CC BY
278
1. Борисов С.В. Европейская стилистика XVI11—XIX веков в современном российском храмостроении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 2. С. 38-52.
2. Борисов С.В. Архитектурные особенности действующих храмов, предназначенных для размещения объектов культурного наследия, переданных из музеев // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 7 (54). С. 28-33.
3. Борисов С.В. Православные мобильные храмы: история и современность // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 3 (86). С. 79-85.
4. Борисов С.В. Традиционные планировочные решения православных приходских храмов: актуальность современного применения // Региональная архитектура и строительство. 2013. № 3 (17). С. 168-173.
5. Мордвинкин Ю.Б. Белогвардейцы. Автобиографическая повесть [Электронный ресурс]. URL:
кии список
http://xxl3.ru/belie/mo/bel_p00.htm (15.06.2015).
6. Мы призваны, чтобы крестить Канаду в Православную Веру! [Электронный ресурс] // Канадская архиепископия. URL: http://www.archdiocese.ca/ru (17.06.2015).
7. Патриаршие приходы Русской Православной Церкви в Канаде [Электронный ресурс] // Православная Канада. URL: http://www.orthodox-canada.com/ru (15.06.2015).
8. Пастырь, зажегший русскую свечу / составитель Тарышкина Н. Оттава, 2013. 108 с.
9. Русская Православная Церковь Заграницей [Электронный ресурс] // Официальный сайт Монреальской и Канадской епархии. URL: http://mcdiocese.com (20.06.2015).
10. Русский православный собор святых апостолов Петра и Павла [Электронный ресурс]. URL: http://peterpaul.sobor.ca/en/?page_id=395 (21.06.2015).
УДК 911.37, 691.5, УДК 625.81
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, РЕКОНСТРУКЦИИ И КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
© Н.А. Слободчикова1, К.В. Плюта2, А.А. Дзогий3
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
В статье рассматриваются проблемы вторичного использования отходов производства и потребления, в частности образование и утилизация отходов производства и потребления в Иркутской области. Ежегодно в Российской Федерации образуется более 3 млрд т отходов промышленного производства, из них повторно используется одна треть. Использование отходов производства и потребления в производстве дорожно-строительных материалов позволит снизить стоимость строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог. Кроме того, увеличение объемов использования отходов производства и потребления в дорожной отрасли будет способствовать решению проблем рационального ресурсопотребления.
Ключевые слова: отходы производства и потребления; вяжущее на основе отходов производства и потребления; фторгипс; сера; нефтешлам.
APPLICATION PROSPECTS OF PRODUCTION AND CONSUMPTION WASTE IN BUILDING, RECONSTRUCTION AND MAJOR REPAIR OF MOTOR ROADS N.A. Slobodchikova, K.V. Plyuta, A.A. Dzogii
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article deals with the problems of production and consumption waste recycling, in particular formation and utilization of production and consumption waste in the Irkutsk region. Every year more than 3 billion tons of industrial waste are produced in the Russian Federation, and only one third of them is recycled. The use of production and consumption waste in the production of road-building materials will reduce the cost of construction, reconstruction and major repair of
1Слободчикова Надежда Анатольевна, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог, тел.: (3952) 671417, e-mail: [email protected]
Slobodchikova Nadezhda, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automobile
Roads, tel.: (3952) 671417, e-mail: [email protected]
2Плюта Ксения Викторовна, студентка, тел.: 89041480883, e-mail: [email protected]
Plyuta Ksenia, Student, tel.: 89041480883, e-mail: [email protected]
3Дзогий Александр Александрович, студент, тел.: 89647344171, e-mail: [email protected]
Dzogii Alexander, Student, tel.: 89647344171, tel.: 89647344171, e-mail: [email protected]
motor roads. Besides, the increased use of production and consumption waste in the road sector will contribute to solving the problems of resource management.
Keywords: production and consumption waste; industrial waste-based binder; fluorine gypsum; sulfur; oil sludge.
Дорожно-строительная отрасль остро нуждается во внедрении более дешевых и эффективных дорожно-строительных материалов, которые позволят улучшить качество дорожных одежд, тем самым увеличив их межремонтный срок, что, в свою очередь, позволит сократить расходы на эксплуатационное обслуживание автомобильных дорог. Строительство автомобильных дорог связано с большим матери-алопотреблением, следствием чего является большое ресурсопотребление. Увеличение использования отходов производства и потребления в изготовлении дорожно-строительных материалов может способствовать снижению стоимости дорожно-строительных материалов и сохранению природных ресурсов.
