CC BY
15ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПРОЕКТЫ
УДК 625.855.3
ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЙ ПОРОШОК КАК ЗАМЕНИТЕЛЬ ТРАДИЦИОННОГО МИНЕРАЛЬНОГО ПОРОШКА ДЛЯ АСФАЛЬТОБЕТОНА
Г.Я. Дрозд
ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»
Бизирка И.И.
(ЛНАУ, г. Луганск, Украина)
Аннотация. Приведен сравнительный анализ физико-механических характеристик минерального порошка и органо-минерального порошка из осадков сточных вод, а так же проанализированы исследования асфальтового вяжущего и асфальтобетона с этими добавками.
Ключевые слова: минеральный порошок, осадок сточных вод, утилизация, сырьевая база, асфальтобетон.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами.
В последние годы дорожные организации страны в качестве минерального порошка использовали цементную пыль, золу-унос, шлаковые отходы.
Однако вопрос о решении сырьевой базы для получения минерального порошка из техногенных отходов промышленности является по-прежнему открытым.
Исходя из возможности утилизации в асфальтобетон подготовленных (высушенных и измельченных) коммунальных отходов - осадков сточных вод (ОСВ) [1], последние можно рассматривать как сырьевую базу для получения дисперсного органо-минерального порошка.
Анализ последних достижений и публикаций.
Наиболее полно вопрос утилизации ОСВ в асфальтобетон освещен в работе [1]. В ней показана возможность использования этого органо-минерального отхода в качестве компонента (аналога минерального порошка) асфальтобетона. В работе [2] обосновано эффективность и конкурентоспособность использования органо -минерального порошка в асфальтовом вяжущем. В связи с наличием в
органо-минеральном порошке органической составляющей представляет интерес его соответствия требованиям, предъявляемым ДСТУ [3] к минеральным порошкам.
Цель работы.
Выполнить сравнительный анализ традиционного минерального порошка для асфальтобетона и органо-минерального порошка из осадков сточных вод, исследовать свойства асфальтового вяжущего и асфальтобетона с добавками минерального порошка, золы и органо-минерального порошка.
Материалы и методики исследований.
Использовали: а) депонированный в течении 10 лет ОСВ Октябрьских очистных сооружений г. Луганска; б) золу после сжигания ОСВ; в) минеральный порошок по [3]; г) органическое вяжущее - битум дорожный БНД 60/90.
Исследовали свойства органо-минерального порошка по ГОСТ 12784-78 - "Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний" и сопоставляли их с требованиями [3]; свойства асфальтового вяжущего по ГОСТ 11501, ГОСТ 11506, ГОСТ 11505 и ДСТУ Б.В.2.7-81-98; свойства асфальтобетона по ДСТУ Б.В.2.7-119-2003.
Результаты и их обсуждение.
Минеральный порошок [3] представляет собой каменную муку или пыль, получаемую в результате дробления известняков и доломитов.
Минеральный порошок бывает двух видов: неактивированный и активированный.
Минеральный порошок МП-1 активированный или неактивированный получают в результате измельчения или помола карбонатных пород.
Минеральный порошок МП-2 из некарбонатных пород, а так же произведенный из вторичных отходов промышленного производства: металлургических шлаков, золы-уноса, цементной пыли и др.
В таблице 1 приведены сопоставительные данные показателей, предъявляемых к минеральному порошку I и II марки (из техногенного сырья) и органо-минерального порошка из ОСВ.
По основным нормируемым показателям: зерновому составу, пористости, набуханию образцов из смеси порошка с битумом, показателю битумоемкости, влажности - органо-минеральный порошок соответствует требованиям ДСТУ Б.В.2.7-121-2003, при этом по ряду показателей он соответствует порошку II марки (пористость), а по отдельным показателям минерального порошку I марки.
