Применение фосфогипса в дорожном строительстве

—Использование фосфогипса при строительстве дорог

Введение. Проблема переработки и утилизации промышленных отходов считается одной из самых крупных проблем XXI века. Масштабы образования промышленных отходов в России в расчете на уровень производства в 2000 году можно оценить примерно в 2,6 млрд тонн в год (Девяткин и др.,2004). Производство фосфогипса по этим данным составляет 6, 4 млн тонн.

Заслуживают внимания и другие пути утилизации, например, изготовление серной кислоты и извести. Фосфогипс в сельском хозяйстве использовался в чистом виде для гипсования солонцовых почв, в смеси с пылевидными известковыми материалами — для химической мелиорации кислых почв. Однако использование фосфогипса в сельском хозяйстве в последние годы снизилось из-за сокращения государственных программ мелиорации земель (Мольков и др., 2006).

На сегодняшний день широкое применение получило использование фосфогипса в дорожном строительстве. Согласно «Методическим рекомендациям по устройству оснований дорожных одежд с использованием свежего фосфополугидрата сульфата кальция» (1987) по санитарно-химическим показателям фосфогипс характеризуется незначительными уровнями миграции химических соединений (SO₃, P₂O₅, F), не превышающими предельно допустимые концентрации для атмосферного воздуха над проезжей частью дорог.

Ввиду малой растворимости в воде отдельных химическихсоединений, входящих в состав фосфогипса, и незначительного содержания других компонентов основания дорог, отличающихся большей водорастворимостью, считается, что его использование практически не будет являться источником загрязнения окружающей среды.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились на двух объектах: на фосфогипсовой дороге с асфальтовым покрытием и без покрытия. Обе дороги расположены в Балаковском районе Саратовской области (пос. Быков Отрог). Фосфо-гипсовая дорога с асфальтовым покрытием была построена осенью 2007 года как подъездная автодорога к санкционированной свалке твердых бытовых отходов (ТБО). Фосфогипс использовался при строительстве в качестве основания автодороги. Обследование территории около этой дороги проводилось дважды: на следующий год после строительства и через 5 лет эксплуатации данной дороги.

Фосфогипсовая дорога без асфальтового покрытия была построена одновременно с первой, она образует подъезд к фермерскому хозяйству. Исследование прилегающей к ней территории проводилось только один раз, на пятый год после отсыпки дороги.

Отбор образцов около дороги с покрытием в 2008 и 2012 гг. проводили по одинаковой схеме. Перпендикулярно дороге через 50 м были заложены 6 трансект длинной 50-52 м. Расстояние между точками опробования по трансекте увеличивалось по мере удаления от дороги (рис. 1).

Расположение точек опробования в 2012 г. в начале трансект немного отличалось от схемы 2008 г., так как на некоторых трансектах ближние к дороге точки стали недоступны из-за скоплений мусора на откосах и наличия воды в широких понижениях, образовавшихся на месте бывших придорожных канав. На каждой трансекте закладывалось по 8 точек опробования. Из понижений, заполненных водой, были отобраны пробы воды. Кроме того, в точке № 4 (трансекта 2) удалось отобрать на анализ воду (верховодку) из пробуренной скважины. Грунтовые воды залегают глубже 5,5 м.

Для оценки возможности просачивания загрязняющих элементов под полотно фосфогипсовой дороги в 2012 году были заложены две прикопки у края дорожного полотна: одна на более влажном участке, вторая- в более сухой части. Отбирались образцы грунта как непосредственно под фосфогипсовой толщей на глубине 25-35 см, так и с глубины 50-60 см. Тогда же на некоторых трансектах проводился сопряженный отбор растительности методом сплошного укоса на тестовых площадках размером 100 см*100 см.

У дороги без асфальтового покрытия справа от дороги перпендикулярно ей через 50 м друг от друга было заложено 5 трансект, длиной 73 м (фото 2). Точки опробования начиналисьна расстоянии 3 м от дороги, так как на расстоянии Наличие или отсутствие загрязнения почв от эксплуатации дороги оценивали по следующим критериям:

Оценка качества вод проводилась по ПДК для воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ГН 2.1.5.1315-03).

В связи с тем, что вблизи территории, прилегающей к первой дороге, а также непосредственно у второй пасется скот, оценку содержания элементов-загрязнителей в растениях давали по МДУ для грубых и сочных кормов (07.08.87).

Для статистической обработки данных анализов использовали методы параметрической и непараметрической статистики. Были рассчитаны средние арифметические значения (М), коэффициент варьирования (V), среднее квадратичное отклонение (G). Для оценки достоверности различий между отдельными сериями определений использовали t- критерий и критерий Вилкоксона (Дмитриев, 2008; Пузаченко, 2004).

