RU2455414C1 - Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis - Google Patents
Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455414C1 RU2455414C1 RU2010150132/03A RU2010150132A RU2455414C1 RU 2455414 C1 RU2455414 C1 RU 2455414C1 RU 2010150132/03 A RU2010150132/03 A RU 2010150132/03A RU 2010150132 A RU2010150132 A RU 2010150132A RU 2455414 C1 RU2455414 C1 RU 2455414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- alkaline activator
- ash
- slag
- industrial waste
- Prior art date
Links
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и предназначено, например, для изготовления оснований автомобильных и железных дорог, аэродромов, оснований промышленных и муниципальных свалок, площадок различного назначения, ядер плотин, фундаментов зданий и сооружений, а также строительных материалов типа безобжигового кирпича и блоков.The invention relates to the field of construction and is intended, for example, for the manufacture of foundations for roads and railways, airfields, foundations of industrial and municipal landfills, sites for various purposes, dam cores, foundations of buildings and structures, as well as building materials such as non-fired bricks and blocks.
Известен ряд объектов, близких по существенным признакам к заявляемому изобретению, например [1-7], недостатком которых является не полное соответствие их предъявляемым эксплуатационным требованиям. В частности, из [1] известен способ устройства оснований дорог и наземных сооружений, включающий смешение грунта с дробленым шлаком и щелочным активатором, увлажнение водой в количестве 8-20% от массы сухих компонентов, укладку и уплотнение смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и морозостойкости оснований, а также снижения их стоимости, в качестве дробленого шлака используют отвальный шлак черной металлургии в количестве 20-40 мас.%, из которого предварительно выделяют железистые включения.A number of objects are known that are close in essential features to the claimed invention, for example [1-7], the disadvantage of which is not full compliance with their operational requirements. In particular, from [1], a method is known for arranging roads and ground structures, including mixing soil with crushed slag and an alkaline activator, moistening with water in an amount of 8-20% by weight of dry components, laying and compacting the mixture, characterized in that, with In order to increase the strength and frost resistance of the bases, as well as to reduce their cost, dump slag of ferrous metallurgy is used as crushed slag in an amount of 20-40 wt.%, from which ferrous inclusions are preliminarily isolated.
Из [3] известен также способ строительства оснований автодорог и наземных сооружений, включающий перемешивание минерального материала, шлака черной металлургии и щелочного активатора, укладку, увлажнение и уплотнение, отличающийся тем, что, с целью защиты окружающей среды при сохранении водо- и морозостойкости, в качестве минерального материала используют горелую породу углеобогащения, или отходы дробления известняка, или горелую формовочную смесь литейного производства, в качестве шлака - дисперсный отвальный шлак в количестве 20-40 мас. от минерального материала, а увлажнение проводят раствором щелочного активатора, в качестве которого используют отход коксохимического производства, образующийся на стадии регенерации в вакууме раствора очистки коксового газа, или отход крекинга нефти, образующийся на стадии очистки отходящих газов.From [3] there is also known a method of building the foundations of roads and ground structures, including mixing mineral material, slag of ferrous metallurgy and alkaline activator, laying, moistening and compaction, characterized in that, in order to protect the environment while maintaining water and frost resistance, as a mineral material use burned coal enrichment, or waste crushing limestone, or a burning molding sand of foundry, as slag - dispersed waste slag in an 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 oil cracking waste formed at the stage of purification of exhaust gases.
Из [5] известен также способ устройства оснований автодорог путем укрепления несвязных (песчаных и супесчаных) грунтов, однако ряд авторов считает нерентабельным использованное здесь укрепление суглинков и глин золо-цементными и золо-известковыми смесями [6].From [5] there is also known a method of arranging road foundations by strengthening incoherent (sandy and sandy loamy) soils, however, a number of authors consider it unprofitable to strengthen loams and clays with ash-cement and ash-lime mixes [6].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом является способ устройства оснований автодорог и наземных сооружений, включающий смешение песчаных и суглинистых грунтов смесями 2,5-5% цемента или 6% Са(ОН)2 и 25% эстонской или сызранской золы [6]. Недостатками указанного способа являются: 1) невысокая морозостойкость оснований с применением гидратированной извести; 2) использование в качестве обязательных активаторов сравнительно больших количеств дорогостоящих строительных материалов - цемента и гидратированной извести.The closest in technical essence and the achieved result analogue is the method of arranging the foundations of roads and ground structures, including mixing sand and loamy soils with mixtures of 2.5-5% cement or 6% Ca (OH) 2 and 25% Estonian or Syzran ash [6] . The disadvantages of this method are: 1) low frost resistance of the bases using hydrated lime; 2) the use of compulsory activators of relatively large quantities of expensive building materials - cement and hydrated lime.
