference on "Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications", PHENMA 2018. 2019;224:147–159. https://doi.org/10.1007/978-3-030-19894-7_13Lyapin A. A., Parinov I. A., Buravchuk N. I., Cherpakov A. V., Shilyaeva O. V., Guryanova O. V. Composition and properties of the burnt rocks of nine dumps and ash-slag waste. In: Improving road pavement characteristics. Applications of industrial waste and finite element modelling. Series: Innovation and Discovery in Russian Science and Engineering. Springer, Cham; 2020. P. 41–75. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59230-1Lyapin A. A., Parinov I. A., Buravchuk N. I., Cherpakov A. V., Shilyaeva O. V., Guryanova O. V. Composition and properties of the burnt rocks of nine dumps and ash-slag waste. In: Improving road pavement characteristics. Applications of industrial waste and finite element modelling. Series: Innovation and Discovery in Russian Science and Engineering. Springer, Cham; 2020. P. 41–75. https://doi.org/10.1007/978-3-030-59230-1Чумаченко Н. Г., Тюрников В. В., Сейкин А. И., Баннова С. Е. Возможности использования горелых пород в строительстве. Экология и промышленность России. 2015;19(11):41–46. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-11-41-46Chumachenko N. G., Tyurnikov V. V., Seikin A. I., Bannova S. E. Usage of combustion metamorphic rocks in the building industry. Ecology and industry of Russia. 2015;19(11):41–46. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-11-41-46Balaguero A., Carvajal G. I., Arias Y. P., Alberti J., Fullana-i-Palmer P. Technical feasibility and life cycle assessment of an industrial waste as stabilizing product for unpaved roads, and influence of packaging. Science of the Total Environment. 2019;651(1):1272–1282. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.306Balaguero A., Carvajal G. I., Arias Y. P., Alberti J., Fullana-i-Palmer P. Technical feasibility and life cycle assessment of an industrial waste as stabilizing product for unpaved roads, and influence of packaging. Science of the Total Environment. 2019;651(1):1272–1282. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.306Khalifa S. Al-Jabri, Abdullah H. Al-Saidy, Ramzi Taha. Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Construction and Building Materials. 2011;25(2):933–938. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.090Khalifa S. Al-Jabri, Abdullah H. Al-Saidy, Ramzi Taha. Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Construction and Building Materials. 2011;25(2):933–938. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.090Зиновеев Д. В., Дюбанов В. Г. Современное состояние и пути переработки доменных шлаков: краткий обзор. Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2021;2:41–48. URL: https://elibrary.ru/gotmivZinoveev D. V., Dyubanov V. G. State of the art and prospect for recycling of blast furnace slag – a short review. Problemy chernoj metallurgii i materialovedeniya [Issues in Ferrous Metallurgy and Materials Science]. 2021;2:41– 48. URL: https://elibrary.ru/gotmivКадыров A. С., Кунаев B. А. Перспективные методы повышения физико-механических характеристик доменного шлака для дорожного строительства. Труды университета. 2016;(4):54–58.Kadyrov A. S., Kunaev B. A. Promising methods for improving the physico-mechanical characteristics of blast furnace slag for road construction. Trudy universiteta [Proceedings of the University]. 2016;(4):54–58. (In Russ.)Буланкин Д. А. Обзор международной практики использования различных компонентов стабилизации грунта при строительстве дорожных оснований и грунтовых (промысловых) дорог. Техника и технологии строительства. 2024;(1):21–27. URL: https://elibrary.ru/pwmzntBulankin D. A. A review of the international practice for the use of different soil stabilization components in the construction of road bases and oil field (unpaved) roads. Tekhnika i tekhnologii stroitel'stva [Engineering and Construction Technologies]. 2024;(1):21–27. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/pwmzntИльин С. В., Левашов Г. М., Рощупкин А. Г., Сарычев И. Ю., Фукс А. В. Применение инертных заполнителей из сталеплавильных конвертерных шлаков при изготовлении асфальтобетонных смесей. Мир дорог. 2021;(137):105–115. URL: https://elibrary.ru/wzbbqhIlyin S. V., Levashov G. M., Roshchupkin A. G., Sarychev I. Yu., Fuchs A. V. The use of inert aggregates from steelmaking converter slags in the manufacture of asphalt concrete mixtures. Mir dorog [The world of roads]. 2021;(137):105–115. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/wzbbqhДуховный Г. С., Попков О. В., Логвиненко А. А., Бодяков А. Н., Мешкова К. В. Дорожные одежды с использованием шлаков. Мир дорог. 2019;(118):64–65. URL: https://elibrary.ru/ddivtbDuhovnyj G. S., Popkov O. V., Logvinenko A. A., Bodyakov A. N., Meshkova K. V. Road pavemants using slags. Mir dorog [The world of roads]. 2019;(118):64–65. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/ddivtbИванков С. И., Шубов Л. Я., Троицкий А. В., Доронкина И. В., Скобелев К. Д. Рациональные запатентованные технологии переработки и утилизации твердых промышленных отходов. Обзор. Часть 1. Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. 2021;(5):2–100. https://doi.org/10.36535/0869-1002-2021-05-1Ivankov S. I., Shubov L. Ya., Troickij A. V., Doronkina I. V., Skobelev K. D. Rational patented technologies for the processing and disposal of solid industrial waste. Review. Part 1. Nauchnye i tekhnicheskie aspekty ohrany okruzhayushchej sredy [Scientific and technical aspects of environmental protection]. 