территорий Донбасса: традиции и инновации» (Луганск, ИСА и ЖКХ ЛГУ им. В. Даля, 2016 г.) II региональной 16. университет имени В.Даля» и ГОУ ВПО «Донбасская национальная академия – Луганск: Луганский государственный университет имени Владимира ДАЛЯ. – №2(2)


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Работа выполнена
на кафедре
промышленного, гражданского строитель-
ва и архитектуры
ГОУ ВПО
ЛНР
Луганск
ий национальный
университет
имени Владимира Даля
»,
г. Л
ганск
Научный руководитель:
доктор тех
нических наук, профессор,
Братчун Валерий Иванович
,
ГОУ ВПО «Донбасская национальная акад
мия
строительства и архитектуры», заведующий к
а-
федрой а
втомобильных дорог и аэродромов
,
г.
Макеевка.
Официальные оппоне
ты:
Федоркин Сергей Иванович,
доктор техн
ических наук, профессор,
ФГАОУ ВО «Крымский федеральный универс
и-
тет им. В.И. Вернадского», директор Академии
строительства и архитектуры, профессор кафедры
строительн
го инжиниринга и материаловедения
,
г.
Симферополь
кандидат технических наук, доцент, ГО ВПО
«Донецк
национальн
университет экономи-
и и
торговл
им. Михаила Туган-Барановского»,
доцент кафед
товароведения
экспертизы
непродовольственных товаров.
Ведущая организация:
ФГБОУ ВО «Белгородский государственный
те
нологический университет им. В.Г.
Шухова».
Защита
состоится
»
февраля
201
г. в

часов
на заседании ди
сер-
тационного совета Д
01.006.02 при
ГОУ ВПО
«Донбасская национальная акаде-
мия
строительства и архитектуры
по адресу:
86123,
г.
Маке
евка, ул. Держав
и-
на, 2, зал заседаний учёного совета. Тел. факс: +38(0623) 22
77
19,
mail:
[email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
ГОУ
ВПО «Донбасская
национальная академия строи
тельства и архитектуры»
по адресу:
86123,
г.
Макеевка, ул. Державина, 2 (
http://donnasa.ru
).
Автореферат разослан «
»
января

201
г.
Учёный секретарь
диссертационного
сов
та
Д 01.006.02
Назим Ярослав Викторов
ич
1


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Минеральный порошок


важнейший компонент а
с-
фальтобетона. Его основное назначение заключается в
:

перев
оде

орг
а
нического
вяжущего в адсорбц
ионно
-
сольватн
ое

состояние;

увеличен
ии

поверхности ко
н-
такта между
структурообразующими частицами
микро
-
, мезо
-

и макрострукт
у-
р
ы
;

повышении теплосто
йкости битума;

снижени
и

скольжения колеса автом
о-
биля во время тормо
жения;

повышении адг
е
зии и когез
ии

вяжущего, а также
плотности минерального
остова

а
с
фальтобетона.

Ежегодная

мировая
потребность дорожно
-
строительных организаций

в
минеральном по
рошке (МП) составляет 100 млн.
т. Естественно,
возрастает

п
о-
требность в дефицитных карбонатных минеральных порошках.
Н
орм
а
тивные
документы предусматривают

использование порошко
образных

м
атери
алов
техногенного прои
с
хождения

в качестве минерального порошка
. Т
акие отходы
являются
сравн
ительно

недорогим,

уже подг
о
товленным сырьем для
получения
минерального порошка
,
что

определяет снижение энергетических и материал
ь-
ных
затрат
. Таким
материало
м

я
в
ляется осадок сто
чных

вод (ОСВ).

Степень разработанности темы исследования
.

Анализ работ
Баз
ж
и-
на

Л.И., Бахраха Г.С., Борща И.
М
.,
Братчуна В.И.,
Бусела
А
.В., Высоцкой М.А.,
Курнаева М.А.,
К
овале
ва
Я.Н.
,
Космина А.В.,
Кузмичева В.Г.
,
Рыбалко И.Ф.,

Филимон
ова В.С., Ядыкиной В.В.,
Ястребовой Л.Н.,
Ewers

N
.,
Svetel

D
.
и др
у-
гих ученых показал, что в качестве минеральн
ого

порошк
а

из техногенного с
ы-
рья используются лессы, пылеватые

пески
,
золы
-
уноса

тепловых электроста
н-
ций, пыль
-
уно
c
а цементных заводов, доломито
вая и колошниковая пыль
,

шл
а-
мы

станций нейтрализации
сернокислотных
травил
ьных растворов сталепров
о-
ло
ч
но
-
канатных заводов

и др
.

В работе

Бреуса Р.В. показан
а

целесообразность
использования

осадков сточных вод в качестве минерального порошка для пр
о-
изводств
а асфальтобетонных смесей.

Однако комплексные исследования

и
н
а
учное обоснование
целесообразности
использования

органо
минерального

п
о
рошка
(ОМП)
из осадков сточных вод

для
производства

дорожных
асфал
ьто-
б
е
тонн
ых
смес
ей

отсу
т
ствую
т.

Целью исследования
являет
ся теоретическое и экспериментальное
обоснование использования
минерального порошка из
осадков сточных вод
для
производства дорожных асфальтобетонных смесей на основе установления з
а-
кономерностей формирования структуры и свойств
дорожных
асфальтобет
о-
нов, о
твечающих норм
а
тивным требованиям
.

Задачи исследования:

-

исследовать физико
-
химические свойства осадка сточных вод с целью
испо
льзования его
для получения

органо
минерального порошка
для произво
д-
ства
асфальтобетонных смесей
;

-

сформулировать теорети
ческие
положения

о процессах
взаимодейс
т
вия
на поверхности раздела фаз “нефтяной дорожный битум


орга
но
мин
е
ральный
порошок из осадков сточных вод”;

-

исследовать а
сфальтовяжущее на основе органо
минерального п
о
рошка;

-

оптимизировать составы и
изучить

физико
-
меха
нические свойства а
с-
фальт
обетона с использованием органо
минерального порошка;

2


-

разработать
«Р
екомендации по использованию
органоминерального п
о-
рошка из
осадка сточных вод для производства дорожных асфальтобето
н
ных
смесей
»
. В
ыполнить опытно
-
промышленную ап
робацию результатов лабор
а-
торных исследований. Дать экономическое обоснование целесообразности
применения в составе дорожных

асфальтобетонных смесей органо
минеральн
о-
го п
о
рошка из осадков сточных вод
.

Научная новизна полученных результатов:



теоретически и

экспериментально
обоснован способ получения из оса
д-
ка сточных вод органоминерального порошка для производства асфальтобето
н-
ных смесей, представляющего собой комплексное соединение алюмосилика
т-
ных материалов с органически
м

гуминным веществом, связанных ме
жду собой
прочными хемосорбционными связями с развитой сорбционной поверхностью
вследствие слоистого строения минеральной части и пористости органическ
о
го
вещества;



установлены

закономерности формирования граничных слоев в си
с
теме
«битум


органо
минераль
ный порошок», которое происходит по типу ко
м-
плексно
-
гетерополярных соединений; тяжелые металлы
с поливалентными к
а-
тионами ОМП образуют с анионами органических кислот битума стойки
е

х
е-
латные соединения, что приводит к повышению физико
-
механических
характ
е-
р
истик а
с
фальтобетона
;



с использованием экспериментально
-
статистического моделирования
у
с
тановлены оптимальные концентрационные соотношения в системе «нефт
я
ной
дорожный битум


органоминеральный порошок


минеральные частицы щебня
и искусственного песка»,

что позволяет получить асфальтобетоны с ф
и
зико
-
механическими
свойствами, которые
соответствую
т

нормативным требован
и
ям
.

Практическое значение пол
у
ченных результатов.

Применение органо
минерального порошка в асфальтобетоне позволяет
расширить
сырьевую базу

минеральных
порошков
, используемых для прои
з-
водства
асфальтобетонных смесей

с
нормативными значениями

физико
-
механически
х

свойств

асфальтобетонов
,

и обеспечить боле
е

широкое использ
о-
вание техногенного сырья в дорожном строи
тельстве
,

а также

сни
зить
затрат
ы

на строительство и эк
сплуатацию

а
в
томобильных дорог.

