Из цемента с добавлением печных шлаков получается отличный бетон для дорог

Москва, 12:41, 21 Май 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Дорожная соль, обильно используемая каждую зиму, чтобы защитить дороги ото льда и обеспечить безопасные условия движения, медленно снижает качество бетона, из которого эти дороги изготовлены. Химики знают, что соль хлорида кальция, часто применяемая как антиобледенитель, реагирует с гидроксидом кальция в бетоне, формируя химический побочный продукт, который приводит к рассыпанию дорожного полотна. Инженеры-строители из Университета Дрекселя работают над новым рецептом для бетона, используя бросовый продукт из печей, который может противостоять силам химической эрозии.

Более 900000 тонн противогололедных солей используется каждую зиму только в штате Пенсильвания. Снежные зимы на северо-востоке США вынуждают очищать дороги, и борьба с обледенением является эффективной частью этого процесса, но она также создает тысячи километров дорог, которые нужно поправлять и ремонтировать каждый год.

Ученые ищут решение этой проблемы в рецепте приготовления бетона. Они создали метод с использованием летучей золы, шлака и микрокремнезема (остатков от угольных печей и процесса плавки) — в новой бетонной смеси, которая является более прочной, потому что не реагирует с дорожной солью.

Целью научной работы является производство бетонной смеси, не только прочной, но в которой содержится меньше гидроксида кальция — компонента, который при реакции с дорожной солью формирует хлорокись кальция. Это химическое вещество имеет свойство расширяться при формировании, и когда эта реакция происходит в порах цемента, это может привести к деградации и трещинам бетона. Исследователи пришли к выводу, что дополнительные цементные материалы могут быть заменены на смесь с более лучшим результатом при вступлении в контакт с хлоридом кальция из противогололедной соли.

Чтобы проверить свою теорию, исследователи создали образцы цемента, используя различное количество золы, микрокремнезема и шлака, сравнив их с образцами обычного портландцемента — самого распространенного типа цемента, используемого в дорогах. Результаты подтвердили, что образцы цемента, содержащие больше материалов-заменителей, не производят столько хлорокиси кальция.

Рассмотрение образцов обычного портландцемента через акустическую эмиссию, рентгено- и микроскопию, выявило его повреждения спустя всего восемь дней в связи с образованием хлорокиси кальция, в то время как образцы с небольшим количеством золы, микрокремнезема и шлака не показывали повреждений во все время периода тестирования.

Исследование также показало, что более высокие концентрации хлорида кальция производят больше хлорокиси кальция. Так что, теоретически, использование более низких концентраций соли на дорогах может помочь продлить их жизнь, но это сделает соль менее эффективной в качестве противогололедного материала.

Еще одна проблема заключается в том, что хлорокись кальция может образовываться, даже если бетон не подвергается циклам замерзания-оттаивания. Это химическая реакция может произойти при комнатной температуре, поэтому она может иметь место, когда дороги покрыты солью, даже если лед не образуется. Так как соль остаются на дорожном полотне и после метели, реакция будет продолжать деградировать дорогу, поэтому жизненно важно свести к минимуму эту реакцию для того, чтобы сохранить дорожную инфраструктуру.