Влияние вида осадков сточных вод (ОСВ) на качественные показатели асфальтобетона
Автор: Дрозд Геннадий Яковлевич, Бреус Роман Владимирович
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Строительство и жилищно-коммунальное хозяйство
Статья в выпуске: 1 (5), 2015 года.
Бесплатный доступ
Для утилизации отходов городских канализационных очистных станций предложена технология их использования в качестве минеральных порошков - наполнителей при производстве асфальтобетонов. В статье приведено экспериментальное сравнение физико-механических показателей получаемых асфальтобетонов на основе отходов различных городов и производств. Показано, что независимо от места образования отходов, оптимальная их добавка в асфальтобетон составляет 6-8%, при которой последний является конкурентом по качеству традиционным асфальтобетонам.
Минеральный порошок, осадок сточных вод, утилизация, сырьевая база, асфальтобетон
Короткий адрес: https://sciup.org/14770041
IDR: 14770041 | УДК: 628.312.3:625.852/855
Influence of type of fallouts of sewages on the quality indexes of bituminous concrete
For utilization of wastes of the municipal sewage cleansing stations technology of their using is offered as mineral powders - fillers at the production of bituminous concretes. In the article experimental comparison over of physical and mechanical properties of the got bituminous concretes is brought on the basis of wastes of different cities and productions. It is shown that regardless of place of formation of wastes, their optimal addition in a bituminous concrete makes 6-8%, at that the last is a competitor in quality to the traditional bituminous concretes.
Текст научной статьи Влияние вида осадков сточных вод (ОСВ) на качественные показатели асфальтобетона
Технология очистки городских сточных вод, является одной из крупных отходообразующих производств, где проблема, связанная с образованием отходов практически не реализовывается и это приводит к все большему их накоплению. Одним из рациональных способов решения этой проблемы является утилизация накопленных отходов в каком-либо промышленном многотоннажном производстве.
Ранее проведенными исследованиями [1-3] было доказано, что депонированные осадки сточных вод, после проведения предварительных подготовительных операций, могут быть утилизированы в асфальтобетон, выступая при этом в качестве наполнителя и заменяя один из его компонентов – минеральный порошок. Однако эти исследования ограничивались отходами, образованными и накопленными на очистных сооружениях одного города – г. Луганска. Ввиду того, что в различных отраслевых регионах Украины в зависимости от находящихся видов производств и характера образующихся сбросов в городские стоки, предположительно будут наблюдаться различия в составах самих отходов, была поставлена цель – проведение сравнительного анализа ОСВ для двух предприятий биологической очистки городских сточных вод: ООО «Лугансквода» (г. Луганск) и ООО «Азот» (г. Черкассы) и исследование их поведения при внесении в состав асфальтобетонных смесей.
Химический состав порошков-отходов (ОСВ) приведен в табл. 1.
Таблица 1 - Химический анализ ОСВ, %
|
Вид осадков сточных вод |
SiO 2 |
Al 2 O 3 |
Fe 2 O 3 |
CaO |
MgO |
Mn |
Zn |
Cr |
Cu |
Pb |
SO 3 |
п.п.п. |
|
Вид 1 «Луга нск вода» |
46,4 |
10,05 |
9,25 |
6,10 |
1,94 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,01 |
2,5 |
24,1 |
|
Вид 2 «Азот » |
71,4 |
1,9 |
2,3 |
8,10 |
0,4 |
0,02 |
0,15 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
- |
6,9 |
Данные таблицы 1 показывают, что в химическом составе двух видов ОСВ наблюдаются отличия, указывающие на различие состава стоков поступивших ранее на очистку. Заметно ярко выраженное одинаковое преобладание оксида кремния в обоих составах и низкое содержание потерь после прокаливания.
ОСВ «вид 2» содержит меньше глинистых примесей, характеризующимися оксидами Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 и составляет менее 5%. Это указывает на соблюдение требований [5] и дает возможность его классификации как минерального порошка , что нельзя сказать об ОСВ «вид 1».
Для точности в установлении влияния вида отхода-наполнителя на свойства получаемых асфальтобетонов, материалы, входящие в их смеси, брали одинаковыми, и исходили из местных особенностей г. Луганска, а именно наиболее широко применяемые при строительстве дорог всех категорий региона. Характеристики минеральных материалов, использованных в экспериментальных целях приведены в табл. 2.
