Асфальтобетон с использованием минерального порошка на основе электросталеплавильных шлаков

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. 

1. Buravchuk 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_25

2. Буравчук 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/iughmn

3. Buravchuk 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_13

4. Lyapin 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/10.1007/978-3-030-59230-1

5. Чумаченко 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/10.18412/1816-0395-2015-11-41-46

6. Balaguero 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.2018.09.306

7. Khalifa 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.2010.06.090

8. Зиновеев 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/gotmiv

9. Кадыров A. С., Кунаев B. А. Перспективные методы повышения физико-механических характеристик доменного шлака для дорожного строительства. Труды университета. 2016;(4):54–58.

10. 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/pwmznt

11. Ильин 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/wzbbqh

12. Духовный 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/ddivtb

13. Иванков 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/10.36535/0869-1002-2021-05-1

14. Oluwasola 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.2014.09.004

15. Maghool 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/s10098-016-1289-6

16. Агамов 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-2023-810-1-2-56-60

17. Zhang 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-y

18. Kambole 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.2017.05.036

19. Погромский 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/xufbud

20. Гуляк 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/xsdaok

21. Тюрюханов 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/10.21285/2227-2917-2019-3-566-577

22. Ядыкина 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/10.34031/2618-7183-2020-3-4-24-30

23. Артемова 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/ruisvz

24. Самодуров С. И. Асфальтовый бетон с применением шлаковых материалов. Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1984. 108 с.