ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ ДЛЯ МЕСТНЫХ ДОРОГ

АННОТАЦИЯ

В статье анализируется современное состояние твердых бытовых отходов в металлургической промышленности с точки зрения воздействия этой отрасли на окружающую среду. Представлены источник твердых отходов металлургической промышленности и анализ их хранения и переработки. Изучены основные конструкционные материалы и технологии дорожно-строительной отрасли.

ABSTRACT

The article analyzes the current state of municipal solid waste in the metallurgical industry from the point of view of the impact of this industry on the environment. The source of solid waste from the metallurgical industry and an analysis of their storage and processing are presented. The main structural materials and technologies of the road-building industry have been studied.

Ключевые слова: металлургическая промышленность, твердые отходы, состав отходов, дорожно-строительные материалы, состав материалов, качество материалов, взятые пробы.

Keywords: metallurgical industry, solid waste, composition of waste, road construction materials, composition of materials, quality of materials, samples taken.

В Узбекистане положение с отходами сталеплавильного производства выросло в огромную экономическую и экологическую проблему. В отвалах металлургических предприятий Акционерным обществом «Узметкомбинат» накоплено уже более 6,5 млн т, и с каждым годом объемы увеличиваются.

Основными причинами неиспользования сталеплавильных шлаков с самого возникновения предприятий и накопления в отвалах являются: разнообразие химического и минерального составов; значительные включения металлов (от 13 до 18% чистого железа и до 22% оксидного); неустойчивая структура (подверженность силикатному и железистому распаду). В связи с медленным охлаждением минералы, составляющие сталеплавильный шлак, имеют высокую закристаллизованность и небольшую гидравлическую активность из-за пережога извести и восстановления известняка (CaCO₃). Высокое содержание железа в виде оксидов и металлических включений – корольков и скрапа затрудняет размол и грануляцию, вызывая определенные сложности в дополнительной доработке этих продуктов (применении специального оборудования) для дальнейшего использования в виде сырья [4].

Автомобильные дороги имеют важное стратегическое, экономическое и социальное значение для нашей страны. Несоответствие состояния дороги условиям движения транспортного потока и требованиям нормативно-технических документов приводит к снижению скорости его движения и росту дорожно-транспортных происшествий из-за дорожных условий [5].

Испытания шлаковой смеси. Нами исследованы свойства шлаковой смеси по ГОСТ 3344-83, такие как гранулометрический состав, количество пыли и загрязненных частиц, насыпная плотность и другие.

Химический (элементарный) состав сталеплавильных шлаков приведен в табл. 1 [1; 2].

Таблица 1.

Химический состав шлаков

В составе смеси были определены модуль крупности песка, количество общего остатка в размере 0,63 мм и количество мелких частиц в размере 0,16 мм.

Физико-механические свойства шлаковой смеси были определены по ГОСТу 8269.0-97, ГОСТу 23558-94. Физико-механические свойства песка в составе смеси определены по ГОСТу 8735-88 [3].

Результаты физико-механических свойств шлаковой смеси приведены в таблице 2.

Физико-механические свойства песка в шлаковой смеси приведены в таблице 3.

Согласно результатам проведенных испытаний, можно прийти к выводу, что физико-механические свойства шлака, выделяемого при производстве стали Акционерным обществом «Узметкомбинат», соответствуют требованиям стандарта ГОСТ 3344-83.

Таблица 2.

Физико-механические свойства шлаковой смеси

Марка измельчения шлака М 1000. Насыпная плотность ровна 1,97 г/см³. Максимальная плотность при оптимальной влажности – 2,42 г/см³ при оптимальной влажности 5,1%. В сухом состоянии составляет 2,30 г/см³.

По результатам проведенных научно-исследовательских работ шлак может быть использован в следующих строительно-монтажных работах:

1. При устройстве пешеходного подъемника.
2. В подземных и наземных слоях дорожно-строительных работ после снижения количества пыли в составе и получения положительных заключений по химическому составу шлаков и их воздействию на человека и природу (требования безопасности).
3. Рекомендуется использовать в производстве асфальтобетонной смеси.

Таблица 3.

Физико-механические свойства песка в шлаковой смеси

На рис. 1 показан гранулометрический состав шлаковой смеси, на рис. 2 – максимальная плотность при оптимальной влажности.

Рисунок 1. Гранулометрический состав шлаковой смеси

Суть исследования заключается в применении технологии получения дорожных строительных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками с использованием твердых отходов, образующихся в металлургической промышленности.

