Эффективность использования комплексных минеральных вяжущих для укрепления асфальтогранулята

Введение. Использование при ремонте дорог с дорожными одеждами нежесткого типа, технологии холодной регенерации с укреплением асфальтогранулята, различными вяжущими, позволяет значительно увеличить межремонтные сроки, снизить материалоемкость дорожных конструкций и эксплуатационные затраты. При этом замена цемента для укрепления асфальтогранулята на комплексные медленнотвердеющие минеральные вяжущие с повышенным содержанием двухкальциевого силиката (белита) даст возможность сэкономить значительные объёмы цемента, повысить технологические параметры асфальто-гранулобетоных смесей и долговечность дорожных конструкций за счет длительного сохранения в асфальтогранулобетоне большого резерва негидротированного вяжущего. Следовательно, разработка научно обоснованных оптимальных составов комплексных минеральных вяжущих для укрепления асфальтогранулята является весьма актуальной научной и практической задачей.

Материалы и методы. Лабораторные исследования включали определение физических и физико-механических свойств исходных материалов для получения асфальтогранулобетона: нефелинового шлама, портландцемента, асфальтогранулята по стандартным методикам ОДМ 218.3.043–2015, ГОСТ 31108 2020, ОДМ 218.6.1.005–2021 соответственно. Также было выполнено определение тонкости помола, сроков начала схватывания и прочности на сжатие в возрасте 56 сут, разработанных минеральных вяжущих, по ГОСТ Р 70196–2022. Изготовление и испытание образцов асфальтогранулобетона выполнялось согласно требованиям ОДМ 218.6.1.005–2021. Помимо нормативных сроков испытания образцов в возрасте 7 и 28 сут, были произведены испытания в возрасте 270 сут.

Результаты. Дано теоретическое обоснование применения нефелинового шлама в качестве компонента комплексных минеральных вяжущих для укрепления асфальтогранулята. Разработаны оптимальные составы комплексных минеральных вяжущих класса 5,0 из нефелинового шлама, активированного 5–15% портландцемента. Рекомендованы оптимальные дозировки комплексных вяжущих 5–15% для укрепления асфальтогранулята при строительстве оснований и покрытий. Использование данных вяжущих позволит получать высокотехнологичные асфальтогранулобетонные смеси и асфальтогранулобетон повышенной долговечности при минимальном расходе цемента, что способствует увеличению межремонтных сроков и улучшению экологической обстановки.

1. Лыткин А.А., Долгих Г.В., Пролыгин А.С. Пути увеличения межремонтных сроков службы автомобильных дорог // Вестник СибАДИ. 2024. Т. 21, № 2(96). С. 290–313. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2024-21-2-290-313. EDN MJZCRV.

2. Лыткин А.А., Старков Г.Б., Вагнер Е.Я. Исследование эффективности использования белитового шлама для устройства монолитных слоев дорожных одежд методом холодного ресайклинга // Вестник СибАДИ. 2020. Т. 17, № 6(76). С. 764–776. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-6-764-776. EDN ROURJD.

3. Aker S.N.A., Ozer H. Cold Recycling Technology for Airfield Pavement Rehabilitation Practices // Transportation Research Record. 2024. https://doi.org/10.1177/03611981241265844. EDN JNJDEM.

4. Al-Mohammedawi A., Mollenhauer K. Experimental investigation on fatigue and fracture behaviour of cold recycling materials // Transportation Engineering. 2024. Vol. 17. P. 100258. https://doi.org/10.1016/j.treng.2024.100258. EDN CCAXVE.

5. Lytkin A.A. Study of the transport loads influence on the nature of belite sludge hardening in pavement // Materials Science Forum. 2020.Vol. 992.P. 79-85. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.992.79. EDN AHDIWP.

6. Левин Б.В., Лисюк Б.С., Луценко К.Л. [и др.] Нефелиновые концентраты и шламы – уникальное сырье для геополимерных материалов и конструкций // Мир дорог. 2020. № 129–130. С. 91–100. EDN FWCAHQ.

7. Gupta S., Kumar S. A state-of-the-art review of the deep soil mixing technique for ground improvement / // Innovative Infrastructure Solutions. 2023. Vol. 8, No. 4. P. 129. https://doi.org/10.1007/s41062-023-01098-6 EDN IYBPAN.

8. Pateriya A.S., Robert D.J., Dharavath K., Soni S.K. Stabilization of marble wastes using cement and nano materials for subgrade applications // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 326. P. 126865. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126865. EDN TLIHPV.

9. Курдюков Р.П., Курдюков Д.П., Мануковский А.Ю. Регенерация асфальтобетонного покрытия // Леса России в XXI веке: сборник научных трудов по итогам Международной научно-технической интернет-конференции, Санкт-Петербург, 26 ноября 2015 года. Выпуск 12. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2015. С. 130–135. EDN YLTQPT.

10. Carbone C., Ferrario D., Lanzini A. [et al.] Evaluating the Carbon Footprint of Cement Plants Integrated With the Calcium Looping CO2 Capture Process // Frontiers in Sustainability. 2022. Vol. 3. https://doi.org/10.3389/frsus.2022.809231. EDN LSATWR.

11. Strunge T., Renforth Ph., Van Der Spek M. Towards a business case for CO2 mineralisation in the cement industry // Communications Earth and Environment. 2022. Vol. 3, No. 1. P. 1-14. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00390-0. EDN HJBXQZ.

12. Чижов Р.В., Кожухова Н.И., Строкова В.В., Жерновский И.В. Алюмосиликатные бесклинкерные вяжущие и области их использования // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2016. № 4. С. 6–10. EDN VRRFEZ.

13. Кадышев Н.Д., Кожухова Н.И. Перспективы использования доменных гранулированных шлаков при производстве эффективных бесцементных вяжущих // Современные строительные материалы, технологи и конструкции: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию ФГБОУ ВПО «ГГНТУ им. акад. М.Д. Миллионщикова», Грозный, 24–26 марта 2015 года / Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Грозненский государственной нефтяной технический университет им. академика М.Д. Миллионщикова» (ФГБОУ ВПО «ГГНТУ»), г. Грозный. Том 1. Грозный: ФГУП «Издательско-полиграфический комплекс «Грозненский рабочий», 2015. С. 139–143. EDN TUBCCF.

14. Фомина Е.В., Кудеярова Н.П., Тюкавкина В.В. Активация гидратации композиционного вяжущего на основе техногенного сырья // Строительные материалы. 2015. № 12. С. 61–64. EDN TEPNUS.

15. Strokova V.V., Cherevatova A.V., Pavlenko N.V., Nelubova V.V. Prospects of Application of Zero-Cement Binders of a Nonhydration Hardening Type // World Applied Sciences Journal. 2013. Vol. 25, No. 1. P. 119-123. https://doi.org/10.5829/idosi.wasj.2013.25.01.7032. EDN SHZFGD.

16. Агеева М.С., Алфимова Н.И. Эффективные композиционные вяжущие на основе техногенного сырья / Saarbrucken : LAP LAMBERT, 2015. 75 с. ISBN 978-3-659-79264-9. EDN ULZZOT.

17. Abdila S.R., Abdullah M.M.Al.B., Ahmad R. [et al.] Potential of Soil Stabilization Using Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBFS) and Fly Ash via Geopolymerization Method: A Review // Materials. 2022. Vol. 15, No. 1. P. 375. https://doi.org/10.3390/ma15010375. EDN XNCOCU.

18. Coban H.S., Cetin B. Suitability Assessment of Using Lime Sludge for Subgrade Soil Stabilization // Journal of Materials in Civil Engineering. 2022. Vol. 34, No. 3. https://doi.org/10.1061/(asce)mt.1943-5533.0004122. EDN JXEBVD.

19. Kererat Ch., Kroehong W., Thaipum S., Chindaprasirt P. Bottom ash stabilized with cement and para rubber latex for road base applications // Case Studies in Construction Materials. 2022. Vol.17. P. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01259. EDN RAEAEU.

20. Парфенова А.А., Синицин Д.А., Глазачев А.О. [и др.]. Комплексные минеральные вяжущие для укрепления грунтов на основе вторичных ресурсов химической и металлургической промышленности // Техника и технология силикатов. 2025. Т. 32, № 2. С. 184–194. https://doi.org/10.62980/2076-0655-2025-184-194. EDN TAEPAS.

21. Щеткин Е.С., Гзелишвили Д.С. Опыт применения двухкомпонентных комплексных органоминеральных стабилизаторов грунта при строительстве дорог на объекте «Обустройство Ковыктинского газоконденсатного месторождения» // Газовая промышленность. 2024. № 11(873). С. 80–83.

22. Хрищатая Е.В., Воробьев Д.В., Шестаков М.А. Эффективность комплексных минеральных вяжущих для укрепления грунтов // Цемент и его применение. 2023. № 3. С. 28–31. EDN BNROIA.

23. Асматулаев Б. А., Асматулаев Р. Б., Асматулаев Н.Б. [и др.]. Наномодифицированные медленно твердеющие дорожные бетоны для долговечных автомобильных дорог // Дороги и мосты. 2020. № 1(43). С. 180–204. EDN VERIHD.

24. Степанова М.Л., Маркелов Н.А., Гафаров М.Ш. [и др.]. Комплексное использование нефелинового шлама в производстве строительных материалов // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 3-1. С. 77–82. EDN ZLEZPF.EDN MACCSK.

25. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Чулкова И.Л. [и др.]. Сродство структур как теоретическая основа проектирования композитов будущего // Строительные материалы. 2015. № 9. С. 18–22. EDN UKLIAP.