ИДЕИ ПРИМЕНЕНИЕ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ В ЦЕЛЯХ ГЕОЭКОЗАЩИТЫ В ТРАНСПОРТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

IDEAS APPLICATION OF BINDING SUBSTANCES FOR GEOECO-PROTECTION IN TRANSPORTATION CONSTRUCTION

Nikita Shevchenko

student, department Construction of unique buildings and structures, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается варианты обезвреживания грунтов, загрязненных железнодорожным транспортом, содержащих ионы тяжелых металлов, базирующееся на использовании самопроизвольных процессов и образовании малорастворимых гидрофосфатов этих металлов при твердении глинофосфатных вяжущих систем.

ABSTRACT

The article discusses options for the neutralization of soils contaminated by railway transport containing ions of heavy metals, based on the use of spontaneous processes and the formation of poorly soluble hydrophosphates of these metals during hardening of clay-phosphate binders

Ключевые слова: вяжущие вещеста, детоксикация, нефтезагрязнения, ионы тяжелых металлов, кремнезоль, фосфаты.

Keywords: astringent substances, detoxification, oil pollution, heavy metal ions, silica, phosphates.

В связи с тем, что в настоящее время в транспортном строительстве используются большие земельные участки, проблема загрязнения территорий, значительный объем накопленных и ежегодно образующихся отходов, их экологическая опасность приобретает все более острый характер. Поскольку масштабы строительства не снижаются, а, наоборот, увеличиваются, следует ожидать еще большего загрязнения окружающей среды различными органическими и неорганическими веществами.

Идеи применение вяжущих веществ в целях геоэкозащиты заключаются в том, что нужно анализировать вещества вводимые в грунт на предмет их экологической опасности, выбирать безопасные вещества (такие как кремнезоль, пенобетон или фосфаты), создавать геоэкозащитные изделия и конструкции на их основе, которые могут обезвреживать уже имеющиеся загрязнения и быть превентивными, т.е. способными реализовывать функцию детоксикации в будущем в процессе ее эксплуатации.

Следовательно, для нужд транспортного строительства, в котором используются глиносодержащие грунты, загрязненные нефтепродуктами, необходимы специальные вяжущие, в качестве которых могут быть рассмотрены фосфатные.

Новый способ снижения негативного влияния на природно-техногенные системы при строительстве транспортной инфраструктуры, основывается на одновременном обезвреживании нефтезагрязнений, ионов тяжелых металлов и упрочнении грунта фосфатными вяжущими.

Укрепление глиносодержащих грунтов фосфатами происходит за счет взаимодействия фосфат-ионов с глинистой алюмосиликатной составляющей частью грунтов с образованием при этом фосфатного цемента, который представляет собой полиминеральный комплекс водостойких соединений. При взаимодействии грунта с фосфатом, в присутствии железосодержащего отхода, вырабатывается значительное количество тепла и материал быстро затвердевает. Эти два фактора разработанных грунтофосфатных материалов, имеющих неограниченную сырьевую базу, могут быть использованы при работе в условиях низкой температуры. На фоне производства вяжущих систем грунты представляются широко доступным, экологически безопасным и перспективным сырьем для строительных материалов.

Следующим геоэкозащитным решением в соответствии с основной идеей работы было использование процесса твердения фосфатных цементов для одновременного обезвреживания нефтезагрязнений и ионов тяжелых металлов в глиносодержащем грунте.

Возможность обезвреживания глиносодержащих грунтов, загрязненных нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов фосфорной кислотой с одновременным упрочнением основано на процессах образования гидратных фосфатных фаз и кремнегеля. При этом гель, с одной стороны, обеспечивает прочность, а, с другой стороны, способствует абсорбции нефтезагрязнений. Кроме того, содержащиеся в глинистом грунте ионы тяжелых металлов связываются в присутствии фосфат-иона в труднорастворимые гидрофосфаты, одновременно способствуя укреплению грунта. Исследования показали, что присутствие нефтепродуктов в количестве не более 5% способствует повышению прочностных характеристик глинофосфатов.

Для фосфатных систем присутствие нефтепродуктов не является препятствием к взаимодействию и твердению. В грунте содержится минерал монтмориллонита, который взаимодействуя с фосфорной кислотой образует кремнегель. Кремнегель известен нам по предыдущему разделу своим абсорбционными свойством. Дополнительно введение кремнегеля в грунтосодержащую систему, может способствовать повышению прочности. Абсорбционные свойства кремнегеля будут способствовать повышению водостойкости с одновременным блокированием нефтезагрязнений в процессе твердении и соответственно улучшению эксплуатационных свойств материала.

В основных добавках фосфатных систем следует использовать минеральные продукты сложного химико-минералогического состава природного и техногенного происхождения, давая предпочтение техногенным продуктам, тем самым уменьшая загрязнений геоэкосистемы.

В качестве техногенных продуктов предложено использование отходов металлургического производства при следующем соотношении компонентов: загрязненный нефтепродуктами грунт и ИТМ 45-55 % от обшей массы, нефть или отходы моторных масел 3-10 %, железосодержащий отход металлургического производства, содержащий оксид железа 7-10 %, портландцемент в качестве вяжущего 10-15 %, кремнезоль 3-5 % и фосфорная кислота плотностью 1,24-1,26 г/см3 – остальное.

Для получения водостойких систем количество оксида железа должно быть не менее 10% от общей массы. Это связано с тем, что при увеличении содержания оксида уменьшаются сроки схватывания и живучесть смеси сокращается, но при этом улучшаются технические свойства материалов.

Таким образом, при использовании фосфатных связующих и глиносодержащего грунта, а также нефелиновых техногенных продуктов, алюминатных цементов и песчаного грунта, строительные объекты выполняют геоэкозащитную функцию, то есть, во-первых, они препятствуют попаданию ионов тяжелых металлов в почву, во-вторых, после разрушения площадки фосфаты не загрязняют почву, так как образуются труднорастворимые соединения, а продукты гидратации нефелинового техногенного продукта и алюминатных цементов продолжают поглощать ионы тяжелых металлов.

Список литературы:

1. Новые фосфатные материалы со специальными свойствами / М.Н. Латутова, Е.И. Макарова, М.С. Старинец // Цемент и его применение. - 2006. - № 3. - С.73 - 75.
2. Фосфатные материалы в строительстве Текст. / В.А. Копейкин // ЦИНИС Госстроя СССР, М.: 1978. 31 с.