Разработаны
«Рекомендации по использованию органоминерального п
о-
рошка из осадка сточных вод для производства дорожных асфальтобето
н
ных
смесей»
.

Э
кспериментальная полупр
о
мышленная апробация в дорожно
-
ст
роительно
м

предприяти
и

Краснолучского ДЭРСУ и ООО “Луганскв
о
да” при
строительстве участка объектной доро
ги по улице

Ма
лютина
в
г
ороде

Антр
а-
цит
свидетельствует не только о рациональном техническом решении,

но

и
об
экономической эффективности
использования о
рган
о
минерального порошка в
составе асфальтобетонных смесей,
которая с
о
ставила
2084,55

руб

.

Результаты работы используются пр
и подготовке специалистов
в ГОУ
ВПО ЛНР «Луганский национальный университет имени В.Даля»

и ГОУ ВПО
«
Донбасская национальная акад
емия строительства и архитектуры»

при подг
о-
товке специалистов по направлению 08.03.01 «Строительство» по профилю

3


«Автомобильные дороги» в дисциплинах «Строительн
ые

материал
ы
. Спе
ц
курс»
и «Физико
-
химическая механика строительных материалов» в разделах «А
с-
ф
альтополимербетоны с модифицированной микро
-
, мезо
-

и макрострукт
у
рой» и
«Основы физико
-
химической механики асфальтобет
о
нов»
.

Методы исследования.

С
тандартными методами исследованы ф
и
зико
-
химические свойства органо
минерального порошка; процессы вза
и
модейст
вия
на поверхности раздела фаз “
органо
минеральный порошок


нефтяной доро
ж-
ный битум” изучены
оптической

и электронной микроск
о
пией, атомно
-
адсорбционными и рентгеновскими мет
о
дами.

Структурирующую роль органо
минерального порошка в системе “
б
и-
тум



минераль
ный порошок”
исследовано

методом конической пл
а
стометрии;
оптимальные концентрационные соотношения в асфальтобетонной смеси опр
е-
дел
ены

с использованием экспериментально
-
статистического
планирования
экспериме
н
та.

На защиту выносятся:

-

результаты
исследова
ния
ф
и
зико
-
хими
ческих свойс
тв осадков сточных
вод и органо
минерального порошка из ОСВ;

-

физико
-
химически
е

процессы взаимодействия органо
минерального п
о-
ро
ш
ка с
нефтяным дорожным битумом
;

-

результаты
определения
физико
-
механически
х свойств

дорожных
а
с-
фальт
обетонов
,

содержащих в своем составе органоминеральный порошок
;

-

«Рекомендации по использованию органоминерального порошка из
осадка сточных вод для производства дорожных асфальтобето
н
ных смесей»
.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов
и р
е-
комендаций
подтверждается: результатами экспериментальных иссл
е
дований,
выполненных с применением современных методов

исследований
;

адекватн
о-
стью экспериментально
-
статистической математической модели
зависимост
ям

физико
-
механи
ческих свойств
асфальтобет
она
от концентрации битума и орг
а-
но
минерального порошка из осадков сточных

вод; соответствием результатов
эксперимента теоретическим предп
о
сылкам.

Апробация результатов диссертации.

Основные
положения
диссерта
-
ционной работы доложены

на
:

Международной науч
ной конференции
«Планета


наш дом»

(
Алчевс
к,
ДонГТУ,
2011

г.);

К
онференции

«
Маги
я науки» (
Луганск,
ЛНАУ,
2011

г.);

Международной научно
-
технической

конференции

«
Актуальные
вопросы промышленного, гражданского и подземного строительства
» (
Алчевск,

ДонГТУ,

2
011

г.);

Е
жегодной конференции студентов и сотрудников кафедры

строительных конструкций и

материалов (
Алчевск,

ДонГТУ,

2011

г
.)
;

Н
аучно
-
технической конференции
(
Луганск,

ЛНАУ,
2012

г.);

Международной научной
конференции
«
Планета


наш дом
»

(
Алчевск,

ДонГТ
У,
2012

г.);

II

Международной научно
-
технической

конференции «
Научно
-
прикладные

аспекты

автомобильной и транспортно
-
дорожной отраслей
» (
Луцк,

ЛНТ
У,
2012

г
.);

Международной научно
-
практической конференции
«
Актуальные
проблемы физико
-
химического материаловед
ения
» (
Макее
вка,
ДонНАСА,
2013

г
.)
;
I

региональной

научно
-
практической конференции «
Возрождение,
экология, энергоэффективность инженерной инфраструктуры урбанизированных
4


территорий Донбасса: традиции и инновации
» (Луганск, ИСА

и

ЖКХ ЛГУ им.
В.

Даля,

2016

г
.);
II

региональной научно
-
практической конференции «Возро
-
ждение, экология, энергоэффективность инженерной инфраструктуры урбанизи
-
рованных территорий Донбасса: традиции и инновации» (Луганск, ИСА

и

ЖКХ
Л
Н
У им. В.

Даля, 2017

г.).

Публикации.


Основные пол
ожения диссертации опубликованы
в
1
7

научных работах, в том числе в
9

работах
в р
ецензируемых научных
изданиях

(
8

работ опубликованы в изданиях, входящих в перечень
специализированных научных журналов, утверждённых МОН Украины
;

1



в
издани
и
, входящ
ем

в пе
речень ведущих
рецензи
руемых научных журналов,
утвержденны
х

ВАК РФ
),
1 патент Украины, 3


публикации по материалам
конференций, 4


в других изданиях.

Общий объем публикаций


10,
3
2

п.л., из которых
4,14

п.л. принадлежат
лично автору.

Структура и объем ра
боты.
Диссертационная работа состоит из
введения, шести разделов, выводов,
списка использованных источников и
приложений.
Общий объем работы составляет 14
8

страниц, в том числе
1
14

страниц основного текста,
12

полных страниц с рисунками и таблицами,
1
8

стр
аниц списка использованных источников,
4

страниц
ы

приложений
.



ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во в
ведении

обоснована а
ктуальность темы, сформулированы

цель и

задачи
исследований,

научная новизна и практическое значение диссертационной работы.

В первом раздел
е
выполнен критический

анализ состояния вопроса по
применению в производстве а
с
фальтобетонных смесей минеральных порошков
из техногенного сырья.

В работах И.М. Борща,
В.И. Братчуна,
М.И. Волкова,
Л.Б. Гезенцвея
,
В
.
А
. Золотарева, А.С. Колбановской, А.И. Л
ы
с
ихиной,
Т.
И
.

Р
ы
бь
евой,
Н.Б.

Урьева, У.Г. Ханиной
, Ядыкиной В.В.

и других
ученых
показана роль м
и-
нерального порошка в формировании структуры
дорожных бетонов

н
а орган
и-
ческих вяжущих
; а также адсорбционная активность минерального порошка
,
ко
торая
определяетс
я удельной поверхностью
, химическим и минералогич
е-
ским соста
вом,
структурой минеральных частиц, энергетической
активностью
поверх
ности частиц,
количеством активных центров на поверхности МП, топ
о-
графией, микрорельефом и чистотой поверхн
о
сти.

Л.И. Базжин
ым
,

В.И. Братчуном,
М.А
. В
ы
соцко
й, В.В. Гончаренко,

В.Г.

Кузмичевым, М.А. Курнаевым,
Н.Ф. Почапским,
И.Ф.

Рыбалко,
Л.А. Горел
ы-
шевой
,
С.Я. Шалыт

и друг
ими

учены
ми изучены структурообразующие микр
о-
структуры бет
о
нов на основе органических вяжущих, таки
е

как: зол
ы
-
уноса ТЭЦ,
пыль
-
уноса цементных заводов, доломитовая пыль, распавшиеся металлургические
шлаки (доменные, электросталеплавильные, ферросплавные и др.), шлам вод
о-
умягчения, содовый шлам, отра
ботанные формовочные смеси, шлам нейтрализ
а-
ции травильных раствор
ов сталепроволочных канатных з
а
водов.

