.png&w=384&q=75)
Введение
В Казахстане ежегодно образуются значительные объемы буровых шламов – отходов, связанных с процессами бурения нефтяных и газовых скважин. Эти материалы часто складируются, что приводит к загрязнению окружающей среды. Однако, благодаря их минеральному составу, они могут быть успешно использованы как компоненты для асфальтобетонных смесей. Применение буровых шламов не только снижает нагрузку на экологию, но и улучшает свойства дорожных покрытий.
Нам необходима разработать и внедрить технологию подготовки буровых шламов для их применения в составе асфальтобетона, изучить влияние отходов на свойства дорожных смесей.
Исходные материалы и их характеристики
Буровые шламы:
Отходы, полученные при бурении скважин, содержат минеральные частицы, нефтяные примеси, воду и добавки. Основные свойства:
- Содержание минеральных частиц: до 80%.
- Присутствие примесей тяжелых металлов (в небольших количествах).
- Гранулометрический состав близок к заполнителям мелкой фракции.
Другие компоненты:
- Битум: традиционный вяжущий материал.
- Минеральный заполнитель: щебень, песок.
- Полимерные добавки: улучшают адгезионные свойства.
Подготовка буровых шламов
- Очистка: Удаление нефтяных примесей и других загрязнений с использованием химико-физических методов.
- Сушка: Снижение содержания влаги до 5% для улучшения совместимости с битумом.
- Измельчение: Доведение частиц до размера менее 5 мм.
- Активация: Обработка адгезионными добавками для лучшего сцепления с битумом.
Технология приготовления асфальтобетонных смесей
1. Компоненты:
- Битум: 5,5%.
- Буровые шламы: 5–15%.
- Минеральный заполнитель: 30–50%.
2. Процесс смешивания:
- Температура: 150–170°C.
- Время смешивания: 5–7 минут.
Физико-механические испытания смесей
Показатели:
- Прочность при сжатии на разных температурах (0°C, 20°C, 50°C).
- Водонасыщение (%).
- Коэффициент водостойкости.
- Морозостойкость после 20 циклов замораживания.
Результаты
Смеси с добавлением буровых шламов показывают:
- Увеличение прочности на 10–15%.
- Уменьшение водонасыщения на 5–10%.
- Улучшение морозостойкости на 20%.
Таблица
Параметры испытаний | Обычная смесь | Смесь с буровыми шламами (5%) | Смесь с буровыми шламами (10%) | Смесь с буровыми шламами (15%) |
Прочность при сжатии (0°C), МПа | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 |
Прочность при сжатии (20°C), МПа | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 12,8 |
Прочность при сжатии (50°C), МПа | 3,2 | 3,3 | 3,5 | 3,8 |
Водонасыщение, % | 3,6 | 3,4 | 3,2 | 3,0 |
Коэффициент водостойкости | 0,92 | 0,94 | 0,96 | 0,98 |
Коэффициент морозостойкости | 0,70 | 0,72 | 0,75 | 0,81 |
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
I. Прочность при сжатии на разных температурах
Построить три линейных графика (для 0°C, 20°C, 50°C), где на оси X – содержание буровых шламов (%), а на оси Y – прочность (МПа). График покажет, как добавление шламов повышает прочность.
II. Водонасыщение и водостойкость
Построить график с двумя линиями:
- Ось X – содержание буровых шламов (%).
- Ось Y – водонасыщение (%) и коэффициент водостойкости. Этот график демонстрирует снижение водонасыщения и увеличение водостойкости с увеличением содержания шламов.
III. Морозостойкость
Построить столбчатый график:
- Ось X – смеси (обычная, с 5%, 10%, 15% буровых шламов).
- Ось Y – коэффициент морозостойкости.
Это наглядно покажет улучшение морозостойкости с увеличением содержания шламов.
Результаты и обсуждение
Применение буровых шламов улучшает основные эксплуатационные характеристики асфальтобетона. Кроме того, это решение снижает стоимость производства смесей и уменьшает объем отходов, складируемых на полигонах.
Заключение
Применение буровых шламов в составе асфальтобетона не только решает экологические проблемы утилизации, но и улучшает свойства дорожных покрытий. Технология подготовки шламов проста и экономически оправдана, что делает её перспективной для масштабного внедрения в дорожное строительство.
.png&w=640&q=75)