Решаемой задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков и достижение практического и технического результата в отношении значимого повышения экономической эффективности процесса, утилизации больших количеств различных промышленных отходов как эффективного метода защиты окружающей среды, а также увеличения прочности и морозостойкости изготавливаемых материалов и объектов и снижения их себестоимости.The solved problem of the claimed invention is the elimination of these shortcomings and the achievement of a practical and technical result with respect to a significant increase in the economic efficiency of the process, the disposal of large quantities of various industrial wastes as an effective method of protecting the environment, as well as increasing the strength and frost resistance of manufactured materials and objects and reducing their cost.
В качестве кратких сведений, раскрывающих сущность изобретения, следует отметить, что достигаемый технический результат обеспечивают с помощью заявленного способа изготовления строительного материала, по которому смесь исходных компонентов при влажности в пределах 10-15% гомогенизируют в выбираемом весовом процентном соотношении: природный грунт - 48-75%, промышленный отход, обладающий вяжущими свойствами, - 50-20% и щелочной активатор - 2-5%, производят весовую или объемную дозировку смеси, уплотняют полученную смесь при нагрузке от 3 до 10 МПа в зависимости от химического, минерального и гранулометрического составов исходных компонентов, режима хранения уплотненных материалов и требуемых механических свойств.As a brief summary of the invention, it should be noted that the achieved technical result is achieved using the claimed method of manufacturing a building material, in which the mixture of the starting components at a moisture content of 10-15% is homogenized in a selectable weight percentage: natural soil - 48- 75%, industrial waste with astringent properties - 50-20% and alkaline activator - 2-5%, weigh or volume dosage of the mixture, compact the mixture with a load of 3 to 10 MPa in depending on the chemical, mineral and particle size distribution of the starting components, the storage mode of the compacted materials and the required mechanical properties.
Указанный технический результат достигается также в модификациях заявленного способа, в которых:The specified technical result is also achieved in modifications of the claimed method, in which:
⇒ в качестве промышленного отхода используют высокоосновную золу горючих сланцев;⇒ high-base oil shale ash is used as industrial waste;
⇒ в качестве промышленного отхода используют дисперсный шлак черной металлургии (доменный, мартеновский, конвертерный или электросталеплавильный);⇒ Dispersed slag of ferrous metallurgy (blast furnace, open-hearth furnace, converter or electric steel smelting) is used as industrial waste;
⇒ в качестве промышленного отхода используют смесь золы и шлака;⇒ a mixture of ash and slag is used as industrial waste;
⇒ в качестве щелочного активатора используют добавки растворов шламоотстойников теплоэлектростанций, работающих на горючих сланцах;⇒ as an alkaline activator use additives solutions of sludge traps of thermal power plants operating on oil shale;
⇒ в качестве щелочного активатора используют щелочные стоки каустических производств;⇒ use alkaline effluents of caustic industries as an alkaline activator;
⇒ в качестве щелочного активатора используют парекс (отработанная щелочь дисорбата парекса заводов нефтеоргсинтеза);⇒ Parex is used as an alkaline activator (spent alkali of parex disorbate from oil refining plants);
⇒ в качестве щелочного активатора используют пыль электрофильтров или просыпь цементных заводов;⇒ use alkaline activator dust from electrostatic precipitators or spillage of cement plants;
⇒ в качестве щелочного активатора используют отход производства извести (известковый недожог);⇒ as an alkaline activator use waste lime production (calcareous calcification);
⇒ в качестве щелочного активатора используют добавки извести или цемента;⇒ as an alkaline activator use additives of lime or cement;
⇒ после уплотнения смеси упрочнение материала ускоряют автоклавированием в экспериментально выбранном режиме при температуре 175°-200°С и давлении насыщенного водяного пара 1-3 атм в течение 8-16 часов.⇒ after compaction of the mixture, the hardening of the material is accelerated by autoclaving in the experimentally selected mode at a temperature of 175 ° -200 ° C and a pressure of saturated water vapor of 1-3 atm for 8-16 hours.