Основой данной технологии является эффективное использование отходных шлаков, образующихся после выделения содержащихся в них металлов при переработке выделяемых твердых отходов (шлака) электросталеплавильного цеха АО «Узметкомбинат».

Рисунок 2. Максимальная плотность при оптимальной влажности

Технологический процесс приготовления асфальтобетонной смеси. При выборе состава асфальтобетонной смеси допустимо вместо щебня и песка использовать твердые отходы металлургической промышленности (шлак). Все остальные процессы организованы в соответствии с требованиями вышеперечисленных международных стандартов. Состав асфальтобетонной смеси приведен в табл. 3.

Таблица 3.

Состав асфальтобетонной смеси

Технологический процесс по выпуску асфальтобетонной смеси осуществлен следующим образом: твердые отходы, завезенные из АО «Узметкомбинат», помещаются с дробильное устройство, оттуда с помощью специального сита для деления по фракциям дробленые шлаки делятся на такие фракции, как крупный щебень, средний щебень и песок.

Устройство передачи распределенных фракций в бункер передает выделенные по дозировочной установке фракции щебня и песка на устройство, направляющее к ленте, через которое песок и щебень одновременно поступают в ленту. Через ленту щебень и песок направляются на специальный сушильный барабан. В бункере их нагревают при температуре 200 °С. Нагретая смесь поднимается вверх с помощью специальных подъемных ковшей. В мешалке перемешивают щебень, песок и битум с последующим получением асфальтобетонной смеси.

Строительства экспериментального участка местной автомобильной дороги. Приготовленная асфальтобетонная смесь уложена в процессе строительства дороги протяженностью 1,2 км от места въезда в город Бекабад Ташкентской области до АО «Узметкомбинат», соединяющей автомобильные дороги 4P-20 «Карасув – Бука – Бекабад» (102 км) и 4К-788 (2 км).

Согласно рабочему проекту данная дорога имеет следующие характеристики:

• техническая категория – II;
• расчетная скорость движения – 70 км/ч;
• ширина проезжей части – 3,75 м;
• количество проезжих полос – 2 шт.;
• ширина дорожной обочины – 3,75 м;
• дорожное полотно – совершенный тип;
• тип покрытия – асфальтобетон;
• ширина территории, отведенной для проектной дороги согласно генеральному плану города Бекабада, – 25,1 м.

Таким образом:

• из твердых отходов (шлаков), образующихся в металлургической промышленности, были извлечены такие фракции, как крупный щебень, средний щебень и песок;
• изучены физико-химические и физико-механические свойства полученных фракций;
• приготовлена асфальтобетонная смесь на основе шлаков разной крупности;
• асфальтобетонная смесь уложена на дорогу протяженностью в 1,2 км от места въезда в город Бекабад Ташкентской области до АО «Узметкомбинат», соединяющую автомобильную дорогу 4P-20 «Карасув – Бука – Бекабад» и 4К-788.

Асфальтобетонное покрытие из разработанных составов показало хороший результат на прочность, сцепление и долговечность.

На основе этой технологии можно добиться высоких экономических результатов с ремонтом основных, дополнительных и внутренних дорог нашей страны.

Список литературы:

1. Карабаев А.М. Холодный асфальтобетон на основе улучшенных добавок комплексных органических вяжущих для дорожного строительства : дис. ... канд. техн. наук. – Ташкент : ТашИИТ, 2011. – 162 с.
2. Карабаев А.М., Уроков З.О. Пути использования шлаков сталеплавильного производства в дорожном строительстве // Республиканская научно-техническая конференция «Теория и практика композиционных строительных материалов». – Ташкент : ТАСИ, 2008. – С. 203–206.
3. Каримбердиев Ф.Ш., Сафаев У.А. «Ўзметкомбинат» АЖ нинг қаттиқ чиқиндилари асосида модификацияланган асфальтобетон композициясини олиш ва унинг эксплуатацион хусусиятларини ўрганиш // Республиканской научно-технической конференции «Ресурсо и энергосберегающие, экологически безвредные композиционные и нанокомпозиционные материалы». – Ташкент, 2019. – Б. 366–368.
4. Корнеева Е.В. Исследование шлаков сталеплавильного производства с целью вторичного использования // Строительные материалы. – 2012. – С. 62–63.
5. Пименов А.Т., Прибылов В.С. Применение шлаковых заполнителей в составе асфальтобетона для повышения долговечности дорожных покрытий // Строительство и архитектура. – 2019. – Т. 16, № 6. – С. 766–779.