Таблица 1 - Сопоставление требований к материалам, применяемым в качестве минерального порошка в сравнении с осадком сточных вод
(ОСВ)
№ п/п Наименования показателя Нормы по маркам и видам минерального порошка, по требованиям ДСТУ Б.В.2.7-121-2003 Основные показатели производителей минерального порошка Органо-минеральный порошок из ОСВ
I марка II марка
активированный неакти виро-ванный неакти виро-ванный Фирма ООО "Алеко" Украина "Комп ания Елань" Россия
1 Содержание частиц, % по массе, не менее - менее 0,071 мм - менее 1,25 мм 80 100 70 100 4 0 100 70 100 71,3 100 80 100
2 Пористость, % по объему, не более 30 35 40 35 31,6 36,36
3 Набухание образцов из смеси порошка с битумом, не более,% 1,5 2,5 3,0 2,5 2,2 2,35
4 Показатель битумоемкости, г, не 50 65 75 - 56,6 59,27
5 Влажность, % по массе, не более 0,5 1,00 2,5 1 0,45 0,5
Остается неясным - к какой категории активированный или неактивированный относится органо-минеральный порошок. Исходя из данных [4], органическая составляющая осадка имеет следующий элементный состав: углерод 35,4-87,8%, водород 4,5-8,7%, сера 0,22,7%, азот 1,8-8,0% и кислород 7,6-35,4%, которая при хранении осадка во времени преобразуется в белково-, жиро-, углеводоподобные вещества, в сумме составляющие 80—85%. Остальные 15—20% приходятся на долю лигнино-гумусового комплекса соединений. Суммарное содержание тяжелых металлов в осадке по данным химического анализа "Водоканалов" не превышает 0,3%. Жироподобные вещества обладают анионактивными свойствами, а тяжелые металлы катионактивными. Подобные вещества в соответствии с приложением А [3] специально используются для активации минеральных порошков. Таким образом, органо-минеральный порошок из ОСВ является активированным, что и делает его конкурентом традиционному минеральному порошку.
В таблице 2 приведен химический состав минерального порошка из известняка и органо-минерального порошка из ОСВ.
_Таблица 2 - Химический состав МП из известняка и ОСВ_
Анализируемый материал Химический состав, %
ннн О и О <1 О и СаО MgO О О £ О т
Известняк 43,83 0,34 0,05 0,52 54,35 0,65 0,04 0,05 0,05
ОСВ 20,77 46,3 10,05 9,25 6,10 1,94 0,95 0,80 1,60
В соответствии с пунктами ДСТУ [3]:
"3.2.2. В порошке минеральном неактивированном количество глинистых примесей не должна превышать 5% от массы порошка, в том числе полуторных окислов А12 О3 + Fe2O3 должно быть не более 1,7%.
3.2.3. В порошке минеральном активированном количество глинистых примесей не должна превышать 15% от массы порошка, в том числе полуторных окислов А12 О3 + Fe2O3 должно быть не более 5%.
3.2.5. В минеральном порошке не должно быть свободного оксида или гидроксида кальция". Исходя из данных таблицы 2, требования ДСТУ по содержанию полуторных окислов не выполняются А12 О3 + Fe2O3 =19,3%, что превышает нормируемые значения.
Несмотря на это, исследования асфальтового вяжущего с добавками минерального порошка, золы и органо-минерального порошка свидетельствуют о положительном их влиянии на его свойства (таблица 3).
Во всех случаях введение этих добавок в битум уменьшает пенетрацию и растяжимость при 250С и заметно повышает температуру размягчения вяжущего. Органическая составляющая порошка и повышенное содержание А12 О3 + Fe2O3 не ухудшают качество асфальтового вяжущего.
В таблице 4 приведены физико-механические свойства с различным видом добавок.
Как следует из таблицы, введение в состав асфальтобетона минерального порошка I категории (известняковый порошок), минерального порошка II категории (зола) и органо-минерального порошка из ОСВ не превышает по показателям основные требования ДСТУ Б.В.2.7-119-2003 (водонасыщение, набухание, пределы прочности и водоустойчивость).
Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1 . Органо-минеральный порошок из ОСВ соответствует по основным показателям требованиям ДСТУ на минеральный порошок: зерновому составу, пористости, набуханию образцов из смеси порошка с битумом, показателю битумоемкости и влажности, но не соответствует требованиям по содержанию полуторных окислов А12 Оэ + Fe2Oз.