Кроме того, указанный технический результат достигается также в способе строительства оснований автодорог и наземных сооружений, по которому на предварительно уплотненное земляное полотно завозят расчетное количество грунта (песок, супесь, суглинок, глина, лесс, лессовидный суглинок), с помощью бульдозера и автогрейдера грунт равномерно распределяют по поверхности земляного полотна. Поверх разрыхленного и распределенного грунта завозят и таким же образом распределяют промышленные отходы, обладающие вяжущими свойствами (золы горючего сланца, или тонкодисперсного шлака черной металлургии, или смеси золы и шлака в разных пропорциях, или смеси этих отходов с цементом или известью), и сухие щелочные активаторы. Эти компоненты выбирают в зависимости от их химического, минерального и гранулометрического составов, а также требований к механическим свойствам производимого материала при массовом соотношении в пределах 45-88% грунта, 50-10% вяжущих и 5-2% сухих активаторов. Далее компоненты смешивают за несколько проходов дорожно-строительной или болотной фрезы до получения гомогенной смеси. Смесь увлажняют водой или жидким щелочным активатором в количестве 5-15% (в зависимости от влажности твердых компонентов и рН активатора). Увлажненную смесь уплотняют виброкатками или кулачковыми катками, а в случае их отсутствия гладковальцовыми катками при нагрузке уплотнения в диапазоне от 5 до 10 МПа и покрывают материал основания составом из обычной дорожной водно-битумной эмульсии или жидкого битума с последующим покрытием асфальтом.In addition, the specified technical result is also achieved in the method of building the foundations of roads and ground structures, according to which a calculated amount of soil (sand, sandy loam, loam, clay, loess, loesslike loam) is delivered to a pre-compacted subgrade, using a bulldozer and a grader to soil uniformly distributed over the surface of the subgrade. Industrial waste possessing astringent properties (oil shale ash, or finely divided slag of ferrous metallurgy, or a mixture of ash and slag in different proportions, or a mixture of this waste with cement or lime) is imported and distributed in the same way over loosened and distributed soil, and dry alkaline waste activators. These components are selected depending on their chemical, mineral and particle size distribution, as well as the requirements for the mechanical properties of the produced material with a mass ratio in the range of 45-88% soil, 50-10% binders and 5-2% dry activators. Next, the components are mixed in several passes of a road construction or marsh mill to obtain a homogeneous mixture. The mixture is moistened with water or a liquid alkaline activator in an amount of 5-15% (depending on the moisture content of the solid components and the pH of the activator). The moistened mixture is compacted with vibratory rollers or cam rollers, and in the absence of smooth rollers with a compacting load in the range of 5 to 10 MPa, and the base material is coated with a composition of ordinary road water-bitumen emulsion or liquid bitumen followed by asphalt coating.
Указанный технический результат достигается также в модификациях данного способа, в которых:The specified technical result is also achieved in the modifications of this method, in which:
⇒ в качестве промышленного отхода используют высокоосновную золу горючих сланцев;⇒ high-base oil shale ash is used as industrial waste;
⇒ в качестве промышленного отхода используют дисперсный шлак черной металлургии (доменный, мартеновский, конвертерный или электросталеплавильный);⇒ Dispersed slag of ferrous metallurgy (blast furnace, open-hearth furnace, converter or electric steel smelting) is used as industrial waste;
⇒ в качестве промышленного отхода используют смесь золы и шлака;⇒ a mixture of ash and slag is used as industrial waste;
⇒ в качестве щелочного активатора используют пыль электрофильтров или просыпь цементных заводов;⇒ use alkaline activator dust from electrostatic precipitators or spillage of cement plants;
⇒ в качестве щелочного активатора используют отход производства извести (известковый недожог);⇒ as an alkaline activator use waste lime production (calcareous calcification);
⇒ в качестве щелочного активатора используют добавки извести или цемента;⇒ as an alkaline activator use additives of lime or cement;
⇒ в качестве щелочного активатора используют парекс (отработанная щелочь дисорбата парекса заводов нефтеоргсинтеза);⇒ Parex is used as an alkaline activator (spent alkali of parex disorbate from oil refining plants);
⇒ завоз грунтов заменяют рыхлением верхнего слоя первоначального земляного полотна с помощью дорожно-строительной, или болотной фрезы, или бороны, или других механизмов;⇒ Soil delivery is replaced by loosening the top layer of the original subgrade using a road construction or marsh cutter, or harrow, or other mechanisms;
⇒ смешение всех твердых и жидких компонентов производят в стационарном смесителе в тех же весовых соотношениях и готовую строительную смесь основания дорожной одежды вывозят и равномерно распределяют на заранее уплотненное земляное полотно;⇒ the mixing of all solid and liquid components is carried out in a stationary mixer in the same weight ratios and the finished building mix of the pavement base is taken out and evenly distributed on a pre-compacted subgrade;
материал основания покрывают составом из обычной дорожной водно-битумной эмульсии или жидкого битума;the base material is coated with a composition of a conventional road water-bitumen emulsion or liquid bitumen;
⇒ материал основания покрывают асфальтобетоном или бетоном.⇒ The base material is coated with asphalt or concrete.
Следует обратить внимание, что в заявке соблюден принцип единства изобретения, так как предложенные способы имеют одно и то же назначение, служат одной цели, независимо друг от друга обеспечивают достижение одного и того же технического результата, а также взаимосвязаны единым изобретательским замыслом, охарактеризованным формулой изобретения. При этом концепция правовой охраны основана на том, что неразрывность и взаимосвязанность предложенных объектов, а также допускаемая вариантность осуществления отдельных существенных признаков или их совокупностей предопределяют в том числе нетрадиционный характер формулировок некоторых признаков. Например, особенности осуществляемых операций предложенных способов отражены не только их технологическими характеристиками, но и составом и концентрациями используемых компонентов.It should be noted that in the application the principle of unity of the invention is observed, since the proposed methods have the same purpose, serve the same purpose, independently achieve the same technical result, and are interconnected by a single inventive concept, characterized by the claims . At the same time, the concept of legal protection is based on the fact that the continuity and interconnectedness of the proposed objects, as well as the permissible variation in the implementation of certain essential features or their combinations, determine, among other things, the non-traditional nature of the formulations of some features. For example, the features of the operations of the proposed methods are reflected not only by their technological characteristics, but also by the composition and concentrations of the components used.
При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления заявленного технического решения, целесообразно более детально описать практические примеры его реализации. При описании примеров нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных сведениях. Детально целесообразно остановиться только на отличительных существенных особенностях предложенного решения. Приведенные поясняющие конкретные примеры не являются единственно возможными и наглядно демонстрируют достижение приведенной совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.When presenting information confirming the possibility of implementing the claimed technical solution, it is advisable to describe in more detail practical examples of its implementation. When describing the examples, it is not advisable to dwell in detail on the information known from the published data. In detail, it is advisable to dwell only on the distinguishing essential features of the proposed solution. The explanatory examples given are not the only possible ones and clearly demonstrate the achievement by the given set of essential features of the required technical result.
На практике в соответствии с предложенным изобретением для достижения указанного технического результата производство новых строительных материалов типа кирпича, блоков и т.п. состоит из следующих технологических операций:In practice, in accordance with the proposed invention, to achieve the specified technical result, the production of new building materials such as bricks, blocks, etc. consists of the following technological operations:
1) смешение компонентов в оптимальном процентном соотношении для достижения требуемых величин механических свойств без предварительной сушки компонентов, но с учетом их влажности;1) mixing the components in the optimal percentage to achieve the required values of mechanical properties without preliminary drying of the components, but taking into account their moisture content;
2) весовая или объемная дозировка рабочей гомогенизированной смеси;2) weight or volume dosage of the working homogenized mixture;
3) уплотнение смеси на прессе при заранее определенной нагрузке, величина которой обычно колеблется от 3 до 10 МПа в зависимости от химического, минерального и гранулометрического составов исходных компонентов, режима хранения уплотненных материалов и требуемых механических свойств;3) compaction of the mixture on the press at a predetermined load, the value of which usually ranges from 3 to 10 MPa, depending on the chemical, mineral and particle size distribution of the starting components, the storage mode of the compacted materials and the required mechanical properties;
4) после уплотнения смеси для ускорения набора прочности материала возможно автоклавирование в экспериментально выбранном режиме. Однако эта операция вызывает высокие энергозатраты и значительное повышение себестоимости материалов;4) after compaction of the mixture to accelerate the set strength of the material, autoclaving is possible in the experimentally selected mode. However, this operation causes high energy costs and a significant increase in the cost of materials;
5) хранение уплотненных материалов для набора технологической прочности может осуществляться в течение 1-3 дней различными способами в зависимости от вещественного состава смеси. При использовании в качестве вяжущего преимущественно известковых материалов (отхода производства извести, гидратированной извести или извести) готовые материалы можно хранить на воздухе под навесом или под полиэтиленовой пленкой. Материалы с портландцементом или шлаком черной металлургии в качестве вяжущих лучше хранить во влажной среде или в плотной упаковке из пленки полиэтилена.5) storage of compacted materials for a set of technological strength can be carried out for 1-3 days in various ways, depending on the material composition of the mixture. When mainly calcareous materials are used as a binder (waste from the production of lime, hydrated lime or lime), the finished materials can be stored in air under a canopy or under a plastic film. Materials with Portland cement or slag of ferrous metallurgy as binders are best stored in a humid environment or in tight packaging made of polyethylene film.
При строительстве оснований автодорог и наземных сооружений достижение указанного технического результата на практике обеспечивается, в частности, тем, что в способе, включающем смешение грунта с вяжущим (золой, или со шлаком или с их смесью), увлажнение водой в количестве 5-20% от массы сухих компонентов, укладку и уплотнение смеси, в качестве золы используют золу горючих сланцев или дисперсный шлак черной металлургии (доменный, мартеновский, конвертерный или электросталеплавильный) в количестве 10-40 мас.% или более, в зависимости от требований к механическим параметрам производимого материала.During the construction of roads and ground facilities, the achievement of the specified technical result in practice is ensured, in particular, by the fact that in a method comprising mixing soil with a binder (ash, or with slag or a mixture thereof), water moistening in an amount of 5-20% of the mass of dry components, laying and compacting the mixture, ashes of oil shale ash or dispersed slag of ferrous metallurgy (blast furnace, open-hearth furnace, converter or electric steel) in the amount of 10-40 wt.% or more, depending on the requirements, are used as ash s to mechanical parameters of the material produced.
