Цель настоящей работы — исследование гранулометрического состава, физических и теплофизических характеристик золошлаковых материалов (ЗШМ), образующихся при сжигании анадырских углей. На основе полученных результатов рассчитаны значения глубин сезонного промерзания и оттаивания ЗШМ, а также представлены рекомендации по их использованию в качестве оснований или материалов при строительстве зданий и сооружений. Исследования были проведены на примере намытых (при естественных плотности и влажности в теле намыва золоотвала) и насыпных (при оптимальной влажности и максимальной плотности) ЗШМ. Выявлено, что величина максимальной плотности в сухом состоянии смеси ЗШМ различных зон намыва выше, чем для ЗШМ каждой отдельной зоны намыва. В ходе исследований были определены температуры замерзания ЗШМ, отмечены существенное замедление превращения воды в лед при уменьшении температуры до –2°C и ниже, прямая зависимость коэффициента теплопроводности мерзлого ЗШМ от его начальной влажности и температуры промораживания, а также менее выраженная, чем для коэффициента теплопроводности, зависимость теплоемкости от влажности и пористости. Сделаны выводы о том, что минимальными глубинами сезонного промерзания и оттаивания характеризуются ЗШМ зоны подводного намыва естественных плотности и влажности, а максимальными — насыпные ЗШМ золошлаковой зоны при оптимальной влажности и максимальной плотности. Глубина промерзания насыпных золошлаков, однако, меньше, чем в естественных грунтах: в 1,8–2,2 раза по сравнению с глинистыми и в 2,0–2,4 раза по сравнению с песчаными. Это обстоятельство можно использовать для соответствующего снижения глубин заложения фундаментов зданий и сооружений, возводимых на ЗШМ.

1. Андреева Е.В., 2019. Исследование модулей деформации мерзлого, талого и оттаивающего золошлакового материала для целей рекультивации на примере Воркутинской ТЭЦ-2. Инженерные изыскания, Том XIII, № 4, с. 8–15, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2019-13-4-8-15.
2. Иванов Е.В., Исаков А.Л., Сиротюк В.В., 2013. Экспериментальное исследование и математическое моделирование промерзания земляного полотна из золошлаковой смеси. Вестник СибАДИ, Вып. 3(31), с. 71–76.
3. Корытова И.В., 1986. Исследование физических и теплофизических свойств мерзлого золошлакового материала печорского угля. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Том 188, с. 58–65.
4. Кудрявцев В.А., Полтев Н.Ф., Романовский Н.Н., Кондратьева К.А., Меламед В.Г., Гарагуля Л.С., 1981. Мерзлотоведение (краткий курс), под ред. В.А. Кудрявцева. Изд-во Московского университета, Москва.
5. Мелентьев В.А. (ред.), 1985. Состав и свойства золы и шлака ТЭС. Энергоатомиздат, Ленинград.
6. Невзоров А.Л., 2000. Фундаменты на сезоннопромерзающих грунтах. АСВ, Москва.
7. Огородникова Е.Н., Николаева С.К., 2005. Литогенетические особенности техногенных отложений золошлакоотвалов. Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода, № 66, с. 65–74.
8. Пасынкова М.В., 1974. Зола углей как субстрат для выращивания растений. В сб. статей Растения и промышленная среда, Вып. 3. Изд-во Уральского государственного университета им. А.М. Горького, Свердловск, с. 29–44.
9. Скачков Ю.П. (ред.), 2014. Удельная поверхность сыпучих материалов. Изд-во ПГУАС, Пенза.
10. Темникова Е.Ю., Богомолов А.Р., Тиунова Н.В., Лапин А.А., 2017. Перспективы использования золы уноса тепловых электростанций Кузбасса. Вестник Кузбасского государственного технического университета, № 1(119), с. 90–96.
11. Jackson N.M., Mack R., Schultz S., Malek M., 2007. Pavement subgrade stabilization and construction using bed and fly ash. Proceedings of the World of coal ash (WOCA) Conference, Covington, KY, USA, 2007, pp. 1–12.
12. Kang Y., Lee J., Morita K., 2014. Thermal conductivity of molten slags: a review of measurement techniques and discussion based on microstructural analysis. ISIJ International, Vol. 54, No. 9, pp. 2008–2016, https://doi.org/10.2355/isijinternational.54.2008.
13. Massoudi М., Kim J., Wang P., 2016. On the heat flux vector and thermal conductivity of slags: a brief review. Energies, Vol. 9, Issue 1, ID 27, https://doi.org/10.3390/en9010027.
14. Vukićević M., Popović Z., Despotović J., Lazarević L., 2016. Fly ash and slag utilization for the Serbian railway substructure. Transport, Vol. 33, No. 2, pр. 389–398, https://doi.org/10.3846/16484142.2016.1252427.

