CC BY
27
ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС. ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ
УДК 630*363.7
А. В. Вавилов, А. Л. Дашко, А. А. Замула
Белорусский национальный технический университет
О ПРИМЕНЕНИИ ОТХОДОВ СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННЫХ ДОРОГ
Внутрихозяйственные дороги входят в состав местных автомобильных дорог и соединяют центры в основном агропромышленных и лесопромышленных предприятий с подчиненными им подразделениями. Преимущественно это гравийные или грунтовые дороги. Такие дороги для улучшения функционирования народнохозяйственного комплекса нуждаются в твердом покрытии. Работая в условиях стесненного финансирования такие покрытия предлагается создавать из битумосодержащих отходов строительства и отходов минерального происхождения.
Ключевые слова: асфальтогранулят, дороги внутрихозяйственные, отходы строительства, твердое покрытие, щебень.
Для цитирования: Вавилов А. В., Дашко А. Л., Замула А. А. О применении отходов строительства для устройства покрытий внутрихозяйственных дорог // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хоз-во, природопользование и перераб. возобновляемых ресурсов. 2021. № 1 (240). С. 107-112.
A. V. Vavilov, A. L. Dashko, A. A. Zamiila
Belarusian National Technical University
ABOUT THE USE OF CONSTRUCTION WASTE FOR COATING ON-FARM ROADS
On-farm roads are part of the system of local roads and connect the centers, mainly of agro-industrial and timber-processing enterprises, with their subordinate units. These are mainly gravel or dirt roads. Such roads for the normal functioning of the national economic complex require a hard surface. In the context of limited funding, such proposals should be generated from bitumen-containing construction waste and mineral waste.
Key words: asphalt granulates, on-farm roads, construction waste, hard surface, crushed stone.
For citation: Vavilov A. V., Dashko A. L., Zamula A. A. About the use of construction waste for coating on-farm roads. Proceedings of BSTU, issue 1, Forestry. Nature Management. Processing of Renewable Resources, 2021, no. 1 (240), pp. 107-112 (In Russian).
Введение. Внутрихозяйственные дороги входят в состав местных автомобильных дорог и соединяют в основном центры агропромышленных и лесных предприятий с подчиненными им подразделениями. Преимущественно это гравийные или грунтовые дороги категорий У1-а и У1-б в соответствии с ТКП 45-3.03-96-2008. Такие дороги для улучшения функционирования народнохозяйственного комплекса нуждаются в твердом покрытии. В условиях недостаточного финансирования такие покрытия предлагается создавать из битумосодержащих отходов строительства и отходов минерального происхождения.
Основная часть. В современных условиях развития хозяйств в сельской местности перевозкам различных грузов и пассажиров по внутрихозяйственным дорогам придается большое значе-
ние. Однако транспортно-эксплуатационное состояние внутрихозяйственных дорог не в полной мере удовлетворяет потребностям хозяйств в автомобильных перевозках [1]. Содержание таких дорог в надлежащем состоянии - сложный процесс, требующий немалых затрат труда, денежных и материальных средств. Чтобы эти работы выполнялись своевременно, качественно и с наименьшими затратами, необходима хорошо налаженная система дорожного строительства и служб эксплуатации.
Сеть внутрихозяйственных дорог должна отвечать требованиям принятой технологии и организации работ конкретного хозяйства [2].
Общие требования, предъявляемые к внутрихозяйственным дорогам, сводятся прежде всего к обеспечению безопасности движения с необходимой
скоростью на всем их протяжении, включая подъемы, спуски, повороты, независимо от времени года и погодных условий. При проектировании внутрихозяйственных дорог большое внимание следует уделять их экономичности (минимум затрат на строительство и эксплуатацию, снижение себестоимости перевозок и т. д.) при соблюдении высоких технических показателей [3].
Сеть благоустроенных внутрихозяйственных дорог имеет чрезвычайно важное не только экономическое, но и социальное значение. Хорошая дорога способствует целесообразному размещению и укрупнению населенных пунктов, приближая условия жизни сельских жителей к городским, что позволяет лучше организовать бытовое обслуживание населения и доставку сельских жителей к месту работы в экономически оправданные сроки [2, 3]. Кроме того, благоустроенные дороги будут способствовать подъему интереса к туристическим базам и заповедникам у туристических потоков. Улучше-
ние внутрихозяйственных дорог - важный фактор интенсификации производства, улучшения уровня жизни населения и туристической привлекательности региона.
