Цель работы — исследование гранулометрического состава, физических свойств, влагосодержания и характеристик прочности твердеющих золошлаковых материалов (ЗШМ), разработка рекомендаций по использованию их в качестве материала для насыпных пляжей и дамб на основе полученных результатов. Были отобраны пробы ЗШМ с пяти разных золошлакоотвалов и проведены исследования в намытом и нарушенном состояниях. Показано, что гранулометрический состав твердеющих ЗШМ существенно зависит от содержания свободной окиси кальция СаО, при повышении которой в ЗШМ уменьшается количество мелких фракций. Плотность скелета ЗШМ ρ_d возрастает с увеличением содержания свободной окиси кальция, а влажность — с увеличением количества мелких фракций в ЗШМ. По сравнению с ЗШМ ненарушенного сложения ЗШМ нарушенного сложения имеет показатели влажности и ρ_d ниже, что обусловлено разрыхлением естественной структуры и потерями влаги в процессе его разработки и транспортировки. Для намытого золошлака средние значения влажности составляют 43,8–45,1%, плотности скелета — 1,10–1,16 г/см³. Для насыпного золошлака средние значения влажности — 42,0–43,7%, плотности скелета — 1,06–1,12 г/см³. Характеристики прочности насыпного ЗШМ уменьшаются по сравнению с исходным намытым материалом. Величина снижения угла внутреннего трения при этом несущественно зависит от содержания свободной окиси кальция СаО. Угол внутреннего трения насыпного золошлака снижается по сравнению с намытым на 4–6 град., золы подводного намыва — на 4,3–5,5 град. При любом содержании свободной окиси кальция СаО удельное сцепление насыпного золошлака на 3 кПа ниже, чем намытого. Различия в данных возрастают при увеличении содержания свободной окиси кальция СаО. Полученные результаты свидетельствуют о предпочтительности использования для возведения насыпных сооружений золы и смеси ЗШМ различных зон намыва с содержанием свободной окиси кальция не менее 10% или золошлаков.

1. Андреева Е.В., 2011. Об уплотнении намытого золошлакового материала Канской ТЭЦ. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Том 262, с. 100–106.
2. Андреева Е.В., 2016. Отходы сжигания Ирша-Бородинских углей как техногенные грунты оснований. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи, Сергеевские чтения, Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии, Вып. 18, Москва, 2016, с. 19–25.
3. Ватин Н.И., Петросов Д.В., Калачев А.И., Лахтинен П., 2011. Применение зол и золошлаковых отходов в строительстве. Инженерно-строительный журнал, № 4(22), с. 16–21.
4. Гельфанд Р.Е., Ларина Э.А., Пантелеев В.Г., 1991. Прогноз прочностных характеристик золы на золоотвалах ТЭС. Электрические станции, № 2, с. 22–25.
5. Золотова И.Ю., 2020. Бенчмаркинг зарубежного опыта утилизации продуктов сжигания твердого топлива угольных ТЭС. Инновации и инвестиции, № 7, c. 123–128.
6. Каракулов В.М., 2011. Предварительная гидратация золы канско-ачинских углей в производстве силикатного кирпича. Ползуновский вестник, № 1, с. 59–63.
7. Ларионова Н.А., 2018. Влияние химико-минерального состава активных зол на процессы твердения зольных и зологрунтовых смесей. Инженерная геология, Том XIII, № 3, с. 74–85, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-3-74-85.
8. Ларионова Н.А., 2021. Влияние состава сланцевых зол на эффективность укрепления глинистого грунта. Инженерная геология, Том XVI, № 2, с. 42–51, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2021-16-2-42-51.
9. Мелентьев В.А. (ред.), 1978. Золошлаковые материалы и золоотвалы. Энергия, Москва.
10. Мелентьев В.А. (ред.), 1985. Состав и свойства золы и шлака ТЭС. Энергоатомиздат, Ленинград.
11. Пантелеев В.Г., 1983. Прогноз угла внутреннего трения смеси золы и шлака. Электрические станции, № 2, с. 8–10.
12. Шаронова О.М., Юмашев В.В., Соловьев Л.А., Аншиц А.Г., 2019. Тонкодисперсная высококальциевая летучая зола как основа композитного цементирующего материала. Инженерно-строительный журнал, № 7(91), с. 60–72, https://doi.org/10.18720/MCE.91.6.
13. Baykala G., Edinclilerb А., Saygilia А., 2004. Highway embankment construction using fly ash in cold regions. Resources, Conversation and Recycling, Vol. 42, pp. 209–222.
14. Gimhan P.G.S., Disanayaka P.B., Nasvi M.C.M., 2018. Geotechnical engineering properties of fly ash and bottom ash: use as civil engineering construction material. Engineer, Vol. LI, No. 01, pр. 49–57, https://doi.org/10.4038/engineer.v51i1.7287.

АНДРЕЕВА Е.В.
АО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», г. Санкт-Петербург, Россия, evavniig@mail.ru
Адрес: ул. Гжатская, д. 21, г. Санкт-Петербург, 195220, Россия

The purpose of this paper is to investigate the particle size distribution, physical properties, moisture content, and strength characteristics of hаrdening ash-and-slag materials (ASM) as well as to develop recommendations for their use as materials for bulk beach and dams based on the results of the research. ASM samples were taken from five different ash-and-slag dumps. These samples were investigated in inwashed and disturbed states. It is shown, that the particle size distribution of hardening ASM significantly depends on the content of free calcium oxide CaO. When its concentration in ASM increases the quantity of fine fractions decreases. ASM grain density ρ_d increases when the concentration of free calcium oxide increases. ASM moisture content increases when the number of fine fractions increases. ASM of disturbed state has lower moisture content and ρ_d compared to undisturbed ASM. The reasons are the loosening of natural state and moisture loss during its development and transportation. For inwashed ASM, the average value of moisture content is 43.8–45.1%, and the grain density is 1.10–1.16 g/cm³. For bulk ASM, the average value of moisture content is 42.0–43.7%, and the grain density is 1.06–1.12 g/cm³. The strength characteristics of bulk ASM are decreased compared to the original inwashed material. The magnitude of the decreasing of the angle of internal friction in this case does not significantly depend on the content of free calcium oxide. The angle of internal friction of bulk ASM decreases compared to inwashed ASM by 4–6°, and by 4.3–5.5° for ash from zone of overwater hydraulic fill. For any content of free calcium oxide CaO, the specific cohesion of bulk ASM is 3 kPa lower than that of inwashed material. The difference in cohesion increases with the increasing of the  ontent of free calcium oxide CaO. The results obtained indicate that for the construction of bulk structures it is preferable to use ashes and ASM mixtures from various zones of hydraulic fill with a content of free calcium oxide of at least 10% or ASM.

1. Andreeva E.V., 2011.On compacting of inwashed ash-and-slag materials for Kansk power station. Proceeding of the Vedeneev VNIIG, Vol. 262, pp. 100–106. (in Russian)
2. Andreeva E.V., 2016. Wastes of burning of Irsha-Borodinsk coals as man-made soils of foundations. Engineering geology and geoecology. Fundamental problems and applied tasks, Sergeevsky readings, Materials of the annual Session of the Russian Academy of Sciences Scientific Council on Geoecology, Engineering Geology and Hydrogeology, Issue 18, Moscow, 2016, pp. 19–25. (in Russian)
3. Vatin N.I., Petrosov D.V., Kalachev A.I., Lahtinen P., 2011. Use of ashes and ash-and-slag wastes in constriction. Magazine of Civil Engineering, No. 4(22), pp. 16–21. (in Russian)
4. Gelfand R.E., Larina E.A., Panteleev V.G., 1991. Forecast of strength characteristics of ashes on the ash-and-slag dumps of thermal power station. Electrical Stations, No. 2, pp. 22–25. (in Russian)
5. Zolotova I.Yu., 2020. Benchmarking of foreign experience in utilization of products from burning of solid fuel of thermal power plants. Innovations and Investments, No. 7, pp. 123–128. (in Russian)
6. Karakulov V.M., 2011. Preliminary hydration of ash of Kansk-Achinsk coals in sand-lime brick production. Polzunovsky Bulletin, No. 1, pp. 59–63. (in Russian)
7. Larionova N.A., 2018. Influence of the chemical-mineral composition of active ashes on the processes of ash and ash-soil mixture hardening. Engineering Geology, Vol. XIII, No. 3, pp. 74–85, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-3-74-85. (in Russian)
8. Larionova N.A., 2021. Influence of the shale ash composition on the efficiency of clay soil strengthening. Engineering Geology World, Vol. XVI, No. 2, pp. 42–51, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2021-16-2-42-51. (in Russian)
9. Melentev V.A. (ed.), 1978. Ash-and-slag materials and ash dumps. Energiya, Moscow. (in Russian)
10. Melentev V.A. (ed.), 1985. Composition and properties of ash and slag from thermal power stations. Energoatomizdat, Leningrad. (in Russian)
11. Panteleev V.G., 1983. Forecast of internal friction angle of ash and slag mixture. Electrical Stations, No. 2, pp. 8–10. (in Russian)
12. Sharonova O.M., Yumashev V.V., Solovyov L.A., Anshits F.G., 2019. The fine high-calcium fly ash as the basis of composite cementing material. Magazine of Civil Engineering, No. 7(91), pp. 60–72, https://doi.org/ 10.18720/MCE.91.6 (in Russian)
13. Baykala G., Edinclilerb А., Saygilia А., 2004. Highway embankment construction using fly ash in cold regions. Resources, Conversation and Recycling, Vol. 42, pp. 209–222.
14. Gimhan P.G.S., Disanayaka P.B., Nasvi M.C.M., 2018. Geotechnical engineering properties of fly ash and bottom ash: use as civil engineering construction material. Engineer, Vol. LI, No. 01, pр. 49–57, https://doi.org/10.4038/engineer.v51i1.7287.

ELENA V. ANDREEVA
Vedeneev VNIIG JSC; Saint Petersburg, Russia; evavniig@mail.ru
Address: Bld. 21, Gzhatskaya St., 195220, Saint Petersburg, Russia