Потенциальные возможности
Применение золошлаковых материалов в дорожном хозяйстве кузбасса
Актуальность решения проблемы утилизации отходов тепловых электростанций сомнения не вызывает. Особенно это важно для Кузбасса.
Одним из перспективных направлений принято считать применение золошлаковых отходов в дорожном хозяйстве (при строительстве, реконструкции, ремонтах и содержании автомобильных дорог). На деле же золошлаковые материалы на дорогах общего пользования в нашей области практически не применяются. Ниже мы попытаемся ответить на вопрос, по-чему это происходит.
Мировая практика показывает, что в настоящее время возможна полная утилизация всех образующихся отходов. В некоторых странах даже образовался их дефицит. Но здесь следует принять к сведению, что в дорожном строительстве используют лишь около 20% золошлаковых отходов, т.е. это направление утилизации не может быть основным.
В период 2009-2014 годы ООО «Кузбасский центр дорожных исследований» проводило исследования золошлаков тепловых электростанций Кемеровской области (Кемеровская ГРЭС, Ново-Кемеровская ТЭЦ, Беловская ГРЭС, Томь-Усинская ГРЭС, Кузнецкая ТЭЦ) и Красноярского края (Красноярские ТЭЦ-1, ТЭЦ‑2, ТЭЦ-3, Назаровская ГРЭС) с целью оценки возможного массового применения их в дорожном строительстве.
В Кузбассе используется технология гидроудаления золошлаковых отходов. Основное внимание было уделено содержанию золоотвалов. Общий вывод — из-за большой неоднородности золошлаков их применение в естественном виде невозможно даже для устройства земляного полотна. Если произвести усреднение или рассев, картина меняется. В таблице для примера приведены возможные сферы применения материалов из золошлаковых отходов Томь-Усинской ГРЭС.
Из таблицы видно, что после переработки существенных технических ограничений практически нет. В качестве критерия пригодности использовали соответствие действующим ГОСТ. Однако следует учитывать и детали.
Для использования при возведении дорожных насыпей необходимо золошлаковую смесь усреднить (сделать ее однородной), очистить от различного мусора. Это требует определенных затрат. Кроме того, при проектировании земляного полотна автомобильных дорог стараются обеспечить баланс между объемами насыпей и выемок. То есть возить из отвалов золошлаковые смеси просто нет необходимости. Другое дело, когда строят транспортные развязки, подходы к мостам, а отвалы рядом. Но и здесь есть проблемы — для качественного уплотнения влажность материала должна быть оптимальной (добиться этого на практике крайне сложно), содержание горючих частиц должно быть допустимым.
В условиях Кузбасса дорожники нередко сталкиваются с необходимостью возведения земляного полотна их переувлажненных грунтов. Нестабильность свойств грунтов в годовом цикле приводит к ряду негативных последствий, в первую очередь к их недоуплотнению (рис. 1), что в процессе эксплуатации дороги становится причиной многочисленных деформаций земляного полотна и дорожной одежды. Экспериментально установлена тесная связь между увлажненностью грунтов и степенью их уплотнения (рис. 2). Решить проблему позволяет добавление в грунт сухой золы (золы-уноса). В этом плане большой интерес вызывает информация о начале отгрузки этого материала на Кемеровской ГРЭС.
Зола-уноса может эффективно применяться для укрепления и стабилизации глинистых грунтов.
Влияние добавляемой золы-уноса на оптимальную влажность суглинка тяжелого иллюстрирует рис. 3, после обработки результатов получена следующая зависимость оптимальной влажности смеси Wopt от содержания в ней золы-уноса (при R2 = 0,954):
Wopt = - 0,1192Сзу + 20,383.
В настоящее время прорабатывается возможность применения золошлаковых материалов при строительстве автомобильной дороги Шарап — Восточный. Один из слоев дорожной одежды планируется выполнить из шлакового песка, производимого из золошлаковых отходов Томь-Усинской ГРЭС. Хотя в экономическом плане это едва ли эффективно, дорожники надеются получить ценный опыт.
Исследования щебеночной части золошлаковых отходов тепловых электростанций Кузбасса показывают, что этот материал вполне пригоден для устройства оснований дорожных одежд. С этих позиций, вместо песка, полученного дроблением крупной части смеси Томь-Усинской ГРЭС, логичнее было бы использовать доведенную до оптимального гранулометрического состава смесь. В отличие от грунтов, щебеночные материалы для строительства дорог приходится перевозить на довольно большие расстояния. В этом случае материалы из золошлаков могут быть вполне конкурентоспособными.
Хотя следует признать, что щебень и другие материалы из золошлаковых отходов по своим качествам существенно уступают традиционно используемым природным материалам. Современные стандарты содержат достаточно высокие требования, и рассчитывать на применение золошлаковых материалов в асфальтобетонах, дорожных цементобетонах не следует. А вот применение в качестве противогололедных материалов вполне возможно.
«Прохладное» отношение дорожников к золошлаковым отходам вполне можно понять: пока нет ни экономических ни технических условий для их применения. С другой стороны, мировой и отечественный опыт показывает, что это разрешимо. Для начала дорожникам следует предложить материалы с нормированными и стабильными характеристиками, а применение этих материалов должно быть предусмотрено проектами. Заметим, что действующая в России система технического регулирования допускает применение материалов из золошлаковых отходов.
Олег Афиногенов,
директор ООО «Кузбасский центр дорожных исследований», к.т.н.
Тел.: +7 (3842) 57 02 35
E-mail: dir@kuzsdi.ru
Сайт: kuzsdi.ru