Применение золы уноса в дорожном строительстве

Документация ЗШМ

Советы технолога

Информация для технологов

Партнеры

Строителям автомобильных дорог и асфальтовым заводам

При строительстве автомобильных дорог золы-унос используют для устройства укрепленных дорожных оснований и покрытий в качестве активной гидравлической добавки, т.е. активного компонента смешанного вяжущего в сочетании с цементом или известью, и самостоятельного медленнотвердеющего вяжущего, а золошлаковый материал из отвалов − для сооружения насыпей земляного полотна и малоактивной гидравлической добавки в сочетании с цементом при укреплении грунтов, на дорогах III–V категорий.
Целесообразность применения золы-уноса и золошлакового материала устанавливается в каждом отдельном случае на основе технико-экономического обоснования с учетом качества ЗШМ, дальности их перевозки и стоимости, экономии цемента и других факторов. Критерием оценки пригодности ЗШМ для возведения основания дорожного полотна является морозоустойчивость, характеризующаяся величиной их относительного морозного пучения, представляющей собой отношение вертикальной деформации пучения при промораживании образца к его первоначальной высоте, выраженной в процентах.
Золошлаковый материал и золы-унос, которые используются для возведения насыпей дорожного полотна, должны обеспечивать последним необходимую устойчивость и прочность. В зависимости от величины степени морозоустойчивости их классифицируют на непучинистые − менее 1 %, слабопучинистые − 1…3 %, пучинистые − 3…10 %, очень пучинистые − более 10 %.

ЗШМ, величина относительного морозного пучения которых не более 3 %, применяют для возведения насыпей земляного полотна без ограничений, при величине морозного пучения от 3 до 10 % их допускают для отсыпки земляного полотна с обязательным осуществлением комплекса мероприятий по обеспечению его устойчивости. Золошлаковый материал с величиной относительного морозного пучения более 10 % для возведения насыпей земляного полотна не используют.
Золы-уноса от сжигания бурого и каменного угля, торфа и сланцев, применяемые для укрепления грунтов в качестве самостоятельного вяжущего или активного компонента смешанного вяжущего, должны отбираться непосредственно от электрофильтров или циклонов и отвечать следующим требованиям:

Нормируемые показатели	Требования к золе-унос
	Самостоятельное медленнотвердеющее вяжущее	Активный компонент смешанного вяжущего с
	Самостоятельное медленнотвердеющее вяжущее	цементом	известью
Содержание свободного СаО, мас. %	Не менее 8	Не более 4	−
Удельная поверхность, м2/кг	Не менее 300
Содержание сернистых и сернокислых соединений (в пересчете на SО3), мас. %	Не более 6	Не более 3
Потери массы при прокаливании, мас. %	Не более 5	Не более 10	Не более 10

Содержание сернистых и сернокислых соединений в золах-унос горючих сланцев, применяемых в качестве самостоятельного медленнотвердеющего вяжущего, допускается как исключение в количествах, не превышающих 10 %. Зола-унос в составе смешанного вяжущего (20…30 % цемента и 70…80 % золы) должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема. При устройстве оснований дорожных одежд на дорогах III–V категорий и покрытий на дорогах IV–V категорий допускается применять золы-унос с удельной поверхностью не менее 160 м2/кг, если содержание в них свободного СаО, сернистых и сернокислых соединений и потери массы при прокаливании соответствуют указанным требованиям.

При укреплении различных крупнообломочных и песчаных грунтов золами-унос, применяемыми в качестве самостоятельного вяжущего, содержание свободного СаО в золах допускается не более 15 %, а при укреплении цементом песчаных и супесчаных грунтов, а также крупнообломочных грунтов неоптимального состава, допускается применять золу-унос или золошлаковый материал, не отвечающие требованиям в таблице выше. При этом зола-унос и золошлаковый материал должны содержать более 60 % частиц размером менее 0,071 мм и не более 5 % частиц размером крупнее 2 мм, а потери массы при прокаливании − не более 10 %. Удельная поверхность сланцевой золы для обработки грунтов при устройстве оснований дорожных одежд на дорогах II−III категорий должна быть не менее 200 м2/кг. При устройстве оснований на дорогах IV−V категорий или морозозащитных слоев и верхних слоев земляного полотна на дорогах всех категорий может быть использована сланцевая зола с удельной поверхностью не менее 120 м2/кг.
Золы-унос и золошлаковый материал могут использоваться также в качестве минеральных порошков в составе пористого, высокопористого и плотного асфальто-бетона II и III марок. При этом они должны удовлетворять следующим требованиям:

