Для строительства покрытий дорог, мостов и аэродромов применяется асфальтобетон. Это материал, который получают при смешивании минерального сырья (песок, щебень, минеральный порошок и др.) и битума в нагретом состоянии. От его состава зависит качество и срок службы покрытий. Стандартные асфальтобетонные смеси имеют разные зерновые составы, которые отличаются друг от друга физико-механическими характеристиками — показателями прочности, водостойкости и устойчивости к температурам. Из-за этого на дорогах появляются деформации в виде трещин, покрытие быстро разрушается. Ученые ПНИПУ предложили усовершенствовать состав асфальтобетона и добавить в него измельченные канистры от моторного масла, чего раньше никто не делал. Этот способ позволит получить более экологичный и стойкий к механическим воздействиям материал.
На изобретение выдан патент №2799927. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Некачественная утилизация нефтепродуктов негативно влияет на окружающую среду. Особенно это касается канистр и баков из полиэтилена низкого давления, в которых хранят и перевозят моторное масло для автомобилей. Ежегодно в России производят более 450 млн таких тар. Моторные масла могут нанести такой вред окружающей среде, что ей потребуется 10 лет на полное восстановление. Захоронение тар с остатками масла на полигонах неэффективно – они очень стойки к воздействию окружающей среды и химикатам. Утилизация путем сжигания, воздействия водой и другими способами распада требует очистки тары от загрязнений. Из-за этого появляется много опасных для природы сточных вод и шлама. Ситуацию можно исправить, если разработать технологию, которая позволит отказаться от стадии очистки. Одно из таких направлений предложили ученые ПНИПУ.
Политехники протестировали использование загрязненной маслом тары в составе асфальтобетона. Они взяли измельченные емкости по 1, 4, 10 и 30 литров и моторное масло, широко применяемое в техническом сервисе автомобилей. Его остаточное содержание в таре составило 8%.
В составе нового материала разработчики использовали песок и щебень нужных фракций, а также размельченную тару из-под моторного масла и битум. Ранее полиэтилен низкого давления уже использовали как компонент асфальтобетонной смеси, но исследования загрязненной тары еще не проводились. В результате тестов пермские политехники выяснили, что моторное масло ускоряет процесс равномерного распределения измельченных отходов полиэтилена в смеси при перемешивании.
Далее ученые ПНИПУ изучили новый состав при разных температурах, узнали его способность выдерживать давление и способность сопротивляться водному разрушению. Так они установили, что оптимальное содержание измельченной тары находится в пределах от 4 до 18% для битума от 5,5 до 5,8%.
— Форма частиц используемой тары и шероховатая поверхность позволяют ей работать в качестве армирующего элемента. Это уже плюс, потому что снижается потребление вяжущих компонентов и увеличивается срок службы асфальтобетона. Мы изучили полученный состав на токсичность, используя зеленые одноклеточные водоросли и низшие ракообразные. Готовые образцы испытали на соответствие требованиям ГОСТ и определили, что асфальтобетон с тарой и моторным маслом не токсичен и отвечает всем требованиям, — объясняет доцент кафедры автомобильных дорог и мостов ПНИПУ Кирилл Тюрюханов.
Аспирант кафедры охраны окружающей среды Вероника Салахова говорит, что это позволит рекомендовать технологию в качестве ресурсосберегающей и биопозитивной. При этом можно использовать традиционную технологическую схему и стандартное оборудование асфальтобетонного завода.
Так ученые ПНИПУ показали, что измельченную полиэтиленовую тару от моторного масла можно использовать при производстве асфальтобетонных смесей в качестве армирующего элемента. Анализ подтвердил, что у такого состава снижается образование трещин при низких температурах эксплуатации и повышается устойчивость к деформациям от нагрузок автотранспорта при высоких температурах. Изобретение может быть использовано при строительстве дорог, мостов и аэродромов. Его главные преимущества — снижение влияния отходов на окружающую среду, снижение стоимости асфальтобетона и расширение перечня дорожно-строительных материалов. Сейчас ведутся переговоры о внедрении материала в практическое использование.
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.