Научная статья на тему 'Строительство автомобильных дорог на основе вторичных материалов'

Строительство автомобильных дорог на основе вторичных материалов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
2249
220
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА / HIGHWAY / ОТХОДЫ / ЗОЛА / ШЛАК / SLAG / МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА / MINERAL SUBSTANCES / WASTE PRODUCTS / ASHES

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Пугин К.Г., Юшков В.С.

В настоящее время актуальным направлением в развитии дорожной сети России является строительство конструкций дорожных одежд, которые позволяют повысить сроки службы и обеспечить высокие транспортно-эксплуатационные свойства автомобильных дорог. При этом в качестве материалов для снижения себестоимости строительства подобных инженерных сооружений целесообразно применять отходы промышленности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Пугин К.Г., Юшков В.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONSTRUCTION HIGHWAYS ON THE BASIS OF SECONDARY MATERIALS

Now an actual direction in development of high system of Russia is construction designs road clothes which allow to raise service life and to provide high transport and service properties of highways. Thus as materials for decrease of the cost price construction similar engineering constructions it is expedient to apply waste products of the industry.

Текст научной работы на тему «Строительство автомобильных дорог на основе вторичных материалов»

малых форм предприятий в научно-технической сфере» - Гос. контракт № 8805р/9450 от 01.03.2011 г.

Список литературы:

1. Стенникова О.В. Проблемы витаминной обеспеченности детей школьного возраста в современных условиях / О.В. Стенникова, Л.В. Левчук, Н.Е. Санникова // Проблемы современной педиатрии. - 2008. - № 4. - С. 62-67.

List of references:

1. Stennikova O.V. Problems of vitamin provision of school age children in contemporary conditions / O. V. Stennikova, L.V. Levchuk, N.E. Sannikov // Problems of Contemporary Pediatrics. - 2008. - № 4. -P. 62-67.

К.Г. Пугин

канд. техн. наук, доцент, кафедра АТМ, ФГБОУ ВПО «Пермский национальный

исследовательский политехнический университет»

В.С. Юшков

аспирант, кафедра АТМ, ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация. В настоящее время актуальным направлением в развитии дорожной сети России является строительство конструкций дорожных одежд, которые позволяют повысить сроки службы и обеспечить высокие транспортно-эксплуатационные свойства автомобильных дорог. При этом в качестве материалов для снижения себестоимости строительства подобных инженерных сооружений целесообразно применять отходы промышленности.

Ключевые слова: автомобильная дорога, отходы, зола, шлак, минеральные вещества.

K.G. Pugin, Candidate of Technical Sciences , The senior lecturer, Perm national research polytechnical university

W.S. Jushkov, the post-graduate student, Perm national research polytechnical university

CONSTRUCTION HIGHWAYS ON THE BASIS OF SECONDARY MATERIALS

Abstract. Now an actual direction in development of high system of Russia is construction designs road clothes which allow to raise service life and to provide high transport and service properties of highways. Thus as materials for decrease of the cost price construction similar engineering constructions it is expedient to apply waste products of the industry.

Keywords: the highway, waste products, ashes, slag, mineral substances.

Промышленное развитие, сопровождающееся расширением производственной деятельности и развитием транспортной сети, непременно способствует увеличению антропогенной нагрузки на природную среду. Превышение такой нагрузкой пределов

самовосстановительных возможностей природы в ряде экологически чувствительных регионов отражает общую тенденцию угнетения развития всех компонентов растительного и животного мира, в том числе угрозу жизни и здоровью людей.

Добываемые природные минеральные ресурсы не всегда используются рационально. Значительная их часть (до 90% и более) отправляется в отвалы, водоемы, атмосферу. При этом создаются огромные запасы отходов, так называемые «техногенные месторождения», которые нарушают экологическое равновесие в природе (рис. 1) [1].

Черная металлургия является один из основных загрязнителей окружающей среды. Новые технологические процессы производства металла, агрегаты, оборудование могут считаться прогрессивными, эффективными только в том случае, если наряду с увеличением выпуска продукции, повышением его качества и других технико-экономических показателей достигается уменьшение вредных выбросов в окружающую среду [2].

Рисунок 1 - Шламохранилище

Одним из путей снижения материалоемкости производства продукции, увеличения его экологичности является повышение использования вторичных материальных и энергетических ресурсов. Опыт показывает, что использование многих видов отходов производства экономически выгодно и технически осуществимо.

Одним из актуальных направлений в развитии дорожной сети России является строительство укрепленных конструкций дорожных одежд, которые позволяют повысить сроки службы и обеспечить высокие транспортно-эксплуатационные свойства автомобильных дорог. При этом в качестве вяжущих материалов для снижения себестоимости строительства подобных инженерных сооружений целесообразно применять отходы промышленности. В России имеется большое количество предприятий черной металлургии, на которых в зависимости от технологии производства металла, в больших количествах образуются шлаки различного состава и свойств (рис. 2).

