В современном мире одним из ведущих направлений дорожно-хозяйственной отрасли является повышение экологичности производства дорожных работ. является постройка конструкций слоев дорожных одежд, которые в свою очередь смогут повысить срок службы, а также станут способными к обеспечению высоких свойств эксплуатации автомобильных дорог. Наряду с этим, в качестве ресурса с целью снижения себестоимости постройки таких сооружений намного выгоднее применять различные отходы промышленности.
Развитие промышленности, которое в свою очередь сопровождается увеличением объемов производства и соответственно развитием автомобильно-дорожной сети непосредственно способствует росту антропогенной нагрузки на окружающую среду и экологию. Превышение антропогенной нагрузкой пределов самовосстановления окружающей среды и самовозобновления природных ресурсов во всех уже столкнувшихся с серьезными экологическими проблемами регионов демонстрирует тенденцию деградации практически всех составляющих биосферы: как растительного и животного мира, так уровня жизни людей. При этом изменение уровня жизни людей ввиду природных, а не социальных факторов несет значительную опасность ввиду долгосрочного и даже необратимого характера изменений, а также необходимости траты значительно больших ресурсов на стабилизацию ситуации. Таким образом во всем мире остро стоит вопрос об обязательной и тщательной проработке экологической составляющей, добросовестной и внимательной оценке экологических рисков при планировании производственных и строительных процессов и предусмотрения соответствующих мероприятий по снижению ущерба экосфере, вплоть до его полной компенсации.
В настоящее время природные минеральные ресурсы далеко не всегда являются используются рациональным образом. Значительная их часть складируется в отвалах, а также попадает атмосферу или же водоемы. Исходя из этого, возникают большие скопления отходов, которые классифицируются как «техногенные месторождения», нарушающие экологический баланс в природе. Учитывая данные факты естественным образом возникает запрос на технологии, позволяющие обеспечить более рациональное использование ресурсов, в том числе их повторное применение и полезного применения побочных продуктов производств.
Одним из основных загрязнителей окружающей среды является черная металлургия. Новейшие технологии производства металлов, соответствующего оборудования и приборов, в настоящее время следует оценивать как прогрессивные и эффективные, исключительно если вместе с повышением увеличением выпуска и качества достигается и уменьшение всех вредных выбросов в окружающую природу.
Наиболее рациональным путем снижения производства в природных минеральных ресурсах и повышения его экологичности, является увеличение использования вторичных энергетических, а также материальных ресурсов. Накопленные знания в данном вопросе показывают, что использование большинства разновидностей отходов производства весьма выгодно в экономическом плане, а также осуществимо в технической части.
В современном мире одним из ведущих направлений дорожно-хозяйственной отрасли является повышение экологичности производства дорожных работ. Применение рециклинга дорожно-строительных материалов является перспективным методом решения данной задачи, которое в свою очередь позволяет обеспечить соблюдение требуемых сроков службы дорожных конструкций, в первую очередь слове дорожной одежды, и соответствие транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, сооруженных с применением данной технологии, требованиям нормативно-технических документов. Наибольшее распространение в дорожном хозяйстве технология рециклинга нашла в области применение соответствующих инертных материалов. Широкое распространение имеет применение асфальто- и цементогранулята, стекольных и металлургических шлаков. В нашей стране содержится огромное число заводов, работающих в области черной металлургии, на которых, в свою очередь, создаются металлургические шлаки различного состава и свойств, пригодные для применения в ходе дорожных работ.
Выход доменных шлаков является наибольшим, в цифрах: на 1 тонну чугуна 0,6–0,7 тонн шлаковых отходов. Во время выплавки стали состав шлака на 1 тонну намного меньше: при мартеновском способе — 0,2–0,3 тонны, бессемеровском и томасовском — 0,1–0,2 тонны, что также является значимым объемом. Относительно наименьшее количество шлаковых отходов дает ферросплавное и ваграночных производство.
