В процессе производственной деятельности человека формируются различные по составу и объемам промышленные отходы. Накопители подобных отходов являются источниками негативного техногенного воздействия на компоненты окружающей сред. Одним из решений данной проблемы является перевод отходов в категорию вторичных минеральных ресурсов и применение их в качестве вторичного сырья. В процессе сахарного производства формируются известьсодержащие отходы (ИСО). Только на территории Белгородской области накоплено сотни тыс. т. таких отходов. Присутствие в таких отходах портландита предопределяет возможность их использования для укрепления грунтов и получения материалов для дорожного строительства. В настоящее время увеличивается число исследований по оценке возможности использования ИСО для укрепления грунтов в качестве основного вяжущего или компонента комплексного вяжущего материала.

В данной работе проводились исследования по применению ИСО в качестве самостоятельного вяжущего для грунтов, отличающихся по составу и свойствам. Они представлены глиной легкой, суглинком тяжелым, суглинком легким и песком пылеватым. В качестве вяжущего использовался ИСО одного из заводов Белгородской области. Он представляет собой, в соответствии с ГОСТ 25100-95, песок пылеватый с естественной влажностью 40-65%. В состав отхода входят Са(OH)₂ и CaCO₃ в различных соотношениях, причем содержание активных CaO и MgO может составлять 35% и 0,8% соответственно.

Исследования проводились на образцах с дозировкой ИСО 10 и 15%, приготовленных при оптимальной влажности и нагрузке уплотнения в 3,0 МПа. При этом контролировался характер изменения прочности и водостойкости образцов во времени в зависимости от состава и свойств грунтов.

Исследование показали, что прочность образцов зависит от состава грунтов, дозировки вяжущего, времени и среды твердения. С увеличением добавки ИСО прочность при сжатии увеличивается на всех сроках твердения. Наименьшими значениями прочности обладает система на основе песка пылеватого (на 90 сутки 1,2 МПа), что обусловлено его меньшей дисперсностью и низкой физико-химической активностью. Образцы на основе глинистых грунтов отличаются большей прочностью, что обусловлено повышенным содержанием глинистых частиц в их составе, что способствует проявлению большей активности к отходу. Особенности химико-минерального состава глинистых грунтов, в частности большее количество водорастворимых солей, присутствие подвижных кремнезема и глинозема, наличие сульфатов способствует улучшению процесса твердения композиций и формированию новообразований, определяющих повышенные показатели прочности и водостойкости. В значительной мере это прослеживается при 15% дозировке ИСО, и прочность образцов на 90 сутки твердения достигает 7,0 МПа (для образцов на основе суглинка тяжелого).

В определенные сроки твердения для некоторых смесей наблюдается некоторое снижение прочности, что, по всей видимости, это связано с протеканием в системе комплекса физико-химических процессов. В частности высокое содержание глинистой фракции и наличие органического вещества (2,50%) в глине легкой, по сравнению с другими грунтами, способствует активному поглощению извести из порового раствора. Оценка водостойкости исследованных систем показала, что прочность при водонасыщении образцов существенно снижается. Ее снижение, в зависимости от состава грунтов, может составлять 25-65%. Коэффициент размягчения в среднем равен 0,5-0,75. Меньшими показателями прочности и водостойкости отличаются образцы на основе песка пылеватого, причем на отдельных сроках при хранении в воде они полностью разрушаются. Низкая физико-химическая активность песчаного грунта с известью отхода, его высокая пористость не создают оптимальных условий твердения смесей и формирования соединений, упрочняющих грунт.

Анализ контактирующих растворов при выдерживании образцов в воде показал, что количество выщелачиваемого кальция уменьшается во времени, особенно это прослеживается на основе глинистых грунтов, что подтверждает их активное взаимодействие с известью отхода. Наибольшее количество выщелачиваемого кальция на 90 суток твердения характерно для систем на основе песка пылеватого, что свидетельствует о его низкой физико-химической активности.

Исследования показали, что процесс твердения грунтов, укрепленных известьсодержащим отходом, носит замедленный и стадийный характер, на прочность образцов влияет как дозировка отхода, так и особенности состава грунтов. Б?льшими показателями прочности обладают системы на основе грунтов с высокой дисперсностью, большим содержанием карбонатов и сульфатов, низким содержанием органического вещества. Также такие системы обладают высокой водопрочностью.