Наибольшим является выход доменных шлаков, на 1 т чугуна он составляет 0,60,7 т. При выплавке стали выход шлаков на 1 т значительно меньше: при мартеновском способе 0,2-0,3 т, бессемеровском и томасовском 0,1-0,2; при выплавке стали в электропечах 0,1-0,04 т. Количество шлаков ферросплавного производства и ваграночных шлаков сравнительно невелико [3].

Применение вторичных ресурсов, которые можно использовать или в качестве непосредственно дорожно-строительного материала или как исходный продукт для его

получения.

К таким отходам относятся золы и шлаки - продукты сжигания на тепловых электростанциях (ТЭС) твердого топлива: угля, торфа, сланцев и других горючих материалов.

Уровень утилизации этих отходов в России составляет около 10%; в ряде развитых стран - около 50%, во Франции и в Германии - 70%, а в Финляндии - около 90 %. В дорожном строительстве золы и золошлаковые смеси используются при сооружении земляного полотна, для устройства укрепленных оснований, в качестве заполнителя и минерального порошка в асфальтобетонах. Золы сухого улавливания можно применять в качестве самостоятельного вяжущего, а также как активную добавку к неорганическим и органическим вяжущим веществам [4].

Рисунок 2 - Шлаки черной металлургии

Наиболее экономичны конструкции с использованием сталеплавильных шлаков крупностью до 40 мм. При эксплуатации модуль упругости слоев в основании медленно возрастает вследствие наращивания прочности. Применение шлаков с активизато-ром (хлористым кальцием) дает возможность вести дорожные работы в зимнее время.

Отвальные шлаки и минеральный порошок из сталеплавильных шлаков успешно используют при приготовлении асфальтобетона для верхних слоев дорожных одежд.

Асфальтобетонные покрытия со шлаковым заполнителем характеризуются высокой прочностью, устойчивостью к истиранию, большим коэффициентом сцепления, отсутствием сдвиговых деформаций. Недостатком шлаковых асфальтобетонных смесей является их высокая средняя плотность, на 15-25% превышающая плотность смесей из природных материалов.

Из сталеплавильных шлаков получают высококачественный минеральный порошок, являющийся важным структурообразующим наполнителем асфальтобетона. На долю минерального порошка приходится 90-95% суммарной поверхности минеральных зерен, входящих в состав асфальтобетона. Минеральному порошку из сталеплавиль-

ных шлаков свойственна более развитая поверхность, чем у порошка из карбонатных материалов и, как следствие, более высокое набухание его в смеси с битумом.

Минерального порошка в смеси должно быть достаточным лишь для придания асфальтобетону нормативной плотности и прочности. Повышение массовой доли минерального порошка в смеси сверх необходимого минимума понижает трещиностой-кость покрытий и резко снижает их сдвигоустойчивость [5].

В Пермском национальном исследовательском политехническом университете на автодорожном факультете были проведены исследования по определению возможности использования в качестве заполнителя для бетонов шлака Чусовского металлургического завода и произведена его проверка на коррозионную стойкость. Основу металлургических шлаков составляют оксиды СаО, ЭЮ2, МдО и РеО. Повышенное содержание ЭЮ2 в шлаках приближает их к кислым, а СаО - к основным. По содержанию оксидов железа, в частности РеО, шлаки разделяют на окислительные и восстановительные. Значительное количество РеО делает шлак окислительным.

Одно из направлений по использованию больших объемов металлургических шлаков это использование их в бетонах для фундаментов.

На грузонапряженных автомагистралях с учетом длительных сроков эксплуатации непрерывно армированные цементобетонные покрытия строить выгоднее, чем асфальтобетонные, несмотря на то, что асфальтобетонные покрытия имеют преимущество перед цементобетонными покрытиями в части ремонтопригодности. Использование цементобетонов для строительства покрытий обеспечивает повышение безопасности движения на дороге, особенно в дождливую погоду, уменьшая риск аквапла-нирования транспортных средств, благодаря быстрому удалению воды с поверхности, повышенной и устойчивой шероховатости и улучшению дренажа дорожной одежды. На таких покрытиях также снижается уровень шума от движения транспорта.

Таблица 1 - Результаты испытаний

Среда фенола Среда сульфата натрия

Показатель Шлаковый щебень Природный щебень Шлаковый щебень Природный щебень

В момент замачивания

Вес, гр 2300 г 2500 2300 2500

Рсж , МПа 36 32 36 32

Через 1 месяц

Вес, гр 2450 2550 2400 2500

Рсж, МПа 37,6 41,6 41,6 50,0

Через 2 месяца

Вес, гр 2460 2600 2350 2650

Рсж, МПа 46,4 50,5 42,0 53,0

Испытания на коррозийную стойкость бетона проводились на основе методики,

изложенной в книгах С.Н. Алексеева, Ф.М. Иванова «Долговечность железобетона в агрессивных средах». Для испытаний были взяты две среды: сульфат натрия с концентрацией 6000 мг/л и органическая среда фенола с концентрацией 10 г/л.