Для ускорения химического взаимодействия грунта и вяжущего и увеличения прочности и морозостойкости основания могут быть использованы в качестве щелочного активатора добавки растворов шламоотстойников теплоэлектростанций, работающих на горючих сланцах, или щелочные стоки каустических производств, или парекс (отработанная щелочь дисорбата парекса заводов нефтеоргсинтеза), или пыль электрофильтров и просыпь цементных заводов, отход проиводства извести (известковый недожег) и тому подобные щелочные отходы с высокими значениями рН. Необходимое количество жидких активаторов определяется экспериментально и зависит в основном от величин их рН и концентрации щелочных ионов. В случае отсутствия таких высокощелочных отходов они могут быть заменены 1-3% или более добавками извести или цемента, что неизбежно вызовет некоторое уменьшение экономической эффективности применения данного способа.To accelerate the chemical interaction of soil and binder and to increase the strength and frost resistance of the base, alkali drains of caustic plants or parex (spent alkali disorbate of parex from oil refinery plants) or electrostatic dust can be used as an alkaline activator to add solutions of sludge traps of thermal power plants operating on oil shale. and the sprinkling of cement plants, waste products of lime production (calcification of lime) and the like alkaline waste with high pH values. The required amount of liquid activators is determined experimentally and depends mainly on their pH and alkali ion concentration. In the absence of such highly alkaline waste, they can be replaced by 1-3% or more additives of lime or cement, which will inevitably cause a slight decrease in the economic efficiency of using this method.
Практически способ устройства оснований с достижением указанного технического результата может быть осуществлен следующим образом:In practice, the method of arranging the bases with the achievement of the specified technical result can be carried out as follows:
1) на предварительно уплотненное земляное полотно из резерва завозится расчетное количество грунта (песок, супесь, суглинок, глина, лесс, лессовидный суглинок). В некоторых случаях завоз грунтов может быть заменен рыхлением верхнего слоя земляного полотна с помощью дорожно-строительной или болотной фрезы, или бороны, или других механизмов;1) the calculated amount of soil (sand, sandy loam, loam, clay, loess, loesslike loam) is brought into the pre-compacted subgrade from the reserve. In some cases, the importation of soils can be replaced by loosening the upper layer of the subgrade using a road construction or marsh milling cutter, or harrow, or other mechanisms;
2) с помощью бульдозера грунт равномерно распределяется по поверхности земляного полотна;2) using a bulldozer, the soil is evenly distributed over the surface of the subgrade;
3) поверх разрыхленного и распределенного грунта завозится и таким же образом распределяется соответствующее количество вяжущих материалов (золы горючего сланца, или тонкодиспесного шлака, или смеси золы и шлака в разных пропорциях, в зависимости от их химического, минерального и гранулометрического составов, а также требований к механическим свойствам производимого материала) при массовом соотношении 90-50% грунта и 10-50% вяжущих;3) on top of the loosened and distributed soil, an appropriate amount of cementitious materials (oil shale ash, or finely dispersed slag, or a mixture of ash and slag in different proportions, depending on their chemical, mineral and particle size distribution, and also the requirements for mechanical properties of the produced material) with a mass ratio of 90-50% soil and 10-50% binders;
4) оба компонента смешиваются за несколько проходов дорожно-строительной или болотной фрезы до получения гомогенной смеси;4) both components are mixed for several passes of a road construction or marsh mill to obtain a homogeneous mixture;
5) с помощью поливомоечной машины гомогенную смесь увлажняют водой или жидким щелочным активатором в количестве 5-20% (в зависимости от влажности твердых компонентов) для приведения смеси в удобоукладываемое состояние; увлажнение может также производиться с помощью фрезы в случае наличия на ней специального бака для воды;5) using a watering machine, a homogeneous mixture is moistened with water or a liquid alkaline activator in an amount of 5-20% (depending on the moisture content of the solid components) to bring the mixture into a workable state; humidification can also be carried out using a cutter if there is a special water tank on it;
6) увлажненную гомогенную смесь уплотняют виброкатками или кулачковыми катками, а в случае их отсутствия гладковальцовыми катками при нагрузке уплотнения до 10 МПа (100 кг/см2) или выше; в уплотненной гидратированной смеси происходят сложные процессы химического взаимодействия грунта и вяжущего в щелочной среде с постепенным переходом рабочей смеси в камнеподобное состояние;6) the moistened homogeneous mixture is compacted with vibratory rollers or cam rollers, and in the absence of them with smooth rollers at a compaction load of up to 10 MPa (100 kg / cm 2 ) or higher; in a compacted hydrated mixture, complex processes of chemical interaction of the soil and binder in an alkaline environment occur with a gradual transition of the working mixture to a stone-like state;
7) для предотвращения преждевременного высыхания рабочей смеси (с прерыванием процесса химического взаимодействия исходных компонентов), а также для улучшения сцепления между основанием и вышележащим слоем асфальтобетона необходимо создать покрытие из обычной дорожной водно-битумной эмульсии или жидкого битума.7) to prevent the premature drying of the working mixture (with interruption of the chemical interaction of the starting components), as well as to improve adhesion between the base and the overlying layer of asphalt concrete, it is necessary to create a coating of ordinary road water-bitumen emulsion or liquid bitumen.