А
.В.
Буселом,
Я.Н. Ковалевым
, В.С. Филимоновы
м, Т.Ю. Химерик пок
а-
зано, что органические порошковые отходы лесотехн
и
ческой промышленности
5


и гидролизного лигнина специфически взаимодействуют с битумом и могут
быть исполь
зованы
как

структурирующий

порошок асфальтобет
о
на.

Однако
изученные

отходы промышленности
как минеральные порошки
уступают по качеству известняковому минеральному порошку. Недостат
ком

порошковых отходов является недостаточное сцепление с органическим вяж
у-
щ
им,
высокоразвитая внутренняя поверхность

и

как следствие
повышенное

с
о-
держание
органическ
о
го вяжущего

в асфальтобетонной смеси
,
и др.

Р
.
В. Бреусом, В.
В

Кинчиковы
м, В.
А.

Новаком, В.
Д

Ставицким показана
возможность
использования ОСВ с их сложным вещественн
ым составом (орг
а-
ническая и минеральная составляющие, обогащенные тяжелыми металлами)
как исходное сырье

для получения минеральных поро
ш
ков.

В то же время

комплексные исследования и научное обоснование испол
ь-
зования органо
минерального порошка из осадков ст
очных вод в составе
д
о-
рожных
асфальтобетонн
ых

смес
ях

отсутствуют
.

Во втором разделе рассмотрены
теоретические предпосылки физ
и
ко
-
химического взаимодействия на грани
це

раздела фаз “битум


органо
мин
е-
ральны
й
порошок
”. В депон
ированных

ОСВ содержание органиче
ских в
е-
ществ, которые хорошо совмещаются с битумом, достигает
20
-
24%. Последние
представлены остатками синтетических моющих веществ, алкиларилсульфон
а-
тами,
лигни
нсульфонатами, углеводородами с гетероциклическими атомами
или

конденсированными ядрами
, плохо

разр
у
шаемыми фосфорорганическими
соединениями,
лигни
нами и
гуминовы
ми веществами, жесткими
ПАВ

кати
о
н-
ного и анионного типа. В составе ОСВ
содержатся

соединени
я

железа и ал
ю-
миния, а также цинк
а
, хр
о
м
а
, никел
я
, свинц
а
, меди и
д
р
.

ОМП
характеризуется
конденс
ационно
-
кристаллической структурой, к
о-
торая формируется
в результате

коагуляции
частиц дисперсной фазы, между
к
о
торыми возникают новые химические связи или происходит кристаллическое
сра
щив
а
ние
.

Многокомпонентная система, которой является ОСВ,
предполагает
:
уч
а-
стие ПАВ и тяжелых металлов в образовании гетеротрофных солей г
у
мусовых
кислот, комплексно
-
гетеротрофных солей, адсорбционных компле
ксов хела
т-
ного типа, содержащих

металл в анионной час
ти мол
е
кул

в виде способного к
диссоциации катиона. Наличие иммоби
лизован
ной воды в органо
минеральном
комплексе способствует вспениванию битума с п
о
вышением его активности и
адгезии к поверхности минеральных ча
с
тиц.

Алюмосиликатны
й состав минеральной части ОСВ характеризуется су
м-
мой специфических активных зон определенно
го заряда, каждая из которых а
д-
сорбирует свой определен
ный

вид полярных групп. Таким образом,
алюмос
и-
ликаты
, органическая составляющая и битум имеют
отриц
а
тельно

заряженную
поверхность
.

Т
ем не менее,

наличие в осадке сто
чных

вод тяжелых металлов
обусловлив
ает их общее взаимодействие с пом
о
щью
катионны
х мостиков. В
результате на
границе раздела

фаз “битум
-
О
МП
” будут образовываться
про
ч-
ные

хемосорбц
ионные

и
межмолекулярные

связ
и между отдельными частями,
что и является теоретическими предпосылками получения
п
рочного

органо
м
и-
нерального вяжущего вещества с зада
н
ным комплексом свойств.

6


В третьем разделе
приведена характеристика объектов и методов иссл
е-
довани
й
. И
спользова
ны
следующие материалы: осадок сто
чных вод г
. Луга
н-
ска, щебень и отсе
в

дробления

известняка, щ
ебень и отсев

дробления
гранита,
известняковый минеральный порошок,
органо
минеральны
й пор
о
шок из ОСВ,
зола ОСВ (без органической составляющей),
кварцевый

минеральный
порошок,
нефтяной б
и
тум марки БНД 60/90 Лисичанского НПЗ.

Экспериментальные исследования
в
ыполнены

по двум направлен
и
ям:

1.

Изучение

свойств
органо
ми
нерального порошка
из

осадка сто
ч
ных

вод
и его взаимодействие с битумом;

2.

Изучение

свойств асфальтобетона с использованием
орга
но
ми
нерал
ь-
ного порошка из осадков сто
чных

вод.

Рентгенофазовы
й состав ОСВ
определяли на установке “ДРОН
-
3”
.

С
труктуру порошков исследовали на растровом электронном микроскопе ISM
-
М300.
Показатели качества минерального порош
к
а

определяли

в с
о
ответствии
с ДСТУ Б

В.2.7
-
121
-
2014
. Образц
ы асфальтобетона изготавливали и испытыв
а-
ли по
ДСТУ Б

В.2.7
-
319
-
2016
, ДСТУ Б

В.2.7
-
119
-
2011.
Сдвигоустойчивость

а
с-
фальтобетона определяли
на приборе

Маршалла. Коррозийну
ю стойкость оц
е-
нивали по ДСТУ Б

В.2.7
-
319
-
2016

для асфальтобетона типа
В

и Г с крупным
заполнителем из г
ранитного и известнякового щеб
ня
. Достоверность получе
н-
ных результатов оценивалась статистическим анализом
с доверительной вер
о-
ятностью
φ
(
t
)
=0,95
.

В четвертом разделе
привед
е
ны результаты исследований

свойств ОМП
на основе ОСВ и его взаимоде
й
стви
е

с битумом.

Химический состав

депониро
ванных

осадков практически иден
т
и
чен для
разных городов Росси
йской Федерации

и Украины

(табл. 1).

Минеральная часть ОСВ представлена преимущественно алюмосилик
а-
тами (рис. 1, табл.
1,
2), которые характеризуются большой емкостью катио
н-
ного обмена, высокой а
дсорбционной
способностью

и слабокислыми свойств
а-
ми поверхности
.

Таблица 1

Химический состав минерал
ь
ной части осадков сточных вод

Страна,

г
о
род

Состав минеральной части
,

%

Потери при про
-
калив
а
ни
и
,

%

SiO
2

Al
2
O
3

CаO

Fe
2
O
3

M
g
O

Na
2
O

P
2
O
5

SO
3

Σ
ТМ
*

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Украина

Луганск

Макеевка

Донецк


46,3

35,7

43,8


10,5

7,3

8,9


6,1

11,9

12,5


9,3

13,9

7,2


2,0

4,3

3,6


0,8

1,5

1,8


1,8

2,1

2,4


1,6

2,0

1,8


0,06

0,08

0,07


22

22

20

Россия

Новосибирск

Омск

Москва


56,2

54,6

55,3


10,4

9,6

12,1


6,4

13,2

7,6


6,0

6,8

6,5


4,5

3,4

3,9


-

1,7

1,2


4,5

-

2,2


2,7

-

1,7


0,05

0,06

0,07


≈10

≈10

≈10



*
Примечание: ТМ


сумма тяжелых металлов: Hg,Pb, Cu, Mn, Ni, Cr, Co, Cd, Zn и др.

7



Рис. 1
.

Рентгенограмма минерал
ь
ной составляющей ОСВ


Таблица 2

Результат
ы обработки рентген
о
граммы


Минерал

Формула

Межплоскостное

ра
с
стояние
,

d

Монтмориллонит


Кварц

Гидрослюда (
илли
т)


Каолинит

Кальцит

(Ca, Mn, Na.)

