Введение. Укрепление основания при строительстве автомобильных дорог – эффективный подход к конструированию дорожных одежд, который может предусматривать использование местных материалов, что приводит к снижению затрат при строительстве конструктивных слоев дорожной одежды. Основной интерес представляет укрепление основания дорожной одежды на основе асфальтогранулобетонной смеси (АГБС) неорганическим вяжущим [1–4]. Большая часть исследований и производителей работ по устройству слоев на основе АГБС использует качестве неорганического вяжущего – цемент, производство которого является энергоемким процессом. Более того, ежегодный рост выбросов углекислого газа в атмосферу при производстве цемента расширяет необходимость применения в строительстве альтернативных видов вяжущих [5-7].Исследованиями по созданию альтернативного вида вяжущего, способного заменить традиционный портландцемент, ученые различных стран занимаются достаточно давно [7-10].Известно, что гранулированные доменные шлаки, состоящие из аморфной фазы, обладают гидравлической активностью. Большинство шлаков, находящихся в отвалах металлургических комбинатов, являются отходами и не представляют интерес ввиду высокого содержания малоактивной кристаллической фазы. Более того, особенностью шлаков, как вяжущего материала, является долгий процесс набора прочности. Поэтому существует необходимость в модифицировании шлака с целью повышения его активности и ускорения набора прочности образцов с его использованием в качестве основного неорганического вяжущего в проектные сроки, а именно, в течение 28 суток [9–11].Анализ литературных данных показывает [12-21], что усилить гидравлическую активность шлаков и ускорить процесс набора прочности шлакового вяжущего возможно путем его затворения растворами щелочей натрия или калия, в частности жидкостекольным связующим. Приводятся рецептуры и исследуются свойства бесклинкерных вяжущих щелочной активации на минеральных тонкодисперсных порошках доменных шлаков.Использование вяжущего на основе доменного шлака при укреплении асфальтогранулобетонных смесей для дорожного строительства не получило распространения. В первую очередь, это связано с тем, что шлаки имеют невысокую активность, по сравненною с традиционным цементом, а ее увеличение возможно с использованием специальных добавок, оказывающих негативное влияние, как на технологическое оборудование, так и рабочий персонал. Цель работы заключалась в получении образцов асфальтогранулобетона с использованием доменного шлака, прочностные характеристики которого будут аналогичны образцам с применением портландцемента. Задача исследования заключалась в разработке специальных добавок, способствующих активации малоактивного молотого доменного шлака, который может эффективно использоваться при укреплении асфальтогранулобетонных смесей при холодном ресайклинге асфальтобетонных покрытий.Материалы и методы. В качестве исходных материалов были использованы: асфальтогранулят с номинальным максимальным размером зерен 22,4 мм согласно требованиям ОДМ 218.6.1.005-2021 [22], цемент класса ЦЕМ I 42,5Н нормированного состава, по ГОСТ 31108-2020 [23], доменный шлак Новолипецкого металлургического комбината (ПАО "НЛМК"), химические добавки на основе двойных сульфатных солей алюминия и калия или натрия, вода по ГОСТ 23732 [24]. Гранулометрический состав асфальтогранулобетонной смеси представлен на рисунке 1.     Рис. 1. Гранулометрический состав асфальтогранулятаа) полные проходы, %, б) границы требований ОДМ 218.6.1.005-2021  Химический состав молотого гранулированного шлака представлен в таблице 1, фазовый состав – в таблице 2. Химический состав определяли на рентгенофлуоресцентном спектрометре серии ARL 9900 WorkStation (Thermo Fisher Scientific); рентгенофазовый анализ выполнен на дифрактометре ДРОН-3 с использованием Cu-излучения в интервале углов отражения (2θ°) 4–56°. Вяжущая активность исходного шлака по прочности в возрасте 28 суток, определяемая по ГОСТ 30744 [25], составляла: на изгиб – 5,2 МПа; сжатие – 9,8 МПа. Физико-механические характеристики цемента производства АО «Себряковцемент» I 42,5 представлены в табл. 3. Таблица 1 Химический состав молотого шлака ПАО «НЛМК» Химический состав, %SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3MnOTiO2R2OCl-СуммаТребования ГОСТ Р 56592-2015не норм.не норм.не норм.не норм.