Результаты и их обсуждение. Результаты определения общего содержания стронция и содержания водорастворимого фтора в слоях 0-10 и 10-20 см в образцах 2012 года показали, что содержание Sr во всех образцах, отобранных около фосфо-гипсовой дороги как с асфальтовым покрытием (I объект), так и без асфальтового покрытия (II объект), ниже предельно допустимого уровня, а в случае F ниже ПДК.

Таблица 1а. Достоверность различий между содержанием водорастворимого Б в 2008 и 2012 гг. на разном расстоянии от дороги в слое 0-10 см с помощью критерия Вилкоксона при Р=0,95 (непараметрическая статистика)

Источник

Строительство дорог с применением фосфогипса

Строительство дорог с применением фосфогипса.

Строительство дорог с применением фосфогипса позволяет построить автомобильную дорогу более качественную, имеющую больший срок службы, значительно дешевле традиционной асфальтовой.

Строительство дорог с применением фосфогипса:

Строительство дорог с применением фосфогипса позволяет построить автомобильную дорогу более качественную, имеющую больший срок службы, значительно дешевле традиционной асфальтовой.

Фосфогипс может существовать в трех видах: в виде ангидрита ( CaSO ₄ ), полугидрата (CaSO ₄ ·0,5H ₂ O) или дигидрата ( CaSO ₄ ·2 H ₂ O) в зависимости от концентрации P₂O₅ и температуры. Как правило, предприятия занимающиеся производством фосфорных удобрений и фосфорной кислоты выпускают дигидрат или полугидрат фосфогипса в виде влажного порошка, содержащего 25 – 40 % воды. Дигидрат и полугидрат фосфогипса обычно вывозятся в отвалы и нередко смешиваются друг с другом.

В настоящее время в России в отвалах промышленных предприятиях и химических заводов накопилось порядка 320 миллионов тонн фосфогипса, что приводит к загрязнению окружающей среды, занимает сотни гектаров пахотных земель; для его хранения и транспортирования в отвалы требуются большие материальные и трудовые затраты.

Дигидрат фосфогипса не обладает какими-либо вяжущими свойствами, в отвалах постепенно теряет воду, превращаясь в сухой белый порошок.

Полугидрат фосфогипса (фосфогипс-полугидрат сульфата кальция), отфильтрованный от фосфорной кислоты, охлаждаясь с 90 – 105 °С до температуры окружающей среды, постепенно переходит в дигидрат, кристаллизуясь и превращаясь в гипсовый камень. Длительность этого перехода зависит от температуры окружающей среды и количества оставшейся в фосфогипсе фосфорной кислоты и может достигать нескольких часов или суток.

И только лишь свежий фосфогипс-полугидрат сульфата кальция ( называемый также дорожным фосфогипсом. ) обладает вяжущими свойствами и может быть использован для устройства конструктивных слоев дорожных оснований. Причем свежим называется только полугидрат фосфогипса, имеющий возраст до 3 сут с момента выпуска. Полугидрат фосфогипса, пролежавший более 3 суток, теряет свою прочность на 40 – 50 %.

Фосфогипс-полугидрат сульфата кальция, как материал для строительства дорог, является экологически чистым и безопасным как во время производства, строительства, так и при нахождении в грунте. Устроенное с соблюдением технологии дорожное покрытие не пылит. Фосфогипс, используемый в строительстве дорог, в окружающей среде не трансформируется. Он не выделяет газы, вредные для озонового слоя Земли. У него не происходит химических изменений или реакций в земле, самовозгорания или образования токсичных веществ. Полугидрат фосфогипса является малоопасным веществом, относится к пятому классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

В России действует Стандарт организации СТО 24406528-01-2016 “Рекомендации по устройству расчетных слоев дорожных одежд из фосфогипса дорожного” (утвержден в 2016 г.). Стандарт организации позволяет широко применять дорожный фосфогипс ( CaSO ₄ ·0,5H ₂ O ) при строительстве дорог 1-5 категории. Ранее в СССР действовали Методические рекомендации по устройству оснований дорожных одежд с использованием свежего фосфополугидрата сульфата кальция (утверждены Союздорнии и о добрены Главдорстроем письмом № 5603/89 от 19.02.87).

Фосфогипс полностью заменяет обычные дорогостоящие материалы – песок, щебень или гравий, и при этом способен придать основанию дороги более высокие эксплуатационные характеристики.

Фосфогипс быстро твердеет на открытом воздухе после механического утрамбовывания.

При укладке и затвердевании фосфогипса образуется прочная монолитная каменная плита, которая увеличивает свою твердость с каждым годом.

Дорожные конструкции, построенные с использованием фосфогипса по многим техническим характеристикам даже превосходят привычные цементно-грунтовые и щебеночные дорожные основания.

Возможны два варианта строительства дорог с применением фосфофогипса:

– строительство только основания дороги из фосфогипса и последующее асфальтирование верхнего слоя,

– строительство всей дороги (всех слоев) из фосфогипса.

