Дороги с ямами и трещинами неотъемлемая часть суровых реалий в России. Дорожное полотно изнашивается быстрее, чем обновляется и виной этому недешевая стоимость дорожного полотна, недобросовестные подрядчики и стройматериалы, а также ограниченное, порой не поступающее в полном объеме финансирование на новое строительство, реконструкцию автодорог. В прессе и на просторах интернета периодически проскальзывают сообщения о дешевых и быстромонтируемых, обещающих сберечь природные ресурсы пластиковых дорогах. Совершить «революцию в дорожном строительстве» обещают голландцы, и их новая разработка – дорожное покрытие из пластика.
Какими преимуществами обладает дорожное покрытие из пластика
Дорожное покрытие из пластика – это инновационный пилотный проект, позволяющий существенно улучшить экологию и состояние дорожного покрытия. Вполне возможно, что в ближайшее столетие такие дороги вытеснят обычные асфальтобетонные покрытия и тротуары.
Справка: в состав обычных дорог входит 90 % песка, 10 % битума.
Нидерландские компании WolkerWessels и KWS Infra всерьез задумались над созданием пластиковых дорог еще с 2015 года. Проект назвали PlasticRoad, что в переводе с английского «пластиковая дорога». Это инновационный концепт дорог из полимеров, который предусматривает монтаж автотрассы с помощью замковой системы пластиковых полых панелей Watteway.
Введение в моделирование гидродинамики и теплообмена в COMSOL Multiphysics®. Версия 6.1
Как утверждают авторы проекта PlasticRoad будет обладать большей износостойкостью и дает возможность для проектирования совершенно новых дорог: тихие покрытия, подогреваемые покрытия или контроль скорости и скрытая видеорегистрация всех участников движения.
Технологические особенности
Дорожное покрытие из пластика обладает следующими достоинствами:
- низкая стоимость,
- высокие темпы производства,
- утилизация мусора в окружающей среде,
- плотность, износостойкость, стойкость к перепадам температур,
- легкость в уходе, долговечность,
- монтаж подземных коммуникаций,
- сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу при монтаже.
Низкая цена, утилизация отходов
Создаются такие панели в большинстве случаев из дешевого сырья: вторичный пластик и мусор. Компания заботится об экологической ситуации на планете и предлагает использовать дешевое сырье на свалках отходов и поддерживать правильную сортировку бытового и производственного мусора.
Монтаж модулей можно будет проводить на песчаном слое замковой системой, причем сроки изготовления займут недели, а не месяцы, как это происходит при послойной укладке стандартных покрытий.
Благодаря малому весу модули можно будет легко транспортировать и монтировать на любой тип почвы. Под легкостью плиты почва не проседает, а плотность и толщина дает возможность выдержать нагрузки грузового транспорта и интенсивный поток участников дорожного движения.
Дороги из пластика
Инженеры позаботились о том, что такая дорога способна выдержать перепады температур от -40 градусов до +80 градусов, воздействие химических реагентов и не сможет аккумулировать тепло. Строительство такой дороги возможно в жарких и холодных странах.
Разработчики обещают, что срок эксплуатации дорог пластикового типа увеличится на 30-40% по сравнению с обычными магистралями. Дороги из пластиковых панелей станут менее чувствительны к образованию ям и сколов, коррозии. Немаловажным является тот факт, когда дорожный модуль изнашивается его можно отправить в повторную переработку.
Плита внутри полая, что дает возможность установить в конструкции датчики скорости и численности транспорта, проложить водопроводные сети, дренажные системы, электрокабели без трудозатрат на рытье траншей.
Сокращение вредных выбросов при монтаже
Каждый год в окружающую среду на планете из мировой сети дорог «улетает» 2 % от всего углекислого газа. Производство дорог из асфальтового покрытия тоже имеет свои негативные последствия и пары битума и асфальта загрязняют атмосферу. Полимерные дороги менее токсичны, что еще один плюс в их пользу.
“Совместно с Total и Wavin у нас теперь достаточно опыта, информации, и ресурсов, чтобы приступить к реальным шагам по внедрению этой инновации. Мы ожидаем, что прототип будет подготовлен уже к началу 2018 года”, – отметили изобретатели полимерного дорожного покрытия Симон Йорритсма и Анне Кудстаал.
Детальная технология производства держится в строжайшем секрете, в свободном доступе ее пока нет. Но компания обещает начать реализацию проекта в Роттердаме уже в 2018 году. Городские власти уже дали согласие на реализацию проекта. Авторы проекта в поиске исполнителей и партнеров.
Если проект будет удачным, то технология начиная со стран Европы приобретет массовый оттенок.
Проблемы при выполнении проекта
К предполагаемым минусам, которые останавливают производство дорог пластикового типа можно отнести:
- скольжение во время дождя и других осадков,
- попадание воды в полость плиты и возможность заморозки и разрыва плиты,
- малая огнестойкость покрытия,
- горизонтальные сдвиги при эксплуатации.
При попадании воды на пластик сила трения уменьшается. Для решения проблемы возможно будут добавляться дополнительные компоненты в виде гравия, бетона.
Во избежание попадания воды прорабатывается система герметизации плит.
Существует множество сортов полимеров, многие из которых обладают не горючими свойствами.
Но, не смотря ни на что, проектные организации и строители решают эти вопросы и возможно сейчас внедряют тестовые дороги.
Пластиковые дороги в России
Идея пластиковых модулей не нова. Уже более 5 лет в России в военном деле используются переносные дороги. Такая дорога устойчива к тяжелой технике и артиллерии.
Пластиковые дорожные модули с антискользящим покрытием производятся на заводе стеклопластика ОАО «Тверьстеклопластик», который входит в ГК “Рускомпозит” в г. Тверь. Технология широко используется армией. Они используются для прохождения болотистых, сильноухабистых участков пути. Плиты мобильные, не полые и крепятся между собой замковой системой «штырь-отверстие». Уже существует 5 видов плиты, с тремя типами замковых систем, но, по сути, все они универсальны.
Монтаж не предполагает специальных знаний, собрать такое покрытие можно длиной в 800 км не обученному батальону за сутки. Одну плиту достаточно монтировать двумя-четырьмя людьми. После проезда транспорта плиты демонтируются и используются повторно.
Такие дороги часто используются при строительстве газо- или нефтепроводов в зоне вечной мерзлоты, на заболоченных местностях, в тайге, лесотундре или тундре.
Недавно ГК «Рускомпозит подала заявку на получение патента в изготовлении «пластиковой» дороги для массового пользования в Росавтодор.
Гражданский проект в Росавтодоре широкого использования в «масштабах страны» пока рассматривается на бумаге. На это существует ряд причин. Самая основная причина – финансирование, которого порой не хватает даже на обычный ямочный ремонт. Также для внедрения нововведения нужно большое количество вторичного полимера, но пока массовая сортировка и сборка отходов окончательно не налажена. И третья причина – это длительная подготовка нормативно-правовой базы (ГОСТы, сертификаты, СНиПы), с испытанием дорожного полотна в стране в конкретных климатических условиях.
Скорее всего, будет возможно изготовление пластиковых тротуаров, пластиковой дорожной плитки или бордюров.
Справка
В Индии в 2002 г проложена первая «пластиковая» дорога Jambulingam Street. Она пережила множество природных катаклизмов в виде муссонов, наводнений, высоких температур и является своего рода достопримечательностью страны. В 2006 г. патент на технологию производства получила компания Thiagarajar College of Engineering и направила свое предложение в Росавтодор.
В Англии инженер Тоби Маккартни потратил 1,5 года тестирования и проложил часть дороги в графстве Камбрия к своему дому с добавлением пластиковых гранул, переработанных из пластиковых отходов.
В Канаде расплавленное вещество пластика для придания большей устойчивости полотна добавляют в горячие дорожные смеси. Патент принадлежит GreenMantra, получившей из бюджета страны в 2013 г инвестиции для развития новых технологий.
Источник: rovnayadoroga.ru
Глава 9. Полимерные материалы и изделия в дорожной отрасли
Наряду с органическими и минеральными вяжущими, каменными и другими материалами при строительстве, ремонте и содержании дорог применяются материалы и изделия на основе пластмасс – полимерные материалы.
Такие материалы применяют:
— для укрепления грунтов в дорожных одеждах;
— в качестве модифицирующих добавок к битумам, асфальто- и цементобетонам;
— в качестве отделочных, гидроизоляционных и звукоизоляционных материалов;
— в качестве твердых и пленочных изделий.
Пластмассы являются хорошими заменителями таких дефицитных материалов, как металлы, древесина, олифа и др. Они часто наиболее предпочтительны для работы в дорожных конструкциях, работающих в экстремальных условиях (частые переходы через нулевую температуру, при очень низких и высоких температурах, при высокой влажности, в агрессивных средах).
