Научная статья на тему 'Исследование морозоустойчивости золошлаковых отходов тепловых электростанций для целей строительства'

Исследование морозоустойчивости золошлаковых отходов тепловых электростанций для целей строительства Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
268
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗОЛА / ШЛАК / ОТХОДЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ / ЗОЛООТВАЛЫ / УТИЛИЗАЦИЯ / ДОРОЖНЫЕ НАСЫПИ / ОСНОВАНИЯ / ФУНДАМЕНТЫ / ПРОМЕРЗАНИЕ ГРУНТОВ / МОРОЗНОЕ ПУЧЕНИЕ / МОРОЗООПАСНОСТЬ / ОСАДКИ ПРИ ОТТАИВАНИИ / ASHES / SLAG / THERMAL POWER STATIONS WASTE / ASH DISPOSAL AREA / UTILIZATION ROAD FILLS / BEDS / FOUNDATIONS / SOIL FREEZING / FROST HEAVE / SOIL SETTLEMENT AT THAWING

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Фурсов Владимир Валентинович, Балюра Мария Васильевна

Наиболее перспективным путем использования площадей, занятых отходами тепловых электростанций (ТЭС), является их застройка, а также освобождение этих площадей за счет применения золошлаков для устройства дорожных насыпей, искусственных оснований, обратных засыпок фундаментов. Актуальность темы обусловлена большими запасами отходов ТЭС и отсутствием их должной утилизации (используется не более 5–13 %), недостаточной изученностью физико-механических свойств и оценки морозоопасности золошлаков. Положительный опыт и экономическая эффективность получены при использовании золошлаков Томской ГРЭС-2, Северской ТЭЦ, Кемеровской ТЭЦ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Фурсов Владимир Валентинович, Балюра Мария Васильевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESEARCH OF FROST RESISTANCE OF ASHES AND SLAG WASTE OF THERMAL POWER STATIONS FOR CONSTRUCTION PURPOSES

The article considers the most effective use of the areas covered by ashes and slag waste of thermal power stations. The building-up, clearing of the areas and use of ashes and slag for road fills, artificial beds and backfilling of foundation are the ways for decision of this problem. The significance of a theme is defined by the large stocks of ashes and slag waste which are used a little (no more than 5…13%). The physical and mechanical properties of waste, the influence of frost on slag are under investigation. The economic benefit is received at the use of ashes and slag of power stations in Tomsk, Seversk, and Kemerovo.

Текст научной работы на тему «Исследование морозоустойчивости золошлаковых отходов тепловых электростанций для целей строительства»

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

УДК 624.139

ФУРСОВ ВЛАДИМИР ВАЛЕНТИНОВИЧ, канд. техн. наук, доцент, fursov@ngs. ru

БАЛЮРА МАРИЯ ВАСИЛЬЕВНА, канд. техн. наук, доцент, ofis-tgasu@mail. ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

ИССЛЕДОВАНИЕ МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ ЗОЛОШЛАКОВЫХ ОТХОДОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СТРОИТЕЛЬСТВА

Наиболее перспективным путем использования площадей, занятых отходами тепловых электростанций (ТЭС), является их застройка, а также освобождение этих площадей за счет применения золошлаков для устройства дорожных насыпей, искусственных оснований, обратных засыпок фундаментов. Актуальность темы обусловлена большими запасами отходов ТЭС и отсутствием их должной утилизации (используется не более 5-13 %), недостаточной изученностью физико-механических свойств и оценки морозоопасности золошлаков. Положительный опыт и экономическая эффективность получены при использовании золошлаков Томской ГРЭС-2, Северской ТЭЦ, Кемеровской ТЭЦ.

Ключевые слова: зола; шлак; отходы тепловых электростанций; золоотвалы; утилизация; дорожные насыпи; основания; фундаменты; промерзание грунтов; морозное пучение; морозоопасность; осадки при оттаивании.

FURSOV, VLADIMIR VALENTINOVICH, Ph.D., Assoc. Prof., fursov@ngs. ru

BALYURA, MARIA VASILJEVNA, Ph. D., Assoc. Prof., ofis-tgasu@mail. ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2 Solyanaya sq., Tomsk, 634003, Russia

RESEARCH OF FROST RESISTANCE OF ASHES AND SLAG WASTE OF THERMAL POWER STATIONS FOR CONSTRUCTION PURPOSES

The article considers the most effective use of the areas covered by ashes and slag waste of thermal power stations. The building-up, clearing of the areas and use of ashes and slag for road fills, artificial beds and backfilling of foundation are the ways for decision of this prob-

© В.В. Фурсов, М.В. Балюра, 2013

lem. The significance of a theme is defined by the large stocks of ashes and slag waste which are used a little (no more than 5.. .13%). The physical and mechanical properties of waste, the influence of frost on slag are under investigation. The economic benefit is received at the use of ashes and slag of power stations in Tomsk, Seversk, and Kemerovo.

Key words: ashes; slag; thermal power stations waste; ash disposal area; utilization road fills; beds; foundations; soil freezing; frost heave; soil settlement at thawing.

Утилизация отходов ТЭС является важным направлением природоохранных и ресурсосберегающих мер. В настоящее время большая часть электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, работающих на твёрдом топливе и расположенных вблизи крупных городов. Ежегодно в мире параллельно с тепловой и электрической энергией образуется более 500 млн т зол и шлаков.

Актуальность темы обусловлена большими запасами отходов тепловых электростанций (3,6 млрд т) и отсутствием их должной утилизации. Значительные средства идут на строительство новых золоотвалов в связи с заполнением действующих.

По данным [1], в России выход золошлаковых отложений составляет 22,5 млн т/год, а используется 1-3 млн т/год (5-13 %). Прогнозируется повысить использование этих отходов к 2020 г. до 30-50 %, а к 2030 г. - до 60-80 %.

Золоотвалы являются источником загрязнения не только водоемов, но и воздушного бассейна, причем значительно более ощутимым, чем дымовые трубы. Сброс воды, используемой для транспортировки золы и шлака, даже после отстаивания загрязняет водоемы, губит рыбу и т. д. Утилизация отходов ТЭС может решить многие вопросы, связанные с дефицитом строительных материалов и возможностью получения продукции с меньшими издержками производства.

Для некоторых стран стала уже традицией, основанной на национальных нормативных документах, 100%-я утилизация золошлаковых отходов. Одной из наиболее перспективных областей эффективного использования зо-лошлаков является дорожное строительство. Отходы ТЭС применяются для возведения насыпей земляного полотна, устройства оснований автомобильных дорог, а также конструктивных слоев дорожных одежд. В промышленном и гражданском строительстве золошлаки используются для устройства искусственных оснований, обратных засыпок фундаментов, подсыпок под бетонные полы и пр. Однако вследствие недостаточной изученности физикомеханических свойств и отсутствия сведений об их морозоопасности, что особенно актуально для районов с глубоким сезонным промерзанием грунтов, золошлаковые отходы в нашей стране не нашли должного применения.

До настоящего времени недостаточно изучены физико-механические свойства золошлаков применительно к дорожному и промышленногражданскому строительству, к решению экологических проблем. Ниже произведена оценка морозоустойчивости золошлаковых отходов. Основой для установления закономерностей развития криогенных деформаций золошлаковых материалов послужили многолетние лабораторные и полевые исследования, проведенные на золоотвалах Томской и Кемеровской областей (Томской ГРЭС-2, Северской ТЭЦ, Кемеровской ТЭЦ, Новокемеровской ТЭЦ).

Зола Томской ГРЭС-2 представляет собой сыпучий материал серого цвета с преобладанием фракций диаметром менее 0,1 мм (таблица). Она является продуктом сжигания каменных углей Черемховского, Хакасского и Ле-нинска-Кузнецкого месторождений.

По гранулометрическому составу зола близка к супесям и пылеватым пескам. Плотность золы изменяется от 1,1 до 1,4 г/см3, насыпная плотность в воздушно-сухом состоянии - 0,7-0,8 г/см3.

Плотность частиц золы - 2,10-2,33 г/см3. Коэффициент пористости -1,3-2,0. Угол естественного откоса в воздушно-сухом состоянии - 36 град, под водой - 32 град. Удельная поверхность золы - 3600-4160 см2/г.

Основные строительные свойства исследованных золошлаков приведены в таблице.

Наименование характеристик Ин- декс Единицы измере- ния Значения характеристик

ГРЭС ТЭЦ

Зола Золошлак

Гранулометрический состав:

гравийная 10-2 мм % - 25-47

песчаная 2-0,05 мм % 45,5 41-68

пылеватая 0,05-0,005 мм % 50,0 6-20

глинистая < 0,005 мм % 3,5 0-3

Влажность золы в золоотвале % 25-55 20-43

Плотность частиц золы р. г/см3 2,1-2,3 2,26-2,30

Насыпная плотность р г/см3 0,7-0,8 0,94

Коэффициент пористости е 1,3-2,0 0,9-1,4

Оптимальная влажность ^опт % 34-36 22-23

Максимальная плотность сухой р^,тах г/см3 0,98-1,03 1,25-1,29

Полная влагоемкость % 50-55 30-40

Коэффициент фильтрации:

при рыхлом сложении м/сут 0,4-0,5 0,7-1,4

при плотном сложении м/сут 0,05-0,07 0,2-0,3

Набухание % 0-3 0-1

Пучение (закрытая система) / % 0-3 0-3

Угол естественного откоса:

воздушно-сухая Ф град 36 32

водонасыщенная Ф град 32 28

Угол внутреннего трения:

при Ксот = 0,90 Ф град 24-26 25-28

при Ксот = 0,98 Ф град 28-36 32-35

Удельное сцепление:

при Ксот = 0,90 с кПа 5-12 5-10

при Ксот = 0,98 с кПа 25-30 15-20

Модуль деформации:

при Ксот = 0,90 Е МПа 5-10 8-15

при Ксот = 0,98 Е МПа 15-25 12-20

Окончание таблицы

Наименование характеристик Ин- декс Единицы измере- ния Значения характеристик

ГРЭС ТЭЦ

Зола Золошлак

Относительная просадочность при Ксот = 0,90 £хі % 1-2 1-2

Расчетное сопротивление при максимальной плотности Ro кПа 250 200-250

Химический состав золы представлен следующими соединениями: SiO2 -(59,40-64,00) %; А^3 - (21,80-26,12) %; Fe2Oз - (4,14-7,90) %; СаО -(2,69-5,45) %; MgO - (0,25-0,74) %; SOз - (0,15-0,34) %; п.п.п.- (1,60-4,50) %.

По химическому составу зола является кислой ^Ю2 > 50 %).

Содержание химических компонентов, способствующих цементации (СаО, MgO), невелико, поэтому зола обладает слабыми вяжущими свойствами. Органика, растворенная в щелочах, отсутствует.

Петрографический анализ показывает, что зола состоит из стекловидных шариков, составляющих до 70 % от общей массы. Кроме того, она содержит агрегаты обожженной глины, кристаллические зерна кварца, тонкие зерна кальцита и углистые вещества.

Зола Томской ГРЭС-2 обладает хорошей уплотняемостью, имеет более высокие прочностные и деформационные характеристики в сравнении с местными лессовидными суглинками и супесями [2, 3]. По своим свойствам, составу и классификационным показателям зола существенным образом не отличается от аналогичных продуктов сжигания многих ТЭС России.

Для прогнозирования деформаций морозного пучения золошлаков могут быть использованы, по аналогии с обычными грунтами, следующие способы: теоретический - через показатель дисперсности D [4]; лабораторный -по методикам испытания мерзлых грунтов (ВСН 46-83 и методика ТГАСУ [3]), а также натурный способ - путем измерения деформаций оснований за период сезонного промерзания-оттаивания.

Показатель дисперсности D, служащий критерием оценки пучинистых свойств песков [4], равен при коэффициенте пористости золы в\ = 1,3, D\ = 5,0; при в2 = 1,6, D2 = 4,5. Таким образом, в соответствии с расчетом по методике В.О. Орлова [4] исследуемая зола относится к слабопучинистым грунтам.

Классификация по морозоопасности золошлаков томских и кемеровских ТЭС в зависимости от показателя дисперсности и плотности сложения показана на рис. 1 [4, 5].

В лабораторных условиях исследовалось влияние температурновлажностных факторов на пучинистые свойства золы в зависимости от плотности сложения, давления, количества циклов промерзания-оттаивания.

Опыты в одометрах выполнялись на образцах высотой 3,5 см и площадью 40 см2. Для испытаний готовились из золы искусственные монолиты с различной плотностью сложения е = 1,60-1,20 и влажностью w = 35-45 %. Плотность образцов изменялась от 1,17 до 1,42 г/см3, плотность сухой золы - от 0,86 до

0,99 г/см3, плотность частиц золы - 2,23 г/см3. Промораживание проводилось в холодильной камере в течение 48 ч при различных отрицательных температурах от -2 до -13 °С в условиях закрытой системы питания влагой.

Пуч1 инисп пые

з|—4 1

Сре днепу 'Чини( зтые

2

Неп 1 учини 1 1 ютые 1 1

1,0 1,1

1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7

Коэффициент пористости

1,8 1,9 2,0

Рис. 1. Значения показателя дисперсности для золошлаков:

1 - зола Томской ГРЭС-2; 2 - золошлак Северской ТЭЦ; 3 - зола Кемеровской ТЭЦ

Проведено более 50 опытов. По их результатам коэффициенты пучения / имели значения 0,001-0,010, что соответствует практически непучинистым грунтам. С увеличением влажности наблюдается увеличение коэффициентов пучения. Так, при изменении влажности золы от 35 до 45 % (при е = 1,3) коэффициент пучения соответственно возрастает от 0,006 до 0,010 (рис. 2).

Возрастание пучинистости с увеличением влажности образцов наблюдалось и при других плотностях.

Небольшая величина коэффициентов пучения (/ < 0,01) для образцов золы с большой весовой влажностью объясняется ее высокой пористостью (е = 1,60-1,20), а также особенностями структуры и химического состава.

Опыты выявили влияние температуры промерзания на величину пучения. Понижение температуры промораживания приводит к уменьшению коэффициента пучения. Так, при изменении температуры промораживания от -2 до -12 °С происходит уменьшение значений коэффициентов пучения в среднем в 2,5 раза, что характерно и для глинистых грунтов.

При изучении морозоопасности золы не менее важно прогнозировать ее деформации при оттаивании. Коэффициенты оттаивания (А) и сжимаемости (а) оттаивающей золы определялись в соответствии с требованиями ГОСТ 12248-96. Оттаивание производилось при температуре в помещении 15 °С без приложения давления на образец. Далее образец загружался давлением до 0,3 МПа ступенями по 0,05 МПа до условной стабилизации осадок на каждой ступени за-гружения. Значения коэффициентов оттаивания и сжимаемости были малы и в среднем составляли А = 0,013; а = 0,05 МПа-1. Следовательно, по сжимаемости

оттаивающая зола может быть отнесена к малосжимаемым грунтам и по характеру протекания осадок близка к малольдистым пескам.

/

а)

0)

э-

(1)

!о.

§

а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

о

§

О

010

005

0,000

У

\ ч /

> < г

1,2 1,3 1,4 1,5

Коэффициент пористости

30

35 40

Влажность

45

1,6

50

0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16

Температура промораживания

Рис. 2. Зависимость относительного морозного пучения золы от коэффициента пористости (7); влажности (2); средней температуры промораживания (3)

Для оценки влияния давления на пучинистость промерзающей золы проведены опыты, методика которых состояла в следующем. Из искусственного монолита вырезали в кольцо из оргстекла образец высотой 35 мм и площадью 40 см2, который затем помещали в специальный одометр с нетеплопроводными дном и стенками для создания одностороннего промерзания. Промораживание и оттаивание загруженных образцов производилось в холодильной камере в различных температурных режимах. Так, образцы золы (р = 1,39 г/см3; е = 1,30; = 0,98 г/см3; w = 45 %) загружались давлением до

0,1 МПа ступенями по 0,025 МПа до условной стабилизации осадок на каждой ступени нагрузки. Производилось промораживание золы при температуре -4 °С. Проведено 6 циклов промерзания-оттаивания. В первом цикле пучения не произошло, напротив, было зафиксировано незначительное уплотнение золы. Во втором - относительное пучение составляло /2 = 0,002; а в третьем -оно достигало своего максимального значения /3 = 0,003. В четвертом, пятом и шестом циклах пучение постепенно уменьшилось. Дополнительные осадки при оттаивании также уменьшились по мере повторения циклов и были незначительны. Давление 0,1 МПа полностью ликвидировало деформацию выпучивания в первом цикле, а в дальнейших - существенно его снизило.

Полученный вывод подтвердился и лотковыми экспериментами. Пучение золы исследовалось под квадратным штампом площадью 100 см в лотке размером 50x50x70 см (рис. 3). Стенки и дно лотка выполнены из оргстекла толщиной 10 мм и утеплены пенопластом с целью создания горизонтального фронта промерзания-оттаивания. Измерение перемещений штампа производилось индикаторами часового типа с точностью до 0,01 мм. Перед опытом зола укладывалась в лоток послойно и уплотнялась трамбовкой до коэффици-

ента пористости е = 1,4 при толщине слоя золы под штампом h = 30 см и общей высоте слоя золы в лотке 40 см. Проведено две серии опытов при влажностях золы, равных w1 = 35 % и ^2 = 45 %. Промораживание осуществлялось в течение 10 сут. В ходе опыта регулярно измерялись перемещения штампа, температура на поверхности основания и на глубине 10 см, глубина промерзания. После промерзания золы на глубину лотка проводили оттаивание. Выполнено пять циклов промерзания-оттаивания. Продолжительность каждого опыта составляла около 5 месяцев.

Рис. 3. Лоток для исследования морозоопасности грунтов:

1 - зола гидроудаления томской ГРЭС-2; 2 - фундамент-штамп; 3 - рычаг загрузочного устройства; 4 - груз; 5 - прогибомеры; 6 - индикаторы перемещений; 7 -марки вертикальных перемещений; 8 - марки горизонтальных перемещений; 9 - утеплитель; 10 - почвенный вытяжной гидрометеорологический термометр

Эксперимент показал, что, как и в предыдущих опытах, пучение золы под давлением 0,1 МПа мало по величине. Если в первых циклах оно увеличивается, то в последующих циклах выпучивание штампа уменьшается. После трех-четырех циклов зольное основание стабилизируется, и дополнительных осадок практически нет. Относительное пучение золы под давлением на штамп 0,1 МПа в среднем было равно 71 = 0,001 при влажности Wl = 35 % и /2 = 0,0025 при w2 = 45 %; максимальная относительная осадка при оттаивании соответственно 81 = 0,0018 и е2 = 0,0041.

Исследования пучинистых свойств золы показали, что в условиях закрытой системы питания влагой уплотненное искусственное основание из золы при влажности w = 35-45 % является неморозоопасным. По показателям морозного пучения зола относится к практически непучинистым материалам. С увеличением влажности и плотности сложения наблюдается возрастание пучинистости золы.

Для оценки морозоопасности золы с высокой начальной влажностью, близкой к весенне-осенней при неблагоприятных погодно-климатических и гидрогеологических условиях, были проведены две серии опытов на образцах высотой 35 мм и площадью 40 см2. Температура промораживания образцов соответствовала средней скорости промерзания грунта в Томске и была равна минус 5 °С.

В первой серии опытов испытывались водонасыщенные образцы золы при влажности w = 50 % и при коэффициентах пористости е, равных 1,4; 1,5 и 1,6. Проведено 9 опытов. Максимальные значения относительной деформации пучения образцов золы составляли / = 0,012-0,015 при коэффициенте пористости золы е = 1,6—1,4. Следовательно, по степени морозоопасности зола с высокой начальной влажностью относится к слабопучинистым материалам.

Во второй серии опытов испытания проводились в условиях свободного подтока влаги в зону промерзания. Выполнено 9 опытов на образцах золы с влажностью w = 45 % и коэффициентами пористости, равными е1 = 1,2; е2 = 1,3 и е3 = 1,4. Относительные деформации пучения ( / ) по результатам испытаний изменялись от 0,020 до 0,031. Таким образом, при промерзании водонасыщенной золы в условиях свободного подтока влаги она может быть отнесена к слабопучинистым грунтам [4, 5].

В полевых экспериментах изучались деформации золошлаковых подсы-пок в основаниях мелкозаглубленных и незаглубленных штампов, на площадках с высоким положением подземных вод и сильнопучинистыми грунтами. Толщина подсыпок, имевших различную плотность, достигала 1,5 м. Опытные штампы снабжены аппаратурой, позволяющей проводить комплекс мерзлотных исследований, и были загружены давлением на основание 0,1 МПа (рис. 4).

Рис. 4. Схема полевого эксперимента:

1 - уплотненная зола томской ГРЭС-2; 2 - железобетонный фундамент-штамп; 3 - стальная загрузочная рама; 4 - плиты пригруза; 5 - почвенные вытяжные гидрометеорологические термометры; 6 - мерзлотомер системы Ратомского; 7 - марки пучиномера

Установлено, что закономерности развития криогенных деформаций в золошлаковых материалах, по сравнению с местными четвертичными глинистыми грунтами, имеют существенные различия. Скорость промерзания и интенсивность пучения золошлаков в несколько раз меньше, чем естественных грунтов, а осадки при оттаивании были незначительными. Так, подсыпка из золы толщиной 1,0 м под квадратными штампами площадью 1,0 м2 снизила величину их выпучивания почти в 10 раз. Максимальное выпучивание штампа составило 1,1 см при промерзании основания на глубину 1,8 м. Следует отметить, что глубина промерзания под подсыпкой была на 30—40 см меньше, чем в суглинках.

Морозоустойчивость золошлаковых материалов обусловлена их высокой пористостью в оптимально уплотненном состоянии, характером текстурно-структурных связей, а также особенностями их гранулометрического и химического составов.

Выявлено, что промороженные золошлаковые материалы имеют преимущественно слитную криогенную текстуру, причем рост кристаллов льда происходит внутри макропор, что не приводит к изменениям в компоновке частиц [6].

Золошлаковые отходы были использованы при строительстве ряда объектов в г. Томске и Томской области. На основании заключений ТГАСУ, зола из золоотвала ГРЭС-2 применена в основании насыпи автодороги по пр. Комсомольскому (1975—1985 гг.), в высокой насыпи под здание универмага по ул. Красноармейской, 44 (рис. 5), в качестве подсыпок (толщиной 0,5—1,0 м) под полы промышленных зданий, гаражей и складов и пр.

Золошлак Северской ТЭЦ применен в качестве подсыпок под полы промышленных зданий и других объектов Томского нефтехимического комбината.

Рис. 5. Высокая насыпь из уплотненной золы Томской ГРЭС-2 под универмагом на пересечении ул. Красноармейской и пр. Фрунзе

На основании рекомендаций, разработанных в ТГАСУ и согласованных с НИИОСП Г осстроя, широкое применение золы Кемеровской и золошлака Новокемеровской ТЭЦ нашло на объектах ТСО «Кузбасстрой» [5], трестов «Кемеровопромстрой», «Кемеровотяжстрой», в дорожном строительстве.

Перспективными объектами для использования золы из золоотвалов ГРЭС-2 (район ул. Сибирской и ул. Л. Толстого) могут стать насыпи автодорог ТВЗ-Аэропорт, а золошлака Северской ТЭЦ - для инженерной подготовки проектируемого микрорайона «Сосновый бор» между Чекистским трактом и дорогой в п. Кузовлево, на объектах северной площадки ТВЗ (район ТНХК) и на других строительных площадках Томска и Томской области.

Выводы

Рассмотренные выше лабораторные и полевые исследования позволили раскрыть слабоосвещенные в научно-технической литературе вопросы о физико-механических свойствах золошлаков с учётом их морозоопасности и расширить возможности их использования в строительстве взамен дорогостоящих и дефицитных в районах Западной Сибири гравийно-песчаных материалов.

По гранулометрическому составу зола близка к супесям и пылеватым пескам. Содержание химических компонентов, способствующих цементации, невелико, поэтому зола обладает слабыми вяжущими свойствами. Органика, растворенная в щелочах, отсутствует.

Зола Томской ГРЭС-2 обладает хорошей уплотняемостью, имеет более высокие прочностные и деформационные характеристики в сравнении с местными лессовидными суглинками и супесями. По своим свойствам, составу и классификационным показателям зола существенным образом не отличается от аналогичных продуктов сжигания многих ТЭС России.

В соответствии с классификацией по морозоопасности золошлаки томских и кемеровских ТЭС в зависимости от показателя дисперсности и плотности сложения относятся к слабопучинистым и непучинистым грунтам.

По сжимаемости оттаивающая зола может быть отнесена к малосжимае-мым грунтам и по характеру протекания осадок близка к малольдистым пескам.

С увеличением влажности наблюдается возрастание пучинистости золы, а с понижением температуры промораживания происходит уменьшение значений коэффициентов пучения в среднем в 2,5 раза.

В полевых экспериментах установлено, что закономерности развития криогенных деформаций в золошлаковых материалах, по сравнению с местными четвертичными глинистыми грунтами, имеют существенные различия. Скорость промерзания и интенсивность пучения золошлаков в несколько раз меньше, чем естественных грунтов, а осадки при оттаивании были незначительными. Подсыпка из золы снизила величину их выпучивания почти в 10 раз, при этом глубина промерзания под подсыпкой была на 25 % меньше, чем в суглинках.

Практическая ценность заключается в разработке рекомендаций по использованию золошлаковых отходов тепловых электростанций в дорожном и промышленно-гражданском строительстве. Применение их даст возможность

активно решать вопросы утилизации отходов ТЭС, сберечь средства, расходуемые на содержание золоотвалов, сэкономить значительное количество песчаногравийных материалов, а также сохранить и оздоровить окружающую среду.

Использование золошлаковых отходов в дорожном строительстве вместо дефицитных и дорогостоящих песчано-гравийных материалов позволит получить значительный экономический эффект и существенно сократить сроки строительства.

Библиографический список

1. Щелоков, Я.М. Экологические проблемы энергоёмких производств: справочное пособие / Я.М. Щелоков. — М. : Теплотехник, 2008. — 304 с.

2. Балюра, М.В. Исследование строительных свойств золы Томской ГРЭС-2 / М.В. Балюра // Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии, оснований и фундаментов: сб. науч. тр. / М.В. Балюра. — Томск : Изд-во ТГУ, 1988. — С. 97—104.

3. Малышев, М.А. Основания и фундаменты зданий в условиях глубокого сезонного промерзания грунтов / М.А. Малышев, В.В. Фурсов, М.В. Балюра. — Томск : Изд-во Том. ун-та, 1992. — 280 с.

4. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01—83) НИИОСП им. Герсеванова. — М. : Стройиздат, 1986. — 415 с.

5. Орлов, В.О. Использование золошлаковых отходов тепловых электростанций для проти-вопучинной стабилизации грунтов / В.О. Орлов, В.В. Фурсов, М.В. Балюра // Труды ВНИИ оснований и подземных сооружений. — Вып. 91. — М., 1990. — С. 113—125.

6. Фурсов, В.В. Исследование свойств золошлаковых отходов тепловых электростанций для целей строительства / В.В. Фурсов, М.В. Балюра. // Труды Международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство». — № 4. — СПб., 2008. — С. 673—677.

References

1. Shhelokov Ja.M. Jekologicheskie problemy jenergojomkih proizvodstv [Ecological problems of energy intensive industries] : spravochnoe posobie. - Moscow : Teplotehnik, 2008. - 304 p.

2. Baljura M. V. Issledovanie stroitel'nyh svojstv zoly Tomskoj GRJeS-2 [Study of fly ash properties of Tomsk GRES-2] // Problemy gidrogeologii, inzhenernoj geologii, osnovanij i funda-mentov [Problems of hydrogeology, engineering geology, bases and foundations]. - Tomsk : Izd-vo TGU [TGU Publ.], 1988. - P. 97-104.

3. Malyshev M.A., Fursov V.V., Baljura M.V. Osnovanija i fundamenty zdanij v uslovijah glubokogo sezonnogo promerzanija gruntov [Beds and foundations of buildings in a deep seasonal freezing of soils]. - Tomsk : Izd-vo Tom. un-ta [TGU Publ.], 1992. - 280 p.

4. Posobie po proektirovaniju osnovanij zdanij i sooruzhenij [The manual on designing the bases of buildings and constructions] (k SNiP 2.02.01-83) NIIOSP im. Gersevanova. - Moscow : Strojizdat, 1986. - 415 p.

5. Orlov V.O., Fursov V.V., Baljura M.V. Ispol'zovanie zoloshlakovyh othodov teplovyh jel-ektrostancij dlja protivopuchinnoj stabilizacii gruntov [The use of ash and slag waste of heat power stations for untiheaving soil stabilization] // Trudy VNII osnovanij i podzemnyh sooru-zhenij [Proceedings of Research Institute of Foundations and Underground Structures]. -No. 91. - Moscow, 1990. - P. 113-125.

6. Fursov V.V., Baljura M.V. Issledovanie svojstv zoloshlakovyh othodov teplovyh jel-ektrostancij dlja celej stroitel'stva [Study of ash and slag waste properties of heat power stations for construction purposes.] // Trudy Mezhdunarodnoj konferencii po geotehnike «Razvi-tie gorodov i geotehnicheskoe stroitel'stvo» [Proceedings of the International Conference on Geotechnical Engineering, "Urban Development and Geotechnical Engineering’]. - No. 4. -SPb, 2008. - P. 673-677.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.