зерновой состав, не менее: фракция менее 1,25 мм – 95 %, фракция менее 0,315 мм – 80 %, фракция менее 0,071 мм – 60 %; пустотность – не более 45 %;

водостойкость образцов из смеси золошлаков с битумом – не менее 0,6;

показатель битумоемкости – не более 100 г;

потери массы при прокаливании – не более 20 %;

содержание активных СаО + МgО – не более 3 %;

содержание водорастворимых соединений – не более 6 %.

Источник

ПРИМЕНЕНИЕ ЗОЛЫ-УНОСА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Классификация золошлаков:

Состав и свойства золошлаков зависят от состава минеральной части топлива, его теплотворной способности, режима сжигания, способа улавливания и удаления, места отбора золошлаков в улавливающих установках или в золоотвале.

1. Золошлаки по виду сжигаемого угля подразделяют на:

– антрацитовые, образующиеся при сжигании антрацита, полуантрацита и тощего каменного угля (АУ);

– каменноугольные, образующиеся при сжигании каменного, кроме тощего угля (КУ);

– буроугольные, образующиеся при сжигании бурого угля (БУ).

2. По химическому составу золошлаки делятся:

3. По содержанию горючих (потеря массы при прокаливании) золошлаки подразделяют: с низким содержанием горючих; со средним содержанием горючих и с высоким содержанием горючих.

4. По способу улавливания, удаления и месту отбора золошлаки подразделяются (рисунок 1):

Зола-унос (ЗУ) – это тонкодисперсный материал, размером менее 0,315 мм, образующийся из минеральной части твердого топлива, сжигаемого в пылевидном состоянии, и улавливаемый золоулавливающими устройствами из дымовых газов тепловых электростанций.

Шлак топливный (ШлТ) – это грубодисперсный материал размером от 0,315 мм и более, образующийся из минеральной части твердого топлива, агрегирующийся в топочном пространстве котлоагрегатов, и удаляемый снизу топки.

Золошлаковая смесь (ЗШС) – это полидисперсная смесь из золы-уноса и шлака топливного, образующаяся при их совместном удалении на тепловых электростанциях.

зола-унос шлак топливный золошлаковая смесь

Рисунок 1 – Золошлаки по способу улавливания.

Подробнее рассмотрим ЗУ [2].

В зависимости от типа золоулавливающих устройств ЗУ может улавливаться во влажном (ЗУВл) или сухом состоянии (ЗУСух).

По технологическим причинам ЗУВл потребителю не поставляется, а ЗУСух отгружают потребителю с помощью специальных золоотборных систем.

Золошлаки могут применяться при обработке материалов и укреплении грунтов в качестве:

– гранулометрической добавки для корректировки состава грунтов или каменных материалов;

– самостоятельного медленнотвердеющего вяжущего (только высококальциевая зола-унос);

– активной минеральной добавки смешанного вяжущего в сочетании с цементом или (и) известью.

Высококальциевая ЗУ, применяемая как самостоятельное вяжущее, должна обеспечивать равномерность изменения объема при дополнительном испытании образцов обработкой в автоклаве [2].

ЗУ – это зольная составляющая крупнозернистой и среднезернистой ЗШС, а также мелкозернистая ЗШС применяемые в качестве активной минеральной добавки, должны обеспечивать в смеси с портландцементом равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде.

ЗУСух улавливания, соответствующая требованиям, предъявляемым к порошкам марки МП – 2 по ГОСТ Р 52129 может отбираться на специальных золоотборных установках ТЭС, транспортироваться цементовозами (золовозами) и подаваться в расходные бункеры для минерального порошка на асфальтобетонных заводах для приготовления асфальтобетонных или органоминеральных смесей [3].

Приготовление минерального порошка из ЗШС или ЗУ, а также активация этих материалов должна осуществляться путем помола (механической активации) исходных материалов в шаровых мельницах, дезинтеграторах. Химическая активация осуществляется параллельно с механической путем добавления к измельчаемым золошлакам специальных органических веществ или извести. Наилучшие показатели дает активированный порошок из золошлаков с величиной удельной поверхности от 4,5 до 6,0 м 2 /кг.

