Металлургические шлаки в дорожном строительстве: побочный, но не второстепенный продукт

Статьи Технологии

19 Фев 2020, 12:13

eye-icon

511

comment-icon

0

19 февраля в газете «Урядовый курьер» было опубликовано Распоряжение Кабинета министров Украины № 1420-р от 4 декабря 2019 «О применении отходов производства в дорожном строительстве».

Согласно документу Государственному агентству автомобильных дорог, областным и Киевской городской государственным администрациям рекомендуется:

  • при осуществлении публичных закупок работ по строительству и услуг по текущему ремонту автомобильных дорог общего пользования применять неценовой критерий «Мероприятия по защите окружающей среды» с удельным его весом не менее 10 процентов, который будет характеризоваться показателем «уровень использования отходов производства и дорожно-строительных материалов, полученных с их использованием как заполнителей»;
  • в договорах о строительстве или оказании услуг по текущему ремонту автомобильных дорог общего пользования в Запорожской, Донецкой, Луганской, Днепропетровской, Николаевской, Кировоградской областях предусматривать положение о целесообразности использования отходов производства (металлургических шлаков, зол выноса и т.д.) в соответствии с соответствующими нормативными документами, в том числе по вопросам экологической маркировки.

Что означает это решение для отрасли, как используется шлак в мире и в нашей стране, какие технологические нюансы существуют? Ответы на эти и другие вопросы читайте в нашем материале.

Аргументы «за»

На отвалах и свалках в Украине уже накоплены сотни миллионов тонн шлаков — металлургических, угольных, зольных. Несмотря на то, что переработка металлугического шлака в последние годы в Украине растет. Тем не менее, шлаки занимают и выводят из хозяйственного оборота все большие территории. Так, по подсчетам экспертов на сегодня накоплено около 36 млрд тонн отходов, в том числе золошлаковых материалов от ТЭС и металлургических шлаков. По площади шлаки металлургического производства занимают около 7% (!) территории Украины.

В то же время производители строительных материалов добывают из земли огромные объемы гранита. Продуктами сгорания топлива, выбросами смазочных веществ вредят окружающей среде. Безвозвратно разрушают почву, роют глубокие карьеры.

Таким образом, использование шлаков может уменьшить негативное влияние на природу и помочь сокращению затрат на производство строительных материалов.

О каких шлаках идет речь  

Основной источник шлаков в Украине — металлургия, прежде всего черная. С каждой тонной чугуна домны выдают по 600-700, а тонна стали добавляет еще от 100 до 300 килограммов этого материала. Поэтому больше всего его будут использовать там, где есть металлургические заводы: в Днепропетровской, Запорожской, Донецкой, Луганской, Николаевской и Кировоградской областях.

По химическому составу и механическим свойствам побочный продукт металлургического производства существенно отличаются от горных пород. Основные его составляющие: кварц, окислы алюминия, кальция, магния; на них приходится от 85% до 95%, на окислы железа Fe2O3, марганца и сульфид кальция — остальные. Шлаки текущего выхода имеют в полтора-два раза выше абразивность, чем пролежавшие в отвалах.

У металлургических шлаков неровный гранулометрический состав, то есть это смесь от нуля и до нескольких сотен миллиметров. Их прочность — от 600 до 1000 кг / см 2, чаще — до 800. Это вдвое меньше, чем имеет гранитный щебень. Поэтому металлургические шлаки в основном используют для формирования подушки дорог.

В зависимости от состава шлаки делятся на активные и неактивные. Активные имеют свойство цементироваться под действием влаги. Со временем, через 5-10 лет образуют монолит, подобный бетону. Неактивные остаются сыпучими очень долго.

Металлургические шлаки можно использовать в дорожном строительстве непосредственно, как есть, или перерабатывать в щебень. Однако, их металлические включения могут повредить и вывести из строя щековые или конусные дробилки. Поэтому для безаварийной работы следует организовать надежную систему предварительного удаления металла.