не норм. не более 3,5, %не норм.не норм.не норм.не более 0,1, %не норм.Граншлак ПАО "НЛМК"37,466,290,9141,679,621,740,350,380,820,09399,33Таблица 2 Фазовый состав молотого шлака ПАО «НЛМК» Фазовый состав, %Массовая доля аморфной фазы(BFS_amorphous) (%)Кварц (Quartz) (%)Кальцит (Calcite) (%)Мервинит (Merwinite) (%)Мелилит (Melilite) (%)Бредигит (Bredigite) (%)Граншлак ПАО "НЛМК"43,630,7228,7116,3428,6 Таблица 3 Физико-механические характеристики ЦЕМ I 42,5 Наименование показателяТребования по ГОСТ 31108-2020ФактическиерезультатыПрочность на сжатие, МПа, в возрасте2 сут.28 сут. не менее 1042,5 – 62,5 11,244,8Начало схватывания, минне ранее 6068  При проведении экспериментальных работ были исследованы образцы АГБ типа М (АГБС-М) с использованием доменного шлака, модифицированного различными химически активными веществами, составы которого приведены в таблице 4. Процесс модификации шлака заключался в совместном измельчении гранулированного шлака со специальными добавками в определенных концентрациях. В качестве контроля были приготовлены образцы АГБ с использованием цемента ЦЕМ I 42,5Н по ГОСТ 31108-2020 [23]. Количество вяжущего составило 3,6 % от массы минеральной части АГБ. Влажность смеси в процессе формования составляла 2 %. Таблица 4 Составы модифицированного шлака Номер состава1258Количество используемого активного вещества от массы шлакаШлак бездобавок6 % гидратированной двойной сульфатной соли алюминия и калия6 % гидратированной двойной сульфатной соли алюминия и натрия6 % гидратированной двойной сульфатной соли алюминия и калия/натрия(соотношение: 50/50)  Исследование физико-механических характеристик образцов АГБ проводили согласно методике, изложенной в ГОСТ 12801-98 [26], через 7 и 28 сут набора прочности по следующим показателям: водостойкости, водонасыщению, пределам прочности водонасыщеных образцов, а также при сжатии при температуре 20 и 50 °С. В работе проводили определение pH контактной среды в процессе набора прочности исследуемых неорганических вяжущих: портландцемента, а также активированного и неактивированного шлака. Методика заключалась в изготовлении образцов исследуемых вяжущих с размером грани 2 см. Образцы каждого состава через определенный интервал времени набора прочности (3, 5, 10, 14, 20, 28 суток) помещали в дистиллированную воду объемом 50 мл (высота воды над образцом составляла 1,5–2 см). Время выдерживания образца составляло 24 часа. Далее проводили определение pH воды, в которой находился образец. Определение рН основано на методе прямой потенциометрии – измерении потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор (воду).Основная часть. Прочность конструктивных слоев автомобильной дороги является важным показателем, так как влияет на ее несущую способность и долговечность. Поэтому при устройстве конструктивных слоев дорожной одежды автомобильной дороги необходимо обеспечивать высокие физико-механические характеристики используемых материалов в основании.Изготовление образцов АГБ проводили по методике ГОСТ 12801-98 [27] и выдерживали в камере нормального твердения в течение необходимого периода. Физико-механические характеристики исследуемых составов на 7 и 28 сутки представлены в таблице 5.Анализ данных, представленных в таблице 5, показал падение физико-механических показателей образцов АГБ типа М на основе портландцемента к 28 суткам набора прочности, по сравнению с прочностью на 7 сутки. Данная тенденция не является исключением и часто отмечается строительными организациями, производящими продукцию с использованием портландцемента. Явление снижения прочностных характеристик композиционных материалов с использованием портландцемента, а, следовательно, и несущей способности конструкции в целом вызывает обеспокоенность среди подрядных организаций. Стоит отметить, что наиболее часто данная тенденция проявляется в конструкциях и материалах для дорожного строительства, эксплуатация которых находится под воздействием агрессивных сред. Стоит отметить, что при разработкt конструктивных слоев дорожных одежд из укрепленных щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, анализ их химической активности поверхности не проводится, так как не регламентируется нормативными документами. При этом известно, что именно заполнитель часто становятся причиной различного рода коррозии цементного камня. Таким образом, цементный камень в составе дорожных композиционных материалов может быть подвержен агрессивному воздействию, как со стороны окружающей среды, так и входящих в его состав компонентов. При использовании шлакового вяжущего при укреплении АГБС падение прочности образцов не наблюдается. Таблица 5Физико-механические показатели образцов АГБ Наименование показателяНомер составаК1258Предел прочности при сжатии при температуре 20 оС,  R20 , МПа3,83,22,52,82,63,41,63,12,13,9 Предел прочности при сжатии при температуре 50 оС, R50, МПа-1,75 -1,38-1,85-1,88-1,76Предел прочности при непрямом растяжении при температуре 0 оС,  R0 , МПа0,980,820,851,00,581,690,971,360,771,68Предел прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии, Rвод , МПа3,62,92,32,83,13,32,03,42,83,6Водостойкость0,950,910,921,001,190,971,251,031,330,92Водонасыщение8,49,712,511,112,17,910,27,311,77,9Примечание: числитель – физико-механические показатели образцов АГБ на 7 сутки;знаменатель – физико-механические показатели образцов АГБ на 28 сутки    Образцы АГБ с использованием шлакового вяжущего через 7 суток набора прочности уступают контрольному составу на основе портландцемента по всем физико-механическим характеристикам. Однако к 28 суткам набора прочности составы АГБ на модифицированном шлаке значительно превышают значения показателей композита с использованием портландцемента по показателям: прочности при непрямом растяжении при температуре 0 ºС, при сжатии в водонасыщенном состоянии. Стоит отметить, что образцы АГБ с использованием неактивированного шлака (состав № 1) на 7 и 28 сутки набора прочности имеют более низкие показатели по сравнению с контрольным составом по всем характеристикам.Максимальный прирост предела прочности при сжатии образцов АГБ на 28 сутки при температуре 20 ºС наблюдается для составов № 2 и 8 и представлен на рисунке 2. Особенностью указанных составов является то, что они включают гидратированную двойную сульфатную соль алюминия и натрия в комплексе с калием. Стоит отметить, что активированный шлак при использовании в составе АГБ показывает высокую эффективность по показателю непрямого растяжения при температуре 0 ºС. Данный показатель является одним из наиболее важных характеристик для конструктивных слоев дорожной одежды автомобильных дорог. Известно, что материал дорожной конструкции с использованием неорганических вяжущих обладает высокой жесткостью в зимний период, что приводит к появлению сетки трещин в слое, а, следовательно, его излишнему влагонакоплению и снижению морозостойкости.Максимальное увеличение предела прочности при непрямом растяжении образцов при температуре 0 ºС через 28 суток набора прочности наблюдается для составов № 2 и 8 и составляет 106 и 105 % соответственно (рис. 3), где в качестве активатора шлака использовали гидратированную двойную сульфатную соль алюминия, включая калий. Увеличение прочности АГБ в пределах 60 % наблюдается для образцов составов № 5. Стоит отметить, что показатель предела прочности при сжатии образцов АГБ при 50 оС не показывает высокую эффективность при использовании активированного шлака. Тем не менее, через 28 суток нормального твердения наблюдается рост прочности образцов составов № 2 и № 8 – не более 8 % относительно образцов контрольного состава; для образцов с использованием неактивированного шлак (состав № 1) наблюдается падение показателя в пределах 20 %. Рис. 2. Изменение предела прочности при сжатии при температуре 20 оСРис. 3. Изменение предела прочности при непрямом растяжении при температуре 0 оС Автомобильная дорога подвержена воздействию воды, как одного из наиболее разрушительных факторов внешней среды. В зимний период переувлажнение конструктивных элементов автомобильной дороги приводит к разрушению покрытия и образованию трещин в результате попеременного замораживания-оттаивания материала конструкции. Поэтому показатели: предел прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии, их водостойкость и водонасыщение, способны наглядно показать эффективность применяемых решений. Максимальный прирост прочности при сжатии образцов в водонасыщенном состоянии через 28 суток наблюдается для состава № 8 в пределах 25 % (рис. 4). Образцы АГБ № 2 и № 5 показали рост данного показателя на 14 и 17 % соответственно.