– введение химических добавок;

– предварительная гидратация или карбонация;

При устройстве слоев из ОМиУГ с золошлаками, приготовленной на основе щебеночно-гравийно-песчаных материалов обработанных известью или высококальциевой ЗУ, движение построечного транспорта допускается открывать сразу после окончания уплотнения слоя.

Так же ЗУ применяться в цементобетонных основаниях автомобильных дорог для уменьшения расхода основного материала. Для жестких бетонных смесей рекомендуется использовать золы IV вида по ГОСТ 25818, но так же с технико-экономическими обоснованиями допускается использование других зол.

Из этого следует, что состав бетона следует подбирать из условий обеспечения требуемых значений прочности на растяжение при изгибе и на сжатие. Особенности гранулометрического, химико – минералогического, вещественного состава и пуццоланового действия золы, оказывают отрицательное влияние на морозостойкость бетонных оснований. Для компенсации этого влияния золы рекомендуется снижать цементно – водное отношение, а применять воздухововлекающие или газообразующие добавки.

Укладку смеси для бетона оснований с золой осуществляют так же, как и для обычных бетонных смесей, уплотняемых по технологии укладки. Распределение жесткой бетонной смеси с золой в слое основания перед уплотнением следует осуществлять с учетом запаса на уплотнение от 20 % до 30 %, который уточняется при пробном бетонировании. Открывать движение построечного транспорта, рекомендуется только после того, как бетон наберет не менее 90 % проектной прочности на сжатие и не менее 100 % проектной прочности на растяжение при изгибе.

При использовании в качестве основного вяжущего цемента открывать движение построечного транспорта допускается не ранее семи суток после окончания строительства слоя. В течение этого времени необходимо осуществлять уход [4].

Отгрузка потребителю производиться в сухом виде (ЗУСух) при этом ее влажность не должна превышать 2 % по массе. Допускается по согласованию поставщика с потребителем поставка золошлаков с большей влажностью. Отгружаемая ЗУ должна иметь маркировку, учитывая все виды и разновидности квалификационных признаков, поставляться в специальных силосов (бункеров) золоотборных установок на ТЭЦ.

Библиографические ссылки

«Укладка асфальтобетонных смесей» [Электронный ресурс]; URL: http://berma.am/ru/place-tech [дата обращения 06.11.2015].

ОДМ 218.2.031-2013. Методические рекомендации по применению золы – уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве [Текст]: взамен ВСН 185-75: издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 04.03.2013 г. № 2 50-рю. – М., 2013. – 67 с.

ГОСТ Р 52129 – 2003: Порошок минеральный для асфальтобетонных и органоминеральных смесей. Технические условия.

ОДМ 218.2.035-2013. Рекомендации по применению золы – уноса в бетоне оснований автомобильных дорог [Текст]: введен в первые: издан на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 22.07.2013 г. № 1046-р. – М., 2013. – 30 с.

Источник

Применение золы уноса в дорожном строительстве

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Рекомендации по применению золы-уноса в бетоне оснований автомобильных дорог

1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «БИОТЕХ»

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения и Управлением проектирования и строительства автомобильных дорог Федерального дорожного агентства

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 22.07.2013 г. N 1046-р

5 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

1 Общие положения

1.3 Настоящий ОДМ разработан в соответствии с положениями [1], [2] и имеет рекомендательный характер.

1.4 ОДМ следует применять совместно с действующими нормативными документами. Перечень основных действующих нормативно-технических документов, регламентирующих использование тяжелых бетонов в дорожном строительстве, приведен в приложении А.

1.5 Рекомендации настоящего ОДМ направлены на повышение технико-экономической эффективности и долговечности бетона оснований автомобильных дорог за счёт использования побочных продуктов деятельности тепловых электростанций и, соответственно, на защиту окружающей среды.

2 Нормативные ссылки

3 Рекомендуемые требования к бетону оснований

3.1 Для устройства цементобетонных оснований методом укатки рекомендуется использовать жёсткие бетонные смеси марки по жесткости Ж4 по ГОСТ 7473 (на месте укладки бетона).

3.2 Бетоны из жёстких бетонных смесей для устройства оснований должны иметь заданные проектом показатели прочности на растяжение при изгибе и на сжатие.

Подбор состава бетона должен обеспечить достижение бетоном обеих прочностных характеристик.

Обычно в основании применяют бетон классов по прочности на растяжение при изгибе от 1,2 до 2,4 и на сжатие от B7,5 до В15.

