Научный архив: статьи

На полигонах твердых коммунальных отходов (ТКО) основным видом отходов, требующим утилизации, являются полимеры различного строения. В статье показано на конкретном примере переработки вторичных полимеров в виде пластиков и резины автомобильных покрышек, как технико-экономические показатели технологии, рыночная конъюнктура и экологические риски определяют выбор технологии переработки. Значительную часть пластиков можно переработать в гранулы вторичного пластика, но проблемными остаются фракции с высоким уровнем загрязнения либо смесь пластиков, которую трудно или невозможно разделить на отдельные виды пластика. Показано, что низкая удельная теплотворная способность таких видов пластика препятствует применению их по энергетической схеме. Предложено перерабатывать неутилизируемые пластики в бескислородное жидкое топливо. Обсуждаются пути утилизации автомобильных покрышек. В связи с тем, что автомобильные покрышки являются композиционным материалом, показана экологическая опасность их переработки по энергетическому пути и предложено использовать материальный потенциал покрышек для производства битумоподобных материалов. Для всех рассмотренных видов вторичных полимерных материалов рассмотрены технико-экономические показатели различных технологических решений.

Представлены инновационные способы укрепления и стабилизации грунтов. Рассматривается современная технология укрепления глинисто-гравийных и песчаных грунтов автомобильных дорог с применением отходов пластика и отработанной керамической пыли. Проведено исследование по определению оптимального процентного содержания керамической пыли и пластиковых отходов в исследуемом грунте, которое составило 20 и 1 % соответственно. Приведена технология утилизации ПЭТ-бутылок из-под воды и использование их в качестве армирующего материала для улучшения свойств песчаных грунтов. Результаты исследования показали, что армирование пластиковыми отходами способствовало повышению прочности, сдвигоустойчивости и коэффициента CBR песчаного грунта. Также представлено исследование возможности армирования грунта частицами из восстановленного полиэтилена высокой плотности (HDPE). Испытания показали, что армированный песчаный грунт с использованием восстановленных фрагментов HDPE повышает его устойчивость к деформации и увеличивает прочность. Приведены результаты эксперимента по укреплению и стабилизации глинистого грунта с помощью отходов ПЭТ-бутылок. Результаты эксперимента показали, что произошло значительное улучшение параметров сдвигоустойчивости исследуемого грунта. Технология укрепления глинисто-гравийных и песчаных грунтов автомобильных дорог с применением пластиковых отходов и отработанной керамической пыли позволяет улучшить прочностные характеристики грунтовых дорожных оснований, а также утилизировать отходы пластмасс с сохранением их материального ресурса, что поможет снизить негативное воздействие пластиковых отходов на объекты окружающей среды. Данную технологию можно рассматривать как биопозитивную и климатически-нейтральную, так как она не требует организации сложной технологической линии по подготовке отходов, и значительного расхода энергии на подготовку отходов пластмасс к использованию. При этом в процессе производства стабилизатора для грунта, а также во время эксплуатации дорожного полотна не образуется вторичной эмиссии загрязняющих веществ в атмосферу.

Большое количество регионов РФ испытывают дефицит качественных каменных материалов, что определяет их высокую стоимость и, как следствие, увеличение стоимости дорожного строительства. Снизить стоимость строительства конструктивных слоев дорожной одежды автомобильных дорог возможно за счет использования в качестве конструктивного слоя укрепленных грунтов из местных материалов. Такой подход позволяет не только снизить стоимость строительства, а также и повысить эксплуатационные качества автомобильной дороги в целом. Показано, что замещение части слоев дорожной одежды укрепленными грунтами приводит к снижению стоимости строительства автомобильных дорог на 15-25 %. Рассмотрено использование минеральных и органических вяжущих для консолидации частиц грунта, особенности возникающих при этом связей. Показано, что с увеличением объемов промышленного производства, расширением номенклатуры крупнотоннажных отходов появилась возможность вовлечения различных отходов (шлаки металлургии и химического производства, золы от сжигания топлива, шламы химических производств и т. п.) в дорожное строительство, при этом возможно эффективно влиять на структурообразование в грунтобетонах. Проведенные предварительные аналитические исследования на кафедре «Автомобильные дороги и мосты» Пермского национального исследовательского политехнического университета показали, что для этих целей можно использовать отходы АО «Березниковский содовый завод», АО «Минерально-химическая компания ЕвроХим», АО «СИБУР-Химпром, ПАО «МЕТАФРАКС»: в мелкодисперсном состоянии отходы данных предприятий можно применять для повышения несущей способности грунта за счет управления химических, физических и механических процессов взаимодействия отходов и грунта. Предварительно проведенные исследования по использованию высокоосновных отходов показали хорошие результаты при укреплении суглинков Березниковского района Пермского края.

Проведен эксперимент по вермирекультивации почв, загрязненных отработанным автомобильным маслом в концентрации 50 г/кг, с использованием дождевых червей Eisenia fetida, Eisenia andrei и Dendrobaena veneta и микроорганизмов - симбионтов дождевых червей. Стимулирующее влияние на выживаемость Eisenia fetida в условиях загрязнения маслом отмечена в образцах с добавлением с B. subtilis (Кр. Краскела - Уоллиса: H (4, N = 15) = 11,54386; p = 0,0211). В ходе анализа численности E. andrei в условиях загрязнения почвы отработанным машинным маслом установлено стимулирующее влияние Pseudomonas aeruginosa и Pseudomonas putida (Кр. Краскела - Уоллиса: H (4, N = 15) = 12,48889; p = 0,0141). При оценке различий показателей выживаемости Dendrobaena veneta выявлены статистически значимые различия в образцах почвы, загрязненной маслом, и в образце загрязненной почвы с добавлением Rhodococcus и Pseudomonas aeruginosa (Кр. Краскела - Уоллиса: H (4, N = 15) = 13,25898; p = 0,0101). При использовании симбиотических микроорганизмов наибольшая эффективность рекультивации почв, загрязненных отработанным машинным маслом, отмечена при совместном использовании Bacillus subtilis и Rhodococcus совместно с E. fetida - 95-100 %, Rhodococcus совместно с E. аndrei - 100 %, а также с Pseudomonas putida и Pseudomonas aeruginosа (80-85 %) совместно с Bacillus subtilis и Rhodococcus и D. veneta - 96-97 %.

Одним из основных условий технического регулирования в области проектирования и строительства автомобильных дорог является применение дорожно-климатического районирования, к которому привязаны основные нормы по земляному полотну, дорожным одеждам и требования к дорожно-строительным материалам. Повышение качества проектирования автомобильных дорог за счет более обоснованного учета региональных природно-климатических условий и совершенствование существующих отраслевых нормативных документов Кыргызской Республики с учетом реальных условий эксплуатации особенно важно и актуально. Строительство автомобильных дорог на просадочных грунтах достаточно сложный и трудоемкий процесс. Необходимо обеспечить безопасность езды и долговечность конструкции, одним из важных критериев которой является несущая способность грунта. На несущую способность в значительной мере влияет состояние верхней увлажненной зоны грунта. В задачу районирования входит качественная и количественная инженерная оценка условий дорожного строительства, выявление просадочных явлений грунтов земляного полотна автомобильных дорог горной местности.

Использование активных минеральных добавок совместно с суперпластификаторами является необходимым для достижения высоких физико-механических характеристик бетона. Использование побочных продуктов, получаемых в различных отраслях промышленности, способствуют развитию устойчивого строительства за счет сокращения отходов. Приведен литературный обзор исследований, посвященных влиянию техногенных минеральных добавок совместно с пластификатором, на свойства бетона, обеспечивающие долговечность материала. Каждая минеральная добавка обладает определенными свойствами и по-разному влияет на реологию, гидратацию, микроструктуру и, как следствие, на физико-механические свойства бетона. Долговечность бетона можно прогнозировать путем задания его определенного состава, включающего регулирование компонентов состава бетонной смеси, ее реологии, а также задания определённых характеристик затвердевшего бетона, включающего показатели прочности, морозостойкости, коррозионной стойкости, карбонизации и других свойств. Прогнозирование долговечности особенно актуально для транспортных бетонных конструкций и сооружений, зачастую подвергающихся суровым условиям эксплуатации. Активные минеральные добавки в небольших пропорциях, как правило, положительно влияют на структуру и прочность цементного камня бетона, а также на такие эксплуатационные свойства, как стойкость к проникновению хлоридов ионов, предотвращение щелочно-кремнеземной реакции между щёлочью и заполнителем. Зола-уноса и гранулированный доменный шлак обладают пуццолановыми свойствами и меняют кинетику гидратации цемента, действуя как инертные частицы на ранних стадиях гидратации. Микрокремнезем, побочный продукт производства кремниевых сплавов, является высокоэффективной пуццолановой добавкой в бетоне благодаря небольшому размеру частиц и высокому содержанию кремнезема, что приводит к увеличению прочности и снижению проницаемости. Однако его эффективность зависит от дозировки: оптимальный диапазон составляет 15-20 % от массы цемента для высокопрочных бетонов.

Рассматривается вопрос эксплуатации дизельных погрузчиков при выгрузке грубых кормов в процессе завоза сена в Якутию для полноценного кормообеспечения крупного скота. Своевременное и качественное кормообеспечение является актуальной проблемой для аграрного сектора республики. Периодически республика сталкивается с неуправляемыми природными факторами, влекущими за собой невыполнение планов кормозаготовительных кампаний и необходимость завоза сена из других регионов страны. В то же время территориальная неравномерность расселения и развития инфраструктуры транспорта, а также региональные особенности климата накладывают определенные ограничения в части выбора технических средств для производственных нужд. Авторами предложена схема доставки кормов, предполагающая создание накопительного склада и применение погрузчиков, работающих на дизельном топливе. При работе с дизельными погрузчиками в условиях ограниченного пространства необходимо принимать во внимание концентрацию загрязняющих веществ, в связи с чем авторами проведено экспериментальное исследование концентрации загрязняющих веществ при работе дизельного погрузчика VOLVO MC95C в помещении объемом 358 м3 с помощью многокомпонентного газоанализатора МАГ-6 С-1, определяющего концентрацию (мг/м3) O2 (кислорода), CO2 (углекислого газа), CH4 (метана) и CO (угарного газа). Исследования показали, что за 10 мин концентрация особо опасного вещества - угарного газа - достигает 16 мг/м3. Приводятся результаты исследования концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны погрузчика, подчеркивается опасность отработавших газов дизелей и необходимость подбора модели теоретического расчета количества сажи в отработавших газах в широком диапазоне режимов работы двигателя.

Применение одноосных и двухосных прицепов в составе автотракторного поезда позволяет значительно повысить грузоподъемность и производительность подвижного состава на транспортных работах, снизить затраты труда и себестоимость перевозок. Вместе с тем в сравнении с одиночными транспортными средствами для автотракторных поездов характерны более низкие эксплуатационные показатели - такие как устойчивость прямолинейного и криволинейного движения, маневренность. Устойчивость прямолинейного движения является важнейшим эксплуатационным свойством автотракторного поезда, влияющим на безопасность транспортных работ, и во многом определяется устойчивостью движения прицепного состава. Неустойчивое движение прицепа проявляется в поперечных боковых колебаниях, возникающих на достаточно низких скоростях прямолинейного движения автопоезда, - около 45 км/ч, что не позволяет в полной мере реализовывать скоростные возможности современных автомобилей-тягачей и колесных тракторов, скоростной потенциал которых значительно выше этих значений. Уменьшение боковых колебаний прицепов возможно путем модернизации тягово-сцепных устройств, снабженных стабилизаторами колебаний, а также стабилизирующих устройств, основанных на использовании тормозных систем прицепов, обеспечивающих раздельное подтормаживание колес прицепа, позволяющих поддерживать его стабилизацию путем подтормаживания ближнего к полюсу отклонения колеса прицепа при возникновении его колебаний. Предложена методика определения граничной скорости по условиям устойчивости одноосного прицепа, снабженного устройством раздельного подтормаживания колес, при возникновении поперечных колебаний. По результатам исследований представлен ряд запатентованных технических решений тягово-сцепных устройств, связанных с тормозной инерционной системой одноосного прицепа, позволяющих поддерживать устойчивое движение автопоезда путем стабилизации прицепа.

Приведен сравнительный анализ методов демонтажа балочных мостовых сооружений с пролетными строениями различных типов. Рассмотрены примеры подготовительных этапов работ, процесс демонтажа пролетных строений и стоек опор мостового сооружения через реку Тобол на автомобильной дороге Тюмень - Ишим - Омск в Тюменской области. В связи со стремительным развитием транспортных потоков в стране и связанных с этим увеличением нагрузок на транспортную систему демонтаж является составной частью модернизации существующих устаревших и небезопасных транспортных сооружений. Демонтаж мостовых сооружений, чаще всего находящихся в неудовлетворительном состоянии, является сложным, ответственным и опасным процессом, в ходе выполнения которого требуется строгое соблюдение нормативных требований в области безопасности производства работ и охраны труда. При выполнении работ по демонтажу выявлены проблемы, которые необходимо было решить для обеспечения безопасных условий организации производственной деятельности и соблюдения договорных обязательств. Организация последовательности действий по демонтажу мостовых сооружений требует необходимости тщательного планирования, которое включает в себя оценку состояния конструкций, анализ места расположения сооружения, разработку проекта производства работ, составление ведомости необходимого количества техники, персонала, подготовку площадок для установки подъемных сооружений, изготовление грузозахватных приспособлений, обеспечение строительной площадки временными линиями электропитания и т. д. Выполнение демонтажных работ требует обязательного соблюдения технических и экологических норм. Основные методы демонтажа включают в себя разборку конструкций, использование специализированной техники, установку специальных вспомогательных сооружений и устройств.