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 study the grain-size distribution, physical and thermophysical properties of ash-and-slag materials (ASM) formed during the combustion of Anadyr coals. On the basis of the results obtained, the values of the depths of seasonal freezing and thawing of ASM are calculated, and recommendations are presented for their use as foundations or materials in the construction of buildings and structures. The studies were carried out on the example of hydraulic fill (at natural density and moisture content in the body of the hydraulic fill ash-and-slag dump) and bulk (at optimal moisture content and maximum density). It was revealed that the value of the maximum density in the dry state of the ASM mixture different hydraulic fill zones is higher than for the ASM from each individual zone of hydraulic fill. The freezing temperatures of the ASM were determined. Besides, it was found a significant slowdown in the transformation of water into ice with a decrease in temperature to –2°C and below, a direct dependence of the heat conductivity of the frozen ASM on its initial moisture content and freezing temperature, and also less pronounced than for heat conductivity coefficient, dependence of heat capacity on moisture content and porosity. Conclusions are drawn that ASM of the underwater hydraulic fill at natural density and moisture content are characterized by the minimum depths of seasonal freezing. The maximum depths are typical for bulk ASM at optimal moisture content and maximum density. The depth of freezing of bulk ashes and slags, however, is less than in natural soils: 1.8–2.2 times compared to clay and 2.0–2.4 times compared to sand. This circumstance can be used for a corresponding reduction in the depth of the foundations of buildings and structures erected on the ASM.

1. Andreeva E.V., 2019. Investigation of the deformation modules of frozen, thawed and thawing ash-and-slag materials for reclamation purposes on the example of the Vorkuta TPP-2. Engineering Survey, Vol. XIII, No. 4, pp. 8–15, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2019-13-4-8-15. (in Russian)
2. Ivanov E.V., Isakov A.L., Sirotyuk V.V., 2013. Experimental study and mathematical modeling of road bed freezing made of ash mixture. Vestnik SibADI, Issue 3(31), pp. 71–76. (in Russian)
3. Korytova I.V., 1986. Research of physical and thermophysical properties of frozen ash-and-slag material of Pechora coal. Proceeding of the Vedeneev VNIIG, Vol. 188, pp. 58–65. (in Russian)
4. Kudryavtsev V.A., Poltev N.F., Romanovskiy N.N., Kondratieva K.A., Melamed V.G., Garagulya L.S., 1981. Geocryology (short course), in V.A. Kudryavtsev (ed.). Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
5. Melentiev V.A. (ed.), 1985. Composition and properties of ash and slag from thermal power plants. Energoatomizdat, Leningrad. (in Russian)
6. Nevzorov A.L., 2000. Foundations on seasonally freezing soils. ASV, Moscow. (in Russian)
7. Ogorodnikova E.N., Nikolaeva S.K., 2005. Lithogenetic features of technogenic deposits of ash-and-slag dumps. Bulletin of the Commission for Study of the Quaternary, No. 66, pp. 65–74. (in Russian)
8. Pasynkova M.V., 1974. Coal ash as a substrate for growing plants. In collection of papers Plants and industrial environment, Issue 3. Publishing house of the Gorky Ural State University, Sverdlovsk, pp. 29–44. (in Russian)
9. Skachkov Yu.P. (ed.), 2014. Specific surface area of bulk materials. Publishing house of the Penza State University of Architecture and
Construction, Penza. (in Russian)
10. Temnikova E.Yu., Bogomolov A.R., Tiunova N.V., Lapin A.A., 2017. Prospects of using fly ash produced at thermal power plants of Kuzbas. Bulletin of the Kuzbass State Technical University, No. 1(119), pp. 90–96. (in Russian)
11. Jackson N.M., Mack R., Schultz S., Malek M., 2007. Pavement subgrade stabilization and construction using bed and fly ash. Proceedings of the World of coal ash (WOCA) Conference, Covington, KY, USA, 2007, pp. 1–12.
12. Kang Y., Lee J., Morita K., 2014. Thermal conductivity of molten slags: a review of measurement techniques and discussion based on microstructural analysis. ISIJ International, Vol. 54, No. 9, pp. 2008–2016, https://doi.org/10.2355/isijinternational.54.2008.
13.Massoudi М., Kim J., Wang P., 2016. On the heat flux vector and thermal conductivity of slags: a brief review. Energies, Vol. 9, Issue 1, ID 27, https://doi.org/10.3390/en9010027.
14. Vukićević M., Popović Z., Despotović J., Lazarević L., 2016. Fly ash and slag utilization for the Serbian railway substructure. Transport, Vol. 33, No. 2, pр. 389–398, https://doi.org/10.3846/16484142.2016.1252427.

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