В проектах внутрихозяйственного землеустройства большинства хозяйств, предприятий и туристических баз обоснованно определены расположения всех дорог, соединяющих современные крупные предприятия с районными центрами и центральными усадьбами, заповедниками, туристическими базами и др. [3].
На рис. 1 приведена типичная схема размещения внутрихозяйственных дорог. На сеть местных и внутрихозяйственных дорог обычно приходится основная доля перевозок [2].
В связи с тем, что внутрихозяйственные дороги входят в состав местных автомобильных дорог, в 2017 г. протяженность последних составила 70 977 км, из них с твердым покрытием 59 436 км (или 83,7% от общей протяженности) (рис. 2) [1].
5
6
7
8
Рис. 1. Схема размещения внутрихозяйственных дорог в сельскохозяйственном районе: 1 - граница хозяйства; 2 - районный центр; 3 - центральный поселок хозяйства; 4 - поселок производственного участка; 5 - железная дорога; 6 - автомобильная дорога областного значения; 7 - дорога районного значения; 8 - внутрихозяйственные дороги
Грунтовые 11 542
С гравийным покрытием 26 770
С усовершенствованным покрытием 32 665
Рис. 2. Протяженность сети местных и внутрихозяйственных автомобильных дорог (в километрах)
Протяженность грунтовых автомобильных дорог возросла за счет принятия в сеть местных автомобильных дорог внутрихозяйственных дорог и подъездов к садоводческим кооперативам и составила 11 542 км (11 435 км на 1 января 2020 г.), или 16,3% [1].
Протяженность местных и внутрихозяйственных автомобильных дорог, требующих ремонта, составляет более 21 тыс. км (свыше 30%). С ограничением несущей способности дорожного покрытия до 6 т на ось эксплуатируется 60,6 тыс. км местных автомобильных дорог (85,4%) [1].
Из рис. 3 и 4 видно, что по сравнению с 2008 г. в 1,6 раза сократилась протяженность капитально отремонтированных в 2016 г. местных и внутрихозяйственных автомобильных дорог и в 2,1 раза протяженность дорог, на которых осуществлен текущий ремонт. Вследствие ограниченного финансирования 94% местных внутрихозяйственных автомобильных дорог эксплуатируется с превышением межремонтных сроков [1].
300 250 200 150 100 50 0
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Рис. 3. Протяженность капитально отремонтированных местных и внутрихозяйственных автомобильных дорог в 2008-2016 гг. (в километрах)
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Рис. 4. Протяженность отремонтированных местных и внутрихозяйственных автомобильных дорог, на которых проведен текущий ремонт за 2008-2016 гг. (в километрах)
В ряде районов еще значительны потери от бездорожья, чтобы сократить их, в последние
годы намечены действенные меры по ускорению темпов ремонта и содержанию местных дорог. Эта задача имеет и большое социально-экономическое значение, так как в результате бездорожья во многих хозяйствах и на предприятиях наблюдается большая текучесть кадров и сокращается количество туристов в заповедники и туристические базы [3].
В засушливое время года на грунтовых и гравийных дорогах образуется пыль, возникающая при движении машин. По грунтовым дорогам затруднен проезд в дождливую погоду, а также весной и осенью. Из-за бездорожья хозяйства вынуждены в осенне-весенний период перевозить грузы с помощью тракторов, что снижает скорость перевозок и невыгодно экономически [3]. В зимний же период проезд значительно ухудшается из-за снежных заносов [2]. Транспортная нагрузка вызывает напряжения в дорожном покрытии в пределах 0,5-1,4 МПа, что существенно выше прочности грунтов, из которых отсыпано земляное полотно дороги. В результате на грунтовой дороге появляются пластические деформации в виде волн, гребенки, колеи [4].
Особенности внутрихозяйственных дорог изучены еще недостаточно. В результате в ряде случаев вновь построенные дороги уже в первые годы эксплуатации разрушаются и перестают удовлетворять требования движения по ним транспорта.
В то же время дорожная одежда внутрихозяйственных дорог должна соответствовать общим требованиям, предъявляемым к дорогам, и обеспечивать расчетную скорость, безопасность и комфортабельность движения транспортных средств в любое время года, прочность, долговечность и устойчивость к воздействию атмосферных факторов (температуры, влажности и т. д.), ровность покрытия, шероховатость - для хорошего сцепления с шинами, низкую стоимость строительства, возможность использования местных дорожно-строительных материалов, отсутствие пыления, возможность легко удалять пыль и грязь с поверхности, бесшумное движение и др. [3, 5]. Это достигается обоснованным выбором и проектированием дорожной одежды и покрытия проезжей части [5].
