17 декабря 2019

Российские учёные разработали экологичный и дешёвый композит для строительства прочных дорог

В Дальневосточном федеральном университете поняли, как можно использовать отходы известковых производств и металлический шлак, чтобы делать из них крепкое дорожное покрытие и не вредить природе.

ДТП из-за плохой дороги

В феврале 2019 года жительница Тюмени ехала на своей иномарке по улице Владимира Полякова в сторону аэропорта «Рощино». Машина двигалась с большой скоростью, девушка за рулём не учитывала состояние дороги и погодные условия. Возле дома №11 автомобиль наехал на обочину, после чего его выбросило на полосу встречного движения. Там иномарка врезалась в другую машину.

Девушка посчитала, что авария случилась именно из-за плохого состояния дороги. Она обратилась в суд с иском к АО «Тюменское областное дорожно-эксплуатационное предприятие» (ТОДЭП), желая получить компенсацию за ущерб, полученный в результате ДТП.

Дело рассматривали девять месяцев. Решение было принято в пользу пострадавшей. Суд постановил, что в происшествии виновата не только водитель, которая превысила скорость, но и ТОДЭП. Эксперты проверили дорогу и выяснили, что она находилась в ненадлежащем состоянии и поэтому стала одним из факторов, которые привели к аварии. С организации взыскали больше 160 тыс. рублей в качестве компенсации.

«В России две главные проблемы – дураки и дороги», – эта фраза популярна не первое десятилетие. По данным на конец 2018 года, которые представил Росстат, нормативам соответствуют лишь 42,4% дорог в стране. При этом показатель по сравнению с предыдущим годом сократился всего лишь на 0,7%.

Фото: pixabay.com

От глиняных троп до асфальтобетонных трасс

Первые дороги на Земле стали создавать по мере развития цивилизации. Одни из старейших появились в Месопотамии в IV тысячелетии до нашей эры, а также в Великобритании. Например, древнейшая дорога Северной Европы – Свит-Трек в Англии – была сделана из деревянных перекладин с дубовым настилом. Они были уложены поверх болотистой местности.

Чуть позже, в III тысячелетии до нашей эры, инженеры стали применять для создания дорог известняковые плиты, которые не отличались повышенной прочностью. Их использовали в Индии.

Более надёжные дороги стали делать в Древнем Риме. В качестве основного материала там был выбран камень. Старейшим местным путём считается Аппиева дорога, которую в 312 году до нашей эры возвели для военных целей – чтобы быстрее перебрасывать войска. До современности сохранился 16-километровый участок. Но, конечно, в Древнем Риме были и более простые дороги – например, обычные грунтовые тропы.

После падения Западной Римской империи начался упадок –  дорожные сети перестали развиваться. Это продолжалось несколько столетий. Возобновилось строительство дорог только в позднем Средневековье. Особенно за это взялись в XV-XVI веках, когда появились усовершенствованные конные экипажи.

Одним из лидеров дорожного строительства в Новом времени была Франция. В XVIII веке местный инженер Пьер Трезаге разработал метод создания дорог в несколько слоёв – на фундамент из крупных блоков клали уплотнённый гравий. Способ доработал шотландец Джон Мак-Адам. Технология Трезаге считалась дорогой, а он смог сделать её дешевле. Для этого Мак-Адам сократил толщину основания дороги, поскольку прочность зависит от сухости и плотности верхнего слоя. Этого удалось достичь с помощью щебня, который становился водонепроницаемым после утрамбовывания. Такой метод отлично подходил для стальных колёс экипажей.

Полностью строительство дорог изменилось с развитием автомобильного транспорта с резиновыми колёсами. Инженеры выяснили, что не все материалы могут выдержать постоянный износ, который покрытию наносят машины. Они стали использовать асфальтобетон, смесь минералов вроде щебня и песка с битумом. Композит применяется до сих пор, но у него есть масса недостатков, в том числе прочность и вред, наносимый окружающей среде.

Фото: pixabay.com

Отходы производства как основа материала

Новый подход к созданию прочного покрытия для автомобильных дорог предложили учёные Дальневосточного федерального университета (ДВФУ). Они вместе с коллегами из Казахстана и Бразилии разрабатывают экологичный способ строительства.

В основу метода вошла особая смесь, которая состоит из суглинка, металлического шлака и отходов известковых производств. Последним материалом заменяют традиционные слои из песка и щебня. Ингредиенты в результате выщелачивания образуют постоянно уплотняющийся гель. Он через какое-то время переходит в камнеобразное состояние.

Новый композит позволит сделать строительство трасс быстрее и рентабельнее, чем сейчас, рассказал заведующий лабораторией использования вторичных ресурсов Инженерной школы ДВФУ Андрей Таскин. По его словам, это произойдёт благодаря замене больших объёмов песка и щебня на отходы местного металлургического производства. Таксин подчеркнул, что это не только сократит расходы на строительные работы, но и поможет решить проблему утилизации промышленных отходов, которые представляют опасность для окружающей среды.

Профессор Федерального технологического университета штата Парана в Бразилии Всеволод Мымрин отмечает, что материал полностью соответствует строгим санитарным нормам. По его словам, в смеси, которая разработана учёными, тяжёлые металлы благодаря химической связи на уровне атомов не наносят вред экологии.

Ещё одно преимущество нового композита – повышенная прочность. Смесь со временем становится крепче и почти в два раза превышает проектную прочность. Всеволод Мымрин подчеркнул, что ремонтировать дорогу можно будет вдвое реже. Более того, композит пригодится в производстве необожженного кирпича, блоков и других стройматериалов.

Испытания смеси проходили на протяжении полутора лет в Казахстане. Учёные использовали для теста производственные отходы Карагандинского металлургического комбината и местный суглинок. Исследования показали, что смесь обладает высокой водо- и морозостойкостью, а также она мало реагирует на перепады температур.

Внедрение нового материала сделает строительство и ремонт дорог дешевле и экологичнее. Благодаря учёным Дальневосточного федерального университета одна из двух «главных проблем» страны может быть решена уже совсем скоро.

 

Автор: Андрей Бритенков

По материалам: https://tolknews.ru/news/26422-ucenye-razrabotali-krepkoe-i-ekologicnoe-pokrytie-dla-rossijskih-dorog

 

Далее

В России создали импланты, срастающиеся с натуральной костью

Все
новости