При выборе вяжущего вводимого в смесь, основываясь на требованиях к использованию различных марок битумов в горячих асфальтобетонных смесях, а также местных климатических особенностей, рассматривались битумы трех марок: БНД 60/90, БНД 90/130 и БНД 130/200. Установлено, что вид вяжущего, при одинаковом составе минеральной части смеси с ОСВ, существенного влияния на физико-механические свойства асфальтобетонов не оказывает. В данных экспериментальных исследованиях использовался битум БНД 90/130.
Таблица 2 - Характеристики минеральных материалов использованных в экспериментальных целях
|
Характеристика |
Показатель |
|
Щебень фракции 5-20мм |
|
|
Марка |
1200 |
|
Место происхождения |
Комсомольский карьер, Запорожская обл. |
|
Дробимость, % |
9,2 |
|
Истираемость, % |
26,0 |
|
Объем. насып. вес, г/см3 |
1,41 |
|
Содержание глинистых пылеватых частиц, % |
1,2 |
|
Удельный вес, г/см3 |
2,65 |
|
Влажность, % |
0 |
|
Содержание зерен пластинчатой и игловой формы (лещадность), % |
19,0 |
|
Песок из отсевов дробления щебня фракцией 0-5мм |
|
|
Марка |
1200 |
|
Место происхождения |
Мокрянский карьер, Запорожская обл. |
|
Объем. насыпн. вес, г/см3 |
1,57 |
|
Влажность, % |
6,3 |
|
Содержание глинистых пылеватых частиц, % |
3,4 |
Продолжение табл. 2
|
Содержание органических примесей, % |
0,01 |
|
Набухание, % |
1,23 |
|
Модуль крупности, % |
2,5 |
|
Удельный вес, г/см3 |
2,64 |
*Данные протоколов лабораторных испытаний ОАО «Автодорожник» от 14.10.14г.
Совокупность факторов, действующих на структурообразование асфальтобетонного камня, а именно: количество вяжущего – битума, соотношение количества добавки ОСВ и песка из отсева дробления щебня (ОДЩ), являются определяющими. Применяя на практике различные виды минеральных заполнителей, исследованиями [3] был проведен подбор состава и индивидуально определено количество вводимого ОСВ в асфальтобетонную смесь, стремясь к максимальному, а также отрегулирован процент вводимого битума.
При оптимизации системы применен метод экспериментальностатического моделирования, результаты которого приведены на рис. 1.
а)
б)
в)
Рисунок 1 - Зависимости физико-механических параметров асфальтобетона от количества битума и вводимого наполнителя ОСВ:
а) предела прочности при сжатии при 20ºС, R 20 , МПа;
б) предела прочности при сжатии при 50ºС, R 50 , МПа;
в) водонасыщения, W, %; г) набухания, Н, %.
г)
Исходя из полученных результатов, были установлены оптимальные показатели процентного содержания вводимых компонентов: битума – 7%, наполнителя ОСВ – 6-8%.
По данным гранулометрического состава, приведенного в табл. 3, в соответствии с [4], подбирались оптимальные составы асфальтобетонных смесей при содержании в них ОСВ 6 и 8% и устанавливался тип асфальтобетона.
Таблица 3 - Гранулометрический состав используемых материалов для изготовления образцов асфальтобетона
|
Наименование материалов |
Содержание зерен, % мельче мм |
|||||||||
|
20 |
12,5 |
5 |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
0,071 |
<0,071 |
|
|
Щебень 5-20 |
6,0 |
72,4 |
18,9 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Песок из отсева дробления щебня 0-5 |
– |
16,9 |
11,5 |
8,9 |
12,8 |
10,3 |
15,3 |
8,5 |
15,8 |
|
|
Осадок сточных вод г. Луганск |
– |
– |
– |
– |
– |
0,54 |
0,82 |
26,47 |
33,9 |
38,27 |
|
Осадок сточных вод г. Черкассы |
– |
– |
– |
– |
– |
0,54 |
0,82 |
26,47 |
33,9 |
38,27 |
Сравнительные испытания образцов асфальтобетонных смесей, в состав которых в качестве заменителя минерального порошка введены порошковые компоненты – депонированные осадки сточных вод (в объеме 6 и 8%) двух предприятий приведены в таблице 4.