Внутрихозяйственные дороги относятся к У1-а и У1-б категориям. К основным видам покрытий для таких дорог можно рекомендовать щебеночные, из асфальтогранулята, из грунтов и местных малопрочных каменных материалов (марка по дробимости 400-600 для изверженных пород и 200-300 для осадочных), обработанных органическими и неорганическими вяжущими, из гравийно-эмульсионных смесей, а также из грунтов, укрепленных или улучшенных
различными местными материалами, отходами производства и строительства [6]. На последние обращается особое внимание как более дешевые и перспективные виды материалов для дорожных покрытий внутрихозяйственных дорог.
С учетом вышеизложенного изучались отходы строительства, которые можно успешно, после переработки, использовать для устройства покрытий внутрихозяйственных дорог.
По данным госстатотчетности по форме 1 -отходы (Минприроды) в 2017 г. образовалось 3,3 млн т строительных отходов (без учета вскрышных пород). Наибольшим объемом образования отличаются бой железобетонных изделий (759,1 тыс. т, или 23% общего объема образования строительных отходов), смешанные отходы строительства, сноса зданий и сооружений (627,6 тыс. т, или 19,0%), бой кирпича керамического (551,3 тыс. т, или 16,7%), бой бетонных изделий (424,5 тыс. т, или 12,86%), асфальтобетон от разборки асфальтовых покрытий (374,7 тыс. т, или 11,4%) [7].
Суммарная доля перечисленных отходов составляет 82,9% годового объема образования строительных отходов в Беларуси. Около 2,0% строительных отходов (67,2 тыс. т) в 2017 г. удалено на объекты захоронения, главным образом в виде смешанных отходов строительства, сноса зданий и сооружений и отходов от разборки зданий [7].
В зависимости от этого их следует подразделять на две группы:
I группа - отходы, образованные при реконструкции зданий н сооружений, ремонте, новом строительстве, производстве строительных материалов, деталей и конструкции; II группа -отходы, образованные при сносе и разборке зданий и сооружений [7].
Полученные после переработки строительных отходов вторичные материальные ресурсы многообразны по физико-механическим характеристикам и применению.
Вторичный щебень как раз и можно применять при строительстве внутрихозяйственных дорог, устройстве основания или покрытия пешеходных дорожек, автостоянок, прогулочных аллей и т. д.
Щебень, песок и песчано-щебеночные смеси из дробленого бетона должны соответствовать требованиям ГОСТ 32495-2013 и изготовляться по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.
Щебень из дробленого бетона (далее - щебень) характеризуют следующими показателями качества: зерновой состав; прочность; содержание пылевидных частиц; содержание слабых зерен прочностью менее 20 МПа; содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой
формы; морозостойкость; истираемость в полочном барабане; содержание вредных компонентов и примесей; содержание засоряющих примесей; насыпная плотность (по требованию потребителя).
Щебень может поставляться в виде отдельных фракций: от 5 до 10 мм; свыше 10 до 20 мм; свыше 20 до 40 мм; свыше 40 до 80 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм, от 5 до 40 мм.
Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня приведены в табл. 1, где d и D -наименьший и наибольший диаметры контрольных сит, соответствующие наименьшим и наибольшим номинальным размерам зерен.
Таблица 1
Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня
Диаметр отверстий контрольных сит, мм d 0,5^+D) D 1,25D
Полные остатки на ситах, % по массе От 90 до 100 От 30 до 60 До 10 До 0,5
Прочность щебня характеризуется маркой, определяемой по дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Марки по дробимости в зависимости от потери массы при испытании щебня в насыщенном водой состоянии должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 2.
Таблица 2
Марка по дробимости щебня
Марка по дробимости щебня Потеря массы при испытании щебня в насыщенном водой состоянии, %
600 Свыше 15 до 20
400 >> 20 >> 28
300 >> 28 >> 38
Содержание пылевидных частиц (размером менее 0,05 мм) в щебне марки по дробимости 600 не должно быть более 2% по массе, марки 400 - более 3% по массе, марки 300 - более 4% по массе.