Технологические операции 1)-5) могут быть заменены приготовлением рабочей смеси грунт-вяжущее в стационарном смесителе. Для этого все компоненты смеси предварительно завозятся в силосы, с помощью дозаторов подаются в смеситель и после получения увлажненной гомогенной смеси самосвалами вывозят на уплотненное земляное полотно для выполнения операций 6) и 7). При этом вследствие перевозок исходных компонентов, а затем и готовой рабочей смеси экономическая эффективность метода будет существенно снижена.Technological operations 1) -5) can be replaced by preparing a working mixture of soil-binder in a stationary mixer. For this, all components of the mixture are preliminarily imported into silos, with the help of dispensers they are fed into the mixer, and after receiving a moistened homogeneous mixture, dump trucks are transported to a compacted subgrade for operations 6) and 7). Moreover, due to the transportation of the starting components, and then the finished working mixture, the economic efficiency of the method will be significantly reduced.
Традиционный водопрерывающий слой песка конструкции автодороги должен быть отменен, потому что новый материал нуждается в поддержании постоянной влажности для длительно протекающих реакций гидратации и химического взаимодействия компонентов смеси.The traditional water-breaking layer of sand of the highway construction should be canceled, because the new material needs to maintain constant humidity for long-term hydration reactions and chemical interaction of the mixture components.
В настоящем описании изобретения в качестве примеров практической реализации способов приведены результаты экспериментов автора с золами горючих сланцев Прибалтийской ГРЭС (г.Нарва, Эстония), однако близость ее химического и минералогического составов к золам сланца Поволжья и Ленинградской области не оставляет сомнении в применимости этих результатов к золам вышеупомянутых месторождений горючих ископаемых. Упрочнение различных грунтов золами горючих сланцев Прибалтийской ГРЭС происходит в течение длительного периода и значительно превышает требования действующих российских дорожно-строительных стандартов, что приводит к значительному увеличению межремонтного срока автодорог.In the present description of the invention, as examples of the practical implementation of the methods, the results of the author’s experiments with oil shale ashes of the Baltic State District Power Plant (Narva, Estonia) are presented, however, the proximity of its chemical and mineralogical compositions to the shales ashes of the Volga Region and the Leningrad Region leaves no doubt about the applicability of these results to the ashes of the aforementioned combustible mineral deposits. The hardening of various soils by the ash of oil shale of the Baltic State District Power Station takes place over a long period and significantly exceeds the requirements of the current Russian road construction standards, which leads to a significant increase in the overhaul period of roads.
Золо-грунтовые материалы оснований обладают высокой водо - и морозостойкостью (см. Таблицу 1), значительно превышающей максимальные нормативные требования Российских стандартов (см. Таблицу 2).Ash and ground base materials have high water and frost resistance (see Table 1), significantly exceeding the maximum regulatory requirements of Russian standards (see Table 2).
Коэффициент морозостойкости материалов (Км) после 25 циклов замораживания при -25°С в течение 8 часов и оттаивания при +20°С также в течение 8 часов в некоторых случаях превышает единицу (см. Таблицу 3). Это явление, как было установлено детальными исследованиями автора, объясняется искусственной десквамацией (шелушением) поверхности остеклованных частиц золы 50 термическими ударами (величиной 45-50°С в течение 1-2 секунд) и вызванным ими увеличением активной поверхности гидратации золы. Поэтому количество новообразований, укрепляющих образцы во время испытаний морозостойкости, значительно превышает аналогичное количество у сравниваемых образцов воздушно-влажного хранения, что сказывается на величине коэффициента морозостойкости материалов.The coefficient of frost resistance of materials (Km) after 25 cycles of freezing at -25 ° C for 8 hours and thawing at + 20 ° C also for 8 hours in some cases exceeds unity (see Table 3). This phenomenon, as was established by detailed studies of the author, is explained by artificial desquamation (peeling) of the surface of vitrified ash particles by 50 thermal shocks (45-50 ° C for 1-2 seconds) and the increase in the active surface of ash hydration caused by them. Therefore, the number of neoplasms that strengthen the samples during frost resistance tests significantly exceeds the similar number in the compared samples of air-wet storage, which affects the value of the coefficient of frost resistance of materials.
Достаточно близкие результаты были получены автором при упрочнении различных грунтов наиболее распространенными дисперсными отвальными шлаками черной металлургии (см. Таблицу 4). Дисперсный шлак получается путем дробления или помола отвального шлака с магнитной сепарацией металлического железа. Возможен также отсев мелкой фракции шлака, но при этом наблюдается снижение показателей механических свойств конечных материалов.Quite close results were obtained by the author during the hardening of various soils with the most common dispersed waste slag from ferrous metallurgy (see Table 4). Dispersed slag is obtained by crushing or grinding waste slag with magnetic separation of metallic iron. Screening of the fine slag fraction is also possible, but a decrease in the mechanical properties of the final materials is observed.
Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет получить основание более прочное и морозостойкое (сравнение Таблиц 1, 3 и 4 с Таблицей 2), а также более дешевое за счетAs can be seen from the above data, the proposed method allows to obtain a more durable and frost-resistant base (comparison of Tables 1, 3 and 4 with Table 2), as well as cheaper due to
1) применения сравнительно дешевых промышленных отходов как вяжущего материала;1) the use of relatively cheap industrial waste as a binder;
2) замены двух дорогостоящих слоев природных материалов - подстилающего слоя песка и щебеночно-гравийного слоя - на один укрепленный слой грунта;2) replacement of two expensive layers of natural materials - the underlying layer of sand and gravel-gravel layer - with one reinforced soil layer;
3) сокращения транспортных расходов по доставке песка и щебеночно-гравийных материалов из удаленных карьеров при замене их местными грунтами.3) reduction of transportation costs for the delivery of sand and gravel and gravel materials from remote quarries when replacing them with local soils.
Однако наибольший эффект широкого использования предложенного изобретения на индустриальном уровне достигается в области охраны окружающей среды вследствие утилизации больших количеств высокощелочных отходов (золы и шлаков) и активаторов их химического взаимодействия с местными грунтами.However, the greatest effect of the widespread use of the proposed invention at an industrial level is achieved in the field of environmental protection due to the disposal of large quantities of highly alkaline waste (ash and slag) and activators of their chemical interaction with local soils.
Кроме того, появляется возможность значительно сократить разработку карьеров традиционных строительных материалов - щебня, песка, гравия и т.п., необратимо нарушающую естественные природные связи верхнего слоя литосферы.In addition, it is possible to significantly reduce the development of quarries of traditional building materials - crushed stone, sand, gravel, etc., which irreversibly violates the natural natural bonds of the upper layer of the lithosphere.
Таким образом указанные в формуле изобретения совокупности операций заявленных способов взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, необходимой и достаточной для получения требуемого технического результата. Достигаемый технический результат, как показали данные экспериментов и описанных примеров, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения, при любых значениях параметров, охватываемых испрошенными притязаниями и удовлетворяющих заявленным особенностям. Заявленные существенные отличительные признаки были получены на основе творческой обработки результатов проведенных исследований, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, взаимосвязанных условиями достижения указанного в заявке технического результата, а также с использованием изобретательской интуиции. Вышеизложенное убедительно доказывает соответствие заявленных способов установленным законодательством условиям охраноспособности.Thus, the set of operations of the claimed methods indicated in the claims are interconnected with the formation of a stable set of essential features necessary and sufficient to obtain the required technical result. The achieved technical result, as shown by the data of experiments and the described examples, can be realized only by an interconnected set of all the essential features of the claimed objects reflected in the claims for any parameter values covered by the claimed claims and satisfying the declared features. The claimed significant distinguishing features were obtained on the basis of creative processing of the results of studies, analysis and synthesis of them and known from published data sources, interconnected by the conditions for achieving the technical result indicated in the application, as well as using inventive intuition. The above convincingly proves the compliance of the claimed methods with the legally applicable conditions established by law.
ЛитератураLiterature
1. Мымрин В.А. Патент РФ №2028408, МПК Е01С 7/36, приоритет 18.07.19901. Mymrin V.A. RF patent No. 2028408, IPC E01C 7/36, priority 18.07.1990
2. Мымрин В.А. Кочеткова Р.Г. Патент РФ №2030507, МПК Е01С 7/36, приоритет 07.07.19922. Mymrin V.A. Kochetkova R.G. RF patent No. 2030507, IPC E01C 7/36, priority 07.07.1992
3. Мымрин В.А. Патент РФ №2060315, МПК Е01С 7/36, приоритет 28.06.19913. Mymrin V.A. RF patent №2060315, IPC E01C 7/36, priority 28.06.1991
4. Мымрин В.А. Патент РФ №2101413, МПК Е01С 7/36, приоритет 07.06.19964. Mymrin V.A. RF patent No. 2101413, IPC E01C 7/36, priority 07.06.1996
5. Володько В.П. Использование зол и шлаков в дорожном строительстве. Автодорожник Украины, 1972, №4.5. Volodko V.P. The use of ashes and slag in road construction. Ukrainian Road Carrier, 1972, No. 4.
6. Sherwood P.T., Pocok R.G. Roads and road construction, v.47, №554, 1969.6. Sherwood P.T., Pocok R.G. Roads and road construction, v. 47, No. 554, 1969.