Применение полимерных материалов способствует улучшению условий и производительности труда рабочих, дальнейшей индустриализации дорожного строительства (капсулирование битума, гранулирование асфальтовяжущего вещества для производства асфальтобетонных смесей).
Дальнейший технический прогресс в дорожной отрасли требует от дорожников видов, исходного сырья, свойств и областей рационального использования материалов.
Общие сведения о полимерах
Полимеры – высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества молекул низкомолекулярных соединений (мономеров), соединенных друг с другом силами ковалентных связей в макромолекулы.
Макромолекулы во много тысяч раз превышают размеры обычных молекул. В качестве примеров возьмем жидкость (Н2О) и твердый материал (СаСО3).
Молекула воды состоит из трех атомов, а ее молекулярная масса равна 18 единицам; молекула силикальцита состоит из пяти атомов, а ее молекулярная масса равна 100.
Молекулы полимеров содержат сотни тысяч атомов, а их молекулярная масса достигает десятков и сотен тысяч единиц и более. Так, например, молекула целлюлозы (природный полимер) построена из 1200000 атомов с молекулярной массой 300000, с у искусственного полимера – полиэтилена – молекулярная масса колеблется в пределах от 10000 до 40000.
Полимеры разделяют на органические и неорганические. Главным отличием органических полимеров является наличие в их молекулах атомов углерода, которых в молекулах неорганических полимеров нет.
В строительстве наибольшее распространение получили искусственные органические полимеры.
В большинстве случаев органические полимеры содержат многократно повторяющиеся структурные элементарные звенья (мономеры).
Основная цепь у макромолекул полимеров обычно состоит из атомов углерода (карбоцепные полимеры). Например, полиэтилен (- СН2 — СН2 -)n
Индекс n обозначает число повторяющихся звеньев мономеров, входящих в состав полимера:
где М — молекулярная масса полимера;
m – то же мономера.
Иногда цепь полимера состоит из атомов углерода с чередованием атомов других элементов: кислорода, хлора, серы, азота, фосфора. Такие полимеры называются гетероцепными (ненасыщенные полиэфиры, полиамиды).
Ненасыщенные полиэфиры выпускаются промышленностью в виде полиэфирных смол, используемых при производстве стеклопластиков, лаков, клеев.
Полиамиды – синтетические полимеры, содержащие повторяющиеся группы — СО — NH — в основной цепи макромолекулы. Применяются при производстве пленок, синтетических волокон, клеев.
В основную цепь макромолекулы полимера могут включаться атомы кремния, алюминия, титана, никеля, отсутствующих в природных соединениях. Такие полимеры называются элементоорганическими.
Элементоорганические полимеры могут содержать в основной цепи атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, не входящих в состав обычных органических соединений. Так, например,
соединения типа ¾ Si ¾ O ¾ Si ¾ O ¾ имеют в макромолекуле кремний-
кислородные связи, именуемые силоксановыми.
По строению молекул органические полимеры могут быть линейными, разветвленными и сетчатыми (трехмерными).
При линейном строении все молекулы вытянуты в виде цепей, в которых атомы мономера, являющиеся исходным низкомолекулярным соединением, химически связаны между собой. Разветвленные макромолекулы характерны наличием мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи полимера. Сетчатые (пространственные) макромолекулы характеризуются химической «сшивкой» отдельных линейных или разветвленных цепей полимера поперечными связями (рис. 9.1).
Полимеры с макромолекулами линейного и разветвленного строения при нагревании плавятся с изменением свойств, а также способны растворяться в соответствующих органических растворителях. При охлаждении такие полимеры вновь отверждаются (так в отношении полимеров называется процесс отвердевания).
Они способны многократно размягчаться при нагревании и отверждаться при охлаждении; их называют термопластичными (термопластами). Полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются, а лишь набухают в растворителях. Они не могут размягчаться при повторном нагревании; их именуют термореактивными (реактопластами). При высокотемпературном нагревании они подвержены деструкции и сгоранию.
Органические полимеры в твердом состоянии имеют обычно аморфную структуру. Однако существуют полимеры, которые в твердом состоянии характеризуются кристаллической или аморфно-кристаллической структурами.
Основными видами сырья для производства полимеров служат природные и нефтяные газы, аммиак, каменный уголь, древесина и др.
В зависимости от способа получения полимеры разделяют на две группы: полимеризационные (термопласты) и поликонденсационные (реактопласты).
