РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНОГО ЩЕБНЯ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

​RATIONAL USE OF SECONDARY CRUHED STONE IN ROAD CONSTRUCTION

Ilya Bochkarev

student, Department of "Highways and Bridges", Perm National Research Polytechnic University,

Russia, Perm

Andrey Sergeev

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Lecturer at the Department of Highways and Bridges, Perm National Research Polytechnic University,

Russia, Perm

АННОТАЦИЯ

Авторами статьи был, затронут вопрос о возможности использования в современном дорожном строительстве строительного лома от сноса зданий в аварийном состоянии. Щебень, полученный от дробления различных конструкций, представляет собой побочный продукт от сноса зданий и брака от производства железобетонных и кирпичных изделий. Сегодня эти побочные продукты используются на засыпку оврагов и временных дорог на строительных площадках, в крайнем случае, для отсыпки подъездов к частным жилым домам. Широкого применения в данном времени для нужд строительства не наблюдается.

Исследования направленны на предмет использования материалов от сноса зданий в дорожном строительстве при устройстве конструкционных слоёв дорожного полотна или частичной замены/усиления основания.

ABSTRACT

The authors of the article raised the issue of the possibility of using construction scrap from demolition of buildings in disrepair in modern road construction. The crushed stone obtained from crushing various structures is a byproduct from the demolition of buildings and defects from the production of reinforced concrete and brick products. Today, these by-products are used to fill entrances to private residential buildings, as a last resort, to fill gullies and temporary roads on construction sites. There is no widespread use at this time for the needs of construction.

The research is aimed at the use of materials from the demolition of buildings in road construction in the construction of structural layers of the roadway or partial replacement /reinforcement of the base.

Ключевые слова: щебень, дроблённый бетон, бой кирпича, определение дробимости, влагопоглощение.

Keywords: crushed stone, crushed concrete, brick fight, determination of crushing capacity, moisture absorption.

Введение: В связи с проектом, начавшимся в 2019 году «Безопасные и качественные дороги», увеличились объёмы работ в дорожном строительстве. Также в настоящее время существует проблема использования строительного лома, полученного от сноса аварийных зданий. Темпы ликвидации аварийного жилья за последние четыре года в Пермском крае выросли в три раза [8], по сравнению с предыдущими периодами. За последние 4 года в Пермском крае было ликвидировано более 430 тыс. кв. м аварийного жилья, признанного таковым в силу физического износа, и более 100 тыс. кв. м жилья, признанного таковым в силу техногенных последствий. Таких темпов в крае не было никогда.

Последнее время исследования направлены на поиск новых экологически чистых и дешёвых строительных материалов [5, 10, 11], исследования затрагивают вопрос об использовании в дорожном строительстве побочные продукты от сноса зданий и брака с производства железобетонных и кирпичных изделий. С учетом разработок в сфере производства химических добавок для дорожного строительства и использования вторичных ресурсов создается возможность добиться снижения производственных издержек в строительной индустрии. Это касается тех регионов, где нет своих высокопрочных горных пород для использования в строительстве.

Стоит отметить, что строительный лом от сноса зданий зачастую складируется на открытой местности (рис. 1).

Рисунок 1. Складирование строительного лома. г. Пермь, въезд в пос. Липаки

Цель исследования заключается в определении применимости щебня, полученного из дробления различных строительных материалов, оставшихся от сноса зданий, в дорожном строительстве. Полученный от дробления вторичный щебень отбирается на фракции 10-20 мм, 20-40 мм. Данное исследование позволит разработать технологию по использованию переработанных от сноса бетонных, железобетонных и кирпичных материалов в строительстве дорожных оснований.

Методики исследований: В соответствии с ГОСТ 8267-93 проводятся исследования свойств вторичных щебней на основании сравнения. В данной методике предусматривается использование основных традиционных материалов для дорожного строительства, которые являются природными минеральными композитами.

Материал для исследования отбирался на основе схожих характеристик с природным щебнем.

В соответствии с ГОСТ Р 70052-2022 определяется класс отходов строительного лома. Строительный лом относится к V классу отходов, что является безопасным для окружающей среды.

Для исследования были определены две основные характеристики для сравнения материалов – Водопоглощение и Дробимость.

Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать воду в порах и капиллярах, которую характеризуют отношением массы воды, поглощенной материалом, к массе сухого материала [6].

Водопоглощение щебня определялось сравнением массы проб щебня в насыщенном водой состоянии и после высушивания. Для щебня из бетонного лома, фракцией 20-40 мм было получено следующее значение:

Дробимость - показатель, характеризующий прочность щебня, определяемый по потере массы после сжатия (раздавливания) пробы щебня в цилиндре [7].

Дробимость щебня определялась по степени разрушения при сжатии в цилиндре в сухом состоянии. Для щебня из бетонного лома, фракцией 20-40 мм было получено следующие значение:

 На материалы, полученные от дробления сноса бетонных, железобетонных и кирпичных материалов в строительстве дорожных оснований на данный момент отсутствует нормативная документация. Обеспечение необходимых структурно-механических свойств, требуемой плотности и высокой прочности этого материала невозможно добиться без максимального уплотнения. Количество воды, используемой для достижения оптимальной влажности определяется в лабораторных условиях. Это необходимо для нормального протекания основных и вторичных процессов структурообразования.