7. Гончарова Л.В., Гурячков И.Л. и Панюкова М.П. Укрепление дисперсных грунтов с использованием зол-уноса и пути их активации. Труды СоюзДорНИИ, вып.82, Москва, 1975.7. Goncharova L.V., Guryachkov I.L. and Panyukova M.P. Strengthening dispersed soils using fly ash and ways of their activation. Proceedings of SoyuzDorNII, issue 82, Moscow, 1975.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150132/03A RU2455414C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010150132/03A RU2455414C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455414C1 true RU2455414C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010150132/03A RU2455414C1 (en) | 2010-12-08 | 2010-12-08 | Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455414C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542074C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Cement-free binder |
| RU2621802C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-06-07 | Виталий Богданович Черногиль | Strengthened clay primer |
| RU2645316C1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-02-20 | Александр Геннадьевич Лукашук | Strengthened clay soil |
| RU2656656C2 (en) * | 2015-11-17 | 2018-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of bulk soil cementation |
| RU2720832C2 (en) * | 2018-08-02 | 2020-05-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Mechanically connected dispersed soil |
| RU2800500C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-07-21 | Андрей Владимирович Глухов | Method of strengthening the road base |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2028408C1 (en) * | 1990-07-18 | 1995-02-09 | Всеволод Анатольевич Мымрин | Method for control of bases of roads and surface structures |
| RU2040625C1 (en) * | 1992-12-11 | 1995-07-25 | Александр Борисович Соломенцев | Composition for motor road slag-mineral beds |
| RU2060315C1 (en) * | 1991-06-28 | 1996-05-20 | Всеволод Анатольевич Мымрин | Method for erecting bases of roadways and surface constructions |
| FR2791692A1 (en) * | 1999-04-02 | 2000-10-06 | Smac Acieroid | Cast asphalt composition comprises heat-fusible bituminous organic binder and mineral charges comprising filler and sand, and coarse aggregates comprising glass chippings retrieved from glass-making wastes |
-
2010
- 2010-12-08 RU RU2010150132/03A patent/RU2455414C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2028408C1 (en) * | 1990-07-18 | 1995-02-09 | Всеволод Анатольевич Мымрин | Method for control of bases of roads and surface structures |
| RU2060315C1 (en) * | 1991-06-28 | 1996-05-20 | Всеволод Анатольевич Мымрин | Method for erecting bases of roadways and surface constructions |
| RU2040625C1 (en) * | 1992-12-11 | 1995-07-25 | Александр Борисович Соломенцев | Composition for motor road slag-mineral beds |
| FR2791692A1 (en) * | 1999-04-02 | 2000-10-06 | Smac Acieroid | Cast asphalt composition comprises heat-fusible bituminous organic binder and mineral charges comprising filler and sand, and coarse aggregates comprising glass chippings retrieved from glass-making wastes |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542074C1 (en) * | 2014-02-19 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Cement-free binder |
| RU2656656C2 (en) * | 2015-11-17 | 2018-06-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of bulk soil cementation |
| RU2621802C1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-06-07 | Виталий Богданович Черногиль | Strengthened clay primer |
| RU2645316C1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-02-20 | Александр Геннадьевич Лукашук | Strengthened clay soil |
| RU2720832C2 (en) * | 2018-08-02 | 2020-05-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Mechanically connected dispersed soil |
| RU2800500C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-07-21 | Андрей Владимирович Глухов | Method of strengthening the road base |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dwivedi et al. | Fly ash–waste management and overview: A Review | |
| Siddique | Utilization of industrial by-products in concrete | |
| Degirmenci et al. | Application of phosphogypsum in soil stabilization | |
| Alam et al. | Fly ash utilization in different sectors in Indian scenario | |
| Sabat | Utilization of bagasse ash and lime sludge for construction of flexible pavements in expansive soil areas | |
| Kumar et al. | Uses of bottom ash in the replacement of fine aggregate for making concrete | |
| US4496267A (en) | Lime or lime:fly ash pretreated pavement construction material and method | |
| CN104119043B (en) | Road paving material taking building waste as main material and preparation method of road paving material | |
| CA1083185A (en) | Mixture for pavement bases and the like | |
| Tay et al. | Engineering properties of incinerator residue | |
| CN104402369B (en) | By road filling of dregs and flyash composite manufacturing and preparation method thereof | |
| RU2455414C1 (en) | Method to manufacture building material and method to erect motor road beds and surface structures on its basis | |
| Bahoria et al. | Comprehensive literature review on use of waste product in concrete | |
| CN104355574B (en) | The road pavements manufactured with building waste and flyash and manufacture method thereof | |
| Shukla et al. | Constructing a greener future: A comprehensive review on the sustainable use of fly ash in the construction industry and beyond | |
| Varma et al. | Additive to Cement–A Pozzolanic Material-Fly Ash | |
| Kumar et al. | A review on the properties of natural and recycled coarse aggregates concrete made with different coal ashes | |
| CN104402371B (en) | Road pavements of a kind of building waste compound iron mine tailing and preparation method thereof | |
| CN101704650B (en) | Resource recycling method of calcium-adding drying sludge | |
| CN104671720A (en) | Road filling material prepared from building waste and coal gangue and preparation method of road filling material | |
| Samarin | Wastes in concrete: converting liabilities into assets | |
| Kota et al. | Impact of locally available sustainable materials on the overall economy of the construction sector–A review | |
| KR101836823B1 (en) | Method for solidifying sewage sludge using fallen leaves | |
| Kumar et al. | Waste Materials-An Alternative to Conventional Materials in Rural Road Construction | |
| CN104692771A (en) | Road paving material prepared from construction waste composite sludge and preparation method of road paving material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191209 |