В Пермском Политехе рассказали, как выгодно укрепить дороги с пользой для окружающей среды

С каждым годом нагрузка на российские дороги возрастает, в среднем количество транспортных средств увеличивается на два миллиона единиц. Поэтому повышаются и требования к дорожной инфраструктуре. На строительство и реконструкцию автомобильных дорог сильно влияют условия местности. Например, во многих регионах России большинство грунтов — глинистые, и для повышения их прочности необходимы дополнительные мероприятия. Улучшить структуру грунта можно с помощью хлорида натрия и хлорида калия. Но такой способ невыгодно сказывается на бюджете строительства дорог.

Ученые Пермского Политеха предложили использовать для укрепления глинистых грунтов галитовые отходы с калийных предприятий, которые содержат в своем составе нужные химические соединения. Такая технология снижает себестоимость строительства за счет использования альтернативных материалов и эффективно уменьшает объем промышленных отходов.

Статья опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Проекты строительства автомобильных дорог зависят от гидрогеологических условий местности. Это показатели, характеризующие особенности подземных вод, их мощность и глубину залегания. Так, слабые глинистые грунты сильно подвержены изменению своих свойств под воздействием внешних факторов окружающей среды, в том числе высокому водонасыщению. Такой вид почвы характерен для многих регионов России, особенно для средней полосы.

Для укрепления грунта эффективно применение цемента, но это товарный продукт, который в настоящее время резко возрос в цене. Улучшить стабильность почвы и устойчивость к воздействию воды помогают также и химические соединения. Существующие исследования доказали, что хлорид натрия и хлорид калия меняют физико-механические характеристики глинистых грунтов. С их помощью можно повысить его плотность, из-за чего частицы будут менее подвержены влаге.

Чтобы снизить финансовые затраты на хлорид натрия и калия, ученые Пермского Политеха предлагают применять промышленные отходы, имеющие эти соединения в своем составе. «По нашим исследованиям, наиболее подходящие оказались галитовые отходы, которые образуются при производстве минеральных удобрений. Объем их накоплений на калийных предприятиях в год составляет более 270 миллионов тонн, что позволяет реализовать крупнотоннажную технологию их переработки для укрепления глинистых грунтов», – поделился доктор технических наук, профессор кафедры автомобилей и технологических машин ПНИПУ Константин Пугин.

Политехники отмечают, что глинисто-солевые шламы и галитовые отходы не представляют опасность для окружающей среды. Это означает, что использовать их в качестве строительных материалов можно без ограничения.

Эти промышленные отходы содержат до 91,2 процента хлорида натрия и до 13,8 процента хлорида калия, что позволит разрабатывать с их помощью технологии стабилизации грунтовых конструктивных слоев различного назначения. Улучшение характеристик глинистых грунтов заключается в комплексных физико-химических реакциях, например, благодаря ионному обмену и коагуляционным процессам, когда происходит сцепление мелких частиц друг с другом и образование одной общей структуры.

Предварительные исследования ученых ПНИПУ показали, что укрепление глинистых грунтов галитовыми отходами возможно. Его устойчивость к вертикальным нагрузкам возрастает на 10-30 процентов. Это зависит от исходного предела текучести грунта, его химического состава и влажности. Такая технология позволит снизить затраты на строительство автомобильных дорог, а также уменьшить объем промышленных отходов от калийных предприятий.