Цель данного исследования - анализ способов снижения стоимости строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог низких категорий путем использования отходов производства и потребления в конструктивных
слоях дорожных одежд и земляного полотна.
В настоящее время проблема утилизации и переработки отходов производства и потребления носит глобальный характер и неразрывно связана с их рациональным использованием в качестве вторичного сырья.
Ежегодно в Российской Федерации образуется более 3 млрд т отходов промышленного производства. На рис. 1 представлены данные Федеральной службы государственной статистики по объемам образования и использования отходов [1].
Около 93% образования всех отходов составляют отходы предприятий по добыче полезных ископаемых, главным образом топливно-энергетических (рис. 2). Менее 7 % образования отходов приходится на другие виды экономической деятельности: обрабатывающие производства, производство и распределение электроэнергии, газа и воды, строительство, сельское хозяйство[1].
35QQ,Q 3QQQ,Q 25QQ,Q 2QQQ,Q 15QQ,Q 1QQQ,Q 5QQ,Q Q,Q
Образование отходов производства и потребления
Использование и обезвреживание отходов производства и потребления
2QQ5 2QQ6 2QQ7 2QQ8 2QQ9 2Q1Q 2Q11 2Q12 2Q13
Рис. 1. Образование, использование, обезвреживание и размещение отходов производства и потребления в Российской Федерации
Рис. 2. Образование отходов производства и потребления по видам экономической деятельности
Средний коэффициент использования отходов в качестве вторичного сырья в Российской Федерации можно оценить примерно в одну треть, что в 2-2,5 раза ниже, чем в странах Европы и США. При этом необходимо иметь в виду, что в нашей стране многие виды отходов производства и потребления практически не используются в хозяйственных целях. Так, уровень переработки твердых бытовых отходов в среднем по стране не превышает 4-5%. Плохо перерабатываются золы и шлаки тепловых электростанций, фосфо-гипс, изношенные шины, полимерные отходы и т.д. [2].
Любые отходы производства и потребления можно рассматривать в качестве вторичных материальных ресурсов, причем они могут быть использованы в хозяйственных целях, частично либо полностью замещая традиционные виды материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. Причем главной особенностью таких ресурсов является их постоянная воспроизводимость.
Решением проблем рационального ресурсопотребления может являться увеличение объема использования отходов производства и потребления в строительной отрасли, в частности при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог.
Как уже отмечалось выше, строительство автомобильных дорог сопряжено
с большим объемом потребления различных строительных материалов, в том числе каменных материалов с высокими марками по дробимости, истираемости и морозостойкости. Традиционно в конструкциях дорожных одежд применяются слои покрытия из горячих асфальтобетонных смесей на основе высокопрочных каменных материалов. Минимальная толщина конструктивных слоев дорожных одежд при этом назначается в соответствии с требованиями ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд, СП 34.13330-2012 Автомобильные дороги [6, 9] (табл. 1).
Конструкции дорожных одежд с указанными значениями толщины конструктивных слоев для дорог 4 и 5 технических категорий может быть неэффективно с экономической точки зрения, особенно в сельской местности, где интенсивность движения незначительна. Например, протяженность автомобильных дорог Иркутской области составляет 12 654,996 км. Из них 11 759,537 км относятся к дорогам 3, 4 и 5 техническим категориям (табл. 2).
Экономическая неэффективность обусловливается тем, что высокопрочные каменные материалы, входящие в состав смесей, должны иметь высокие марки по прочности, морозостойкости и истираемости [9]. При этом количество месторождений высокопрочных каменных нерудных материалов в Иркутской области крайне ограничено.
Таблица 1
Требования к толщине слоев согласно СП 34.13330-2012 [9]
Материалы покрытий и других слоев дорожной одежды Толщина слоя, см
Крупнозернистый асфальтобетон (с размером зерен до 40 мм) 7
Мелкозернистый асфальтобетон (до 20 мм) 5
Щебеночно-мастичный асфальтобетон (до 10 мм) и песчаный асфальтобетон (до 5 мм) 3
Щебеночные (гравийные) материалы, обработанные органическим вяжущим 8
Щебень, обработанный органическим вяжущим по способу пропитки 8
Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущим: на песчаном основании на прочном основании (каменном или из укрепленного грунта) 15 8
Каменные материалы и грунты, обработанные органическими или неорганическими вяжущими 10
Таблица 2
Характеристика автомобильных дорог Иркутской области в соответствии с технической категорией и типом покрытия_
Протяженность, км
Техническая категория Твердое покрытие
Всего Усовершенствованное покрытие Щебе- Гравий- Черно-гравийное Грунтовые Зимник
Асфальтобетон Цементобетон ночное ное
I 13,781 13,781 0 0 0 0 0 0
II 3,542 3,542 0 0 0 0 0 0
III 782,449 681,812 81,467 0 17,87 0 1,3 0
IV 7 431,922 2459,35 0,728 19,315 4 694,694 92,493 165,34 0
V 3 545,096 267,995 1,664 99,489 2 260,323 15,076 900,549 0
Зимник 220 0 0 0 0 0 0 220
Внекатего-рийные 658,206 1,029 0 0 6,466 0 650,711 0
Итого 12 654,996 3 427,51 83,859 118,804 6 979,353 107,569 1 717,90 220,00
Географическое положение Иркутской области находится на стыке двух геотектонических структур - южной части Сибирской платформы и Байкальской рифто-вой зоны. По данным геологических изысканий, на территории области залегают следующие горные породы:
• осадочные породы (алевролиты, аргиллиты, песчаники) - 3 712 800 м3, по категории С1 + С2,
• горные породы для отсыпки автодорог, оснований под сооружения (щебень осадочных пород с суглинистым за-
полнителем, дресвяно-щебенистые породы) - 636 000 м3, по категории С1;
о
• пески - 518 500 м3, по категории С1;
о
• суглинки, глины - 799 731 м3, по категории В + С2;
о
• доломиты - 12 296 200 м3, по категории В + С1 + С2;
• песчано-гравийные породы -1 745 888 м3, по категории С1 + С2.
Особенно острый дефицит высокопрочных каменных материалов имеется на севере Иркутской области, что приводит к
увеличению затрат на транспортирование и значительному удорожанию общей стоимости строительства, реконструкции и ремонта автомобильных дорог.
В условиях недостаточной плотности дорожной сети и острой потребности ремонта и реконструкции существующих автомобильных дорог и строительства новых возникает необходимость поиска экономичных технических решений в области проектирования и строительства автомобильных дорог.
Замена дорогостоящих высокопрочных каменных материалов грунтами, укрепленными вяжущим на основе отходов производства и потребления, в конструктивных слоях оснований и устройстве тонкослойных покрытий для дорог 4 и 5 технических категорий позволит снизить не только стоимость строительства на 20-60%, но и экологическую нагрузку в регионах Российской Федерации [8].
В настоящее время в России построено и эксплуатируется свыше 30 тыс. км автомобильных дорог с применением укрепленных грунтов для устройства оснований и покрытий дорожных одежд. Во всем мире площадь конструктивных слоев из укрепленных грунтов на автомобильных дорогах и аэродромах превышает 3 млрд м 2.
При этом наибольший интерес представляет укрепление малопрочных каменных материалов и грунтов вяжущими на основе отходов нефтяной, металлургической, химической промышленности и отходов тепловых электростанций:
1. Золы и шлаки тепловых электростанций. Объемы накопленных золошлако-вых материалов в Российской Федерации соответствуют крупным техногенным месторождениям. Только в ОАО «Иркутскэнерго» накоплено около 80 млн т, и каждый год добавляется около 1,5 млн т зо-лошлаковых материалов. В России накоплен достаточно большой опыт применения золошлаковых материалов при устройстве слоев земляного полотна и дорожной одежды. Имеется также опыт применения зол сухого улавливания в качестве добавки
к битумам, полимерно-битумным вяжущим и в качестве самостоятельного медленно твердеющего материала. Но объемы переработки этих отходов в настоящее время составляют не более 20%. В основном зола используется в качестве наполнителя для цементов, причем 1,3 т золы-уноса бурого угля, уловленной из дымовых газов, заменяет 1 т цемента. [3].
2. Сульфатсодержащие отходы химического производства плавиковой кислоты (фторгипс). На шламовых полях ОАО «Ангарский электролизный химический комбинат» накоплено около 340 тысяч тонн фторгипса. В естественном состоянии фторгипс не проявляет вяжущие свойства. Дегидратация при температуре 160-16000С приводит к появлению вяжущих свойств. Применение фторангидрита может быть особенно эффективным при укреплении песчаных грунтов, песчано-гравийных и зо-лошлаковых смесей.