Результаты испытаний свидетельствуют, что образцы асфальтобетонов, содержащие в качестве заменителя минерального порошка сухие порошковые осадки сточных вод удовлетворяют требованиям [4].
Таблица 4. Физико-механические свойства образцов асфальтобетона с различным видом и содержанием добавки ОСВ
|
№ п/п |
Состав асфальтобетона (плотный, тип Б) |
Объе м-ный вес, г/см3 |
Водо-насы-щени е, % |
Набу -хание , % |
Предел прочности при сжатии, МПа, при температуре |
Коэффи циент водоуст ойчи-вости |
||
|
20ºС |
50ºС |
водона с сост. |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Щебень – 35%; Песок из отсева дробления щебня – 65% |
2,29 |
5,5 |
1,2 |
3,45 |
1,5 |
3,1 |
0,91 |
|
2 |
Щебень – 35%; Песок из отсева дробления щебня – 59%; Осадок с площадок склади-рования (г. Луганск) – 6%. |
2,28 |
1,71 |
0,13 |
6,6 |
2,2 |
5,1 |
0,85 |
|
3 |
Щебень – 35%; Песок из отсева дробления щебня – 59%; Осадок с площадок склади-рования (г. Черкассы) – 6%. |
2,3 |
2,93 |
0 |
5,6 |
2,9 |
7,2 |
1,3 |
|
4 |
Щебень – 35%; Песок из отсева дробления щебня – 57%; Осадок с площадок склади-рования (г. Луганск) – 8%. |
2,25 |
3,44 |
0,8 |
6,6 |
2,0 |
4,6 |
0,67 |
Продолжение табл. 4
|
5 |
Щебень – 35%; Песок из отсева дробления щебня – 57%; Осадок с площадок склади-рования (г. Черкассы) – 8%. |
2,25 |
7,1 |
0,4 |
6,0 |
1,4 |
4,8 |
0,8 |
|
Требования ДСТУ Б В.2.7-119-2003 (марка II, верхние слои) |
1,5 3,5 |
не более 0,85 |
2,4 |
1,2 |
- |
не менее 0,85 |
||
|
Требования ДСТУ Б В.2.7-119-2003 (марка II, нижние слои) |
не более 10 |
- |
1,5 |
- |
- |
не менее 0,6 |
*В исследованиях количество вяжущего (битум БНД 90/130 – 7%) и щебня принималось постоянным, менялось только соотношение песка из отсева дробления щебня к порошку ОСВ.
Выводы
-
1) различие источников образования и химического состава ОСВ существенно не влияют на основные качественные показатели асфальтобетона;
-
2) при введении в состав асфальтобетонной смеси 6-ти процентов ОСВ, нормализуется показатель водонасыщения, следовательно, улучшается качество асфальтобетона по сравнению с традиционным материалом;
-
3) полученные данные физико-механических свойств асфальтобетонов свидетельствуют о возможности использования ОСВ в качестве минерального порошка в различных слоях дорожных одежд: при 6% - в верхних, а при 8% - в нижних слоях.
Список литературы Влияние вида осадков сточных вод (ОСВ) на качественные показатели асфальтобетона
- Технология утилизации лежалых осадков сточных вод в асфальтобетон.//Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. Серия: Архитектура и технические науки, випуск 76. -К: «Технiка», 2007. -С. 90-95;
- Дрозд Г.Я., Бреус Р.В. Утилизация осадков сточных вод в дорожном строительстве.//Вiстi Автомобiльно-дорожнього iнституту: Науково-виробничий збiрник. АДI ДонНТУ. -Горлiвка, 2009 -№1. -С. 186-193;
- Бреус Р.В. Зниження об'ємiв накопичених вiдходiв водоочищення -осадiв стiчних вод, шляхом їх утилiзацiї в асфальтобетон.//Автореф. дис. канд. техн. наук, Х., 2007, 21 с.;
- ДСТУ Б.В.2.7-119-2003 Сумiшi асфальтобетоннi та асфальтобетон дорожнiй i аеродромний. Технiчнi умови.-К.: Держбуд України, 2003;
- ДСТУ Б В.2.7-121-2003. Порошок мiнеральний для асфальтобетонних сумiшей. Технiчнi умови. -К.: Держбуд України, 2003.