(Al, Mg)
2

(OH)
2
[(Si, Al)
4O10
] nH
2
O

SiO
2

(Ca, Mg.)(Mg, Fe
2
+)

(OH)
2
[(Si, Al)
4O10
] 4H
2
O

Al
4
(OH)
8
[Si
4
O
10
]

CaCO
3

1,40; 0,70; 0,47; 0,35


1,87; 2,12; 2,28

1,673; 1,987; 1,821


1,877; 1,926; 2,08

0,28; 0,304; 0,756


Растровая электронная микр
о
скопия дает представление о частицах ОСВ
как о землистых агрегатах, что характерно для осадочных
горных
по
род
(рис.

2).






Рис. 2
.

Микроструктура частиц ОСВ (а) и минерального известнякового

поро
ш
ка (б)


В табл. 3
приведены

свойства
органо
ми
нерального порошка из осадков
сто
чных

вод.

100 мкм

100 мкм

а)

б)

8


Сопоставляя требования к материалам, применяемым в качестве мин
е-
рального порошка для асфа
льтобетонных смесей
,

в сравнении с
органомин
е-
ральным порошком из ОСВ

можно сделать вывод, что по основным нормиру
е-
мым показателям: зерновому составу, пористости, набуханию образцов из см
е-
си порошка с битумом, показателю битумоемкости, влажности органомин
е-
р
альный порошок соответствует треб
о
ваниям ДСТУ Б.В.2.7
-
121
-
2014.


Таблица 3


Сравнени
е

органо
ми
нерального порошка
из ОСВ
с нормативными

требов
а
ниями
для минеральных порошков

марок I и II



п/п




Наименование
п
о
казателя

Нормы по маркам и в
и-
дам

минерально
го

п
о-
рошка
,
по требов
а
ниям

ДСТУ Б.В.2.7
-
121
-
20
14



Основные показ
а
тели
производителей м
и-
нерального

п
о
рошка

Органо
минеральны
й
порошок из ОСВ

марк
а

I

ма
р
ка

II

а
кти
-
ви
-
ро
ва
н
-
ны
й

неакти
-
в
ир
о-
ван
ны
й

неакти
-
виро
-

ва
н
ны
й

Фирма
ООО
“Ал
е
ко”
У
к
раина

Россия

Комп
а
ния
Елань”

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Содержание ча-
с
тиц
,

%
по

масс
е
:


-

мел
ь
че 0,071 мм
-

мельче 1,25 мм



80

100



70

100



40

100



70

100



71,3

100



80

100

2

Пористость при
уплотнении
н
а
грузкой
40

МПа
,

% по
объем
у,

не бол
е
е

30

35

40

35

31,6

36,
4

3

Набухание о
б-
разцов из смеси
минерального
порошка с бит
у-
мом, % по объ
е-
му, не бол
е
е

1,5

2,5

3,0

2,5

2,2

2,
4

4

Показатель б
и-
тумоемкости, г,
не бол
е
е

50

65

75

-

56,6

59,
3

5

Влажность, % по
массе, не бол
ее

0,5

1,0

2,5

1

0
,45

0,5

9


Температура размягчения асфальтовяжущего вещества
,

содержащего
О
МП из

ОСВ выше, чем
на
известняков
о
м минеральн
о
м п
о
рошк
е

(рис.
3
)
.

47
48
49
50
51
0
5
10
15
20
массовая концентрация добавки,
% масс
температура размягчения,
0
С
асфальтовяжущее
вещество (битум
плюс известняковый
МП)
асфальтовяжущее
вещество (битум
плюс ОМП)


Рис. 3
.

Зависимость температуры ра
з
мягчен
ия

асфальтовяжущего вещества

от
массовой
концентрации минерал
ь
ного

порошка
.


Структура и энергетические свойст
ва поверхности ОМП предопр
е
деляю
т
характер сорбционных процессов.

Величина адсорбции битума минеральными порошками из осадка сто
ч-
ных вод, золы
из ОСВ
и кварцевого песка ниже, чем у извес
тня
кового

(рис. 4)
.
Характерно
,
что
для ОМП из осадков сточных вод эти показатели значительно
выше, чем для других кислых материалов, что характеризует более активное
его взаимодействие с бит
у
мом
.



Рис. 4
.

Зависимость количества битума
,

сорбированного на

мин
е
ральных
частицах
,

от содержания битума в бензольном растворе
:




-

первоначальная адсорбция битума на поверхности
;




------

-

после десорбции бензолом
.

Массовая концентрация МП в
битуме, % мас.

10


Показатель с
цеплени
я

битума с минеральными
поро
шками

по методу
Колбановской А.С.
приведе
н на

рис. 5
.

0
10
20
30
40
50
60
70
80
Известняк
ОМП
Зола из ОСВ
Кварцевый
песок
Показатель
сцепления, %

Рис. 5
.

Показ
а
тель сцепления

битума с минеральным
и

порошками
,


опр
е
деленн
ый

весовым методом
.


Свойства ОМП предопределяют сорбцию, увеличение трения и повыш
е-
ние вязкости
асфальтовяжущего и его структурно
-
механическую прочность.
Структурирующие свойства органоминерального порошка из осадков сточных
вод заметно выше, чем у
МП из
золы
ОСВ
и, особенно,
у кварцевого мин
е-
рального
порошка

(
рис. 6
)
.

Структурирующее действие о
р
гано
минерального
порошка из осадков сточных вод становится заметным уже при 40%

мас.

с
о-
держании его в
асфальтовяжущем веществе
. Наиболее резкое увеличение пл
а-
стической прочности
асфальтовяжущего

с известняковым минеральным п
о-
рошком наблюдается при его
массовой

концентрации

более 40%. Для орган
о-
минерального порошка
начальная
структурообразующая

концентрация соста
в-
ляет более
45%,

тогда как для
МП из золы ОСВ
и
кварцевого
минерального
п
о-
рошка



б
о
лее 50%.


Рис. 6
.

Зависимость предельного напряжения сдвига асфаль
товяжущего
вещества от вида и содержания минерального порошка:


И
звестняк
овый

МП
;




ОМП;

МП
из
з
ол
ы

ОСВ;


Кварц
е
вый

МП
.


Известняковый
МП

МП
из з
о
лы
ОСВ

Кварцевый
МП

11


Это

можно объяснить более интенсивным взаимодействием поверхности
органомин
е
рального порошка с битумом
благодаря свойствам его поверхности,
обусловленным более высоким содержанием активных центров, а именно щ
е-
лочноземельных металлов, наличием пр
и
месей алюминия.

Физико
-
механические свойства

асфальтовяжущего позволяют прогноз
и-
ровать более высокое качество асф
альтобетона при использовании минеральн
о-
го
порошка из

осадка сточных вод
.


В
пятом разделе

выполнено

исследование
свойств асфальт
обетона
,

с
о-
держащего в своем составе органоминеральный порошок
.

Для установления оптимальных составов асфальтобетона с ОМП, исп
ол
ь-
зован метод экспериментально
-
статистического моделирования. Графическая
интерполяция оптимальных составов и уравнения регрессии приведен
а

на

рис. 7.


а)
б)
в)





1
, Х
2
) = Y
2
(
Х
1
, Х
2
) = Y
3

1
, Х
2
) =


=
10,2358


0,3815·Х
1

+


= 9,4204


1,4496·Х
1




= 6,7823


0,9855·Х
1




+ 0,1203·Х
2



0,0165·Х
1
·Х
2

+





0,047·Х
2

+0,0264·Х
1
·Х
2

+


0,3039·Х
2


0,0333·Х
1
·Х
2

+


+ 0,0083·Х
12



0,0072·Х
22




+ 0,0667·Х
12



0,0121·Х
22


+ 0,08·Х
12

+ 0,0228·Х
22


Рис. 7
.

Зависимость

физико
-
механических
свойств

асфальтобетона
от
концентрации

битума и
орган
о
минерального порошка из ОСВ:

а) предел

прочности при сж
а
тии при 20
º
С,
R
20

1
, МПа;

б)
предел

прочности при сж
а
тии при 50
º
С,
R
50

2
, МПа;

в) водонасыщение
,
W

3
, %
.