Каркас существующей маршрутной сети городского пассажирского транспорта Якутска сформировался в 80-е гг XX в. и соответствует градостроительному облику, социально-экономической, демографической и транспортной ситуации прошедшей советской эпохи. В те годы не были плотно застроены и заселены район ДСК, улица Жорницкого, Покровский и Вилюйский тракты, Марха, Хатассы и Хатын-Юряхское шоссе. Не существовали микрорайоны Борисовка-1, Борисовка-2, Борисовка-3, 203, Прометей, Сатал, Северный, Звездный. Маршруты, появлявшиеся в современной истории развития Якутска, в 90-е и нулевые годы, не отвечали требованиям качества транспортного обслуживания населения и формировались исходя из коммерческих интересов частных перевозчиков. В конечном итоге сложившаяся маршрутная сеть перестала отвечать растущим потребностям активно развивающегося города. Действующая маршрутная сеть не обеспечивает полный охват транспортным обслуживанием населения селитебных зон, особенно городских окраин и частной жилой застройки. Следствием накопившихся за десятилетия проблем стала несбалансированность и неравномерность маршрутной сети, что становится причиной увеличения времени пассажиров в пути и интервалов движения автобусов, а также негативно влияет на качество жизни населения города и является критическим фактором в зимнее время. Настоящая статья направлена на поиск и определение концептуальных предложений по формированию маршрутной сети городского пассажирского транспорта, отвечающего требованиям динамично развивающегося города. Материалы, изложенные в статье, представляют собой результаты проблемного исследования научно-рекомендательного и организационно-технического характера, имеющего практическую значимость и обладающего новизной изложенных идей. Проанализирована маршрутная сеть городского пассажирского транспорта. Проведено транспортное зонирование территории Якутска, учитывающее перспективный генеральный план, соответствующий «Стратегии социально-экономического развития города до 2032 г.».

Рассматриваются проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог в зоне развития многолетнемерзлых грунтов. Обоснована необходимость обустройства специальных постов геотехнического мониторинга на участках автодорог с различными инженерно-геокриологическими условиями для оценки и прогноза устойчивости элементов дорожной конструкции и грунтов основания в условиях меняющегося климата. Целью геотехнического мониторинга автомобильных дорог является оценка их состояния, выяснение причин развития деформаций конструктивных элементов автомобильных дорог (грунта земляного полотна, конструктивных слоев дорожных одежд и т. д.), обеспечение геокриологического прогноза, а также научное обоснование и разработка защитных мероприятий на этапах проектирования, строительства (реконструкции), капитального ремонта, текущего ремонта и эксплуатации автомобильных дорог в криолитозоне. Объектом мониторинга являются автомобильные дороги с прилегающей полосой отвода, подвергающиеся неблагоприятному воздействию криогенных процессов. В работе даются методические рекомендации по организации и проведению комплексного геотехнического мониторинга состояния автомобильной дороги и развития опасных криогенных процессов. Также приведены первичные материалы, полученные на комплексном посту наблюдения за метеорологическими и мерзлотными условиями на 148 км автомобильной дороге общего пользования федерального значения Р-504 «Колыма». Предварительный анализ полученных материалов показал, что температура грунтов земляного полотна автомобильной дороги и грунтов основания под ней имеет существенное отличие от температуры грунтов полосы отвода. В выводе отмечается, что регулярная уборка снега с поверхности асфальтобетонного покрытия автомобильной дороги в зимний период способствует интенсивному промерзанию земляного полотна и грунтов основания.

Авторами путем анализа значительного объема данных, полученных с использованием комплексов измерительных программно-технических, установленных стационарно на основных городских транспортных магистралях (на примере г. Перми), на основе нормативного определения понятия транспортного затора сформулированы и научно обоснованы количественный показатель состояния и индикатор формирования заторовой ситуации. Предложенные показатель и критерий базируется на процедуре «скользящего окна» при статистическом осреднении времени движения автомобилей в случайном потоке транспортных средств между измерительными комплексами (рубежами контроля). Для изучения закономерностей предложенного авторами количественного показателя и критерия заторовой ситуации выполнено длительное наблюдение за потоком автомобильного транспорта на нерегулируемом кольцевом пересечении, которое осуществлялось в течение января и февраля 2023 г. В результате статистической обработки полученного массива информации изучены закономерности предложенного показателя состояния транспортного потока, определены параметры «скользящего окна» (ширина и сдвиг по времени), обеспечивающие приемлемое структурирование этого показателя. Выполнена проверка предложенного авторами количественного критерия образования заторов автомобильного транспорта. В результате натурного наблюдения установлено, что на выбранном кольцевом пересечении отсутствуют направления движения, на которых могут генерироваться заторовые ситуации, движение по кольцевому пересечению организовано рационально. Настоящее исследование (вместе с ранее представленными публикациями об изучении движения на Х- и Т-образных пересечениях) свидетельствует, что целесообразно использовать разработанные авторами количественный показатель состояния и индикатор формирования транспортного затора как для оперативного определения угрозы возникновения заторовых ситуаций, так и для оценки качества организации движения транспорта на городских регулируемых и нерегулируемых пересечениях.