По данным министерства транспорта России, в 2022 году в рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги» отремонтировано 16,8 тысяч километров автодорог. Для выполнения принятых в этой сфере государственных программ требуются большие объемы дорожно-строительных материалов и разработка технологий, которые обеспечат снижение стоимости возведения автомобильных трас и увеличение скорости их создания. Большое количество регионов России испытывают дефицит качественных каменных стройматериалов, что определяет их высокую рыночную цену. Ученые Пермского Политеха нашли способ, как сократить потребление ресурсов при создании и ремонте дорожного полотна, а также повысить их прочностные характеристики.
Ученые Пермского Политеха предлагают использовать промышленные отходы в строительстве дорог / ©Getty images
Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Транспорт. Транспортные сооружения. Экология».
Грунты, являясь природными образованиями, не обладают высокой устойчивостью к внешним нагрузкам, морозостойкостью и водостойкостью. Для успешного их использования в дорожном строительстве необходимо придать им прочность и устойчивость, которые бы не зависели от изменения влажности и температуры. Одним из перспективных направлений снижения стоимости ремонта, по мнению политехников, является использование неорганических и органических вяжущих и стабилизаторов, которые позволяют повысить несущую способность грунта, используемого в нижних слоях дорожной конструкции.
«Использование грунтов в укрепленном состоянии в дорожных одеждах является одним из эффективных методов снижения стоимости строительства автомобильных дорог. С их применением можно достичь снижения стоимости на 15–25 процентов», — прогнозирует Илья Норин, аспирант кафедры «автомобильные дороги и мосты» ПНИПУ.
Ученые считают, что укрепить дороги можно с помощью промышленных отходов, например шлаками металлургического и химического производства, золой от сжигания топлива и других фракций, которые производят различные предприятия на территории Пермского края. Комплексное воздействие на дорожную конструкцию, основанное на химических реакциях, позволяет превратить слабый грунт в строительный материал, способный сформировать слой с высокими прочностными характеристиками. Кроме того, вторичная переработка отходов сделает весь процесс экологичным, так как их не нужно будет утилизировать.
«Территорию Пермского края можно рассматривать, как область эффективного использования технологий укрепления грунта при строительстве автомобильных дорог. Это обусловлено наличием большого количества многотоннажных отходов химических, металлургических и горнодобывающих предприятий, складируемых на шлакоотвалах и шламохранилищах, способных обеспечить повышение физико-механических характеристик грунта», — предполагает Константин Пугин, доктор технических наук, профессор кафедры «автомобилей и технологических машин» ПНИПУ.
Разработчики провели аналитическое исследование и установили, что для укрепления дорог можно использовать отходы АО «Березниковский содовый завод», АО «Минерально-химическая компания ЕвроХим», АО «СИБУР-Химпром, ПАО «МЕТАФРАКС». Также они испытали новый способ при укреплении суглинков Березниковского района Пермского края. Результаты показали, что данный метод предполагает снижение расхода щебня до 30 процентов, а также возможное сокращение времени на создание слоев на 20-30 процентов.
Благодаря предложенному способу учеными Пермского Политеха по строительству и ремонту дорог, можно снизить затраты на материалы, например щебня, а также сократить время на возведение дорожного полотна. Кроме того, данное решение позволит выполнить государственные программы по развитию транспортной инфраструктуры и снизить нагрузку на окружающую среду, путем вторичного использования промышленных отходов.