У
становлены оптималь
ные составы асфальтобетона при введении

в них
МП из
ОСВ,
когда

физико
-
механические характеристики отвечают т
ребован
и-
ям ДСТУ Б В.2.7
-
119
-
2011


Смеси асфальтобетонные и асфальтобетон доро
ж-
ный и аэр
о
дромный. Технические условия
” и наибольший эффект достигается
при введ
е
нии ОСВ в пределах 6
-
8%
(табл. 4)
.


12


Таблица 4


Физико
-
мех
ан
ические свойства асфальтобетона

с разным
содержанием

МП




п/п


Состав асфальтобетона

(плотный,

тип В
)

Водо
-
насы
-

щение,

%,

по объ
е
му

Предел
прочности
при сж
атии, МП
а,
при температуре

Коэффициент
водосто
йк
о
сти
при длител
ь
ном

водонасыщении

20
0
С

50
0
С

1

2

3

5

6

8

1

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления

щебня
-

63%;

Органом
инеральный порошок



2%;

Битум БНД 60/90


5,8
%,

сверх 100% минеральной части.

1,50

3
,1

1,
3

0,
88

2

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления щебня


61%;

Органоминеральный порошок


4%;

Битум БНД 60/90


6,2%,

сверх 100% минеральной части.

1,30

3,
4

1,
4

0,89

3

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления щебня


59%;

Органоминеральный порошок


6%;

Битум БНД 60/90


6,4%,

сверх 100% минеральной части.

1,15

3
,8

1,
5

0,9
0

4

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления щебня


57%;

Органоминеральный порошок


8%;

Битум БНД 60/90


6,8%,

сверх 100% минеральной части.

1,
1
2

4,
1

1,7

0,
92

5

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления щебня


61%;

Известняковый МП


4%;

Би
тум БНД 60/90


6,2%,

сверх 100% минеральной части.

1,2

3,8

1,
3

0,
88

6

Щебень


35%;

Песок из отсева дробления щебня


59%;

Известняковый МП


6%;

Битум БНД 60/90


6,4%,

сверх 100% минеральной части.

1,1

4,
0

1,
4

0,89

7

Щебень


35%;

Песок из отсева
дробления щебня
-

57%;

Известняковый МП


8%;

Битум БНД 60/90


6,8%,

сверх 100% минеральной части.

1,0

4,
2

1,
5

0,
9

8

Требования ДСТУ Б В.2.7
-
119
-
2011

(марка I, верхние слои)

не более

3,5

%

не м
е-
нее 2,8

не менее
1,4

не менее 0,88


При введении органо
м
инерального

порошка из ОСВ в количестве 6
-
8%

возрастает прочность асфальтобетона
,

снижается

водонасыщ
е
ни
е.

13


Сопоставляя влияние О
МП

и
известнякового
МП необходимо отметить,

что
асфальт
обетоны, которые содержат
ОМП
и
известняковый
минеральный
порошок по пр
очностным показателям
R
20

практически аналогичны
.

В

то

же
время

порошок из ОСВ
повыша
ет значение
R
50

(на 1
0
-
15
%) в сравнении с
и
з-
вестняк
о
вым
МП

(табл. 4)
.

Комплексные исследования свойств асфальтобетонов с ОМП и

известн
я-
ковым

МП
выполнены

для бетонов типа
В

и типа Г
с использованием мин
е-
ральных материалов из
известняка и гранита. Независимо от вида
природы м
и-
неральных материалов

и типа

гранулометрии
асфальтобетон
а

следует
, что в
о-
до
насыщение асфальтобетонных

образцов с ОМП практически аналогично а
с-
фальтобет
ону на
известняковом
МП (рис. 8).



а)







б)


Рис. 8
.

Зависимость водонасыщения асфальтобетонов типа
В

(а) и типа
Г (б)
,
отличающихся видом минерального порошка, в зависимости от продо
л-
жительности испытания:


И
звестняк и ИМП

И
звестняк и ОМП


Г
ранит и ИМП

Г
ранит и ОМП
.


Кинетика

водонасыщения образцов асфальтобетона
, содержащего

ОМП
,

свидетельствует о том, что пленки битума на поверхности
МП из ОСВ

отлич
а-
ются выс
о
кой усто
йчивостью к отслаиванию при воздействии жидкой среды,
что препятствует глубокому проникновению воды в поры и капилляры, а также
диффузии в
о
ды под битумную пленку.

Коэффициент водостойкости асфальтобетона
,

содержащего

ОМП
,

для
всех типов б
е
тонов близок по з
начению к асфальтобетонам на известняковых
минеральных материалах, но
выше, чем для составов на гранитных
минеральных
м
а
териалах

(рис. 9)
.


14




а)








б)

Рис.
9
.

Зависимость коэффициента водостойкости асфальтобетонов т
и-
па
В

(а) и типа Г (б)
, отличающи
хся видом минерального порошка, при дл
и-
тельном водонасыщении
:


Известняк и ИМП Известняк и ОМП


Гранит и ИМП Гранит и ОМП
.


Морозостойкость образцов асфальт
обетона
на

ОМП аналогична о
б
разцам
с МП на известняковом заполнителе и выше, чем на гранитных з
а
полнителях
для бетонов типов
В

и Г (рис. 10
),

что

обусловле
н
о

хемосорбционным взаим
о-
действием на границе раздела фаз “битум



ОМП
”.



а)









б)

Рис. 10
.

З
ависимость коэффициента морозостойкости асфальтоб
е
тон
ов

типа
В

(а) и типа Г (б) на различных минеральных порошках от количества
циклов замораживания
-
оттаивания:


Известняк и ИМП Известняк и ОМП


Грани
т и ИМП Гранит и ОМП
.

Длительность в
о
донасыщения, сут.

Длительность в
о
донасыщения, сут.

15


Процессы старения асфальтобетон
а

изучены ультразвуковым методом.
Данные рис. 11 показывают, что ОМП не ускоряет процессы старения

асфал
ь-
тобетона
, а несколько замедляет их, что является дополнительным подтве
ржд
е-
нием активного вза
и
модействия битума с ОМП
.





Рис. 11. Зависимость изменения динамического модуля упругости

асфальтобетона
от времени прогрева
при температуре 90
º
С
на различных

мин
е
ральных порошках: ОМП
;

ИМП
.


В шестом раз
деле
приведены

результаты
производственны
х

испытани
й

и
расчет
экономическ
ой

эф
фективност
и

применен
ия органо
ми
нерального п
о-
рошка в асфальтоб
е
тоне.

Разработаны
«Рекомендации по использованию органоминерального п
о-
рошка из осадка сточных вод для производства д
орожных асфальтобето
н
ных
смесей»
.

Экспериментальное внедрение

осуществлено при реконструкции

автом
о-
бильной дороги по

улице

Малютина (длина 250

м и ширина


) в

г
ор
о-
де

Антрацит. Внедрение осуществл
ено

в сентябре
-
октябре 2010

г в благоприя
т-
ных погодных услов
иях. Объем
,

уложенной

в покрыти
е асфальтобетонной

смеси
,

составил 110

т
онн
,

в состав которой

входило 6,6

т
онн

подготовленного

оса
д
ка.

По результатам

опытно
-
промышленного

внедрения выполнен
расчет
эк
о-
номической эффективности
использования органо
минеральны
х поро
ш
ков из
осадка сточных вод
в составе асфальтобетонных смесей
. Экономический

эффект от утилизации осадка сто
чных

вод при производстве одной тонны

асфальтобетон
ной смеси

составил
2084,55

руб
.

Результаты работы использую
т-
ся при подготовке специалистов

в ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный

Изменение динамического

модуля упруг
о
сти, %

Время прогрева

16


ун
и
верситет имени В.Даля»

и ГОУ ВПО «
Донбасская национальная

академия строительства и архитектуры»

по направлению 08.03.01 «Строител
ь-
ство» по профилю «Автомобильные дороги» в дисциплинах «Строительн
ые

материал
ы
. Спец
курс» и «Физико
-
химическая механика строительных

материалов» в разделах «Асфальтополимербетоны с модифицированной ми
к
ро
-
,
мезо
-

и макроструктурой», и «Основы физико
-
химической механики а
с
фальто-
б
е
тонов»
.


