Ученые из ПНИПУ нашли способ укрепить дорогу и помочь окружающей среде

Ученые из Пермского Политехнического университета предложили задействовать для укрепления глинистых почв остатки галита с калийных заводов, в которых содержатся необходимые химические соединения.

Фото: https://vk.com/nomoiplot by ВК-аккаунт Юрия Лозы, PDM

Такой метод помогает снизить стоимость строительства за счет использования альтернативных материалов и эффективно сокращает количество промышленных отходов.

С каждым годом растет нагрузка на дороги России, общее количество автотранспорта увеличивается на два миллиона единиц. В связи с этим растут требования к дорожной инфраструктуре. При возведении и модернизации автомобильных дорог многие факторы местности оказывают значительное влияние. Например, во многих регионах России большинство грунтов представляют собой глинистые почвы, для усиления которых требуются дополнительные мероприятия. Усилить структуру грунта можно при помощи хлорида натрия и хлорида калия. Однако такой метод отрицательно сказывается на бюджете дорожного строительства.

Исследование, опубликованное в сборнике "Химия. Экология. Урбанистика", выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет 2030". Проекты по строительству автодорог контролируются гидрогеологическими условиями местности, которые характеризуют особенности подземных вод, их глубину и объем. Так, глинистые почвы подвержены изменениям своих свойств под воздействием внешних факторов окружающей среды, включая высокое влажное содержание. Этот вид почвы распространен во многих регионах России, особенно в средней полосе.

Для укрепления грунта эффективно применять цемент, но цена на него резко повысилась. Для улучшения устойчивости почвы к воздействию воды также могут использоваться химические соединения. Проведенные исследования свидетельствуют о возможности изменения физико-механических свойств глинистых грунтов при использовании хлорида натрия и хлорида калия. Эти вещества позволяют увеличить плотность грунта, что делает частицы менее чувствительными к влаге.

Для уменьшения затрат на хлорид натрия и калия ученые из Пермского Политехнического университета рекомендуют использовать промышленные отходы, содержащие эти соединения. По словам доктора технических наук, профессора кафедры автомобилей и технических машин Пермского национального исследовательского политехнического университета Константина Пугина, наиболее подходящими для этой цели оказались остатки галитов, образующиеся при производстве минеральных удобрений. Их годовой объем на калийных предприятиях составляет более 270 миллионов тонн, что позволяет использовать масштабные методы их переработки для укрепления глинистых почв.

Специалисты отмечают, что глинисто-солевые шламы и остатки галита не являются опасными для окружающей среды, что дает возможность использовать их как строительные материалы без ограничений.

Эти промышленные отходы содержат от 91,2% до 13,8% хлорида калия, что обусловливает возможность разработки методов стабилизации грунтовых слоев разного назначения. Повышение свойств глинистых почв связано с комплексом физико-химических реакций, включая ионный обмен и коагуляционные процессы, приводящие к объединению мелких частиц в единую структуру.

Предварительные исследования ученых из Пермского Политехнического университета показали, что укрепление глинистых почв остатками галита возможно. Их устойчивость к вертикальным нагрузкам может возрастать на 10-30%, что зависит от исходного уровня текучести почвы, ее химического состава и влажности. Такая технология поможет снизить расходы на строительство дорог и сократить объем промышленных отходов от калийных предприятий.