ارزیابی پتانسیل سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF) به عنوان یک ماده جایگزین پایدار در مصالح راهسازی

ارزیابی پتانسیل سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF) به عنوان یک ماده جایگزین پایدار در مصالح راهسازی

زمینه و هدف اصلی:

این مطالعه به بررسی جامع قابلیت‌های مهندسی و زیست‌محیطی سرباره EAF به عنوان یک جایگزین برای مصالح طبیعی در کاربردهای مختلف راهسازی می‌پردازد. هدف نهایی، ارائه راهکاری عملی برای کاهش مصرف منابع طبیعی و مشکلات ناشی از دفع این پسماند صنعتی است.

روش‌شناسی:

محققان با انجام یک سری آزمایش‌های دقیق مکانیک خاک و مصالح، ویژگی‌های سرباره EAF را ارزیابی کردند. این آزمایش‌ها شامل تست‌های تراکم، مقاومت برشی (برش مستقیم)، ظرفیت باربری (CBR)، مقاومت فشاری، و آزمایش‌های دوام و تورم بود. نتایج به‌دست‌آمده با مشخصات مصالح متعارف مقایسه شد.

یافته‌های کلیدی و تفصیلی:

1.  ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی برتر:

       سرباره EAF به‌دلیل ماهیت زاویه‌ای و بافت سطحی زبر ذرات خود، از زاویه اصطکاک داخلی بالایی برخوردار است که مستقیماً به مقاومت برشی عالی آن منجر می‌شود. این ویژگی برای افزایش پایداری شیب‌ها و تحمل بارهای ترافیکی سنگین بسیار مطلوب است.

       این ماده چگالی بالاتری نسبت به بسیاری از مصالح طبیعی دارد که به ظرفیت باربری بهتر و نشست کمتر منجر می‌شود.

       نتایج آزمایش نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) مقادیر بسیار بالایی را نشان داد که مطابق یا فراتر از الزامات استاندارد برای استفاده در لایه‌های اساس و زیراساس راه است.

       مقاومت سرباره در برابر سایش و ضربه (آزمایش لس آنجلس) نشان‌دهنده دوام بالای آن در برابر بارهای دینامیکی و ترافیک است.

2. چالش تورم و راهکارهای کاهش آن:

       اصلی‌ترین نگرانی در استفاده از سرباره EAF، پتانسیل انبساط حجمی ناشی از هیدراته شدن اکسیدهای آزاد کلسیم و منیزیم (CaO و MgO) در حضور رطوبت است.

       مطالعه نشان می‌دهد که این چالش با روش‌های فرآوری و عمل‌آوری مناسب تا حد زیادی قابل کنترل است. مهم‌ترین این روش‌ها، کهنه‌کردن (Seasoning/Aging) سرباره در هوای آزاد برای چندین ماه است که اجازه می‌دهد واکنش‌های انبساطی پیش از استفاده در پروژه به طور طبیعی و کنترل‌شده انجام شود.

       روش‌های دیگر مانند تثبیت با سیمان یا خاکستر بادی نیز می‌توانند برای مهار تورم و حتی افزایش بیشتر مقاومت به کار گرفته شوند.

کاربردهای پیشنهادی در راهسازی:

با در نظر گرفتن ویژگی‌های فوق، سرباره EAF برای استفاده در موارد زیر بسیار مناسب تشخیص داده شد:

   لایه زیراساس (Subbase) و اساس (Base) در روسازی راه‌ها

   توده‌ریزی و ساخت بدنه راه (Embankment)

   به‌عنوان ماده اولیه در تثبیت خاک با سیمان (Cement-Treated Base)