ВЫВОДЫ


1.

Теоретически и экспериментально
показана це
лесообразность

использ
о-
вания техногенного
сырья



депонированных осадков сточных вод, к
о
личество
которых в Украине оценивается в 0,5…1,0 млрд.

т., в каче
стве органо
минерал
ь-
ного порошка для производства дорожных асфальтобетонных смесей.

Устано
в-
лено, что

орг
ано
минеральный порошок
(ОМП)
из оса
д
ков сточных вод (ОСВ)
представляет собой
смесь

алюмосиликатных минералов (до 80%) с органич
е-
ским гуминолигнинным комплексом (до 20%), связанных между собой про
ч-
ными хемосорбционными связями. О
МП

имеет развитую сорбционну
ю п
о-
верхность за счет слоистого строения минеральной части и пористости орган
о-
генного вещества. Наличие в сорбированном состоянии на поверхности ча
с
тиц
тяжелых металлов
приводит к образованию

основных потенциальных це
н
тров,
способных к активному взаимодейс
твию с анионактивными компонентами о
р-
ганического вяжущего.

2.

Теоретически д
оказано, что химическое взаимодействие на границе

раздела
фаз

органо
минеральный порошок


нефтяной дорожный битум” пр
о-
исходит по типу комплексно
-
гетерополярных соединений, которые с
одержат
м
е
талл

как в анионной части молекул, так и в виде способного к диссоциации
катиона, что и обеспечивает более высокую адгезию и способность битумной
пленки сопротивляться агрессивному воздействию воды и повышенным темп
е-
ратурам в сравнении с кислыми
материалами (золой и кварцевым
минеральным
поро
ш
ком)
.

3.

С использованием метода
конической пл
астометрии показано, что орг
а-
но
минеральный порошок из ОСВ оказывает на битум значительно большее
структурирующее влияние, чем минеральные порошки из золы
ОСВ
и кварц
е-
вого песка, что объясняется более интенсивным его взаимодействием с бит
у-
мом, благодаря структуре и свойствам его поверхности.

Сорбированная орг
а-
ника с тяжелыми металлами на поверхности алю
мосиликатных частиц орган
о-
минерального порошка из осадков сточных в
од способствует увеличению а
к-
тивных центров, что позволяет
расположить
изучаемые порошковые материалы
по активности в ряд: известняковый

минеральный порошок > органо
минерал
ь-
ный порошок > зола
ОСВ
> кварцевый
минеральный п
о
рошок
.

4.

Установлено, что использова
ние ОМП как минерального порошка в а
с-
фальтобетонной смеси приводит к
обеспечению
нормативных значений
пред
е-
17


ла

прочности
при сжатии
асфальтобетона при температурах 20
0
С и 50
0
С с о
д-
новременным снижением прочности при 0
0
С (
расширение температурного и
н-
тервала

упруго
-
вязко
-
пластического состояния). Это свидетельствует о спосо
б-
ности частиц ОМП взаимодействовать с битумом без обеднения его пленок
низкомолекулярными фракциями,
что
приводит к повышению

сдвигоуст
ойч
и-
вости

асфальтобетона при высоких летних температура
х и
обеспечению
тр
е-
щиностойкости з
и
мой.

5.

В результате прочного сцепления
сорбированной пленки вяжущего с о
р-
гано
минеральным порошком и поверхностью зап
олнителя

вследствие

хем
о-
сорбционных процессов на поверхности раздела фаз “О
МП



битум” растет в
о-
достойкост
ь при длительном водонасыщении
,

водонасыщение образцов а
с-
фальтобетона с использованием известняка

и

ОМП через 15 суток водонас
ы-
щения
ниже

на 3...8%, через 90 суток


на 7...12%, через 180 суток на 12...18%, а
через 360 суток уже на 20…30% по сравнению с об
разцами на основе гранита
.

К
оэффициент
морозостойкост
и

асфальто
-
бетона
на извес
т
няке через 10 циклов
замораживания
-
оттаивания составляет
0,88
-
0,90
, а для асфальто
бетона на гр
а-
ните


0,85
-
0,86
;

ч
ерез 50 циклов


0,72
-
0,74

и
0,67
-
0,69

соответственно
.

Э
то
поз
воляет прогнозировать высокую стойкость
а
с
фальтобетона, содержащего
ОМП,
к действию воды и отрицательных температур в покрытии
нежесткой
дорожной одежды
.

6.

Процессы старения б
итума в асфальтобетоне с органо
минеральным п
о-
рошком
происходят

медленнее, чем с тра
диционным
известняковым
минерал
ь-
ным порошком
.

Коэффициент старения при 120 часах прогрева

при температ
у-
ре
прогрева
90
º
С
асфальтобетона с использованием органоминерального п
о-
рошка составляет К
ст

=
120
50
R
/
0
50
R
=
1,65
, а для асфальтобетона на известняк
о
вом
минеральном порошке


К
ст
=
120
50
R
/
0
50
R
=1,7. Это свидетельствует о

более

акти
в-
ном взаимодействии битума с поверхностью
ОМП
с образованием химич
е
ских
связей, блокирующих свобо
дные радикалы в
я
жущего.


7.

Асфальтобетонные смеси, со
держащие в своем составе органо
минерал
ь-
ный порошок из ОСВ в количестве 110

тонн
,

внедрены при рекон
струкции г
о-
родской улицы

Малютина в г
ороде

Антрацит Луганской области. Экономич
е-
ский эффект от внедрения

1

тонны асфальтобетонной смеси составил
2084,55

руб
.

Результаты работы используются при подготовке сп
е
циалистов в
ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный униве
р
ситет имени В.Даля»

и ГОУ
ВПО «
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры»

по
нап
равлению 08.03.01 «Строительство» по профилю «Автомобил
ь
ные дороги»
в дисциплинах «Строительн
ые

материал
ы
. Спецкурс» и «Ф
и
зико
-
химическая
механика строительных материалов» в разделах «Асфальтополимербетоны с
модифицированной микро
-
, мезо
-

и макр
о
структурой
», и «Основы физико
-
химической механики асфальтобет
о
нов».



18


ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИО
Н
НОГО ИССЛЕДОВАНИЯ



публикации в специализированных научных изданиях, рекоменд
о-
ванных МОН Украины:

1.
Дрозд Г.Я. Осадок сточных вод как модификатор
асфальтобетона

[Текст] /

Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Сборник научных трудов Донбасского

государственного технического университета.


Алчевск: ДонГТУ, 2011.


Вып.

34.


С. 199
-
205
. (
Изучен осадок сточных вод

как модификатор асфал
ь-
тобетона
)
.

2. Дрозд Г.Я.

Органо
-
минеральный порошок из осадков сточных вод как
модификатор асфальтобетона
[Текст]
/ Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Вісник
Сумського національного аграрного університету. Серія “Будівництво”.


С
у-
ми: СНАУ, 2011.


Вип. 10.


С. 33
-
37.

(
Исследованы осно
вные физико
-
механические свойства битума и асфальтобетонов
, модифицированных д
о-
бавками осадков сточных вод и их составляющих
).

3. Дрозд Г.Я. Математическая модель диффузии ионов тяжелых м
е
таллов
из асфальтобетона
[Текст]
/ Г.Я. Дрозд, М.Ю. Хвортова,

И.И. Б
изирка

// Сбо
р-
ник научных трудов Донбасского государственного технического ун
и
верситета.


Алчевск: ДонГТУ, 2012.


Вып. 36.


С. 352
-
359.

(
Разработана математич
е-
ская модель диффузии ионов тяжелых металлов из асфальтоб
е
тона
)
.

4. Дрозд Г.Я. Физико
-
химически
е свойства депонированных осадков сто
ч-
ных вод (илов) с позиции использования их в качестве минерального порошка
[Текст]
/ Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Сборник научных трудов Донбасского

государственного технического университета.