Содержание слабых зерен прочностью менее 20 МПа в щебне марки по дробимости 300 не должно быть более 15%, марки 400 - 10%, марки 600 - 5% по массе.
Содержание зерен пластинчатой (лещад-ной) и игловатой формы не должно превышать 35% по массе.
Марка по морозостойкости щебня должна быть в диапазоне от Б15 до Б50 в зависимости
от климатического района строительства и условий его применения [8, 9].
Марка по истираемости щебня, определяемая в полочном барабане, должна быть ИЗ или И4.
Щебень в составе песчано-щебеночной смеси из дробленого бетона характеризуется следующими показателями качества: содержание вредных компонентов и примесей; содержание слабых зерен прочностью менее 20 МПа; содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы; истираемость в полочном барабане; морозостойкость; водостойкость; пластичность.
Содержание в щебне слабых зерен прочностью менее 20 МПа не должно превышать 10% по массе для марки щебня по дробимо-сти 400 и 5% по массе - для марки щебня по дробимости 600.
Щебень марок по дробимости 400 и 600 в составе смеси характеризуется показателями пластичности и водостойкости.
Марка по пластичности щебня должна быть Пл2 или ПлЗ, по водостойкости - В1 или В2 [8]. Таким образом, при минимальных затратах на получение основного дорожно-строительного материала - щебня из строительных отходов
Список литературы
1. Государственная программа по развитию и содержанию автомобильных дорог в Республике Беларусь на 2017-2020 годы: постановление Совета Министров Респ. Беларусь, 18 сентября 2017 г., № 699 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. URL: https://pravo.by/ document/?guid=3871&p0=C21700699 (дата обращения: 25.10.2020).
2. Славуцкий А. К., Носов В. П. Сельскохозяйственные дороги и площадки. М.: Агропромиздат, 1986. 447 с.
3. Дороги местного значения / Г. А. Кузнецов [и др.]; под ред. Г. А. Кузнецова. М.: Агропромиздат, 1986. 351 с.
4. Бабаскин Ю. Г., Вербило И. Н. Технология дорожного строительства. Минск: БНТУ, 2003. 202 с.
5. Автомобильные дороги. Нормы проектирования: ТКП 45-3.03-19-2006 (02250). Введ. 01.07.2006. Минск: Белгипродор, 2006. 47 с.
6. Автомобильные дороги низших технических категорий. Правила проектирования: ТКП 45-3.03-96-2008 (02250). Введ. 01.11.2008. Минск: Белгипродор, 2008. 21 с.
7. Мисюченко В. М. Переработка промышленных отходов и разработка документов для предприятия. Минск: ИВЦ Минфина, 2018. 99 с.
8. Щебень, песок и песчано-щебеночные смеси из дробленого бетона и железобетона. Технические условия: ГОСТ 32495-2013. Введ. Респ. Беларусь 01.03.2016. Минск: Гос. ком. по стандартизации Респ. Беларусь, 2016. 12 с.
9. Строительные материалы / В. Г. Микульский [и др.]; под ред. В. Г. Микульского. М.: АСВ, 1996. 488 с.
10. Указания по оценке прочности и расчету усиления нежестких дорожных одежд (ВСН 52-89). М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1982. 77 с.
11. Мытько Л. Р. Оценка транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог. Минск: ВУЗ-ЮНИТИ, 2001. 200 с.
12. Вавилов А. В., Бугрим К. В. Совершенствование технических средств для проведения текущего ремонта автодорог // Проблемы повышения качества и ресурсосбережения в дорожной отрасли: сб. тр. Междунар. науч.-техн конф., Минск, 30-31 мая 2013 г. Минск, 2013. С. 39-42.
References
1. Gosudarstvennaya programma po razvitiyu i soderzhaniyu avtomobil 'nykh dorog v Respublike Belarus ' na 2017-2020 gody: postanovleniye Soveta Ministrov Respubliki Belarus ', 18 sentyabrya 2017 goda,
можно решить важную проблему строительства и ремонта внутрихозяйственных дорог республики [10, 11].
Лом асфальта также применим при строительстве внутрихозяйственных дорог предварительного превращения его в асфальтограну-лят [12], рис. 5.
Рис. 5. Внутрихозяйственная дорога с покрытием из асфальтогранулята
Заключение. Из отходов строительства путем переработки можно получать щебень и ас-фальтогранулят, которые целесообразно использовать при устройстве твердых покрытий внутрихозяйственных дорог.