2021;(5):2–100. (In Russ.) https://doi.org/10.36535/0869-1002-2021-05-1Oluwasola E. A., Hainin M. R., Aziz M. M. A. Evaluation of asphalt mixtures incorporating electric arc furnace steel slag and copper mine tailings for road construction. Transportation Geotechnics. 2015;2:47–55. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2014.09.004Oluwasola E. A., Hainin M. R., Aziz M. M. A. Evaluation of asphalt mixtures incorporating electric arc furnace steel slag and copper mine tailings for road construction. Transportation Geotechnics. 2015;2:47–55. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2014.09.004Maghool F., Arulrajah A., Du Y.-J., Horpibulsuk S., Chinkulkijniwat A. Environmental impacts of utilizing waste steel slag aggregates as recycled road construction materials. Clean Technologies and Environmental Policy. 2017;19:949–958. https://doi.org/10.1007/s10098-016-1289-6Maghool F., Arulrajah A., Du Y.-J., Horpibulsuk S., Chinkulkijniwat A. Environmental impacts of utilizing waste steel slag aggregates as recycled road construction materials. Clean Technologies and Environmental Policy. 2017;19:949–958. https://doi.org/10.1007/s10098-016-1289-6Агамов Р. Э., Гончарова М. А., Мраев А. В. Сталеплавильные шлаки как эффективное сырье в дорожном строительстве. Строительные материалы. 2023;(1-2):56–62. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-810-1-2-56-60Agamov R. E., Goncharova M. A., Mraev A. V. Steelmaking slags as an effective raw material in road construction. Construction materials. 2023;(1-2):56–62. (In Russ.) https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-810-1-2-56-60Zhang Xiaolei, Chen Jiaxin, Jiang JingJing, Ji Li, R. D. Tyagi, Rao Y. Surampalli. The potential utilization of slag generated from iron- and steelmaking industries: a review. Environmental Geochemistry and Health. 2020;42:1321–1334. https://doi.org/10.1007/s10653-019-00419-yZhang Xiaolei, Chen Jiaxin, Jiang JingJing, Ji Li, R. D. Tyagi, Rao Y. Surampalli. The potential utilization of slag generated from iron- and steelmaking industries: a review. Environmental Geochemistry and Health. 2020;42:1321–1334. https://doi.org/10.1007/s10653-019-00419-yKambole C., Paige-Green P., Kupolati W. K., Ndambuki J. M., Adeboje A. O. Basic oxygen furnace slag for road pavements: A review of material characteristics and performance for effective utilisation in southern Africa. Construction and Building Materials. 2017;148:618–631. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.036Kambole C., Paige-Green P., Kupolati W. K., Ndambuki J. M., Adeboje A. O. Basic oxygen furnace slag for road pavements: A review of material characteristics and performance for effective utilisation in southern Africa. Construction and Building Materials. 2017;148:618–631. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.036Погромский А. С., Аниканова Т. В. Влияние длительного хранения электросталеплавильных шлаков в отвалах на их свойства. Строительные материалы и изделия. 2018;1(1):32–39. URL: https://elibrary.ru/xufbudPogromsky A. S., Anikanova T. V. The effect of long-term storage of electric steel smelting slags in dumps on their properties. Construction Materials and Products. 2018;1(1):32–39. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/xufbudГуляк Д. В., Смирнова Д. В. Использование отходов горного производства для совершенствования составов асфальтополимербетона. Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2018;(1):25–31. URL: https://elibrary.ru/xsdaokGulyak D., Smirnova D. Investigation of the use of mineral waste waste for improvement of asfaltopolymerbeton compositions. Proceeding of the Donbas National Academy of Civil Engineering and Architecture. 2018;(1):25–31. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/xsdaokТюрюханов К. Ю., Пугин К. Г. Влияние поверхности частиц отработанной формовочной смеси на процессы структурообразования асфальтобетона. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2019;9(3):566–577. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2019-3-566-577Tyuryukhanov K. Yu., Pugin K. G. Impact of the surface of particles of moulding sand on the structural formation of asphalt concrete. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2019;9(3):566–577. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2019-3-566-577Ядыкина В. В., Гридчин А. М., Кузнецова Е. В., Лебедев М. С. Повышение эффективности минерального порошка из техногенного сырья за счет его гидрофобизации. Строительные материалы и изделия. 2020;3(4):24–30. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-24-30Yadykina V. V., Gridchin A. M., Kuznetsova E. V., Lebedev M. S. Increasing the efficiency of mineral powder from technogenic raw materials due to its hydrophobization. Construction Materials and Products. 2020;3(4):24–30. (In Russ.) https://doi.org/10.34031/2618-7183-2020-3-4-24-30Артемова А. В. Активированный минеральный порошок на основе металлургических шлаков и его роль в асфальтобетоне. Леса России и хозяйство в них. 2009;(1):85–91. URL: https://elibrary.ru/ruisvzArtemova A. V. The activated mineral powder on the basis of metallurgical slags and its role in asphalt concrete. Forests of Russia and Economy in Them. 2009;(1):85–91. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/ruisvzСамодуров С. И. Асфальтовый бетон с применением шлаковых материалов. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1984. 108 с.Samodurov S. I. Asphalt concrete with slag additives. Voronezh: VSU Publishing House, 1984. 108 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.