Алчевск: ДонГТУ, 2012.


Вып.

37.


С. 225
-
230.

(
Изучены физико
-
химические сво
й
ства осадков сточных
вод
)
.

5.
Дрозд Г.Я. Исследование асфальтового вяжущего с минеральным и

органо
-
минеральным порошком
[Текст]
/ Г.Я. Дрозд, В.В. Рогулин,

И.И.
Б
и
зирка
, Джаафар Елаллак //
Наукові нот
атки
.


Луцьк: ЛНТУ
, 2012.


Вид. 36.


С. 104
-
108.

(
Изучены физико
-
химические свойства асфальт
о
вяжущего
)
.

6. Бизирка И.И. Органо
-
минеральный порошок как заменитель традицио
н-
ного минерального порошка для асфальтобетона
[Текст]
/
И.И. Бизирка

//
Сборник нау
чных трудов Донбасского государственного технического униве
р-
ситета.


Алчевск: ДонГТУ, 2013.


Вып. 39.


С. 192
-
196.

(
Рассмотрена
во
з-
можность использования
осадков сточных вод в кач
е
стве органо
-
минерального порошка
)
.

7. Бизирка И.И. Сравнительная характер
истика минерального и орг
а
но
-
минерального порошков
[Текст]
/
И.И. Бизирка

// НАУКОВИЙ ВІСНИК

Л
у
ганського національного аграрного університету
.


Луганськ
: ЛНАУ, 2012.




47.


С. 221
-
227.

(
Проанализирован вопрос привлечения депонируемых оса
д-
ков сточных в
од в строительную индустрию
)
.

19


8. Братчун В.И. Сравнительная характеристика асфальтобетонов на

органо
-
минеральном и известняковом минеральных порошках [Текст] /
В.И.

Братчун, Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Сборник научных трудов Донба
с-
ского гос
у
дарственного т
ехнического университета.


Алчевск: ДонГТУ, 2016.


Вып. 4

(47).



С.

117
-
121. (
Проведен анализ асфальтобетонов на органо
-
минеральном и известняковом порошках
)
.



публикации в рецензируемых нау
чных изданиях, рекоменд
о
ванных
ВАК РФ:

1
.
Дрозд Г.Я. Вовлечени
е депонированных осадков сточных вод в хозяй-
с
т
венный оборот

[Текст]
/ Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Ежемесячный научно
-
технический журнал “Водоснабжение и санитарная техника”.



Москва:

ООО “Издательство ВСТ”
, 2013.


№ 4.


С.
11
-
17.

(
Рассмотрен

вопрос раз
м
е-
щения осадков сточных вод в окружающей среде путем вовле
чения

их в
хозя
й-
ственный оборот в дорожной, строительной и сельскох
о
зяйственной

отраслях
).



публикации по материалам конференций:

1
. Дрозд Г.Я. Использование осадков сточных вод (ОСВ) в дорожно
-
ст
роительной области


способ повышения экологической безопасности окр
у-
жающей среды
[Текст]
/ Г.Я. Дрозд,
И.И. Бизирка

// Сборник статей. Межд
у-
народная молодежная научная конференция “Планета


наш дом”.


Алчевск:
ДонГТУ, 2011.


С. 15
-
19.

(
Рассмотрен

вопрос

использования осадков сточных
вод в дорожно
-
строительной области
).

2
.
Дрозд Г.Я. Сравнение влияния минерального порошка и органо
-
минерального порошка из ОСВ на свойства асфальтового вяжущего
[Текст]
/
Г.Я. Дрозд,
И.И.

Бизирка

// Сборник статей. Международ
ная молодежная
н
а
учная конференция “Планета


наш дом”.


Алчевск: ДонГТУ, 2012.



С. 170
-
174.

(
Приведен сравнительный анализ
влияния
минерального порошка и органо
-
минерального пороша из ОСВ

на свойства асфальтового в
я
жущего
).

3
.
Бизирка И.И. Асфальтобетон

с использованием органо
-
минерального
порошка из осадков сточных вод
[Текст]
/
И.И. Бизирка

// Тезисы докладов.
Международная научно
-
практическая конференция “Актуальные проблемы ф
и-
зико
-
химического материаловедения”.


Макеевка: ДонНАСА, 2013.


С. 7.

(
Проа
нализирован вопрос об использовании орг
а
но
-
минерального порошка из
осадков сточных вод для производства д
о
рожных асфальтобетонных смесей
).



публикации
в других изданиях
:

1.

Дрозд Г.Я. Органо
-
минеральный порошок как заменитель
традиционно-
го
мин
е
рального по
рошка для асфальтобетона [Текст] / Г.Я. Дрозд,
И.И.
Бизи
р
ка

// Научно
-
практический журнал “Агротехника и энергообеспечение”.


Орел: ФГБОУ ВПО ОГАУ, 2014.


№4 (4).


С. 100
-
10
6
. (
Приведен сравни-
тельный анализ ф
и
зико
-
механических характеристик минерального

п
о
рошка и
органо
-
минерального порошка из осадков сточных вод, а так же проанализи-
20


рованы исследования асфальтового вяжущего и асфальтоб
е
тона с этими до-
бавками
).

2. Дрозд Г.Я. Использование осадков сточных вод в экспериментальном
дорожном строительстве [Тек
ст] / Г.Я. Дрозд, Р.В. Бреус, В.В Рогулин,
И.И.

Бизирка

// Виробничо
-
практичний журнал “Водопостачання та водо
-
відведення”.


Київ, 2011.


№ 4.


С. 44
-
47. (
Приведены результаты н
а
турных
обследований экспериментальных дорожных покрытий на основе новых с
о-
с
тавов асфальтобетона с использованием коммунальных отходов


осадков
сточных вод (ОСВ)
).

3
. Бизирка И.И. Рекомендации по использованию осадков сточных вод в
качестве органо
-
минерального порошка в производстве дорожных асфальтоб
е-
тонных смесей [Текст] /
И.И
. Бизирка

// Вестник Луганского государственного
университета имени Владимира ДАЛЯ.


Луганск: Луганский государс
т
венный
университет имени Владимира ДАЛЯ.


№2(2), 2016


С. 168
-
172. (
Рассмотр
е-
ны рекомендации по использованию органо
-
минерального порошка из

осадков
сточных вод в асфальтобето
н
ных смесях
).

4
.

Братчун В.И. Адсорбция минеральными порошками битума из бензол
ь-
ных растворов [Текст] / Братчун В.И.,
И.И. Бизирка

// Вестник Луганского
н
а
ционального университета имени Владимира ДАЛЯ.


Луганск: Лугански
й
н
а
циональный университет имени Владимира ДАЛЯ.
-

№3(5), Ч. 2, 2017


С.
65
-
67. (
Приведены результаты адсорбции минеральными порошками битума
из бе
н
зольных растворов
).



патенты, авторские свидетельства:

1
. Пат. 84625
Україна
, МПК С04В 26/26.
Мінеральний
порошок для асф
а-
льтобетонних сумішей

[Текст]

/
І.І. Бізірка
, Р.В. Бреус, Г.Я. Дрозд
; патентовл
а-
сник Донбаський державний технічний університет.





u
201305433; заявл.
26.04.2013; опубл. 25.10.2013, Бюл. №20.


4

с.


А
ННОТАЦИЯ


Бизирка Ирина Ивановна
.
Орган
о
минеральный порошок из осадков сто
ч-
ных вод для производства дорожн
ых асфальтобетонн
ых смесей
.


На правах
рукописи.

Диссертация на
соискание

уч
е
ной степени кандидата технических наук
по специальности 05.23.05


с
троительные материалы и изделия.
Донбасская

национальная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 201
8

г
.

Диссертация посвящена теоретическому и экспериментальному обосн
о-
ванию получения из осадков сточных вод минерального порошка для прои
з-
водс
тва
дорожных
асфальтобетон
н
ых

смес
ей

на основе ус
тановления и изуч
е-
ния закономерностей формирования структуры и
свойств
дорожного
асфальт
о-
бетон
а

с испол
ь
зованием органо
минерального порошка.