В соответствии с ГОСТ Р 58407.2-2020 для исследования были отобраны следующие материалы: гипс, бой кирпича, бой бетона (рис. 2, рис. 3, рис. 4, соответственно). Для сравнения свойств материалов был отобрал щебень природного происхождения – известняк, осадочный, Утёсовский каменный карьер (рис. 5). Характеристики щебня природного происхождения представленны в таблице 2.

Рисунок 2. Гипсовая штукатурка

Рисунок 3. Бой керамического кирпича

Рисунок 4. Бой бетона

Рисунок 5. Щебень природного происхождения. Известняк, осадочный, Утёсовский каменный карьер

Полученные результаты по испытанию материалов были сопоставлены с материалами на основе природного щебня. Исследованы основные характеристики: водопоглощение, дробимость.

Результаты определения свойств материалов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты определения свойств материалов

Таблица 2

Характеристики щебня природного происхождения

Описание результатов исследования:

По результатам исследования (табл. 1.) видно, что наилучшими физико-механическими свойствами обладает щебень, полученный из дроблённого бетона.

Щебень из дроблённого бетона имеет марку по дробимости при сжатии в цилиндре в насыщенном водой состоянии – 400. Водопоглощение составляет 2,5%. По фракционному составу полученный щебень относится к щебню 20-40 мм. Физико-механические показатели соответствуют ГОСТ 8267-93.

Щебень, полученный из дробленного керамического кирпича, имеет марку по дробимости – 200, водопоглощение – 14,6%. У керамического щебня (исходное сырье – глина) структура пористая, влага поглощается и задерживается в порах дольше (в сравнении с щебнем полученном от дробления бетонного камня), в результате чего, при температурных колебаниях (замораживание и оттаивание) внутренняя влага послойно разрушает керамический щебень и на его поверхности образуются сколы. Таким образом, из-за большого водопоглощения в период перепада температур, щебень из керамического кирпича подвержен к поверхностному трещинообразованию. Поэтому использовать щебень на основе дробленного керамического кирпича в увлажненных условиях не рекомендуется.

Щебень, полученный от дробления гипсовой штукатурки, имеет худшие характеристики в сравнении с другими испытуемыми материалами. Поэтому проводить дальнейшее исследование данного материала нет необходимости.

Выводы

Искусственно созданные щебеночные композиции из бетона и железобетона могут быть использованы в качестве подстилающего слоя под толстым слоем асфальта при неинтенсивном движении транспорта. Однако такую конструкцию не следует рекомендовать без предварительной проверки.

Из щебня, полученного в результате дробления железобетонных и бетонных конструкций, можно создавать основание для пешеходных дорожек. Эта технология поможет уменьшить затраты на дорожные работы.

Влияние щебня, полученного в результате переработки лома и боя строительных материалов, на несущую способность конструктивных слоев дорожного основания недостаточно изучено, что требует проведения дополнительных исследований.

Список литературы:

1. ГОСТ 32703-2014 «Щебень и гравий из горных пород. Технические требования»: https://www.mos.ru/upload/documents/files/7958/GOST32703-2014.pdf.
2. ГОСТ 32495-2013 «Щебень, песок и песчано-щебёночные смеси из дроблённого бетона и железобетона. Технические условия»: https://docs.cntd.ru/document/1200108489
3. ГОСТ Р 58818-2020 «Дороги автомобильные с низкой интенсивностью движения»: https://docs.cntd.ru/document/1200172575
4. 4. ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия»: https://www.mos.ru/upload/documents/files/3233/GOST8267.pdf
5. «Вторичное использование щебня, полученного из дроблёного бетона»: http://naukovedenie.ru/PDF/59TVN115.pdf
6. ГОСТ 33057-2014 «Щебень и гравий из горных пород. Определение средней и истинной плотности, пористости и водопоглощения»: https://eurotest.ru/Pub.Lib/Normativ_docs/GOST33057.pdf
7. ГОСТ 33030-2014 «Щебень и гравий из горных пород. Определение дробимости»: https://docs.cntd.ru/document/1200124427
8. ПРАВИТЕЛЬСТВО ПЕРМСКОГО КРАЯ. Постановление №227-П от 29.03.2019 г. «Об утверждении региональной адресной программы по переселению граждан из аварийного жилищного фонда на территории Пермского края на 2019-2025 годы»
9. ГОСТ Р 58407.2-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Материалы минеральные. Методы отбора проб щебня»
10. Романенко И.И. Вторичное использование в дорожном строительстве щебня, полученного из дроблённого бетона / М.П. Романенко, И.Н. Петровнина, Э.М. Пинт, К.А. Еличев // Интернет-журнал «Науковедение», 2015
11. А.Г. Каптюшина. Исследование физико-механических свойств щебня из бетонного лома / И.С. Кононов, А.Н. Бакунина // Строительство и архитектура.