Строительство автомобильных дорог

Построенная автомобильная дорога подвергается как воздей­ствию на нее автомобилей через нагрузки от колес, которые вы­зывают появление деформаций дорожных одежд в виде сквозных проломов, выбоин, колей, волн, истирания (износа) покрытий, так и природным воздействиям, ослабляющим дорожные одежды. Условия, в которых находятся конструкции дорожных одежд (переменная температура и влажность воздуха, многократное замораживание и оттаивание, знакопеременные динамические напряжения под влиянием транспортных нагрузок, агрессивная среда на поверхности под воздействием солей для борьбы с гололедом), предопределяют тенденцию к постоянному повышению требований к качеству материалов для строительства дорог. Для их производства требуются достаточно редкие горные породы, которые во многих регионах России являются дефицитными. Все это приводит к увеличению стоимости материалов.
Ежегодное количество материалов, необходимых для обеспечения строительных и ремонтных работ, таких как щебень, гравий, песок, измеряется десятками миллионов кубометров, а вяжущих материалов — цемента и битума — миллионами тонн. Производство дорожно-строительных материалов сопряжено со значительными затратами энергии, изъятием больших площадей для размещения производства и образованием отвалов для хранения отходов данного производства.
В России из-за низкого уровня повторного использования строительно-дорожных и конструкционных материалов в отвалах и хранилищах накоплено уже более 80 млрд т твердых отходов. Они занимают довольно большие территории, ухудшают условия обитания человека и животного мира, отравляют атмосферу и воду. В то же время эти отвалы и хранилища представляют собой огромный резерв для расширения ресурсной базы дорожного строительства. Хранилища, например, термических шлаков мощнейшей на юге России Новочеркасской государственной электростанции (НГРЭС) и перегоревшие угольные терриконы Ростовской области могли бы, при их использовании в дорожном строительстве, во многом решить проблему дорогостоящего про­изводства щебня для нужд Южного федерального округа.
Однако широкое применение указанных дешевых материалов в дорожном строительстве не наблюдается по целому ряду причин. Среди них можно в первую очередь назвать такие как: отсутствие подъездных железнодорожных путей и средств погрузки, несовер­шенство нормативно-правовой базы по использованию твердых отходов, недостаточное научное обоснование их использования. Кроме того, в большинстве случаев отходы и побочные продукты производств требуют для превращения их в пригодные для использования материалы предварительной переработки, сорти­ровки, обогащения и др. Все это связано с необходимостью решения ряда организационно-управленческих вопросов и приобретения дополнительного оборудования. В то же время предприятия затрачивают в большинстве случаев большие средства на содержание отвалов, которые могут значительно превышать необходимые инвестиции для организации сбыта отходов своего производства.
В числе проблем, сдерживающих применение твердых про­мышленных отходов при строительстве дорог, как замечает профессор МАДИ (ГТУ) В.П. Носов, — недостаточная научная проработка:
• условий эксплуатации материалов в слоях дорожных одежд с учетом изменяющихся во времени температуры, влажности воздуха, параметров транспортного потока, механического воздействия рабочих органов машин при выполнении работ по содержанию автомобильных дорог, а также влияния химических реагентов, используемых для предотвращения обледенения поверхности дорожйых покрытий;
• вопросов оценки влияния температуры и перемещения влаги в материалах на свойства дорожных одежд и воздействия материалов на окружающую среду;
• вопросов расширения номенклатуры материалов, размещаемых в отходах и используемых для ремонта дорожных покрытий, элементов благоустройства и подземных коммуникаций.
Для потенциальных потребителей твердых промышленных от­ходов необходима, кроме того, активная рекламная деятельность, издание каталогов для дорожных организаций. Вся информация должна быть доступной и оперативной. В зависимости от механи­ческих и физико-химических свойств твердые отходы могут быть применены как в естественном состоянии (без дополнительной обработки или обогащения), например материалы терриконов угольных шахт, так и в виде композиций с другими материалами, в том числе с вяжущими.
Перспективным материалом для изготовления различных строительных цементобетонных конструкций, в том числе и це-ментобетонных дорожных покрытий, могут быть отходы метал­лургических предприятий. Особенность этих отходов заключается в том, что они уже прошли высокотемпературную обработку, не содержат органических примесей и их кристаллические структуры сформированы. Такими материалами, в частности, являются от­работанные формовочные смеси (ОФС) литейного производства.
Формовочные смеси в необработанном виде рекомендованы к отсыпке нижних слоев оснований дорожных одежд в земляном полотне. Слои из ОСФ в земляном полотне обладают как дрени­рующими свойствами, так и выполняют морозозащитные функции. Для улучшения физико-механических характеристик слоев из ОФС и обеспечения их высокой работоспособности ОФС используют совместно с водонепроницаемыми или водоотводящими материалами. В качестве таковых могут быть использованы гео­текстильные материалы, обладающие необходимыми свойствами.
Несущую способность слоев из ОФС повышают обработкой их вяжущими структурообразующими материалами: цементом, золами сухого отбора, кремнийорганическими жидкостями и материалами на их основе.