Объемы строительства и протяженность сетей автомобильных дорог увеличивается с каждым годом. Самым распространенным композиционным материалом для верхних слоев покрытия является асфальтобетон. Для создания прочного, безопасного, долговечного дорожного покрытия необходима специально приготовленная асфальтобетонная смесь из минеральных материалов и вяжущего вещества, взятых в определенных соотношениях и перемешанных в нагретом состоянии. Ученые Пермского Политеха запатентовали экономически перспективную и экологичную асфальтобетонную смесь, применительно к тем регионам, где происходит добыча полезных ископаемых, обладающую требуемыми прочностными характеристиками и соответствующая требованиям ГОСТ. Изобретение может быть использовано для устройства покрытий нескоростных автомобильных дорог общего пользования, благоустройства общественных и дворовых территорий.
Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Существующие композиционные строительные материалы имеют как плюсы, так и минусы. Их основными недостатками является использование в составе дорогих материалов (активирующие материалы, щебень), многокомпонентность и ограниченность использования. Это приводит ученых к поиску новых составляющих для приготовления асфальтобетона с соответствующими эксплуатационными характеристиками и физико-механическими свойствами, такими как плотность и прочность материала, пористость минерального остова.
Ученые предложили использовать в составе асфальтобетона щебень из гравия (31-35%), песок из отсевов дробления (60-65%), буровой шлам (4-9%) и битум (5,4-6,0%). Использование в составе щебня из гравия и другой количественный состав компонентов является отличительными признаками изобретения. Асфальтобетон, изготовленный на основе таких составляющих, имеет физико-механические характеристики отвечающие требованиям ГОСТ для нескоростных дорог, такие как трещиностойкость, водостойкость, высокая прочность при сжатии, а также позволяет снизить стоимость асфальтобетона.
— Для производства предлагаемой смеси не требуется изменять технологию ее приготовления на предприятии, что является большим преимуществом. Был проведен эксперимент. Мы приготовили смесь и с помощью пресса сформировали асфальтобетонные образцы. Результаты испытаний образцов показали, что изобретение полностью соответствуют всем требованиям ГОСТ, — рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильные дороги и мосты» Пермского Политеха Кирилл Тюрюханов.
Так как буровой шлам — это техногенный материал нефтедобывающего производства, важным критерием для оценки степени его негативного воздействия на окружающую среду является наличие нефти и соединений тяжелых металлов, которые являются наиболее опасными элементами бурового шлама и способные привести к долгосрочному изменению химического состава геосферных оболочек Земли.
— Мы изучили содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в образцах бурового шлама и пришли к выводу, что его использование в составе предложенной асфальтобетонной смеси не будет формировать критического изменения химического или физического состава геосферных оболочек Земли при эксплуатации асфальтобетонного покрытия на всем его протяжении жизненного цикла, — поделился кандидат технических наук Антон Власов.
Использование предлагаемой асфальтобетонной смеси, обладающей требуемыми прочностными характеристиками, позволит расширить номенклатуру материалов в дорожно-строительной отрасли, повлиять на стоимость асфальтобетона в тех регионах, где происходит добыча полезных ископаемых, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду от размещения отхода нефтедобывающей промышленности — бурового шлама.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% — региональные университеты.