Ко вторичным ресурсам, которые в дальнейшем могут использоваться в качестве дорожно-строительного материала в рамках технологии рециклинга, относятся золы (золошлаки) — отходы сжигания на тепловых электростанциях твердотельного топлива, а именно, угля, сланцев, торфа или же иных горючих материалов.
Процент утилизированных отходов в Российской Федерации составляет порядка 10 процентов, в развитых странах Запада примерно 50 процентов, в Германии и Франции этот уровень приближается к отметке в 70 процентов, а в Финляндии порядка 90 процентов. В ходе дорожных работ металлургические и золошлаки находят применение при сооружения земляного полотна, для устройства укрепленных оснований, а также в составе минерального порошка и как инертный материал в составе асфальто-/цементобетона. В Российской Федерации требования к шлаковым инертным материалам регламентируются ГОСТ 32826–2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и песок шлаковые. Технические требования» Золошлаки и зола-унос используется как модифицирующая добавка к органическим и неорганическим вяжущим. С целью распространения их применение Федеральным дорожным агентством утвержден ОДМ 218.2.031–2013 «Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве».
Весьма рациональным в экономическом плане решением является использование сталеплавильных шлаков в форме крупного заполнителя в составе асфальтобетона. Использование сталеплавильных шлаков вместе с активным элементом (хлористым кальцием) предоставляет возможность вести дорожные работы при более низких температурах окружающей среды.
Отвальные шлаки, а также минеральный порошок из сталеплавильных шлаков весьма широко применяют входе работ по устройству асфальтобетонных слоев дорожной одежды.
Именно из шлаков сталеплавильного происхождения производят минеральный порошок высокого качества, который в свою очередь является важнейшим структурообразующим компонентом асфальтобетонной смеси. Минеральный порошок из сталеплавильных шлаков обладает более дисперсной структурой по сравнению с минеральным порошком на основе карбонатных материалов, что обеспечивает равномерное распределение при смешивании с битумным вяжущим.
Асфальтобетонные слои дорожной одежды, устроенные с применением щебня шлакового, при соблюдении правил выполнения технологических процессов, а также требований, предъявляемых к инертному материалу [1], обеспечивают требуемую прочность и устойчивость к стиранию, а также характеризуются большим коэффициентом сцепления и большим сопротивлением сдвиговым нагрузкам.
На Строительном факультете Пермского национального исследовательского политехнического университета были проведены исследования по определению возможности использования в качестве крупнозернистого заполнителя для дорожных цементобетонов шлака Чусовского металлургического завода и произведена его проверка на коррозионную стойкость [3]. Основу металлургических шлаков составляют оксиды CaO, SiО2, MgO и FeO.
В ходе исследовательских работ было установлено, что агрессивные среды не способны разрушить цементобетон. Более того, цементобетон с применением щебня шлакового сохранил способность к набору прочности в течении времени, обусловленную его изначальной структурой. Однако стоит отметить, что набор прочности цементобетона со временем имеет более высокие темпы при использовании щебня природного происхождения. Тем не менее можно сделать уверенный вывод, что применение шлаковый щебень в составе дорожных цементобетонов не снижает их устойчивость к агрессивным воздействиям окружающей среды, что делает его применение привлекательным и экономическим обоснованным техническим решением, особенно при производстве дорожных работ в регионах с дефицитом природных источников каменных материалов и развитым производственным сектором, обуславливающего наличие значительного количества шлаковых отходов местных производств.
Исследовательские работы цементобетон с применением щебня шлакового Чусовского металлургического комбината способны продемонстрировать обоснованность применения шлаковых материалов в дорожном хозяйстве и перспективность технологии рециклинга в целом., а также внести вклад в снижении экологической нагрузки в ряде регионов.
Литература:
- ГОСТ 32826–2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и песок шлаковые. Технические требования».
- ОДМ 218.2.031–2013 «Методические рекомендации по применению золы-уноса и золошлаковых смесей от сжигания угля на тепловых электростанциях в дорожном строительстве»
- 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.
- Рябова Т. В. Новые технические решения по охране окружающей среды в черной металлургии // Новости черной металлургии за рубежом. — 2002. — № 2. — С. 104–105.
- 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.