2. Исследования свойств асфальтового вяжущего и асфальтобетона с органо-минеральным порошком в сравнении с минеральными порошками I и II категории показали, что, несмотря на повышенное содержание полуторных окислов А12 О3 + Fe2O3 в органо-минеральном порошке, это не отражается на основных нормируемых показателях асфальтобетона (водонасыщение, набухание, пределы прочности и водоустойчивость).
3. Органо-минеральный порошок из коммунального отхода -осадка сточных вод можно рассматривать как заменитель традиционного минерального порошка при производстве асфальтобетона.
Таблица 3 - Сравнение показателей асфальтового вяжущего с добавками 20% МП, золы и ОСВ
№ п/п Наименование материала Показатели
температура размягчения, 0С по кольцу и шару растяжим ость (см) при 250С глубина проникновения иглы при пенетрации, х0,1мм при 250С сцепление асфальтового вяжущего со стеклом, %
1 Битум БНД 60/90 47,5 94,0 59,0 90,17
2 БНД 60/90+ минеральны й порошок 48,0 27,5 47,5 97,18
3 БНД 60/90+зола 51,0 19,5 45,0 95,20
4 БНД 60/90+ осадок сточных вод 50,5 27,0 47,5 91,57
Таблица 4 - Физико-механические свойства асфальтобетона с различным видом добавок
№ п/п Состав асфальтобетона (плотный, тип Б) Объе мный вес, г/см3 Водона-сыщени е, % Набухание, % Предел прочности, МПа при температуре Коэффи циент водоуст ойчивос ти
200С 500 С
1 Щебень - 35%. Отсев дробления щебня - 59%. Минеральный порошок - 6% 2,29 1,71 0,8 6,6 2,2 0,85
2 Щебень - 35% .Отсев дробления щебня - 59% . Зола -6% 2,31 2,56 0,85 6,0 2,3 0,95
3 Щебень - 35% .Отсев дробления щебня - 59% .ОСВ -6% 2,28 2,93 0,13 5,6 2,9 0,91
4 Требования ДСТУ Б В.2.7 -119-2003 - 1,5-3,5 не более 0,85 2,4 1,2 не менее 0,85
Библиографический список
1. Бреус Р.В. Зниження об'емгв накопичених eidxodie водоочищення - ocadie стiчних вод, шляхом ïx утилгзаци в асфальтобетон: автореф. дис. На здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 21.06.01 "Екoлoгiчнa безпека" / Р.В. Бреус ; Укратський науково-до^дний тститут екoлoгiчниx проблем -Хартв, 2007. - 21 с.
2. Дрозд Г.Я. Исследование асфальтового вяжущего с минеральным и органо-минеральным порошком / Г.Я. Дрозд, В.В. Рогулин, И.И. Бизирка, Джаафар Елаллак // Мiжвузiвcький збiрник "Нaукoвi нотатки". - 2012. -Луцьк. - №36. - С. 104-108.
3. ДСТУ Б.В.2.7-121-2003. Будiвельнi мamерiaли. Порошок мтеральний для асфальтобетонних сумшей. Техтчт умови / Держбуд Укра'ти. - К.: Держбуд Укра'ши, 2003.- 16 с.
4. Яковлев С.В. Канализация / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов. - Москва: Стройиздат, 1975. - 625 с.
Дрозд Геннадий Яковлевич, доктор технических наук, профессор, drozd.g @mail.ru Россия, Орел, Орловский Государственный Аграрный Университет
Бизирка Ирина Ивановна, аспирант Украина, Луганск, Луганский национальный аграрный университет ORGANIC-MINERAL POWDER AS SUBSTITUTE OF
TRADITIONAL POWDER FOR ASPHALT CONCRETE
Drozd G., Bizirka I.
The comparative analysis of physical and chemical descriptions of mineral powder and organic-mineral powder is conducted from precipitations of sewages, and research was similarly analyzed asphaltic astringent and asphalt concrete with these additions.
Key words: mineral powder, deposit of sewages, utilization, source of raw materials, asphalt concrete.
Drozd Gennadij Jakovlevich, doctor of technical Sciences, Professor, drozd.g @mail.ru, Russia, Orel, Orel State Agrarian University Bizirka Irina, aspirant, Lugansk Agrarian University
