Секция «Теория и практика развития транспортных систем»


металлургический шлак в дорожном строительстве



страница54/57
Дата06.06.2016
Размер3.5 Mb.
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   57

металлургический шлак в дорожном строительстве

К.Г. Пугин

Металлургические шлаки являются эффективным заменителем природных каменных материалов, использующихся для строительства и ремонта, автомобильных дорог. Шлаковый щебень по своим свойствам не уступает, а иногда и превосходит щебень из твердых пород.

Щебень, песок и их смеси в зависимости от физико-механических свойств применяются для устройства всех видов конструктивных слоев дороги (покрытий, оснований, дополнительных слоев оснований и т.д.).

Достаточно прочные основания автомобильных дорог получаются из смеси активного шлакового щебня и щебня из слабых известняков. Щебень из мартеновских шлаков с успехом применяется для заклинки дорожного основания, изготовленного из гранитного щебня.

Особенностью асфальтобетонных покрытий, изготовленных с применением сталеплавильных шлаков, является отсутствие деформаций сдвига даже при интенсивном движении тяжелого транспорта.

Порошкообразные сталеплавильные и доменные шлаки являются низкомарочным вяжущим и способны создавать монолитное основание дороги. Небольшие добавки цемента и извести в качестве активизатора значительно повышают прочность дорожного основания.

Основу металлургических шлаков составляют оксиды CaO, SiО2, MgO и FeO. Повышенное содержание SiО2 в шлаках приближает их к кислым, а извести – к основным. По содержанию оксидов железа шлаки разделяют на окислительные и восстановительные. Значительное количество FeO делает шлак окислительным.

Металлургические шлаки являются сложными системами, в которых присутствуют также оксиды Мn, Ва, Сr, Р. Кроме FeO, шлаки содержат и высшие оксиды железа Fe3О4 и Fe,О3. Сера в шлаках находится в виде сульфидов или сульфатов Са, Мn и Fe.

Оксиды, входящие в шлак, разделяют на две группы: кислотные (SiО2, P2O5, SО3, SO4), образующие с основными оксидами соответственно силикаты, фосфаты и сульфаты; основные (CaO, MgO, FeO), образующие с кислотными оксидами соответствующие соли.

Препятствием для использования шлака в дорожном строительстве является опасность перехода вредных веществ из шлака в почву и водную среду.

Были исследовано взаимодействие с водой образцов шлака Чусовской металлургического завода: необработанный шлак сразу после застывания (образец № 1), шлак, промытый водой (№ 2), гранулированный шлак (№ 3), шлак из отвала со сроком хранения 1 год (№ 4).

Химический состав шлака (усредненный): MgO – 12,51%; СаО- 30,98%; ТiO2 – 9,07%; SiO2 – 25,06%; МnО – 0,53%; А12O3 – 15,41%; FeO – 1,93%. Сера сульфатная 1,13–0,95% (в пересчёте на SO3). Сера сульфидная 0,13–0,1% (в пересчёте на SO3). Средняя плотность зёрен шлака, 2,65 г/см3.

Образцы помещали в дистиллированную воду на 10 суток. В таблице приведены результаты анализа воды после помещения в неё образцов шлака. Результаты анализа показывают, что использование необработанного шлака приведёт к значительному загрязнению воды с растворением в ней большого количества серы и формированием кислотной среды из-за гидролиза сульфатов и сульфидов и образования сероводорода. Обработка шлака водой (пробы 2 и 3) и длительная выдержка в отвале (проба 4) уменьшает степень загрязнения водной среды в 3–3,5 раза, но не исключает её полностью.
Результаты анализа воды


Показатель

Проба




1

2

3

4

рН раствора

4,2

5,5

5,6

6

Доля массы шлака, переходящая в раствор, %

1,15

0,39

0,34

0,32

Доля соединений серы в твёрдом остатке после выпаривания, %

82

84

87

88

При увеличении минерализации воды и почвы сульфатные ионы SO42-склонны к образованию устойчивых ассоциированных нейтральных пар типа CaSO4, MgSO4. Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы в природе. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Концентрация сульфатов в природной воде лежит в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5–10 до 60 мг/дм3, в дождевых водах – от 1 до 10 мг/дм3. Лимитирующий признак вредности – общесанитарный ПДКв сульфатов составляет 500 мг/дм3, лимитирующий показатель вредности — санитарно-токсикологический ПДКвр – 100 мг/дм3 [1]. Контакт растворов с концентрацией сульфатов выше 200 мг/дм3 со свинцом может привести к вымыванию в воду и почву свинца.

При вымывании серных соединений в почву могут образовываться сероводород и сероуглерод CS2. Сероуглерод является политропным ядом, вызывающим острые и хронические интоксикации. Поражает центральную и периферическую нервную систему, вызывает нарушения сердечнососудистой системы. Оказывает поражающее действие на органы желудочно-кишечного тракта. Нарушает обмен витамина В6 и никотиновой кислоты. ПДКв – 1.0 мг/дм3, ПДКвр – 1.0 мг/дм3. Причиной ограничения концентраций в воде сероводорода является высокая токсичность, а также неприятный запах, который резко ухудшает органолептические свойства воды, делая ее непригодной для питьевого водоснабжения и других технических и хозяйственных целей. Для водоемов санитарно-бытового и рыбохозяйственного пользования наличие сероводорода и сульфидов недопустимо, ПДК – полное отсутствие [1]. Гидросульфиды Са²+ очень нестойки. Являясь солями слабой кислоты, растворимые сульфиды подвергаются гидролизу. Таким образом, применение необработанного металлургического шлака, насыщенного серой, для дорожного строительства экологически небезопасно. При его использовании должно проводиться всестороннее химико-экологическое исследование.
Литература
1. Сборник санитарно-гигиенических нормативов и методов контроля вредных веществ в объектах окружающей среды. – М., 1991. – 178 с.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   57


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница