המצב הנוכחי של מחקר יישומי אפר פחם בהנדסת כבישים

היישום של אפר פחם בבסיס המדרכה מתרכז בעיקר בשני היבטים: חומרים מיוצבים של אפר פחם (סיד ואפר פחם) וחומרים מיוצבים של אפר פחם צמנט. שני חומרים אלה גויסו לתקנים לאומיים, הטכנולוגיה יחסית בוגרת, וישנם יישומים מעשיים רבים. יישום אפר פחם על משטחי מדרכה הוא בעיקר משטחי תערובת אספלט ומשטחי בטון צמנט. מחקרו של ג'יאו הואה מאוניברסיטת צ'אנג'אן בעבודת המאסטר שלו מראה שכאשר אפר פחם מחליף את כל אבקת העפרות בתערובת אספלט AC-16, יש לו עמידות נמוכה יותר לסדקים בטמפרטורה נמוכה ויציבות טובה יותר בטמפרטורה גבוהה מאשר זה שמעורבב עם אבקת עפרות. יציבות המים השתפרה אך ההשפעה אינה יוצאת דופן. שיה ג'ון, וו שאופנג ואחרים חקרו את ההשפעה של אפר פחם וחומר צימוד לטיפול פני השטח על נזקי לחות של תערובת אספלט. שילוב חומר מילוי עם חומר צימוד ואפר פחם נקרא משנה אפר פחם מרוכב. תכונותיו של משנה אפר הפחם המרוכב אופיינו בעיקר על ידי מיקרוסקופ אלקטרונים סורק וספקטרוסקופיית אינפרא אדום של טרנספורמציית פורייה. כחומר מילוי, השפעתו על רגישות הלחות של תערובות אספלט הוערכה באמצעות מבחני מודול נוקשות מתיחה עקיפה, זחילה סטטית ומבחני עייפות מתיחה עקיפה. התוצאות מראות כי לתערובת האספלט עם מקדם אפר פחם מרוכב יש חוזק מתיחה עקיף גבוה ויחס חוזק מתיחה גבוהים במהלך כפור, ורגישות מצוינת ללחות. בנוסף, תערובת האספלט המעובדת עם מקדם אפר פחם מרוכב הראתה מודול נוקשות טובים יותר, עמידות לעיוות קבוע ואורך חיים עייף לאחר טיפול ספציפי לנזקי לחות. מסקנה: מקדם אפר פחם מרוכב יכול לשפר ביעילות את רגישות הלחות של תערובת האספלט.

סוללות אפר פחם נמצאות בשימוש נרחב גם בהנדסת כבישים, במיוחד במקטעי כבישים בעלי יסודות קרקע רכה. הן יכולות לנצל באופן מלא את המשקל הקל של אפר הפחם כדי להפחית את משקל הסוללה ואת הלחץ הנוסף של יסודות קרקע רכה, ובכך להפחית את השקיעה הכוללת ולשפר את יציבות הסוללה. באופן דומה, מילוי אפר פחם באדמת מילוי גבוהה בראש הגשר יכול לשפר את בעיית הקפיצות בראש הגשר הנגרמת על ידי השקיעה הנגרמת על ידי המשקל העצמי של אדמת המילוי הגבוהה בראש הגשר. ליו טיאג'ון חקר את התכונות המכניות של אפר פחם המשמש כמילוי סוללות והגיע למסקנות הבאות: הצפיפות היבשה של אפר הפחם הראתה מגמה של עלייה תחילה ולאחר מכן ירידה עם עליית תכולת הלחות, וצפיפות היבשה המקסימלית של תכולת הלחות הייתה 19%; מקדם החדירות של אפר פחם יורד באופן אקספוננציאלי עם עליית הצפיפות היבשה. כאשר צפיפות היבשה של אפר הפחם נמוכה מ-1.35 גרם/סמ"ק, לצפיפות היבשה כמעט ואין השפעה על מקדם החדירות שלה; הלכידות של אפר פחם עולה עם תכולת המים. כאשר תכולת הלחות של אפר פחם עולה ויורדת, הירידה איטית כאשר תכולת הלחות נמוכה מ-26%, אחרת היא יורדת מהר יותר; כאשר תכולת הלחות של אפר פחם עולה ב-1%, זווית החיכוך הפנימית יורדת בכ-0.25°; הלכידות של אפר פחם עולה באופן ליניארי עם העלייה במידת הדחיסה, בעוד שזווית החיכוך הפנימית של אפר פחם עולה באופן אקספוננציאלי עם העלייה במידת הדחיסה; תכולת הלחות של אפר פחם ככל שמתקרבים לתכולת הלחות האופטימלית או ככל שהדחיסה קרובה יותר ל-100%, כך הירידה בלכידות ובזווית החיכוך הפנימית קטנה יותר עם העלייה בזמני הרטט, וקל יותר להגיע למצב יציב בשלב המוקדם של הרטט. צ'ן יוניונג וגאו ליאנג ערכו גם בדיקות מודל פנימיות על סוללות אפר פחם מחוזקות. על פי עקרון הדמיון, שני הגברים הקטינו את הסוללה בפועל ביחס של 1:8 והשתמשו בגיאוגריד דו כיווני כחומר חיזוק, וביצעו מחקר ניסיוני על המאמץ והמעוות של הסוללה המחוזקת באפר פחם. התוצאות מראות כי ניתן להפחית משמעותית את השיקוע הלא אחיד של סוללת האפר הפחמני באמצעות חיזוק גיאוגריד, ולשפר משמעותית את כושר הנשיאה של הסוללה.

מקור התוכן: ברית תעשיית האפר הפחמימני