Молотый гранулированный доменный шлак — устойчивый заменитель цемента в грунтоцементных колоннах: повышение качества укрепления грунта промышленными отходами

Введение. Грунтоцементный композит — тщательно перемешанная смесь грунта, цемента и воды — играет важнейшую роль в строительстве различных объектов гражданской инфраструктуры, таких как фундаменты мостов, тоннелей, насыпи автомобильных дорог, фундаменты сооружений портов и гаваней и др. Несмотря на эффективность, традиционные цементные составы с высоким содержанием цемента вызывают серьезные экологические проблемы, что заставляет искать альтернативные материалы, способные обеспечить экологическую устойчивость строительства.

Материалы и методы. Изучено влияние молотого гранулированного доменного шлака на технические характеристики грунтово-цементных смесей. Использовалась сканирующая электронная микроскопия для изучения микроструктуры грунтово-цементного композита, выявления расположения частиц, структуры пор и распределения цементирующих материалов.

Результаты. Глинистый грунт смешивается с 20 % портландцемента и молотым гранулированным доменным шлаком в разных пропорциях (20, 25 и 30 % по весу цемента) в качестве замены портландцемента. Композитная смесь несколько раз подвергается испытаниям прочности на одноосное сжатие недренированной смеси грунта, цемента и молотого гранулированного доменного шлака на разных этапах твердения (7, 14 и 28 дней).

Выводы. Результаты показывают, что состав, содержащий глинистый грунт и 20 % цемента, замененного на 20 % молотого гранулированного доменного шлака, обладает максимальной прочностью по сравнению со всеми другими испытанными составами со значительным увеличением на 24 % по сравнению с обычной грунтоцементной смесью на основе глинистого грунта.

1. Åhnberg H. Strength of stabilised soils — a laboratory study on clays and organic soils stabilised with different types of binder. 2006; 197.

2. Arulrajah A., Yaghoubi M., Disfani M.M., Horpibulsuk S., Bo M.W., Leong M. Evaluation of fly ash- and slag-based geopolymers for the improvement of a soft marine clay by deep soil mixing. Soils and Foundations. 2018; 58(6):1358-1370.

3. Choudhary S., Singh M.J., Borana L. Time-dependent settlement behaviour of clayey soil treated with deep cement mixed column. Smart Geotechnics for Smart Societies. 2023; 752-757.

4. Cruz Juarez R.I., Finnegan S. The environmental impact of cement production in Europe : а holistic review of existing EPDs. Cleaner Environmental Systems. 2021; 3:100053.

5. Du Y.J., Yu B.W., Liu K., Jiang N.J., Liu M.D. Physical, Hydraulic, and Mechanical Properties of Clayey Soil Stabilized by Lightweight Alkali-Activated Slag Geopolymer. Journal of Materials in Civil Engineering. 2017; 29(2):1-10.

6. Gupta S., Chaudhary S. State of the art review on Supplementary Cementitious Materials in India — I: An overview of legal perspective, governing organizations, and development patterns. Journal of Cleaner Production. 2020; 261:121203.

7. Horpibulsuk S., Phojan W., Suddeepong A., Chinkulkijniwat A., Liu M.D. Strength development in blended cement admixed saline clay. Applied Clay Science. 2012; 55:44-52.

8. Singh M.J., Feng W., Xu D., Dubey M., Borana L. Long-Term Elastoviscoplastic Behavior of Fly Ash–Blended Indian Montmorillonite Clay in Oedometer Conditions. International Journal of Geomechanics. 2022; 22(3):4021306.

9. Kinuthia J., Wild S. Soil stabilisation using lime-activated GGBS. 2016; 1998.

10. Pham T.A., Koseki J., Dias D. Optimum material ratio for improving the performance of cement-mixed soils. Transportation Geotechnics. 2021; 28:13-15.

11. Singh M.J., Weiqiang F., Dong-Sheng X., Borana L. Experimental Study of Compression Behavior of Indian Black Cotton Soil in Oedometer Condition. International Jour-nal of Geosynthetics and Ground Engineering. 2020; 6(2):30.

12. Singh M.J., Borana L., Weiqiang F., Xu D.S. Longterm swelling characteristics of montmorillonite clay with and without fly ash: Wetting-drying cycle influence in 1d oedometer condition. Journal of Testing and Evaluation. 2021; 51(1).

13. Solihu H. Cement Soil Stabilization as an Improvement Technique for Rail Track Subgrade, and Highway Subbase and Base Courses : а Review. Journal of Civil and Environmental Engineering. 2020; 10(3).