Hubs вже писав про те, що останні шість місяців Укравтодор активно просуває тему збільшення використання металургійних шлаків у дорожньому будівництві. Згідно одному з останніх повідомлень відомства, станом на 14 вересня, у будівництві доріг державного значення у 2020 році вже використано більше 100 тис. куб. м шлаків.
У вересні-жовтні 2020 року Укравтодор провів низку тендерів. Одним з них визначив переможця на експертизу проектної документації на будівництво з використанням шлаків експериментальної ділянки 7 км автодороги національного значення H-23. Згідно з іншим теж результативним конкурсом Укравтодору, планується проектування та будівництво з застосуванням шлаків ділянки в 29,5 км ще однієї національної дороги з Києва до Дніпра (H-31) за 10,6 млдр грн. Всього цим проектом планується використати шлак на близько 850 тис. кв. м дороги.
А компанія «АрселорМіттал Кривий Ріг» заявила про передачу 74 тис т металургійних шлаків ДП «Нові технології дорожнього будівництва» Укравтодору.
У той же час, у вересні ДП «ДерждорНДІ» розробило ДСТУ 9043:2020 «Матеріали щебеневі зі шлаків металургійних для дорожнього будівництва. Технічні умови», який вступив в дію з 1 листопада 2020 року.
Hubs у жовтні звернувся з інформаційними запитами до Укравтодору з проханням надати більш детальну інформацію щодо обставин та підстав, на яких відбувається використання металургійних шлаків. Станом на 10 листопада відповіді нам ще не надійшли.
Ігор Гамеляк
У свою чергу, Hubs за рекомендаціями учасників ринку звернувся до визнаного фахівця у цій сфері Ігоря Гамеляка, д. т. н., професора, завідувача кафедри аеропортів Національного транспортного університету (НТУ). Нижче публікуємо розмову з Ігорем Павловичем.
— Нещодавно ДП «ДерждорНДІ» розробило ДСТУ 9043 про щебневі матеріали з використанням металургійних шлаків у дорожньому будівництві. Стандарт набув чинності з 1 листопада. Чи залучали до його розробки Національний транспортний університет?
— Інформацію про те чи залучали, Ви можете уточнити на кафедрі дорожньо-будівельних матеріалів і хімії, де займаються цими питаннями. Я ж очолюю кафедру аеропортів. А при їх проектуванні та будівництві суворо дотримуються правила: доки немає відповідного досвіду та нормативного документу, ті чи інші матеріали застосуванню не підлягають. За цим стоїть встановлена законом відповідальність і необхідність дотримання високого рівня безпеки.
Тому технології будівництва аеропортів спочатку перевіряють у дорожньому будівництві. Якщо вони працюють та дійсно забезпечують економічний ефект, тоді розглядається можливість їх використання і в будівництві аеродромів.
— Які перспективи застосування шлаків при будівництві злітно-посадкових смуг?
— Для будівництва аеропортів створені в середині 80-х та діють ще радянські БНіПи (будівельні норми і правила, рос. — СНиПы – Ред.). Ці стандарти не змінилися. Вони містять перелік матеріалів, які використовуються при будівництві злітно-посадкових смуг. Шлакові матеріали там вказані тільки для штучних основ, тому при будівництві верхніх шарів аеродромних покриттів вони не використовуються.
— Чи є можливість принаймні на перспективу об’єктивно оцінювати ефективність використання шлаків у такому будівництві?
— Один із основних показників надійності конструкцій шляхових покриттів – це однорідність матеріалів (варіація). Шлак – це відходи виробництва. Щоб він став кондиційним продуктом, який можна було б використовувати при будівництві, наприклад, аеродромів, треба зробити так, щоб коефіцієнт варіації (як характеристика неоднорідності) шлаку був не 30%, а 15%, а ще краще – 10%. А для цього треба сепарувати матеріали, вибрати важкі фракції, металеві частинки (якщо це металургійні шлаки). Великі частинки треба подрібнити, сформувати фракції чітко визначених розмірів, та відсіяти, вимити дрібнозем. Після таких операцій вартість матеріалу зросте. Крім того, треба перевірити, чи забезпечує він марку міцності на рівні показника 1000-1200.
Для центральних областей України цього всього робити взагалі не має сенсу, бо ми ж розташовані на Українському кристалічному щиті, що складається з міцних гірських порід марок 1000-1600. У нас щебінки марки міцності 1000-1200 вистачає, то навіщо кудись возити ще й шлак?
— Це робиться для того, щоб утилізувати відходи, які накопичуються, і вирішити проблему їх зберігання…
— Рахуйте гроші! Граничне плече доставки для щебеневих матеріалів, наприклад, в Радянському Союзі було 70 км автотранспортом, залізницею – до 200 км. Інакше ні про яку рентабельність не може бути й мови.
Для того, щоб знати, чи можна використовувати шлак у бетоні, найперше треба знати, що це за шлак. Треба ж розуміти, що у кожного металургійного заводу свій хімічний склад шлаків. Вони відрізняються в залежності від підприємства. Тому, у Радянському Союзі, перш ніж писали нормативні документи, у ході довгострокової експлуатації вивчали поведінку експериментальних доріг.
Крім того, треба знати, встановити коефіцієнт варіації конкретної партії шлаку, та визначити його середню міцність і відповідно марку. Для цього треба зробити кілька десятків, а краще кілька сотень випробувань. Для забезпечення надійності потрібно більше 300 випробувань, але натомість можна чітко порівняти звичайний щебінь та щебінь на основі шлаку, правильно розрахувати надійність конструкції, та підрахувати економічну ефективність використання шлаку. Ось так це робиться, і не інакше. Помилки можуть призвести до наслідків, які підірвуть економіку всієї країни.