Шлак металлургический: старые»новинки»

Металлургические шлаки в дорожном строительстве используются уже давно.

Первые шаги в этом направлении сделала еще в 1908 году компания «Карнеги Стил». Во многих странах для организации переработки и использования отходов металлургии были созданы специализированные организации. Среди них была советская Всесоюзная контора по шлакопереработке, Национальная шлаковая ассоциация США, французская Техническая ассоциация по изучению и использованию доменных шлаков, канадская Национальная шлаковая ассоциация, Британская ассоциация шлака и другие. В Англии и Германии шлаковую продукцию производят непосредственно на металлургических заводах.

В других странах жидкий или частично переработанный шлак передают компаниям и специальным фирмам по производству строительных материалов. В США даже существует шлакоперерабатывающая индустрия. В Англии, США, Германии, Франции металлургические шлаки в основном перерабатывают в щебень. Его применяют при прокладке железных дорог и в качестве заполнителя при сооружении аэродромных покрытий и автодорог.

В нашей стране побочным продуктом металлургии еще 40-50 лет назад заменяли щебень при насыпи дорожной подушки. Шлак, образующийся при производстве железо-никелевых сплавов, имеет большую прочность. Его использовали для обработки полотна. В летнюю жару асфальт поливали вяжущим — битумом или гудроном, а сверху засыпали железо-никелевым шлаком. Машины, которые двигались по трассе, вдавливали этот материал в поверхность. Твердое покрытие хорошо защищало асфальт от износа.

Опыт Украины

С 90-х годов активные шлаки широко применяли для ямочного ремонта асфальтового полотна и подсыпки грунтовых дорог. В современной Украине, например, дорожная компания «Автомагистраль-Юг» использовала шлак, в частности, при строительстве новой дороги Н-31 «Днепр-Решетиловка» в качестве нижнего слоя основания толщиной 26 см.

По словам инженера отдела технического контроля компании Артема Животова, преимущество шлака в низкой цене и возможности обеспечить необходимую прочность дорожной конструкции. Но есть и существенные недостатки, которые следует учитывать. Слой из шлака со временем превращается фактически в бетон. С годами формируется очень прочная основа дороги.

На первый взгляд, прочная основа — это хорошо. Но «плита» из шлака, как и все жесткие материалы, имеет свойство менять линейные размеры при колебаниях температуры. Это может приводить к деформации верхних слоев дорожного покрытия, если в конструктиве дороги не предусмотреть дополнительные меры (устройство щебеночных деформационных швов), которые будут выполнять функцию «демпфера».

Поэтому при строительстве а/д Н-31, как сообщает компания «Автомагистраль-Юг», в основе из шлака были устройств прорези (деформационные швы), заполненные щебеночным материалом и заключены еще два слоя основания. Сверху шлака устроена щебеночно-песчаная смесь, и уже на нее уложен слой пористого асфальтобетона.

А вот для укрепления обочин, отмечают в компании, шлак действительно можно использовать без проблем.

Потекут ли шлаковые реки?

Днепровский металлургический комбинат, расположенный в г. Каменское уже сообщал о готовности поставлять материалы для строительства дорог. Более половины из объема шлаков комбинат уже сейчас продает или использует в собственном производстве. Остальные — складирует на специальной площадке. В отвалах скопилось около 8 млн тонн.

Однако, не на всех металлургических предприятиях такая же ситуация. Некоторые, например ДМЗ, что в Днепре, передали свои отвалы на обслуживание аутсорсинговым компаниям. В таком случае объемы и направления отгрузки отвальных шлаков зависят от технических и финансовых возможностей аутсорсеров. А для изготовления пригодных для использования шлаков текущего производства не во всех металлургических предприятий есть технические возможности.

