Специалисты кафедры строительных материалов и автомобильных дорог АлтГТУ проводят комплексные исследования по использованию в дорожном строительстве золошлаковых отходов теплоэнергетических производств. Разработки призваны помочь избавить регион от золоотвалов, при этом, оберегая природу, вместо природных материалов с выемкой их из многочисленных карьеров будет использоваться техногенное сырьё.
_11zon.webp)
Преодолеть трудности
«Применение золы, шлаков и золошлаков из отвалов ТЭЦ достаточно полно исследовано и могло бы широко внедряться в реальное строительство. Однако существуют труднопреодолимые проблемы, которые не позволяют это сделать быстро. Решением этих вопросов мы и занимаемся», – рассказывает завкафедрой строительных материалов и автомобильных дорог АлтГТУ, доктор технических наук Геннадий Овчаренко.
Работа ведётся в рамках Распоряжения Правительства РФ от 15 июня 2022 года «Об утверждении комплексного плана по повышению объемов утилизации золошлаковых отходов V класса опасности».
Учёные проводят комплексные исследования по использованию в дорожном строительстве золошлаковых отходов Яровской ТЭЦ, ТЭЦ-2 Барнаула и ТЭЦ Бийска, а также электрофильтровой золы ТЭЦ-3 Барнаула.
Оказывается, не все отходы обладают одинаковыми свойствами. Интересным сырьевым материалом, по мнению исследователей, стала зола ТЭЦ-3. Она обладает собственными вяжущими свойствами и может использоваться для укрепления грунтов при строительстве автодорог вместо щебня и части цемента.
— При строительстве автодорог верхние слои покрытия укрепляются слоем уплотненного щебня, а поверх него укладывается асфальтобетон. Это классическая схема строительства. Но в последние десятилетия стала внедряться альтернативная технология. В этом случае старая дорога посыпается цементом из расчета 5–6% по массе, мощный агрегат под названием ресайклер взламывает старую дорогу и перемешивает ее с цементом, одновременно поливая водой. Идущие следом дорожные катки уплотняют получаемую твердеющую плиту. В этом случае не надо основание дороги строить из щебня, – поясняет эксперт.
Добавить «химии»
Важным сырьевым материалом — техногенным грунтом — могут являться золошлаковые отходы ТЭЦ, сжигающих каменные угли. Это золошлаки из отвалов Яровской ТЭЦ, а также ТЭЦ-2 Барнаула и ТЭЦ Бийска.
— Предварительные исследования показали, что эти золошлаки могут активизироваться известью и цементом, а также различными химическими добавками, что позволяет их укреплять и обеспечивать эффективное дорожное строительство без щебня, — поясняет Геннадий Овчаренко. — Похожая технология была внедрена в Древнем Риме, когда дороги Римской империи строили из вулканического пепла в смеси с известью. Химические процессы в дорогах Римской империи и из золошлаков с известью имеют много общего. К слову, дороги Древнего Рима на отдельных участках в Европе эксплуатировались до 1900 года, то есть около двух тысяч лет.
Близость этих технологий заключается в том, что в обоих случаях в качестве алюмосиликатного компонента используются очень мелкие частицы – либо пепел, либо зола – в стеклообразном состоянии, которые способны при взаимодействии с известью вступать в химические реакции.
Затраты обоснованы
— Представим, что дорогу надо строить в Кулундинской зоне, а везти щебень из-под Бийска. Цена этого сыпучего строительного материала и без транспортировки около одной тысячи рублей за тонну, или 1,5 тысяч рублей за кубометр. Дорога в этом случае становится «золотой». Зола ТЭЦ, конечно, не цемент, но ею можно заменить около половины его объема. Поэтому такая технология позволяет еще и экономить при строительстве автодорог, — поясняет Геннадий Овчаренко. — Экономический эффект от новой технологии составляет около 40 млн руб. на километр дороги, что обещает расширение объёма внедрения.
По разработкам ученых подразделением «Алтайавтодора» и при участии СГК в 2023–2025 годах были построены опытные участки на дорогах Топчиха – Павловск и станция Калманка – Черёмное. На трёх-четырёх участках протяженностью по 300–400 метров укладывались разные составы с разным содержанием золы и цемента без использования щебня. Работа продолжается.
— В этом году «Алтайавтодор» планирует заказать проведение широких исследований указанных золошлаков со строительством опытных участков автодорог. Речь идет о возведении насыпи дороги из золошлаковых смесей ТЭЦ. Это непростая задача, так как насыпь должна быть устойчивой к разным воздействиям, в том числе и к замораживанию-оттаиванию. Последнее наиболее проблематично, так как золошлаки склонны к морозному пучению, что недопустимо, — отмечает собеседник. — Техническим заданием предусмотрен большой объём лабораторных исследований золошлаков, грунтов разных видов, вяжущих для укрепления золошлаков. Предусмотрено научное сопровождение при строительстве опытных участков автодорог с предварительным расчетом величин морозного пучения, глубины промерзания и других параметров. В работе планируется участие трех аспирантов, четырех старших преподавателей, старших научных сотрудников нашей кафедры.
Учёные активно работают над внедрением технологии, чтобы как можно скорее вместо природных материалов с выемкой их из многочисленных карьеров, оберегая природу, начало активно использоваться техногенное сырьё.
Ежегодно кафедра строительных материалов и автомобильных дорог готовит пять-шесть бакалавров и магистрантов, которые выполняют исследовательские дипломные работы и диссертации по тематике использования в дорожном строительстве золошлаковых отходов теплоэнергетических производств.
