Использование вторичного минерального сырья в устройстве земляного полотна и повышение сдвигоустойчивости основания дорожной одежды

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 624.138.23; 67.03

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В УСТРОЙСТВЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ПОВЫШЕНИЕ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ ОСНОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Мухаррямов Иршат Рафисович

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский архитектурно-

строительный университет»

Россия, Санкт-Петербург

Аспирант кафедры «Автомобильные дороги, мосты и тоннели»

E-mail: mr.irshat@mail.ru

В статье затронуты вопросы перспективного развития автомобильных дорог в период до 2025 года. Рассмотрены существующие способы использования отходов промышленности в строительстве дорог, в частности укрепление их конструктивных элементов. Рационализация использования вторсырья решит не только один из вопросов экологии, но и повысит надежность экономики, за счет экономии на каменных, а также на грунтовых материалах, используемых в строительстве дорог. В статье приведены примеры укрепления, и их недоработанные моменты. Предложены пути их модернизации, а также предложено несколько новых вариантов укрепления элементов дороги.

Ключевые слова: автомобильная дорога, автотранспорт, дорожная одежда, нагрузка, сдвигоустойчивость, каменные материалы, структурообразующий материал, отходы производства, вторсырье, шламы, шлаки.

автомобильный дорога отход промышленность

Mukharriamov Irshat Rafisovich

Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Saint-Petersburg architecture construction University" Russia, St. Petersburg Postgraduate student of the Department "Roads, bridges and tunnels" E-mail: mr.irshat@mail.ru

USE OF RECYCLED MINERAL RAW MATERIALS IN THE DEVICE OF THE SUBGRADE AND INCREASING THE SHEAR RESISTANCE OF THE BASE OF THE PAVEMENT

The article raises the issues of prospective development of roads in the period up to 2025. The existing methods of use of industrial waste in road construction, in particular the strengthening of its structural elements. The rationalization of the use of recycled materials will solve not only one of the environmental issues, but also increase the reliability of the economy, by saving on stone, and clay materials used in construction of roads. The article provides examples of strengthening and unfinished moments. The ways of their modernization, and proposed several new variants of strengthening of road elements.

Keywords: road, vehicles, road pavement, load, stone materials, structural materials, wastes, recyclable materials, sludge, slag.

В соответствии с Национальной программой модернизации и развития, автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года будут построены новые дороги и реконструированы существующие. В результате протяженность сети автомобильных дорог возрастет до 845 тыс. км [1]. Планирование такого масштабного увеличения автодорог связано с резким скачком количества транспорта за последние 20 лет. Фактическая нагрузка на ось транспортного средства с годами становилась больше, и её увеличение требовало от инженеров разработки мероприятий связанных с повышением прочностных и качественных показателей автомобильных дорог. Конструкции дорог стали делать толще, в расчеты дорожных одежд стали включать армирующие геосинтетические материалы, также стали использовать и разрабатывать новые материалы и это привело к проблеме нехватки строительных материалов, один из которых каменный материал (щебень) для устройства слоев основания и покрытия дорожной одежды.

У 25% областей нашей страны дефицит каменных материалов. При строительстве и ремонте автодорог прослеживается тенденция к применению новых материалов и технологий, требующих для их реализации меньших затрат ресурсов и энергии. Проведенные многолетние исследования говорят о том, что одной из наиболее современных возможностей решения проблемы, связанной с каменными материалами, является использование в конструктивных слоях дорожных одежд структурообразующих материалов. Эффективность применения структурообразующих материалов в основании дорожной одежды доказано испытаниями и расчетами. К примеру, доказано, что нагрузки для частиц размером 70, 40, 20, 10, 5 мм на контактах между частицами будут соответственно 1029, 336, 84, 21, 5 Н. Соотнеся размеры частиц с усилиями, можно сделать вывод о том, что с уменьшением размера частиц усилие на контакте между частицами уменьшается. В результате действия автомобильной нагрузки в верхней зоне дорожной одежды, на границе покрытия с основанием из щебня при прохождении нагрузки возникают касательные напряжения в 10 раз больше по сравнению с нижней зоной основания [2]. Поэтому верхняя зона основания должна иметь высокую сдвигоустойчивость, а нижняя воспринимать нагрузки и равномерно распределять на нижележащий слой.

В качестве структурообразующего материала можно рекомендовать цементопесчаный раствор, шламы глиноземных комбинатов, гранулированный доменный шлак, известняковые высевки после термообработки[3].

Наиболее известные в наше время структурообразующие материалы, которые смогут повысить прочность дорожных конструкций - это отходы промышленности. Экономно и экологично, а самое главное повышается показатель надежности дорог (касательно прочностных характеристик).

Один из отходов промышленности, используемый в строительстве (отмечалось выше), является нефелиновый шлам, который представляет собой влажный сыпучий пескообразный материал[4]. Барьером для максимально комплексного использования нефелиновых руд является неоднородность химического состава сырьевых материалов, а также амплитуда разбросанности фракций. Если же вторую проблему можно решить просеиванием через сито и тем самым добиться однородности в плане фракций[5], то вопрос с химическим составом все еще решается. Несмотря на данную проблему, продолжается использование нефелинового шлама в строительстве, принимая шлам близким к портландцементу. Но недоработанность данного вопроса не дает полностью усовершенствовать методы.

Разработаны методические рекомендации по применению нефелинового шлама Ачинского глиноземного комбината при устройстве оснований автодорог. В России, кроме ачинского шлама, функционирует еще много заводов, специализированных на выпуске портландцемента, поэтому задача стоит масштабная и решение будет полезным для данных предприятий и для дорожного строительства. Основываясь на данную методическую рекомендацию, нужно провести те же эксперименты применительно к шламовым отходам других заводов. Необходимо более подробно изучить химическую сторону шламов, выйти на новый уровень правильного фракционирования и разрабатывать индивидуально для каждого вида шлама свои методологические требования при использовании с целью повышения прочности элементов автомобильной дороги. Пока что нефелиновый шлам из-за перечисленных выше недостатков используется на дорогах низких категорий (на V категории, и на дорогах с низкой интенсивностью движения), а совершенствование методов даст новую возможность использования шлама и на дорогах более высоких категорий. Также необходимо рассмотреть возможность использования отходов промышленности на обочинах дорог в комбинации с щебнем; в качестве песчано-гравийной подушки при устройстве искусственных сооружений.

Литература

1. Национальная программа модернизации и развития автомобильных дорог Российской Федерации до 2025 года.

2. Кузнецов, А.П. Дорожные основания из щебня, укрепленного бокситовым шламом и обожженными, известняковыми отходами / А.П. Кузнецов // Автомобильные дороги, 1983. - 26 с.

3. Авт. Свид. № 483477 - «Бюллетень изобретений». №3, 1975. - 3с.

4. Клековкина, М. П. Использование нефелинового шлама при устройстве фрагментированных оснований дорог / М. П. Клековкина. Санкт-Петербург: Санкт-петербургский гос. арх.-строит. ун-т , 2007. - 2с.

5. Еромасов Р.Г., Топтало М.Ю., Никифорова Э.М. Оптимизация фракционного состава нефелинового шлама. Красноярск: Сибирский фед. ун-т, 2008. - 3с.

Размещено на Allbest.ru