Образцы - кубики 10х10х10 см из бетона на шлаковом и природном щебне находились одновременно в каждом виде раствора.

Через 1 и 2 месяца из каждого раствора бралось по 4 кубика на шлаковом и по 4 кубика на природном щебне и производилось испытание на сопротивление сжатию. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

По окончании исследования выявлено, что агрессивные среды не разрушают ни тот, ни другой бетон (рис. 3). Напротив, бетон продолжает набирать прочность. Несмотря на то, что прочность бетона на природном щебне увеличивается быстрее прочности бетона на шлаковом щебне, это не мешает заявить о том, что шлаковый щебень стоек к агрессивным средам, а образцы бетона на нем не теряют своей прочности.

Рисунок 3 - Образцы из бетона

Исследования бетона на шлаковом щебне Чусовского металлургического комбината доказывают обоснованность применения шлака, а главное - приобретаемую при этом экономическую выгоду и решая экологическую проблему Пермского края.

Список литературы:

1. Пугин К.Г., Юшков В.С. Строительство автомобильных дорог с использованием техногенных материалов // Вестник ПГТУ «Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности» № 1. г. Пермь, 2011. С. 35-43.

2. Пугин К. Г., Юшков В.С. Использование твердых отходов черной металлургии в материалах для строительства автомобильных дорог // Журнал «В мире научных открытий» № 5, часть 4. г. Красноярск, 2010. С. 53-57.

3. Отходы черной металлургии: концепция утилизации. и^: http://www.74rif.ru/concept-ua.html.

4. Рябова Т.В. Новые технические решения по охране окружающей среды в черной металлургии // Новости черной металлургии за рубежом. - 2002. - № 2. -С. 104-105.

5. Пугин К.Г., Юшков В.С. Применение отходов металлургии для дорожного строительства // Материалы международной конференции, посвященной 1000 - летию Ярославля «Безопасность городской среды». г. Ярославль, 2010. С. 269-273.

List of the references:

1. Pugin K.G., Jushkov W.S. Construction of highways with use materials // Bulletin PGTU «Preservation of the environment, transport, safety of ability to live» Perm 2011 № 1. P. 35-43.

2. Pugin K.G., Jushkov W.S. Use of firm waste products of ferrous metallurgy in materials for construction of highways // Magazine «In the world of discoveries» Krasnoyarsk 2010 № 5 part of 4. P. 53-57.

3. URL: http://www.74rif.ru/concept-ua.html.

4. Rjabova T.V. New technical decisions on preservation of the environment in ferrous metallurgy// News of ferrous metallurgy abroad. - 2002. - № 2 P. 104-105.

5. Pugin K.G., Jushkov W.S. Application of waste products of metallurgy for road construction // Materials of the international conference devoted 1000 Yaroslavl «Safety of the city environment» Yaroslavl of 2010 P. 269-273.

УДК 627.11

С. С. Эшев

канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Разработка и эксплуатация

нефтяных и газовых месторождений», Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан

Б. Б. Рахимов

соискатель, кафедра «Геология и разведка нефтегазовых месторождений», Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан

Н.Н. Султонов

соискатель, кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗМЫВАЮЩИХ СКОРОСТЕЙ ВОДНОГО ПОТОКА ДЛЯ НЕСВЯЗНОГО ГРУНТА НА ДНЕ И НА ОТКОСЕ КАНАЛОВ

Аннотация. На базе проведенных лабораторных опытов описывается кинематическая структура размывающих скоростей водного потока в условиях несвязного грунта пролегающих в трапецеидальных каналах. Приводится методика проведения лабораторных опытов и анализ результатов исследований. Описано влияние пульсационных и вертикальных скоростей на размыв русла трапецеидального канала.

Ключевые слова: неразмывающая (допустимая) скорость воды, несвязанный грунт, пульсация.

S.S. Eshev, Karshi ingineering-economic institute (Uzbekistan)

B.B. Rahimov, Karshi ingineering-economic institute (Uzbekistan)

N.N.Sultonov, Karshi ingineering-economic institute (Uzbekistan)

EKSPERIMENTAL RESEARCH OF WASHOUT SPEED OF WATER STREAM FOR

INCONSISTENT GROUND IN THE BOTTOM AND ON THE RIVERBED OF CHANNELS

Abstract. In this article on the basis of laboratory experiments the kinematics structure of washing away speeds of a water stream in the conditions of an inconsistent ground adjoining in trapeze form channels is described. It is given the carrying out technique laboratory experiences and the analysis of results of researches. In this article it is described the influence of pulsation and vertical speeds on riverbed washout of the trapeze form channels.

Keywords: Allowed velocity of water, unbounded soil, pulsation.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.