Кроме того, поставки шлака для строительства дорог неизбежно будет сталкиваться с конкуренцией среди потребителей. Ведь этот материал широко применяется для изготовления портланд-цемента, шлакобетона, термозиту (шлаковой пемзы), минеральной ваты.

Точно спроектировать = избежать ошибок 

Неграмотное использование шлаков в дорожном строительстве может нанести ущерб, который потом трудно исправить.

Ранее случалось, что при прокладке дорог не учитывали изменения, которые со временем происходят в активных шлаках. Сформированную из них подушку покрывали асфальтом. А потом, лет через пять от начала эксплуатации, эластичная подушка превращалась в твердую бетонную плиту. При тепловом расширении плите некуда было расползаться, и она трескалась. Глыбы наползали друг на друга, образовывали холмы. Дорога становилась похожей на волнистую поверхность моря, асфальт ускоренно разрушался. Чтобы такого не случилось, следует заранее сформировать температурные швы. Как мы писали выше, именно такую ​​технологию использует компания «Автомагистраль-Юг».

Не менее опасны экологические угрозы. Пример пренебрежения ими — катастрофическая ситуация, которая в свое время сложилась в г. Каменское. Вот лишь некоторые из сообщений, которые появлялись в девяностые годы в средствах массовой информации:

«В центре Каменского (бывший Днепродзержинск) дорога излучает радиацию. Это произошло после ремонта — ямы засыпали материалом неизвестного происхождения. В результате, дорога, по которой постоянно ездят машины, ходят люди, излучает радиационный фон, который в пять раз выше нормы».

«На территории города Днепродзержинска выявлено 117 источников локального радиационного загрязнения. Эти источники возникшие в результате использования шлаков … в дорожном строительстве. Площадь таких локальных участков невелика — до 10 м 2, границы экспозиционной дозы от 100 до 1000 мкР/ч».

Причиной радиационного загрязнения называли то, что в городе с 1947 года обогащали урановую руду. А отходы производства, в частности шлак использовали в строительстве.

Следовательно, при использовании шлаков в дорожном строительстве надо учитывать все технологические нюансы и экологические вопросы. А также разработать четкий алгоритм действий и процедуру, как для дорожников, так и для металлургов.

Подпишись на нашу рассылку

Дайджест главных новостей, презентации оборудования, обзоры мероприятий и многое другое.

*

* Эти поля обязательны для заполнения.

Оставить комментарий:

Advertisement

Скреперы K-Tec

Материалы по теме

Новые технологии и материалы, которые применяются в дорожном строительстве Украины

Новые технологии и материалы, которые применяются в дорожном строительстве Украины

В 2020 году на украинских дорогах применяют множество новых технологий и методов. Некоторые из них - впервые. Площадкой для внедрения инноваций стало выполнение программы "Большое строительство". Виброрезонансная деструктуризация, укатываемый бетон, использование шлаков, уплотнения бетона виброрейкой - рассказываем о технологиях, которые применяют на дорогах Украины.

8 Ноя 2020, 21:27

eye-icon

20

comment-icon

0

Trimble и Boston Dynamics учат робособак работать на стройплощадках

Trimble и Boston Dynamics учат робособак работать на стройплощадках

Совместная команда специалистов Trimble и Boston Dynamics работает над созданием решения, которое позволит использовать робособак Spot на строительных площадках.

23 Окт 2020, 10:08

eye-icon

12

comment-icon

0

Roxi: как работают технологии искусственного интеллекта в цементно-бетонной отрасли

Roxi: как работают технологии искусственного интеллекта в цементно-бетонной отрасли

Интеллектуальная программа Roxi подключается к датчикам зрелости бетона Giatec SmartRock и направляет сигнал тревоги, если при застывании спроектированной бетонной смеси происходит отклонение от графика набора прочности. Программа помогает сократить время, необходимое для испытания бетонной смеси и своевременно предупреждает о любых изменениях в ней.

15 Окт 2020, 13:43

eye-icon

16

comment-icon

0

Advertisement