3. Фосфогипс. В настоящее время в отвалах промышленных предприятий России накоплено около 200 млн тонн фосфо-гипса и ежегодно эти цифры увеличиваются на 10-15 млн тонн отходов. Фосфогипс, как и фторгипс, представляет собой двуводный сульфат кальция и может применяться в качестве вяжущего для укрепления грунтов.
4. Нефтешламы (отходы нефтеперерабатывающей промышленности). Нефтешламы представляют собой сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешламы элементов может быть различным.
5. Сера. Так же, как и нефтешлам, это отход нефтеперерабатывающей промышленности. Строительные материалы на основе серы обладают рядом положительных свойств, к которым относятся: быстрый набор прочности, обусловленный скоростью остывания смеси, относительно высокая прочность при сжатии (до 60 МПа), стойкость к воздействию агрессивных сред, гидрофобность, низкое водопоглощение и,
следовательно, высокая морозостойкость [4, 7]. Одним из недостатков серы как вяжущего является усадка, обусловленная фазовым переходом серы из жидкого состояния в твердое. Использование различных химических модификаторов позволяет стабилизировать серное вяжущее. На сегодняшний день предложен ряд добавок, из которых наиболее эффективными являются дорожный битум [10], полистирол и стирол [5], полиорганополисульфиды (тиоколы и тиоколоподобные полимеры) [4], позволяющие снизить негативные последствия уменьшения объема при фазовых переходах и температуру размягчения серных композиций.
Учитывая вышесказанное, можно сделать вывод, что использование отходов производства и потребления в конструктивных слоях дорожных одежд и земляного
Библиогра
1. Отходы производства и потребления [Электронный ресурс] // Федеральная служба государственной статистики URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/ rosstat_mai n/rosstat/ru/stati sti cs/e nvironment/# (22.06.2015).
2. Девяткин В. Управление отходами в России: пора использовать отечественный и зарубежный опыт. [Электронный ресурс] // Отечественные записки. Журнал для медленного чтения. URL: http://www.strana-oz.ru/2007/2/upravlenie-othodami-v-rossii-pora-ispolzovat-otechestvennyy-i-zarubezhnyy-opyt_(22.06.2015).
3. Алдонгаров Ж.А., Жалгасулы Н.И и др. Комплексное использование отходов различных отраслей промышленности Казахстана // Сб. докл. семинара «Отходы: пути минимизации и предотвращения». Алмата, 2002. С. 44-46.
4. Карчевский С.Г., Сангалов Ю.А., Ларионов С.Л., Лакеев С.Н., Яковлев В.В., Яковлева Л.А. Композиционные материалы на основе серополимерных вяжущих [Электронный ресурс] // Инновационный центр «Химтек». URL: http://chemteq.ru/ articles/composit.html (24.06.2015).
5. Максимов Т. В., Черезов С. В., Лексин Ю. В. и др. // Высокомолекулярные соединения Сер. А. 1997. Т. 39. № 5. С. 825-831.
полотна автомобильных дорог способствует решению следующих основных задач:
1) экономии сырьевых ресурсов;
2) утилизации отходов производства и потребления;
3) улучшения экологической обстановки в регионах Российской Федерации;
4) снижения стоимости строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог.
При этом наибольший интерес представляет использование отходов производства и потребления для получения комплексных вяжущих для укрепления местных грунтов и малопрочных каменных материалов при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог низких технических категорий.
Статья поступила 30.07.2015 г.
ии список
6. ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд [Электронный ресурс]. URL: http://www.complexdoc.ru/ntdtext/482095/1 (22.06.2015).
7. Патуроев В.В., Волгушев А.М., Орловский Ю.И. Серные бетоны и бетоны, пропитанные серой // Обз. инф. М.: ВНИИС Госстроя СССР, 1985. Сер. 7. Вып. 1. 59 с.
8. Совершенствование теоретических основ укрепления грунтов комплексными вяжущими с целью получения высокопрочных дорожных конструкций [Электронный ресурс] // Автомобильные дороги и мосты. Строительство конструктивных слоев дорожных одежд из грунтов, укрепленных вяжущими материалами. Обзорная информация. Вып. 3. URL: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/5 2/52596/ (25.06.2015).
9. СП 34.13330-2012 Автомобильные дороги [Электронный ресурс]. URL: http://www.normacs.ru/ Doclist/doc/1050F.html (25.06.2015).
10. Сыроежко А.М., Бегак О.Ю., Федоров В.В. и др. Модификация дорожных битумов с добавками серы // Журнал прикладной химии. 2003. Т. 76. Вып. 3. С. 506-511.