21


Высушен
н
ый и диспергированный
до тонкости помола минерального

порошка асфальтобетонных смесей
осадок сточны
х вод

п
редставляет
собой
сложный комплекс алюмосиликатов, прочно связанных с гуминовыми веще-
с
т
вами катионными мостиками из тяжелых металлов.
У
становлено, что при за-
м
е
не традиционного минерального порошка на орга
но
минеральный порошок
а
с
фальтобетон при

равных прочн
остных показателях обладает повышенной с
о-
противляемостью
к пластическим деформациям при высоких эксплуатацио
н-
ных температурах

и

трещиностойкостью в области
низких отрицательных те
м-
ператур
,

а также имеет низкие
значения
набуха
ния и
водо
поглощ
е
ния
.

Применени
е органо
минерального порошка из осадков сточных вод в а
с-
фальтобетоне позволяет утилизировать до 200

кг отхода в 1 кубическом метре
асфальтобетонной смеси

и р
асшир
ить

сырьевую базу
минеральных порошков
для производства асфальтобетонных смесей

путем вовлечен
ия в хозяйственный
оборот коммунальных отходов водооч
и
стки.

Асфальтобетонные смеси, содержащие в своем составе органоми
-
неральный порошок из ОСВ в количестве 110

тонн, внедрены при реконстру
к-
ции городской улицы Малютина в городе Антрацит Луганской области.

Эк
о-
номич
е
ский эффект от внедрения 1

тонны асфальтобетонной смеси составил
2084,55

руб. Результаты работы использую
т
ся при подготовке специалистов в
ГОУ ВПО ЛНР «Луганский национальный униве
р
ситет имени В.Даля»

и ГОУ
ВПО
ДНР
«
Донбасская национальная академ
ия строительства и архитектуры»

по направлению 08.03.01 «Строительство» по профилю «Автомобильные дор
о-
ги» в дисциплинах «Строительные материалы. Спецкурс» и «Ф
и
зико
-
химическая механика строительных материалов» в разделах «Асфальтопол
и-
мербетоны с модифициро
ванной микро
-
, мезо
-

и ма
к
роструктурой», и «Основы
физико
-
химической механики асфальтобет
о
нов».

Ключевые слова:
осад
ок

сточных вод, утилизация,

минеральный
порошок,

техногенное сырье
,

асфальтовяжущее вещество,
асфальтобетон
.


ANNOTATION


Bizirka Irina. Org
anic and mineral powder from sediment of sewages for the
production of roadways asphalt concrete mixtures.


The manuscript.

Dissertation for a degree of candidate of Technical Sciences on the specialty
05.23.05
-

building materials and products.


The Don
bas National Academy of Civil
Engineering and Architecture, Makeyevka, 2018.

The dissertation is devoted to the theoretical and experimental
basis

of how to
get from
sediment of sewages
mineral powder for a production
of roadways
asphalt

concrete
mixtures

based on the

establishment and study of the conformities to the law
of forming of the structure and properties
of road
asphalt

concrete with the use of o
r-
ganic

and mineral

powder.

22


Dried and dispersed to the fineness of grinding the mineral powder of

asph
alt concrete mixtures, the sediment of sewages the present is a difficult complex
of
of alumsilicat, firmly related to the gumin matters caution bridges from heavy
metals
. It has been established that when the traditional mineral powder is replaced
with an

o
r
ganic

and mineral


powder, the asphalt concrete has an increased resistance
to plastic deformation at high operating temperatures and crack resistance in the re-
gion of low negative temperatures, and also has low swelling and water absorption
values.

The

use of
organic

and mineral


powder from sediment of sewages in asphalt
concrete allows to utilization up to 200 kg of waste product in 1 cubic meter of as-
phalt concrete mixture and to expand the raw material base of mineral powders for
the production of a
sphalt concrete mixtures by involving in the economic circulation
of municipal waste water treatment.

Asphalt concrete mixtures containing in their composition an
organic

and min-
eral

powder from SS in the amount of 110 tons were introduced during the recon-
struction of the city street Malyutina in the city of Antratsit, Lugansk region. The
economic effect from the introduction of 1 ton of asphalt concrete mixture amounted
to 2084,55 rubles. The results of the work are used in the training of specialists at t
he
Lugansk National University named V. Dalya and the Donbas National Academy of
Civil Engineering and Architecture in the direction 08.03.01 "Construction" along the
"Roads" profile in the disciplines "Building Materials . Special course "and" Physic
-
chem
ical mechanics of building materials "in the sections" Asphalt
-
polymer concrete
with modified micro
-
, meso
-

and macrostructure", and "Fundamentals of physical
and chemical mechanics of asphalt concrete ".

Key words: sediment of sewages, utilization, minera
l powder,
manufacturing
raw material,
asphalt concrete astringent, asphalt concrete.


АНОТАЦІЯ


Бізірка Ірина Іванівна.
Органо
мінеральний

порошок
з ос
адів стічних вод
для виробництва дорожн
і
х асфальтобетонних сумішей.


На правах рук
о
пису.

Дисертація на зд
обуття
наук
о
вого

ступеня кандидата технічних наук за
спец
і
альн
і
стю

05.23.05


б
удівельні матеріали
та

вироби.
Донба
ська
національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 201
8

р.

Дисертацію присвячено

теоретичному і експериментальному
обґрунтуван
-
ню

отримання
з ос
адів стічних вод мінерального порошку для виробництва асф
а-
льтобетонної суміші на основі
виявлення

і вивчення закономірностей формува
н-
ня структури і властивостей асфальтобетону з викорис
танням органо
мі
неральн
о-
го порошку
.

Висушений

і
дисперг
ов
ани
й

осад

стічних вод є органо
мі
неральни
м

п
о-
рош
ком
. Мінеральна частина порошку є складним комплексом
алюмосилі
каті
в,
міцно пов'язаних з
гумі
нов
и
ми речовинами
катіонни
ми містками з важких м
е-
23


талів. Дослідженнями встановлено, що при заміні традиційного мінера
льного
порошку на
органомінеральний
порошок асфальтобетон при рівних
значеннях
мі
ц
н
ості

показник
ів

володіє
підвищеною зсувостійкістю
при високих експлу
а-
таційних температурах
і тріщиностійкістю в області низьких негативних темп
е-
ратур, а також має низькі пок
азники набухання і водопоглин
а
ння
.

Застосування
органомінерального
порошку з ос
адів стічних вод в асфал
ь-
тобетоні дозволяє утилізувати до 200

кг відходу в 1

кубічном
у метрі асфальт
о-
бетонної суміші.

Р
озширює сировинну базу мінеральних порошків для виро
б-
ництв
а асфальтобетонних сумішей шляхом залучення до господарського об
о-
роту комунальних ві
д
ходів водоочистки.

Асфальтобетонні суміші, що містять в своєму складі органомінеральний
порошок з ОСВ
у

кількості 110 тонн, впроваджені при реконструкції міської
вулиці Ма
лютіна у місті Антрацит Луганської області. Економічний ефект від
впровадження 1

тонни асфальтобетонної суміші склав 2084,55

рос.

руб.
Результати роботи використовуються при підготовці фахівців в
ДОУ ВПО
ЛНР
«Луганський національний університет імені В.

Да
ля» і
ДОУ ВПО ДНР
«Донбаська національна академія будівництва і архітектури» за напрямом
08.03.01 «Будівництво» за профілем «Автомобільні дороги» в дисциплінах
«Будівельні матеріали. Спецкурс» і «Фізико
-
хімічна механіка будівельних
матеріалів» в розділах «
Асфальтополімербетони з модифікованою мікро
-
, мезо
-

і макроструктурою» і «Основи фізико
-
хімічної механіки асфальтобетонів».

Ключові слова: осад стічних вод, утилізація, мінеральний порошок,
техногенна сировина,
асфальтов’яжуча речовина,
асфальтобетон.


Приложенные файлы

  • pdf 2821429
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий