Экологические аспекты применения отходов промышленности в дорожном строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский автомобильно-дорожный

Государственный технический университет (МАДИ)

Факультет: Дорожно-строительный

Кафедра: Техносферная безопасность

Реферат

по экологии

Экологические аспекты применения отходов промышленности в дорожном строительстве

Москва 2013 г.

Вопрос о возможности рационального использования природных энергетических и материальных ресурсов, и использования (утилизации) в дорожном строительстве промышленных отходов и техногенных продуктов стоит очень остро в наше время. Проблеме зашиты окружающей среды от негативных воздействий автомобильно-дорожного комплекса уделяется все большее внимание. Начиная с XV Всемирного дорожного конгресса, в Мехико в 1975 году в рамках этого форума функционирует специальная секция дорожной экологии. Активность природоохранной деятельности в автомобильно-транспортном комплексе заметно отстаёт от уровня развитых в экономическом отношении стран, что соответствует уровню развития автомобилизации. Воздействия на природную среду дороги как инженерного сооружения учитываются недостаточно. В проекты автомобильных дорог включается раздел «Охрана окружающей среды», включающий факторы неблагоприятных воздействий на окружающую среду и перечень природоохранных мероприятий. Выполняется экологическая экспертиза проектов. Тем не менее, до сих пор не отработан порядок информации общественности на стадии принятия решений, участия ее в оценке проекта. В производстве дорожно-строительных материалов особые нарекания вызывает работа асфальтобетонных заводов. При обследовании состояния дорог с целью определения потребности в ремонте экологические показатели, как правило, не фиксируются.

Актуальность

Применение отходов промышленности в дорожном строительстве актуальная проблема в наши дни. Мы производим очень много отходов, одновременно используя огромное количество природных ресурсов, поэтому сырье дорожает, а отходов становится все больше. Сейчас мы ищем пути использования отходов промышленности, тем самым сохраняя экологическое состояние планеты, и уменьшая стоимость строительства.

Итак, мы не можем использовать любые отходы промышленности в дорожном- строительстве просто так. Существуют специальный свод правил называющийся: "Санитарно-гигиенические требования к дорожно-строительным материалам".

Определение уровня токсичности материалов

Технология производства дорожно-строительных материалов предусматривает обращение с отходами. Отходы образуются в ходе технологических процессов и в этом случае возникает необходимость их размещения. Различные виды отходов других отраслей могут использоваться в дорожном строительстве и при этом требуется знание приёмов обращения с ними. В этом случае важной является оценка степени токсичности отходов. В основу определения класса токсичности используемых материалов, добавок, промышленных отходов, положено понятие класса опасности материала (определяется по методике, утверждённой приказом № 511 Министерства природных ресурсов и окружающей среды РФ от 01.01 2003), Класс опасности отходов устанавливается по степени возможного вредного воздействия на окружающую природную среду при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с Критериями, приведенными в табл. 1.

Таблица 1

Отнесение отходов к классу опасности для окружающей природной среды может осуществляться расчётным или экспериментальным методами. В случае отнесения производителями отходов отхода расчетным методом к 5-му классу опасности, необходимо его подтверждение экспериментальным методом. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю степени опасности отхода для ОПС осуществляется в соответствии с табл. 2:

Таблица 2

В целях расширения сырьевой базы природных каменных материалов и улучшения окружающей среды Союздорнии в содружестве с другими организациями проведены исследования, широкая производственная проверка и на основе этого разработаны рекомендации и нормативные документы по применению в дорожном строительстве каменных материалов из различных отходов промышленности и бытовых отходов. Результаты основных проведенных работ приведены ниже.

Отходы из щебня, гравия и песка

Отходы горнообогатительных, горноперерабатывающих и горнодобывающих предприятий представлены осадочными или изверженными горными породами в виде щебня, гравия и песка. Плотность щебня и песка аналогична плотности таких материалов из природных горных пород. После дробления и сортировки отходов может быть получен любой стандартный зерновой состав щебня, песка или их смесей. Прочность щебня колеблется в пределах от М 200 до М 1200. Марка морозостойкости, оцениваемая количеством выдержанных циклов попеременного замораживания-оттаивания, составляет F 25 -- F 100.

Щебень и песок из этих отходов находят применение во всех видах дорожного строительства. Годовой объем выходов отходов ГОК превышал 100 млн. т. Они имеются на территориях Северо-Западного, Центрального, Уральского, Сибирского и Дальневосточного округов.

Окислительные кварциты

Щебень из окисленных железистых кварцитов горнообогатительных комбинатов Курской области (Курской магнитной аномалии) характеризуется повышенной по сравнению с традиционными материалами плотностью. После дробления и сортировки может быть получен щебень, песок и смеси любых стандартных фракций. Щебень имеет марку прочности по дробимости в цилиндре М 1000-1400, по истираемости в полочном барабане -- И 1, марку по морозостойкости F 50 -- F 150 (потери массы до 1%), содержит пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен от 19% до 32%, пылевидных и глинистых частиц -- до 2%. Щебень имеет устойчивую структуру против всех видов распадов (потери массы после испытаний -- до 1%, марка УС 1). Полученные характеристики соответствуют требованиям ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 3344-83.

Для использования щебня в основаниях из готовых смесей по ГОСТ 25607-94 рекомендуется готовить и применять смесь 0-70 мм с содержанием фракций 10-70 мм 50% и фракций 0-10 мм -- 50%, соответствующей смеси С 5 ГОСТ 25607 94, а также смесь С 6 ГОСТ 25607 94, содержащей 75% фракции 10-40 мм и 25% фракции 0-10 мм. Для использования щебня в щебеночных основаниях, устраиваемых методом заклинки, в качестве основного материала рекомендуется использовать согласно СНиП 2.05.02-85 "Автомобильные дороги" щебень фракции 40-70 мм, в качестве расклинивающего материала -- щебень фракции 10-20 и 5-10 мм, которые можно получить рассевом фракций 10-40 или 40-70 мм.

Допускается в качестве расклинивающей фракции вместо фракций 10-20 и 5-10 мм использовать отсевы дробления фракций 0-10 мм, зерновой состав которой соответствует требованиям ГОСТ 25607-94 (С 12), или смесь фракций 5-20 мм.

Шлаки черной и цветной металлургии

Шлаки черной и цветной металлургии и фосфорные представлены в виде щебня, песка и смесей из них. Дроблением и сортировкой можно получить щебень и песок, а также щебеночно-песчаные смеси любых стандартных фракций. Прочность щебня колеблется от М 200 до М 1200. Марка морозостойкости находится, как правило, в пределах F 25 -- F 150. Некоторые виды шлаков обладают свойствами самоцементации. Применяются шлаки в основном для строительства оснований, а также для приготовления шлакового вяжущего марок 50-200. Годовой объем выхода шлаков черной и цветной металлургии превышал 75 млн. т. Они имеются на территориях Северо-Западного, Центрального, Поволжского, Уральского и Сибирского административных округов.

Шламы

Шламы (отход производства алюминия) по зерновому составу представляют собой песок. Содержание в шламах большого количества белита позволяет применять их в качестве материала основания, который со временем омоноличивается; к 360 сут. его прочность при сжатии достигает 6 МПа. Разработаны технологии получения из шламов минеральных вяжущих марок 100-200. Шламы имеются в Северо-Западном, Уральском и Сибирском административных округах. Годовой объем выхода составлял около 8 млн. т.

Золы и золошлаки ТЭЦ

Золы и золошлаковые отходы ТЭЦ подразделяются на две основные группы: сухого удаления и гидроудаления. Золы сухого удаления по зерновому составу могут быть отнесены к мелкому песку. Они обладают вяжущими свойствами и могут быть применены для строительства укрепленных оснований дорожных одежд в качестве вяжущих взамен цемента. Ориентировочный расход -- 10-20%. Прочность обработанного материала в возрасте 90 сут. составляет 1-6 МПа.

Золы гидроудаления по зерновому составу представляют собой пески. Золошлаковые отходы гидроудаления содержат также и гравелистую фракцию. Зерновой состав золошлаков, как правило, 0-20 мм, реже 0-40 мм. Марки прочности шлака колеблются в пределах 200-600, марка морозостойкости составляет F 15 -- F 50. Золы гидроудаления применяются, как правило, для строительства земляного полотна. Золошлаки гидроудаления могут быть использованы для устройства оснований дорожных одежд. Золошлаки и золы имеются во всех регионах страны. Годовой выход сухой золы -- 10 млн. т, золошлаков -- 60 млн. т.

Гипсосодержащие отходы

Из гипсосодержащих отходов -- фосфогипса, борогипса, фторангидрида -- наиболее распространен фосфогипс, подразделяющийся на две группы: полугидрат и дигидрат. По зерновому составу это порошкообразный материал с максимальным размером зерна 1 мм. Фосфогипс-полугидрат обладает в течение примерно 3 сут. после выпуска вяжущими свойствами и применяется для строительства монолитных оснований.

Прочность такого материала при сжатии в возрасте 28 сут. составляет 2-6 МПа. Фосфогипс-дигидрат вяжущими свойствами не обладает и может применяться в отдельных случаях как добавка к цементу при строительстве укрепленных оснований. Фосфогипс-дигидрат, обработанный по специальной технологии, может быть использован для производства гипсовых вяжущих (до М 400).

Щебень из красного кирпича

Из бывшего в употреблении красного кирпича дроблением и сортировкой может быть получен щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси любых стандартных фракций. Испытания щебня из красного кирпича, бывшего в употреблении, показывают, что щебень имеет марку прочности по дробимости в цилиндре М 200, по истираемости в полочном барабане -- И 4, марку по морозостойкости F 25, содержит до 20% пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен, пылевидных и глинистых частиц -- до 3%, имеет марку по водостойкости В 2. Щебень по приведенным выше характеристикам соответствуют требования ГОСТ 8267 -- 93. Щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси могут быть использованы для строительства щебеночных оснований автомобильных дорог в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 "Автомобильные дороги", а также для оснований площадок для стоянки автомобилей, площадок внутридворовых территорий, садово-парковых дорожек, для укрепления обочин.