Минимальные проектные марки бетона по морозостойкости для районов со среднемесячной температурой воздуха наиболее холодного месяца, °С

4 Рекомендации по выбору материалов для бетона оснований

4.1 Для приготовления жёстких бетонных смесей рекомендуется использовать цемент, соответствующий требованиям [4], ГОСТ 10178, ГОСТ 30515 и ГОСТ 31108.

Начало схватывания цемента не должно наступать ранее 2 часов.

Для приготовления жёсткой бетонной смеси для бетона оснований не допускается использовать цемент, обладающий признаками ложного схватывания или горячий (с температурой выше плюс 40 °С).

4.3 Для изготовления жёстких бетонных смесей следует использовать заполнители, химические добавки и воду, соответствующие требованиям ГОСТ 26633, а также стандартам и техническим условиям на материалы конкретных видов.

4.4 Рекомендуется, при соответствующем технико-экономическом обосновании, использовать химические добавки по ГОСТ 24211.

Выбор пластифицирующей добавки зависит от конкретных условий строительства и определяется на стадии подбора состава бетона и пробного бетонирования.

При выборе пластифицирующей добавки необходимо учитывать возможное её влияние на сохраняемость удобоукладываемости и удобообрабатываемости жёсткой бетонной смеси во время транспортирования и технологических перерывов и кинетику твердения бетона.

4.5 Для жёстких бетонных смесей рекомендуется использовать золы IV вида по ГОСТ 25818.

При соответствующем технико-экономическом обосновании возможности получения смесей и бетонов требуемого качества, допускается использование других видов зол.

При проведении таких обосновывающих исследований возможности использования других видов и типов зол в бетоне оснований рекомендуется, помимо обеспечения проектных требований к бетонной смеси и бетону, проведение сравнительных испытаний, в том числе, на морозостойкость при доведении сравниваемых бетонов до разрушения по критериям ГОСТ 10060.0 (по п.5.5 настоящего ОДМ).

Помимо проведения сравнительных испытаний бетона на морозостойкость, обосновывающие исследования должны включать в себя также анализ эффективности конструкций оснований из бетона с золой и всей дорожной одежды с таким основанием.

В приложении Б приведены характеристики физико-химических свойств зол, получаемых при сжигании углей различных видов и месторождений [5].

5 Рекомендации по подбору состава бетона оснований

5.1 Состав бетона рекомендуется подбирать из условия обеспечения требуемых значений прочности на растяжение при изгибе и на сжатие, обеспечивающих достижение соответствующих классов бетона при среднем коэффициенте вариации 13% (со значением коэффициента требуемой прочности 1,28 по ГОСТ 18105).

Корректировку рабочих составов производят по ГОСТ 27006.

5.3 Расход цемента в бетоне оснований из жёстких бетонных смесей не должен быть менее 150 кг/м (ГОСТ 26633), а водоцементное отношение (далее ) не должно быть более 0,90.

5.7 Подобранный состав бетона с золой должен характеризоваться не меньшей морозостойкостью (с учётом п.5.5), чем соответствующий проекту бетон основания из жёсткой бетонной смеси без золы (на этих же материалах для бетона).

5.11 Для выбранного значения и назначенной или определённой экспериментально при изготовлении пробных замесов величины » » рассчитывают расход цемента в начальном составе бетона по формуле (5.1)

— один кубический метр бетонной смеси в литрах.

5.13 Коэффициент раздвижки зерен щебня раствором ( ) для бетона оснований, устраиваемых методом укатки, назначают, как правило, в пределах от 1,2 до 1,5. Большее значение соответствует более крупному песку.

Оптимальную величину в начальном составе бетона оснований определяют с помощью пробных замесов, варьируя в указанных выше пределах, по достижению минимальной жёсткости смеси при прочих равных условиях (при постоянных величинах ).

5.15 Номинальный состав начального состава бетона оснований соответствует формуле (5.5)

5.17 Рекомендуется экспериментальное уточнение начальных (расчетных) составов бетона оснований без золы и с разным её содержанием осуществлять поэтапно.

5.17.1 Рассчитывают расход материалов на пробный опытный замес.

Расход щебня и величина при этом остаются неизменными.

Пробные замесы повторяют до получения требуемой жёсткости и степени уплотнения бетонной смеси.

