Аңдатпа
The use of steelmaking by-products in road construction reduces the demand for virgin aggregate and supports circular economy practices in the road sector. This paper evaluates the structural performance of an asphalt concrete pavement in which the coarse aggregate of the wearing course is replaced with Basic Oxygen Furnace (BOF) slag. A four-layer flexible pavement was modelled in ABAQUS 2021 under both linear elastic and linear viscoelastic constitutive laws, the latter through a four-term Prony series with a Williams-Landel-Ferry shift function fitted to laboratory data, andwas validated against published benchmark results with a deviation of 1.32 % in maximum rutting depth. A conventional pavement with a fine-grained gravel wearing course (E = 3340 MPa at 20 °C) was compared with a BOF slag-modified pavement (E = 2135 MPa at 20 °C). The rutting depths were 2.49 mm and 2.58 mm under the elastic assumption (3.6 %) and 2.42 mm and 2.53 mm under the viscoelastic assumption (4.5 %), while the peak von Mises stress was lower in the BOF slag pavement in both cases (1.31 MPa against1.48 MPa and 1.41 MPa against 1.59 MPa). The sensitivity of the structure to the surface layer is expressed as a power law: the rutting depth scales with the wearing course modulus to the power of -0.08 under the elastic and -0.10 under the viscoelastic assumption and the peak stress to the power of +0.27, so that a reduction of the surface stiffness by 36 % changes the structural response by less than 5 %. At the scale of a two-lane carriageway the substitution replaces about 800 t of natural crushed stone per kilometre of wearing course. BOF slag can therefore be regarded as a technically viable and sustainable aggregate substitute for wearing course mixtures, provided that the volumetric stability of the slag is verified before placement. Использование побочных продуктов сталеплавильного производства в дорожном строительстве снижает потребность в первичных природных заполнителях и способствует развитию принципов циркулярной экономики в дорожной отрасли. В данной работе проведена оценка конструкционной эффективности асфальтобетонного дорожного покрытия, в котором крупный заполнитель верхнего слоя заменен шлаком основной кислородной печи (Basic Oxygen Furnace, BOF). Четырехслойная конструкция нежесткого дорожного покрытия была смоделирована в ABAQUS 2021 с использованием линейно-упругого и линейно-вязкоупругого законов поведения материала. При вязкоупругом моделировании применялся четырехчленный ряд Пронни с функцией сдвига Williams–Landel–Ferry, аппроксимированной по лабораторным данным. Модель была валидирована по опубликованным эталонным результатам; отклонение по максимальной глубине колеи составило 1,32 %. Традиционное покрытие со слоем из мелкозернистого гравия (E = 3340 МПа при 20 °C) сравнивалось с покрытием, модифицированным BOF-шлаком (E = 2135 МПа при 20 °C). Глубина колеи составила 2,49 и 2,58 мм при упругом допущении (3,6 %) и 2,42 и 2,53 мм при вязкоупругом допущении (4,5 %) соответственно. При этом пиковое напряжение по Мизесув покрытии с BOF-шлаком было ниже в обоих случаях: 1,31 МПа против 1,48 МПа и 1,41 МПа против 1,59 МПа соответственно. Чувствительность конструкции к свойствам поверхностного слоя описывается степенным законом: глубина колеи зависит от модуля верхнего слоя покрытия в степени -0,08 при упругом и -0,10 при вязкоупругом допущении, тогда как пиковое напряжение изменяется в степени +0,27. Таким образом, снижение жесткости поверхностного слоя на 36 % изменяет конструкционный отклик менее чем на 5 %. На масштабе двухполосной проезжей части такая замена позволяет заменить около 800 т природного дробленого камня на каждый километр верхнего слоя покрытия. Следовательно, BOF-шлак может рассматриваться как технически пригодный и устойчивый заменитель заполнителя для смесей верхнего слоя при условии предварительной проверки его объемной стабильности перед укладкой. Болат өндірудің жанама өнімдерін жол құрылысында пайдалану бастапқы табиғи толтырғыштарға деген сұранысты азайтып, жол саласында айналмалы экономика қағидаттарын дамытуға ықпал етеді. Бұл жұмыста асфальтбетон жабынының конструкциялық тиімділігі бағаланды,мұнда жоғарғы қабаттың ірі толтырғышы негізгі отттық пеш (Basic Oxygen Furnace, BOF) қожымен алмастырылды. ABAQUS 2021 бағдарламасында төрт қабатты иілгіш жол жабыны сызықтық серпімді және сызықтық тұтқыр-серпімді конститутивтік модельдер негізінде модельденді. Тұтқыр-серпімді модельдеу кезінде зертханалық деректерге сәйкестендірілген Williams–Landel–Ferry ығысу функциясы бар төрт мүшелі Prony қатары қолданылды. Модель жарияланған эталондық нәтижелермен салыстырылып, максималды колея тереңдігі бойынша ауытқу 1,32 % құрады. Дәстүрлі ұсақ түйіршікті қиыршықтас беткі қабаты бар жабын(20 °C температурада E = 3340 МПа) BOF қожымен түрлендірілген жабынмен (20 °C температурада E = 2135 МПа) салыстырылды. Серпімді модель жағдайында колея тереңдігі тиісінше 2,49 мм және 2,58 мм (3,6 %), ал тұтқыр-серпімді модель жағдайында 2,42 мм және 2,53 мм (4,5 %) болды. Бұл ретте ең жоғары von Mises кернеуі екі жағдайда да BOF қожы қолданылған жабында төмен болды: сәйкесінше 1,31 МПа және 1,48 МПа, сондай-ақ 1,41 МПа және 1,59 МПа. Конструкцияның беткі қабатқа сезімталдығы дәрежелік заңмен сипатталады: колея тереңдігі серпімді модель жағдайында жабынның жоғарғы қабатының модуліне -0,08 дәрежесіне, ал тұтқыр-серпімді модель жағдайында -0,10 дәрежесіне пропорционал; ең жоғары кернеу +0,27 дәрежесіне сәйкес өзгереді. Осылайша, беткі қабаттың қаттылығының 36 %-ға төмендеуі конструкцияның жауап реакциясын 5 %-дан аз мөлшерде өзгертеді. Екі жолақты жүріс бөлігінің 1 км жоғарғы қабатында табиғи ұсақталған тастың шамамен 800 тоннасын алмастыруға болады. Сондықтан BOF қожын жоғарғы қабат қоспалары үшін техникалық тұрғыдан жарамды және тұрақты толтырғыш алмастырғыш ретінде қарастыруға болады, алайда оны жол жабынына төсеу алдында қождың көлемдік тұрақтылығын міндетті түрде тексеру қажет.