Рис. 4. Изменение предела прочности при сжатии водонасыщенных образцовАнализ графика на рисунке 5 показывает уменьшение показателя водонасыщения образцов АГБ с использованием активированного шлака. Так, максимальное падение водонасыщения демонстрируют образцы с модификатором двойной сульфатной соли алюминия в комплексе с натрием (состав № 5). Максимальный рост водостойкости образцов АГБ наблюдается также для состава № 5 и составляет 13 % (рис. 6). Абсолютные показатели водостойкости и водонасыщения образцов АГБ на модифицированном шлаке различных составов аналогичны друг другу. Так, водонасыщение композитов варьирует в пределах от 7,3 до 7,9 %, а показатель водостойкости изменяется от 0,92 до 1,03. Значения прочности образцов АГБ № 2 и № 8 в водонасыщенном состоянии к 28 суткам близки образцам, испытанным при температуре 20 °С. Это свидетельствует о том, что вода оказывает меньше отрицательного влияния на прочность образцов АГБ, приготовленных с использованием модифицированного шлака двойной сульфатной солью алюминия в комплексе с калием, чем с натрием. Рис. 5. Изменение показателя водонасыщения Рис. 6. Изменение показателя водостойкости Оценка pH среды материала, после затворения модифицированного шлака водой показывает (рис. 7), что используемые химические добавки увеличивают щелочную среду в процессе набора прочности шлакового вяжущего. Из графика видно, что портландцемент имеет максимальную pH контактной среды в течение первых трех суток набора прочности (pH = 11,5), который снижается до значения равного 9 через 10 суток твердения. Вяжущее на основе шлака демонстрирует рост pH водной среды в процессе набора прочности, который увеличивается при введении двойных сульфатных солей алюминия в комплексе с калием и/или натрием. Особенностью гидролиза двойных сульфатных солей алюминия в комплексе с калием и/или натрием является образование гидроксида алюминия (Al(OH)3), который представляет собой гелеобразное вещество, обладающее амфотерными свойствами. Гидроксид алюминия замедляет процесс быстрого образования едких щелочей калия и натрия на начальной стадии введения солей в состав шлакового вяжущего. В результате, pH среды шлакового вяжущего в первые 3 суток набора прочности не превышает 9.  Рис. 7. Изменение pH среды исследуемых неорганических вяжущих в процессе набора прочности  Эффективность применения добавок обусловлена такими процессами как частичное растворение основных минералов шлака (геленита Ca2Al2SiO7, акерманита Ca2Mg(Si2O7), мервинита Ca3Mg(SiO4)2) с выделением Ca(OH)2 и последующем – ионов K+ и Na+ в водном растворе. Образование новых центров кристаллизации способствуют нарастанию прочности с течением времени, превышающей контрольный состав с использованием высокомарочного цемента. Стоит отметить, что большую роль в повышении реакционной способности шлака в результате роста количества активных центров связано с концентрацией и технологической последовательности введения химических реагентов. Однако, данное объяснение является гипотезой, требующей проведения дальнейших исследований. При этом остается актуальным вопрос необходимости увеличения показателя прочности образцов АГБ в водонасыщенном состоянии к 28 суткам набора прочности с использованием вяжущего на основе модифицированного доменного шлака.Выводы.1. Образцы АГБ с использованием шлакового вяжущего через 7 суток набора прочности уступают контрольному составу на основе портландцемента по всем физико-механическим характеристикам. Однако к 28 суткам набора прочности составы АГБ на модифицированном шлаке значительно превышают значения показателей композита с использованием портландцемента по показателям:  прочности при непрямом растяжении при температуре 0 °С, при сжатии в водонасыщенном состоянии. 2. Образцы АГБ с использованием неактивированного шлака на 7 и 28 сутки набора прочности имеют более низкие показатели по сравнению с контрольным составом по всем характеристикам.3. Активированный шлак показывает высокую эффективность при использовании в составе АГБ по показателю непрямого растяжения при температуре 0 °С, что свидетельствует о высокой трещиностойкости образцов композита.4. Наибольшую эффективность по комплексу исследуемых показателей демонстрируют составы с использованием активного вещества на основе двойных сульфатных солей алюминия в комплексе с калием.5. Химические добавки на основе двойных сульфатных солей алюминия в комплексе с калием и/или натрием увеличивают щелочную среду в процессе набора прочности шлакового вяжущего.