Щебень из цементобетона

Щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси любых стандартных фракций из цементобетона, бывшего в употреблении, показывают, что щебень имеет марку прочности по дробимости в цилиндре М 400, по истираемости -- в полочном барабане И-3, марку по морозостойкости F-25, содержит до 15% пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен, пылевидных и глинистых частиц -- до 3%, имеет марку по водостойкости В2. Щебень по указанным выше показателям и зерновому составу соответствует требованиям ГОСТ 8267-93. Щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси из цементобетона, бывшего в употреблении, могут быть использованы для строительства щебеночных оснований автомобильных дорог в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 "Автомобильные дороги".

Щебень и песок из старого асфальтобетона

В последние годы значительно увеличился объем сфрезерованного старого асфальтобетонного покрытия. Возникла проблема его утилизации. Результаты испытаний показали, что зерновой состав сфрезерованного старого асфальтобетонного покрытия представлен смесью 0-20 или 0-40 мм. После экстрагирования установлено, что минеральная смесь включает минеральный порошок, песок (отсевы дробления) и щебень.

Щебень, как правило, изверженных горных пород имеет марку прочности 800, 1200, марку морозостойкости F 50 -- F 100. С целью оптимизации зернового состава асфальтобетонного гранулята были испытаны составные смеси, оптимальные для щебеночных оснований по ГОСТ 25607-94, из известняка марки прочности 600 и морозостойкости F 25 и асфальтобетонного гранулята. Критерием оценки пригодности смеси для устройства щебеночных оснований служит несущая способность, определяемая модулем упругости, который должен соответствовать требованиям ВСН 46-83 для щебеночных оснований, устраиваемых методом смещения исходных материалов в определенных пропорциях.

Результаты определения характеристик различных смесей (оптимальная влажность, максимальная плотность, модуль упругости) показали, что замена 20-30% природного щебня асфальтовым гранулятом является эффективной и целесообразной -- несущая способность щебеночных оснований из таких смесей и плотность несколько увеличивается. На основе полученных результатов разработаны рекомендации по устройству щебеночных оснований с использованием 20-30% старого снятого асфальтобетона (асфальтового гранулята).

Стеклокристаллический щебень из стеклобоя

На обширной территории России в ряде районов отсутствуют прочные горные породы, из которых можно получить щебень с устойчивой во времени шероховатостью для устройства верхних слоев дорожных одежд.

В последнее время для этих целей разработаны искусственные каменные материалы. Союздорнии совместно с ГИСом разработан стеклокристаллический щебень, получаемый путем спекания при температуре 600°-900°С (нагрев -- 1 ч, выдержка -- 0,5 ч, охлаждение -- 1 ч) измельченного до удельной поверхности 2500-3000 см2/г стеклобоя и кварцевого песка. Ориентировочное соотношение материалов 50:50. Они характеризуются высокой прочностью (М 1000 -- М 1200) и морозостойкостью (до F 300). Стеклокристаллический щебень можно использовать для приготовления асфальто- и цементобетона, а также для поверхностных обработок.

Песок из бытовых отходов

Испытанные пробы бытовых отходов, полученных на мусоросжигающих заводах, по зерновому составу представляют собой фракцию 20-0 мм. Песчаную часть (5-0) мм согласно ГОСТ 8236-93 "Песок для строительных работ. Технические условия" можно отнести к отсевам дробления. По модулю крупности Мкр = 3,2 и полному остатку на сите 0,63 мм, равному 70%, бытовые отходы относятся к группе песков (отсевов) повышенной крупности. По содержанию зерен выше 5 мм и менее 0,16 мм бытовые отходы относятся ко II классу. Содержание пылевидных и глинистых частиц составляет 3,8%.

Щебеночная часть бытовых отходов 20-5 мм имеет марку прочности по дробимости в цилиндре М 300 -- М 400 по ГОСТ 8267-93 при оценке их условно как осадочных горных пород. Потери массы после испытания на дробимость в цилиндре составляет 24-30%.

Следует отметить, что необходимо разработать специальные технические условия. Насыпная плотность бытовых отходов равна 1260-1300 кг/м2. Испытанные материалы могут быть использованы для устройства дополнительных слоев оснований дорожных одежд и как компонент смеси при устройстве щебеночных оснований и оснований из щебеночно-песчаных смесей, обработанных цементом.

Чем больше и чаще мы будем использовать отходы промышленности в дорожном строительстве, тем дешевле будет для нас само строительство и тем легче нам станет поддерживать экологическое состояние планеты.

Список литературы

утилизация защита окружающий среда

1. http://lib.madi.ru/fel/fel1/fel08E020.pdf.

2. Курденкова И.Б. Технология дорожно-строительных материалов в природоохранном аспекте: Учеб. пособие /МАДИ (ГТУ). - М., 2007.- 145 с.

3. http://www.pskgu.ru/projects/pgu/storage/wt/wt102/wt102_02.pdf.

Размещено на Allbest.ru