5.17.5 Изготавливают контрольные образцы бетона для испытания на прочность при сжатии (образцы-кубы) и растяжение при изгибе (образцы-призмы (балки)), а также для испытания бетона на морозостойкость (образцы-кубы).

Рекомендуется также изготавливать образцы-цилиндры для последующего определения прочности бетона на растяжение при раскалывании.

Рекомендуется твердение образцов бетона осуществлять в нормальных условиях по ГОСТ 10180 и в условиях твердения основания и испытывать их в возрасте 1, 3, 7 и 28 суток.

6 Рекомендации к производству работ

6.1 Приготовление и укладку жёсткой бетонной смеси для бетона оснований с золой осуществляют так же, как обычных жёстких бетонных смесей, уплотняемых по технологии укатки.

6.2 Жёсткие бетонные смеси рекомендуется изготавливать в смесителях принудительного перемешивания, обеспечивающих требуемое, из условий однородности, качество перемешивания.

Время перемешивания жёсткой бетонной смеси с золой рекомендуется назначать в соответствии с требованиями ГОСТ 7473, но не менее 60 с.

Хранение и дозирование золы осуществляют аналогично цементу.

6.3 Объем бетонной смеси следует определять в уплотнённом состоянии (ГОСТ 7473, ГОСТ 27006), при требуемой степени уплотнения, не менее 98%, на ЦБЗ, при выпуске бетонной смеси, и на месте укладки бетона в качестве входного и приёмочного контроля.

6.4 Открывать движение построечного транспорта по основанию из жёстких бетонных смесей с золой, уплотняемых методом укатки, рекомендуется только после того, как бетон наберёт не менее 90% проектной прочности на сжатие и не менее 100% проектной прочности на растяжение при изгибе.

6.5 Распределение жёсткой бетонной смеси с золой в слое основания перед уплотнением с помощью укатки следует осуществлять с учётом запаса на уплотнение от 20% до 30%, который уточняется при пробном бетонировании.

6.6 Уплотнение жёсткой бетонной смеси с помощью гладковальцевых или комбинированных виброкатков следует начинать после её распределения на минимально возможной длине захватки (обычно, от 20 до 30 м).

6.7 Толщина одного слоя основания из жёсткой бетонной смеси с золой, уплотняемой укаткой, не должна превышать 20 см (в уплотнённом состоянии).

7 Рекомендации по методам проведения испытаний

7.1 Соответствие золы нормируемым характеристикам производят по методикам ГОСТ 25818.

7.2 Отбор проб жесткой бетонной смеси производят в соответствии с ГОСТ 18105, ГОСТ 10180 и ГОСТ 10181.

7.3 Контроль и оценку прочности бетона оснований на растяжение при изгибе и на сжатие при подборе состава бетона и при производственном контроле осуществляют по схеме «Г» ГОСТ 18105.

7.4 Контрольные образцы из жёсткой бетонной смеси при подборе состава и контроле на строительной площадке и в заводской лаборатории изготавливают в соответствии с ГОСТ 10180.

При этом рекомендуется в лабораторных условиях определить переходные коэффициенты от прочности бетона на растяжение при раскалывании ( ) к прочности на растяжение при изгибе ( ) и на сжатие ( ), согласно приложению 11 ГОСТ 10180.

Обычно, для стандартных материалов для бетона оснований без воздухововлекающих или газообразующих добавок

Полученные экспериментально переходные коэффициенты целесообразно использовать в последующем, при контроле и оценке прочности бетона оснований по отобранным из основания образцам-кернам по ГОСТ 28570.

7.5 При контроле прочности бетона оснований с золой с помощью образцов-кернов, рекомендуется выбуривать не менее 4 кернов с каждой захватки, но не менее, чем по 2 керна из одной плиты.

Образцы-керны рекомендуется испытывать на растяжение при раскалывании и, с использованием переходных коэффициентов, оценивать соответствие полученной фактически прочности бетона основания на сжатие и на растяжение при изгибе проектным требованиям.

При этом, рекомендуется объединять полученные результаты:

— в серии (по ГОСТ 28570), не менее, чем по 2 единичных значения (результата испытания кернов) образцов из одной плиты;

— в партии (схема «Г» ГОСТ 18105), полученные средние значения прочности в сериях.

7.6 Морозостойкость определяют по ГОСТ 10060.0-10060.2 при подборе состава, а также при изменении состава или характеристик используемых материалов, но не реже одного раза в три месяца.

Источник