№ 699 [State program for the development and maintenance of highways in Belarus for 2017-2020: resolution of the Council of Ministers of the Republic Belarus, September 18, 2017, No. 699]. Available at: https://pravo.by/document/?guid=3871&p0=C21700699 (accessed 10.25.2020).
2. Slavutsky A. K., Nosov V. P. Sel'skokhozyaystvennyye dorogi i ploshchadki [Agricultural roads and sites]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 447 p.
3. Dorogi mestnogo znacheniya [Roads of local importance] / G. A. Kuznetsov [et al.]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 351 p.
4. Babaskin Yu. G., Verbilo I. N. Tekhnologiya dorozhnogo stroitel'stva [Technology of road construction]. Minsk, BNTU Publ., 2003. 202 p.
5. ТКП 45-3.03-19-2006 (02250). Car roads. Design standards. Minsk, Belgiprodor Publ., 2006. 47 p.
6. ТКП 45-3.03-96-2008 (02250). Highways of lower technical categories. Design rules. Minsk, Belgiprodor Publ., 2008. 21 p.
7. Misyuchenko V. M. Pererabotka promyshlennykh otkhodov i razrabotka dokumentov dlya predpri-yatiya [Industrial waste processing and development of documents for an enterprise: study guide. allowance]. Minsk, IVTs Minfina Publ., 2018. 99 p.
8. GOST 32495-2013. Crushed stone, sand and sand-crushed stone mixtures from crushed concrete and reinforced concrete. Specifications. Minsk, Gosudarstvennyy komitet po standartizatsii Respubliki Belarus' Publ., 2016. 12 p.
9. Mikulsky V. G. [et al.]. Stroitel'nyye materialy [Building materials]. Moscow, ASV Publ., 1996. 488 p.
10. Ukazaniyapo otsenke prochnosti i raschetu usileniya nezhestkikh dorozhnykh odezhd (VSN 52-89) [Instructions for assessing the strength and calculating the reinforcement of non-rigid road pavements (VSN 52-89)]. Moscow, TsBNTI Minavtodora RSFSR Publ., 1982. 77 p.
11. Mytko L. R. Otsenka transportno-ekspluatatsionnykh kharakteristik avtomobil'nykh dorog [Assessment of transport and operational characteristics of highways]. Minsk, VUZ-YUNITI Publ., 2001. 200 p.
12. Vavilov A. V., Bugrim K. V. Sovershenstvovaniye tekhnicheskikh sredstv dlya provedeniya tekushchego remonta avtodorog. Problemy povysheniya kachestva i resursosberezheniya v dorozhnoy ot-rasli: sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Improvement of technical means for the current repair of roads. Problems of improving the quality and resource conservation in the road industry: a collection of proceedings of the international scientific and technical conference]. Minsk, 2013, pp. 39-42 (In Russian).
Информация об авторах
Вавилов Антон Владимирович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой механизации и автоматизации дорожно-строительного комплекса. Белорусский национальный технический университет (220013, г. Минск, пр-т. Независимости, 65, Республика Беларусь). E-mail: ftkcdm@bntu.by
Дашко Андрей Леонидович - аспирант, старший преподаватель кафедры механизации и автоматизации дорожно-строительного комплекса. Белорусский национальный технический университет (220013, г. Минск, пр-т. Независимости, 65, Республика Беларусь). E-mail: dashkinz7@gmail.com
Замула Андрей Анатольевич - аспирант, старший преподаватель кафедры механизации и автоматизации дорожно-строительного комплекса. Белорусский национальный технический университет (220013, г. Минск, пр-т. Независимости, 65, Республика Беларусь). E-mail: andreizml@gmail.com
Information about the author
Vavilov Anton Vladimirovich - DS (Engineering), Professor, Head of the Department of Mechanization and Automation of the Road Construction Complex. Belarusian National Technical University (65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: ftkcdm@bntu.by
Dashko Andrey Leonidovich - PhD student, Senior Lecturer, the Department of Mechanization and Automation of the Road Construction Complex. Belarusian National Technical University (65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: dashkinz7@gmail.com
Zamula Andrey Anatol'yevich - PhD student, Senior Lecturer, the Department of Mechanization and Automation of the Road Construction Complex. Belarusian National Technical University (65, Nezavisimosti Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus). E-mail: andreizml@gmail.com
Поступила 01.10.2020