Полимеризационные полимеры получают полимеризацией исходных мономеров путем соединения элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при полимеризации мономеров атомы и их группировки не отщепляются, то побочных продуктов в реакциях не образуется, а химический состав мономера и полимера остается одинаковым. В полимеризации могут участвовать два и более мономера, тогда ее называют сополимеризацией, а продукт – сополимером.
В процессе поликонденсации протекают более сложные химические реакции, в результате чего образуется не только основной продукт, но и побочные соединения – вода, спирт и другие, так что химический состав получаемого сополимера всегда будет отличаться от химического состава исходных продуктов поликонденсации.
По мере протекания процессов полимеризации и поликонденсации число атомов в образуемых макромолекулах возрастает и растет молекулярная масса формирующихся полимеров.
Все синтетические высокомолекулярные соединения, полученные полимеризацией или поликонденсацией (за исключением эфиров целлюлозы и каучуков), принято называть синтетическими смолами.
По отношению к нагреванию синтетические смолы делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).
Источник: infopedia.su
Использование пластмасс в дорожном строительстве
На сегодняшний день большие работы проводятся по исследованию способов укрепления грунтов с использованием различных полимерных материалов.
Наиболее часто для устройства дорожных покрытий применяют полимербетоны и пластбетоны, а также пенопласты, полимерные пленки, светоотражающие термопластичные и др. материалы.
Полимербетон – это бетон, содержащий, кроме обычного вяжущего (цемента), полимерное синтетическое вяжущее вещество, чаще всего вводимое в виде эмульсии.
В качестве полимерного вяжущего в полимербетонах обычно используют фурановые, полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные смолы и др. Чаще применяют полимербетон на основе фурановых смол.
Минеральными вяжущими в полимербетонах могут быть цемент, гипс и магнезиальные вяжущие. В этих случаях полимербетон называют соответственно полимерцементным, полимергипсовым и полимермагнезиальным.
Заполнителями этих бетонов служат кварцевый песок, гранитный, базальтовый и др. виды щебня.
Полимер в таких бетонах является важным дополнительным компо-нентом, который, заполняя поры, трещины и др. пустоты, укрепляет межзерновые связи, что приводит к повышению прочностных показателей, а также уменьшает хрупкость материала.
Одним из основных компонентов асфальтобетона является нефтяной битум — самый дешевый и наиболее универсальный материал для применения в качестве вяжущего при строительстве дорожных покрытий. Сейчас до 90% производимых в мире товарных битумов потребляется дорожной отраслью. Но обычный битум не подходит для дорог, испытывающих значительные нагрузки.
Поэтому качество битума повышают за счет регулирования его характеристик с помощью модифицирующих добавок. В мире накоплен значительный опыт применения в строительстве и ремонте дорожных покрытий материалов на основе битума и модификаторов. В качестве модификаторов применяют каучуки, органо-марганцевые компаунды, термопласты (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этиленвинилацетат, бутадиен-стирольные термоэластопласты (SBS).
Для северных стран, в том числе России, для которых характерны резкие перепады температур с переходом «через ноль», использование добавок особенно актуально: полимерные покрытия отличаются от обычного битума рабочим температурным интервалом. «У обычного битума температура хрупкости — до -20°C, у полимерно-вяжущих материалов — существенно ниже (может достигать -40°C и ниже). Представим нередкую в России ситуацию: мороз -30°C, по трассе идут фуры, они давят на дорогу, и если это обычный битум, начинается ее разрушение»,— объясняет Алексей Копылов, менеджер по продукту СБС компании СИБУР. А полимерное покрытие в таких условиях надежно удерживает щебень в полотне дороги. Увеличивается и теплостойкость покрытия: обычный битум выдерживает температуру до +60°C, а полимерные покрытия — +80°С и более.
Кроме того, у ПБВ значительно больше способность к восстановлению при нагрузках, а значит, выше стойкость к деформации. «Наглядный пример: если взять брусок из полимера длиной 20-30 см, то его можно растянуть, не повредив, до 180 см, и со временем он восстановит прежнюю форму»,— поясняет Копылов.
Из-за этого свойства полимерных материалов применение их в дорожном строительстве дает очень хорошие результаты. Полимеры в дорожном строительстве широко применяют с середины 1970-х в Германии, Франции, и уже можно сделать выводы об их долгосрочной эффективности. За 20 лет расходы на эксплуатацию дорог США за счет использования полимерных добавок снизились на 10-20%; использование ПБВ в Канаде позволило увеличить долю дорог, находящихся в хорошем состоянии, с 43% до 75%. Неудивительно, что некоторые страны, например Китай, сделали применение полимерно-битумных вяжущих материалов обязательным при строительстве высокоскоростных трасс с десяток лет назад.
