Существенная часть всей электроэнергии в мире вырабатывается за счет сжигания твердого топлива. В результате этого ежегодно образуется миллионы тонн золошлаковых отходов, но повторная реализация этих ресурсов пока недостаточно распространена. Исследователи из Пермского Политеха предложили использовать их в качестве сырья для укрепления подпорных стен автомобильных дорог.
В исследованиях приняли участие ученые кафедр «Автомобильные дороги и мосты» и «Строительное производство и геотехника» Пермского Политеха. Результаты работы опубликованы в журнале «Химия. Экология. Урбанистика».
«Подпорные конструкции автомобильных дорог возводят в условиях сложного рельефа и плотной застройки, такое решение обусловлено отсутствием пространства для откосов и экономическими причинами. Они позволяют удерживать грунт от обрушения. Для «поддержки» подпорной стены во время строительства используют различные материалы. Важно, чтобы они были не только экономичными, но и безопасными для окружающей среды», – рассказывает автор разработки, аспирант кафедры «Автомобильные дороги и мосты» Пермского Политеха Катарина Истомина.
При засыпке грунта обычно используют пески и песчано-гравийные смеси, которые обеспечивают достаточную фильтрацию воды, чтобы «отводить» ее от подпорных стен. Ученые Пермского Политеха предложили улучшить свойства этих материалов с помощью «добавки» из золы-уноса, которая образуется на тепловых электростанциях. Зола отвечает экологическим требованиям, и ее сейчас применяют в различных отраслях: строительстве, металлургии и сельском хозяйстве. Технология исследователей позволит защитить дороги от обрушения и уменьшить загрязнение окружающей среды.
Ученые провели лабораторные исследования физико-механических свойств песчаного грунта без добавок и с использованием золы в количестве 5, 10, 15 и 20 процентов от общей смеси. Затем они выполнили аналитические расчеты и численные эксперименты, чтобы определить эффективность состава. Результаты показали, что прочность и стойкость грунта к деформациям улучшились. Совместное действие засыпки из материала и подпорной конструкции позволило укрепить подпорную стену.
«Чтобы определить оптимальный состав смеси, мы провели серию испытаний по определению плотности и влажности грунта с добавлением золы и без нее. Они показали, что эффективно использовать смесь песчаного грунта с золой в количестве 15 и 20 процентов при влажности 12 процентов», – поясняет доцент кафедры «Строительное производство и геотехника» Пермского Политеха, кандидат технических наук Владимир Клевеко.