Главная
АИ #48 (230)
Статьи журнала АИ #48 (230)
Технология подготовки и применения буровых шламов в составе асфальтобетона

Технология подготовки и применения буровых шламов в составе асфальтобетона

Рубрика

Технические науки

Ключевые слова

асфальтобетон
буровые шламы
угольная зола
металлургические шлаки
прочность при сжатии
водонасыщение
водостойкость
морозостойкость
дорожные покрытия
переработка отходов

Аннотация статьи

В данной статье исследуются физико-механические свойства асфальтобетонных смесей с добавлением буровых шламов, угольной золы и металлургических шлаков. Оцениваются основные показатели, такие как прочность при сжатии, водонасыщение, коэффициент водостойкости и морозостойкость после 20 циклов замораживания. Результаты испытаний показали, что добавление буровых шламов в асфальтобетон увеличивает прочность на 10–15%, снижает водонасыщение на 5–10% и улучшает морозостойкость на 20%. Сравнительный анализ смесей с различными добавками показал их более высокую эффективность по сравнению с обычными асфальтобетонными смесями. В статье предложены рекомендации по оптимальному использованию этих добавок для улучшения эксплуатационных характеристик дорожных покрытий.

Текст статьи

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

  1. Очистка: Удаление нефтяных примесей и других загрязнений с использованием химико-физических методов.
  2. Сушка: Снижение содержания влаги до 5% для улучшения совместимости с битумом.
  3. Измельчение: Доведение частиц до размера менее 5 мм.
  4. 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

image.png

Рис. 1

image.png

Рис. 2

image.png

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.

Список литературы

  1. Ядыкина В.В., Тоболенко С.С., Траутваин А.И. Стабилизирующая добавка для щебеночно-мастичного асфальтобетона на основе отходов целлюлозно-бумажной промышленности // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2015. – № 2. – С. 31-36.
  2. Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Ханнанова Г.Т. Щебеночно-мастичный асфальтобетон на основе природного сырья и отходов промышленности // Строительные материалы. – 2007. – № 3. – С. 40-42.
  3. Василовская Г.В., Шевченко В.А., Киселёв В.П. Применение отходов промышленности ГМК «Норильский никель» в производстве дорожного асфальтобетона // iPolytech Journal. – 2015. – № 3 (98). – С. 130-134.
  4. Василовская Г.В., Шевченко В.А., Киселёв В.П. Применение отходов промышленности ГМК «Норильский никель» в производстве дорожного асфальтобетона // iPolytech Journal. – 2015. – № 3 (98). – С. 130-134.
  5. Ханнанова Г.Т. и др. Использование промышленных отходов в составах щебеночно-мастичного асфальтобетона //Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2009. – № 2 (12). – С. 282-288.
  6. Игнатьева Я.Д. Направления использования промышленных отходов в асфальтобетонных смесях // Электронный сборник трудов молодых специалистов Полоцкого государственного университета имени Евфросинии Полоцкой. Прикладные науки. Строительство. – 2021. – № 39. – С. 102-108.

Поделиться

53

Укибай М. Т. Технология подготовки и применения буровых шламов в составе асфальтобетона // Актуальные исследования. 2024. №48 (230). Ч.I.С. 35-38. URL: https://apni.ru/article/10638-tehnologiya-podgotovki-i-primeneniya-burovyh-shlamov-v-sostave-asfaltobetona

Обнаружили грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики)? Напишите письмо в редакцию журнала: info@apni.ru

Другие статьи из раздела «Технические науки»

Все статьи выпуска
Актуальные исследования

#49 (231)

Прием материалов

30 ноября - 6 декабря

Остался последний день

Размещение PDF-версии журнала

11 декабря

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

24 декабря