Преимущества дорожного покрытия из фосфогипса:

– основание дороги отлично переносит резкие неоднократные перепады температур, в т.ч. промерзание на большие глубины земли. При этом покрытие не разрушается и не вымывается водой,

– отсутствие колеи, которая обычно образуется при эксплуатации традиционного асфальтового покрытия,

– по дороге может спокойно проезжать большегрузная техника, не причиняя вреда дорожному покрытию,

– внешне не отличается от традиционного асфальтового полотна,

– имеет высокую прочность, которую можно сравнить только с бетоном марки 300,

– толщина основания дороги гораздо меньше, чем у традиционной асфальтовой дороги,

– отсутствие каких-либо тепловых швов и стыков, свойственных для бетонной дороги,

– возможность строительства дороги в любое время года (круглогодично), в т.ч. зимой. Связывающие свойства фосфогипса не зависят от температуры и влажности,

– под воздействием низких температур фосфогипс не теряет своих связующих качеств,

– срок службы готового покрытия из фосфогипса составляет не менее 50 лет,

– построенная дорога уже спустя четыре дня может быть введена в эксплуатацию.

– снижение себестоимости строительства дорог на 30 % и более из-за низкой себестоимости фосфогипса, который по сути является отходом химической промышленности,

– цена фосфогипса составляет меньше одного рубля за одну тонну,

– дороги, построенные с помощью фосфогипса, отличаются надежностью и долговечностью,

– фосфогипс является экологически чистым и безопасным как во время производства, строительства, так и при нахождении в грунте,

– устроенное с соблюдением технологии дорожное покрытие не пылит,

– фосфогипс, используемый в строительстве дорог, в окружающей среде не трансформируется. Он не выделяет газы, вредные для озонового слоя Земли. У него не происходит химических изменений или реакций в земле, самовозгорания или образования токсичных веществ. Полугидрат фосфогипса является малоопасным веществом, относится к пятому классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

Источник

Технология ФосАгро по использованию фосфогипса в строительстве дорог получила международное признание

Технология строительства дорог с применением фосфогипса производства Балаковского комплекса «ФосАгро» внесена в Справочник Международной ассоциации производителей минеральных удобрений (IFA). Это второе издание справочника, который обобщает лучшие практики применения фосфогипса. Технологии вошедшие в справочник представлены корпорациями из разных стран мира. В их числе две российские компании — «ФосАгро» и «Еврохим».

В разделе «Лучшие практики применения фосфогипса в дорожном строительстве» представлено 2 наработанных технологии: российская и марокканская. Преимущество технологии «ФосАгро» — экологическая безопасность фосфогипса, произведенного Балаковским комплексом «ФосАгро». Эксперты IFA обратили особое внимание на это обстоятельство.

«Экологическая безопасность фосфогипса дорожного Балаковского филиала АО „Апатит“ отражена в опубликованном в Справочнике материале. Кроме того, на практических примерах показана и экономическая эффективность применения фосфогипса, и удешевление строительства дорог», — отметил замруководителя аппарата генерального директора «ФосАгро» Борис Левин.

Представленная в справочнике технология строительства дорог с применением фосфогипса была разработана в рамках соглашения, заключенного «ФосАгро» с Саратовским Государственным университетом им Н.Г. Чернышевского в 2015 году. Проведен полный комплекс исследований материала, оценка физических свойств и экологической безопасности, разработана технология его применения в дорожном строительстве. Результатом работы стал утвержденный в 2016 году Росавтодором Стандарт организации строительства дорог с применением фосфогипса произведенного балаковским предприятием. В Стандарт вошли в том числе и заключения об экологической безопасности материала.

В основании дорожного полотна фосфогипс заменяет песок и щебень. Такое основание получается в 6 раз прочнее и, в среднем, на 30% дешевле. А максимальная выгода (до 100%) от применения фосфогипса проявляется при строительстве дорог 4-й и 5-й категорий (региональных, поселковых, внутригородских и местных). Фосфогипс может незаменимым материалом для развития региональной дорожной сети.

В Саратовской области по разработанной технологии уже построено более 180 тыс. кв. м дорог. Все они показали высокие эксплуатационные характеристики, находятся в хорошем состоянии и используются в течение длительного времени без капитального и ямочного ремонтов. На сегодня «ФосАгро» — единственная компания в России, обладающая полным пакетом разрешительных документов на использование фосфогипса в дорожном строительстве.

В данный момент «ФосАгро» и СГУ им Н.Г. Чернышевского занимаются созданием еще одного материала — фосфогипса дородного обезвоженного, который можно без потери качеств перевозить на дальние расстояния и использовать в течение года. Этот материал будет востребован при строительстве дорог различных категорий, укрепления оснований на участках с высоким залеганием грунтовых вод и в болотистых местностях. Кроме того, ведется работа над внесением изменений в Стандарт организации дорог с использованием фосфогипса. Изменения нацелены на расширение сферы применения материала — не только в дорожном строительстве, но и в технологии ресайклинга (укрепления или стабилизации грунтов), строительстве оснований.

Источник