Дослідження ефективності використання золошлаків при будівництві дорожнього покриття під час ремонту
Анотація
У всьому світі існує проблема ефективного використання золошлакових відходів для практичних цілей. Актуальність досліджуваної тематики обумовлена перспективами використання золошлаків при проектуванні та плануванні конструкцій дорожнього одягу під час утримання автомобільних доріг і, як наслідок, необхідністю ефективності практичного застосування таких технологій при будівництві та ремонті автомобільних доріг. Метою представленої статті є дослідження ефективності використання золошлаків у практичній сфері при створенні якісного дорожнього одягу при виконанні робіт з ремонту проїзної частини автомобільних доріг. Провідним методом в даному дослідженні є системний аналіз, за допомогою якого проведено комплексну оцінку перспектив використання золошлакових відходів при будівництві дорожніх покриттів. Крім того, застосовано методи формування статистичних даних та графічного моделювання отриманих результатів. Встановлено, що дорожнє покриття, виготовлене з використанням золошлаків, має більш високі показники міцності в порівнянні з покриттям, виготовленим за традиційними технологіями. Визначено, що важливим фактором використання золошлаків в якості композиційних добавок є значне здешевлення процесу ремонту дорожнього покриття. Крім того, визначено, що золошлакові суміші можуть бути успішно використані в якості ефективних добавок при створенні нових будівельних матеріалів. Повністю доведено ефективність використання золошлакових відходів у будівництві дорожнього покриття при проведенні ремонтних робіт. Результати даного дослідження мають значну практичну цінність для працівників дорожніх служб, в обов'язки яких входить вирішення питань ремонту дорожнього покриття, а також для науковців, які займаються практичною розробкою альтернативних методів підвищення міцності та якості дорожніх покриттів
Ключові слова
дорожнє покриття, відходи теплових електростанцій, ремонт доріг, будівництво доріг, використання відходів
[1] Abdullah, H.H., Shahin, M.A., Walske, M.L., & Karrech, A. (2021). Cyclic behaviour of clay stabilised with fly-ash based geopolymer incorporating ground granulated slag. Transportation Geotechnics, 26, article number 100430. doi: 10.1016/j.trgeo.2020.100430.
[2] Adhikari, B., Khattak, M.J., & Adhikari, S. (2021). Mechanical and durability characteristics of flyash-based soilgeopolymer mixtures for pavement base and subbase layers. International Journal of Pavement Engineering, 22(9), 1193-1212. doi: 10.1080/10298436.2019.1668562.
[3] Bakare, M.D., Pai, R.R., Patel, S., & Shahu, J.T. (2019). Environmental sustainability by bulk utilization of fly ash and GBFS as road subbase materials. Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste, 23(4), article number 04019011. doi: 10.1061/(ASCE)HZ.2153-5515.0000450.
[4] Bellum, R.R., Muniraj, K., & Madduru, S.R.C. (2020). Influence of activator solution on microstructural and mechanical properties of geopolymer concrete. Materialia, 10, article number 100659. doi: 10.1016/j.mtla.2020.100659.
[5] Chen, L., Liao, Y., Ma, X., & Niu, Y. (2020). Effect of co-combusted sludge in waste incinerator on heavy metals chemical speciation and environmental risk of horizontal flue ash. Waste Management, 102(1), 645-654. doi: 10.1016/j.wasman.2019.11.027.
[6] Chomicz-Kowalska, A., & Maciejewski, K. (2020). Performance and viscoelastic assessment of high-recycle rate cold foamed bitumen mixtures produced with different penetration binders for rehabilitation of deteriorated pavements. Journal of Cleaner Production, 258, article number 120517. doi: 10.1016/j.jclepro.2020.120517.
[7] DBN V.2.3-4:2015 “Car Roads: Design, Construction”. (2015, September). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=62131.
[8] DSTU B V.2.7-119:2011 “Asphalt Concrete Mixes and Asphalt Concrete for Roads and Airfields”. (2011, December). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=28077.
[9] DSTU B V.2.7-210:2010 “Building Materials. Sand from Screenings of Crushing of Igneous Rocks for Construction Work. Specifications”. (2010, November). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=26741.