При строительстве дорожных одежд , и особенно с цементобетонными покрытиями, широкое применение находят пленки из полиэтилена , полиизобутилена, полиамида и др. Они не пропускают влагу и поэтому пригодны для гидроизоляции. Чаще других используется полиэтиленовая пленка. Ширина полотна пленки 800-900, 1200, 1400 мм при толщине 0,06 мм(1400 мм); 0,085 мм (1200 мм); 0,2 мм (800-900 мм).
Потребителям пленка поступает в рулонах. Хранить ее надо в темном сухом помещении. Она гнилостойка, не разрушается бактериями.
На изолируемые поверхности полимерные пленки наклеивают битумными или полимерными мастиками.
Полиэтиленовую пленку изготавливают из полиэтилена методом непрерывного прессования (экструзия) с последующим растяжением.
Техническая характеристика полиэтиленовых пленок:
1) морозостойкость (-60?С);
2) предел прочности при растяжении 13-18 МПа;
3) относительное удлинение в продольном направлении 200-400%, в поперечном 450-550%;
4) водонасыщение 0,01% за 24 часа.
При строительстве дорожных одежд большой эффект дает укладка полиэтиленовой пленки под слой цементобетона. Пленка расстилается по спланированному основанию и препятствует отсосу воды из бетонной смеси в процессе его твердения, а в дальнейшем является преградой для капиллярного подсоса влаги из грунта. Благодаря своей эластичности полиэтиленовая пленка выдерживает удары при выгрузке бетонной смеси из автомобилей-самосвалов.
Под слоем бетона пленка не стареет многие годы и служит надежной защитой от агрессивных грунтовых вод. Обычно применяют пленку толщиной 0,1-0,12 мм.
Недостатками полиэтиленовой пленки являются ее повышенная, по сравнению с другими гидроизоляционными материалами, склонность к старению особенно при воздействии света, а также возможность повреждения грызунами.
Стеклопластики представляют собой материалы, которые имеют стекловолокнистый наполнитель, склеенный синтетическими полимерами.
Они широко применяются при устройстве ограждений на автомобильных дорогах, километровых и указательных знаков, строительстве павильонов на автобусных остановках.
В качестве вяжущего для стеклопластиков используют ненасыщенные полиэфиры, эпоксидные, фенолформальдегидные полимеры и др.
Стеклопластики разделяют на прозрачные, пропускающие 60-85% света; полупрозрачные (30-60%) и непрозрачные. Эти материалы могут быть окрашены в требуемый цвет.
В дорожном строительстве используются также и маркировочные мастики. Применяют их для обозначения пешеходных дорожек, осевых и краевых линий и указательных знаков на дорожных покрытиях. Их изготавливают на основе светлых (чаще всего белых) минеральных материалов.
Наиболее широкое применение нашли мастики на основе термопла-стичных смол, которые дают возможность после остывания получать в течение 1-2 часов достаточно долговечные разметочные линии.
В последнее время все более широкое применение в дорожном строительстве находит новый рулонный нетканый материал – дорнит, получаемый из отходов синтетических волокон и вторичного текстильного сырья. Длина полотнища в рулоне составляет 75-100 м, ширина – 85, 170 и 250 см, толщина – 4 мм.
Дорнит используют для устройства конструктивной и фильтрующей прослойки при строительстве автомобильных дорог на участках слабых грунтов, а также для укрепления откосов и устройства дренажа.
В ближайшие дни в Казани пройдёт выставка «Интерпластика Meeting Point Казань 2021» состоится с 31 августа по 2 сентября 2021 года в МВЦ «Казань Экспо». Мероприятие пройдет в рамках одного из крупнейших событий нефтегазовой отрасли России – Татарстанского нефтегазохимического форума. Участники экспозиции выставок – это ведущие производители оборудования и готовых изделий для нефтехимического, химического и нефтегазового комплекса Татарстана и России, а также полимерной отрасли и каучуков. На выставках будут продемонстрированы современные инновационные технологии и оборудование, а также новейшие разработки предприятий РФ в области нефтедобычи, нефтепереработки, нефтехимии, полимерных и синтетических материалов. Одной из ключевых тем выставки станет — «Расширение использования нефтехимической продукции в дорожном строительстве». В статье используются материалы из следующих источников:
Источник: sumpro.ru