— Компанія «АрселорМіттал Кривий Ріг» заявляє, що вже поставляє шлаки для ДП «Новітні технології дорожнього будівництва» Укравтодору, а Укравтодор теж повідомляє про те, що шлаки вже використовуються у будівництві доріг. Це все відбувається до того, як був прийнятий ДСТУ 9043 …
— Якщо використовувати шлак у якості ґрунту, у земляному полотні для підсипки, грубо кажучи, насипи робити, то в цій частині дорожнього одягу вимоги до матеріалів нижчі. У такий спосіб шлаки утилізують у всьому світі.
У тій же Польщі ледве не 70% накопичених шлаків засипали в балки, яри тощо при будівництві доріг. Свого часу в Україні у Донецькій області шлаки з такою метою використовували у великих об’ємах, коли робили насипи висотою в 6-22 м. Звичайно, тоді на ці цілі вивозили все, що було можливо.
— В одній із презентацій «АрселорМіттал Кривий Ріг» є слайд, на якому пропонується використання шлаків замість щебня в основі дорожнього покриття. Зокрема зображені наступні співвідношення: в нижній шар 30 см укладається шлак фракції 20-40 мм, в середній на 5 см – 5-20 мм, у верхній 20 см – шлакобетон армований. Як прокоментуєте таку пропозицію?
— Чим у вищих шарах конструкції дорожнього одягу та покриття ми розглядаємо застосування матеріалів, тим вищі вимоги. Коментувати ж питання підбору бетону на основі шлаку взагалі важко. До шлаку у бетоні повинні бути дуже жорсткі вимоги. В ГОСТах і ТУ були чітко прописані вимоги, наприклад, щодо того, якою має бути пористість матеріалів тощо.
Тому, коли пропонуються ідеї робити високоміцний бетон, то я категорично проти використання шлаку без відповідного наукового супроводу. Адже коефіцієнт пористості каменю складає до 0,5-1%, а певна партія шлаку може мати в одному її місці нульову пористість зерен, тобто бути гладкою як скло, в іншому – 16%, а в третьому – 90%. Як тільки такі слабкі зерна попадуться, то бетон з такого матеріалу не буде служити довго, та не буде міцним.
— Можна порівняти злітно-посадкові смуги та автодороги I-II категорій з точки зору аналогічності вимог?
— Категорично – ні. Навантаження на вісь на автодороги максимальне 11,5-13 т. А на аеродромах розрахункове навантаження – опора із чотирьох коліс масою 80 т. Що з чим тут порівнювати?
— Ви сказали, що спочатку технології перевіряються у будівництві доріг, а вже потім оцінюються для аеропортів. А якою є взагалі практика використання шлаків у верхніх шарах одягу автодоріг I-II категорій?
— Такої практики фактично немає, оскільки шлаки для таких цілей при дії сучасних навантажень не використовувались.
— І досліджень таких не було?
— В ДерждорНДІ є відділ, який займався цим десятки років. У них напрацювання є. Вони робили такі дослідження в основному на дорогах III-IV категорій, це місцеві дороги. На дорогах вищої категорії зі шлаком проводилось дуже мало робіт. Більшість з цих напрацювань зроблені на основі технічної літератури та досвіду часів СРСР.
— Ви також казали про важливість однорідності матеріалів. Справа у тому, що місцеві активісти у Дніпропетровській області зафіксували ситуацію, коли основу дороги почали облаштовувати шлаком з валунів діаметром до 250 мм. Тобто в одному місці є дрібний шлаковий щебінь, і одночасно великий. Таке враження, що яким шлак взяли з відвалів, у такому ж вигляді привезли та закатали. Це для доріг дуже погано може бути?
— Так, адже рано чи пізно на неоднорідно укладених ділянках камінь осідає в пустоти, осипається навколо валунів. В результаті ми бачимо на дорожньому полотні з асфальтобетону усадку, яму. Або, навпаки, такий булижник «вилазить» на поверхню дороги.
Якщо робити цілеспрямовано: викладаємо шар тільки з булижників, потім засипаємо меншими по розміру каміннями, потім ще меншими, а потім ще меншими, то такий варіант має право на життя. Але коли тут є, а там немає… Ще раз, однорідність – це один із показників якості, на який чомусь мало хто звертає увагу. Він важливий так само, як і міцність. І треба випробовувати такі матеріали не 3-5 разів, а 30 і більше, щоб зрозуміти яка варіація цього показника по ширині, довжині, площі тощо.
— Скільки потрібно часу для подібних досліджень по науці, щоб потім дороги зі шлаків не псувались?
— В Союзі було так: на наукові дослідження йде 3-5 років, до двох років на вироблення рекомендацій та будівництво дослідної ділянки, 1,5-2 роки експлуатації, щоб побачити, як себе показала дорога. Тобто на такі дослідження треба витратити хоча б до шести років.
Такі дослідження колись проводилися, ці дороги є, основи та насипи є, вони зараз реконструюються та перебудовуються. Їх треба перевірити, виїхати туди і подивитись, що там через 30-40 років з цим шлаком трапилось. При умові, якщо ми встановимо походження шлаку, з якого він металургійного заводу та по якій технології отриманий.
Тоді тільки можна зрозуміти, з чим маєш справу.
Від Hubs розмовляв Олег Руденко