[10] DSTU B V.2.7-211:2009 “Building Materials. Ash and Slag Mixtures of Thermal Power Plants for Concrete. Specifications”. (2009, December). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=25870.
[11] DSTU V.2.7-205:2009. “Construction Materials. Fly Ash from Thermal Power Plants for Concrete. Specifications”. (2009, December). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=25885.
[12] DSTU-N B V.2.3-39:2016 “Guidelines for the Installation of Layers of Pavement Made of Stone Materials”. (2016, June). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=65407.
[13] Dulaimi, A., Shanbara, H.K., & Al-Rifaie, A. (2020). The mechanical evaluation of cold asphalt emulsion mixtures using a new cementitious material comprising ground-granulated blast-furnace slag and a calcium carbide residue. Construction and Building Materials, 250, article number 118808. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118808.
[14] Edwin, R.S., Ngii, E., Talanipa, R., Masud, F., & Sriyani, R. (2019). Effect of nickel slag as a sand replacement in strength and workability of concrete. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 615(1), article number 012014. doi: 10.1088/1757-899X/615/1/012014.
[15] Fedje, K.K., & Andersson, S. (2020). Zinc recovery from Waste-to-Energy fly ash – A pilot test study. Waste Management, 118, 90-98. doi: 10.1016/j.wasman.2019.11.027.
[16] Foti, D., Lerna, M., Sabbà, M.F., & Vacca, V. (2019). Mechanical characteristics and water absorption properties of blast-furnace slag concretes with fly ashes or microsilica additions. Applied Sciences (Switzerland), 9(7), article number 1279. doi: 10.3390/app9071279.
[17] Han, L., Li, J., Xue, Q., Chen, Z., Zhou, Y., & Poon, C.S. (2020). Bacterial-induced mineralization (BIM) for soil solidification and heavy metal stabilization: A critical review. Science of the Total Environment, 746, article number 140967. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.140967.
[18] Hoy, M., Horpibulsuk, S., Arulrajah, A., & Mohajerani, A. (2018). Strength and microstructural study of recycled asphalt pavement: Slag geopolymer as a pavement base material. Journal of Materials in Civil Engineering, 30(8), article number 04018177. doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002393.
[19] Indukuri, C.S.R., Nerella, R., & Madduru, S.R.C. (2020). Workability, microstructure, strength properties and durability properties of graphene oxide reinforced cement paste. Australian Journal of Civil Engineering, 18(1), 73-81. doi: 10.1080/14488353.2020.1721952.
[20] Jing, G., Ye, Z., Wu, J., Wang, S., Cheng, X., Strokova, V., & Nelyubova, V. (2020). Introducing reduced graphene oxide to enhance the thermal properties of cement composites. Cement and Concrete Composites, 109, article number 103559. doi: 10.1016/j.cemconcomp.2020.103559.
[21] Lin, S-L., Wu, J-L., Lin, K.C., Wu, H., Guo, Z., & Tu, C-W. (2021). A novel flameless oxidation and in-chamber melting system coupled with advanced scrubbers for a laboratory waste plant. Waste Management, 126(1), 706-718. doi: 10.1016/j.wasman.2021.03.043.
[22] Mavi, R.K., Gengatharen, D., Mavi, N.K., Hughes, R., Campbell, A., & Yates, R. (2021). Sustainability in construction projects: A systematic literature review. Sustainability (Switzerland), 13(4), 1-24. doi: 10.3390/su13041932.
[23] Miljković, M., Poulikakos, L., Piemontese, F., Shakoorioskooie, M., & Lura, P. (2019). Mechanical behaviour of bitumen emulsion-cement composites across the structural transition of the co-binder system. Construction and Building Materials, 215, 217-232. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.169.
[24] Murmu, A.L., Dhole, N., & Patel, A. (2020). Stabilisation of black cotton soil for subgrade application using fly ash geopolymer. Road Materials and Pavement Design, 21(3), 867-885. doi: 10.1080/14680629.2018.1530131.
[25] Pai, R.R., Bakare, M.D., Patel, S., & Shahu, J.T. (2021). Structural evaluation of flexible pavement constructed with steel slag-fly ash-lime mix in the base layer. Journal of Materials in Civil Engineering, 33(6), article number 04021097..
[26] Pavlenko, T.M. (2017). New technology of ash and slag concrete. Bulletin of the Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture, 3(229-230), 96-100.
[27] Poltue, T., Suddeepong, A., Horpibulsuk, S., Samingthong, W., Arulrajah, A., & Rashid, A.S.A. (2020). Strength development of recycled concrete aggregate stabilized with fly ash-rice husk ash based geopolymer as pavement base material. Road Materials and Pavement Design, 21(8), 2344-2355. doi: 10.1080/14680629.2019.1593884.
[28] Rezaei Lori, A., Bayat, A., & Azimi, A. (2021). Influence of the replacement of fine copper slag aggregate on physical properties and abrasion resistance of pervious concrete. Road Materials and Pavement Design, 22(4), 835-851. doi: 10.1080/14680629.2019.1648311.
[29] Russo, F., Oreto, C., & Veropalumbo, R. (2021). A practice for the application of waste in road asphalt pavements in an eco-friendly way. Applied Sciences (Switzerland), 11(19), article number 9268. doi: 10.3390/app11199268.
[30] Saha, A.K., Majhi, S., Sarker, P.K., Mukherjee, A., Siddika, A., Aslani, F., & Zhuge, Y. (2021). Non-destructive prediction of strength of concrete made by lightweight recycled aggregates and nickel slag. Journal of Building Engineering, 33, article number 101614. doi: 10.1016/j.jobe.2020.101614.
[31] Salimi, M., & Ghorbani, A. (2020). Mechanical and compressibility characteristics of a soft clay stabilized by slag-based mixtures and geopolymers. Applied Clay Science, 184, article number 105390. doi: 10.1016/j.clay.2019.105390.
[32] Sénquiz-Díaz, C. (2021). Transport infrastructure quality and logistics performance in exports. Economics, 9(1), 107-124. doi: 10.2478/eoik-2021-0008.
[33] Shahane, H.A., & Patel, S. (2021). Influence of curing method on characteristics of environment-friendly angular shaped cold bonded fly ash aggregates. Journal of Building Engineering, 35, article number 101997. doi: 10.1016/j.jobe.2020.101997.
[34] Sharma, K., & Kumar, A. (2021). Influence of rice husk ash, lime and cement on compaction and strength properties of copper slag. Transportation Geotechnics, 27, article number 100464. doi: 10.1016/j.trgeo.2020.100464.
[35] Shekhawat, P., Sharma, G., & Singh, R.M. (2020). Potential application of heat cured eggshell powder and flyashbased geopolymer in pavement construction. International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, 6(2), article number 28. doi: 10.1007/s40891-020-00213-2.
[36] Softić, E., Radičević, V., Subotić, M., Stević, Z., Talić, Z., & Pamučar, D. (2020). Sustainability of the optimum pavement model of reclaimed asphalt from a used pavement structure. Sustainability (Switzerland), 12(5), article number 1912. doi: 10.3390/su12051912.
[37] SOU 42.1-37641918-104:2013 “Fly Ash and Ash Mixtures of Thermal Power Plants for Road Works. Specifications”. (2013, May). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=53113.
[38] Susanto, I., Ranastra Irawan, R., & Hamdani, D. (2020). Nickel slag waste utilization for road pavement material as strategy to reduce environmental pollution. E3S Web of Conferences, 202, article number 05003. doi: 10.1051/e3sconf/202020205003.
[39] VBN 2.3-218-171:2002. “Construction of Transport. Roadbed Construction of Highways”. (2003, October). Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=27746.
[40] Wattez, T., Patapy, C., Frouin, L., Waligora, J., & Cyr, M. (2021). Interactions between alkali-activated ground granulated blastfurnace slag and organic matter in soil stabilization/solidification. Transportation Geotechnics, 26, article number 100412. doi: 10.1016/j.trgeo.2020.100412.