УДК 625.06

 

ОБЗОР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛИГНОСУЛЬФОНАТА В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРА ГРУНТА ДЛЯ ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ

 

OVERVIEW OF THE USE OF LIGNOSULFONATE AS A SOIL STABILIZER FOR LOGGING ROADS

 

Михеев Е.В., Степанов А.В.

(Петрозаводский государственный университет, г. Петрозаводск, РФ)

 

Mikheev E.V., Stepanov A.V.

(Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia)

 

Рассмотрены вопросы по применению лигносульфоната в качестве стабилизатора грунта для лесовозных дорог.

 

The results of studying the processes of using lignosulfonate as a soil stabilizer for logging roads are considered.

 

Ключевые слова: стабилизаторы грунта, экология, лесовозные дороги

 

Key words: soil stabilizers, ecology, logging roads

 

Автомобильные дороги в Республике Карелия, чаще всего имеют переходной или низший тип дорожной одежды. Данные дороги служат отличной технологической базой для лесозаготовительных предприятий при длительном лесопользовании, при этом рост интенсивности движения, повышение осевых нагрузок и сокращение бюджета на плановые ремонты в совокупности ставят перед нами непростую задачу для проектирования экономически эффективных конструкций дорожных одежд для лесовозных дорог.

Целью статьи является обзор уже имеющихся технологий укрепления грунтов лесовозных дорог при использовании лигносульфоната.

В Республике Карелия имеется ряд крупных целлюлозно-бумажных предприятий, которые имеют производственные отходы в виде лигносульфоната(ЛСТ) в большом количестве:

-     Кондопожский ЦБК перерабатывает в год около 1,825 млн м3 круглых лесоматериалов в год, из которых получается примерно 130 тысяч тонн ЛСТ;

-     Питкярантский ЦБК перерабатывает в год около 900 тысяч м3 лесоматериалов в год, из которых получается примерно 100 тысяч тонн ЛСТ;

-     Сегежский ЦБК перерабатывает более 1,4 млн м3 древесины в год, из которых получается примерно 24 тысячи тонн ЛСТ.

ЛСТ применяется для производства различных химических продуктов, в том числе добавок для бетона, удобрений, антипылевых средств, при этом большая часть сжигается в качестве топлива и складирована в качестве отходов. Также часть ЛСТ может быть использована в качестве подкормки в сельском хозяйстве или для производства биотоплива. Экологически продуманный подход к использованию ЛСТ позволяет сократить объемы отходов и создать дополнительные возможности для его переработки и вторичного использования.

 

Исследования предшественников показывают, что использование ЛСТ в качестве добавки для укрепления дорожных оснований имеет ряд преимуществ и недостатков.

Лигносульфонат (ЛСТ) — это побочный продукт переработки древесины в целлюлозно-бумажной промышленности, который вырабатывается из лигнина, природного полимера.

ЛСТ в чистом виде имеет следующие свойства, которые делают его полезным для обработки лесовозных дорог:

1.  При правильном применении нетоксичен, безопасен для диких животных, листвы и гидрологических ресурсов, окружающих дорогу.

2.  Устраняет опасность скольжения гравия и рыхлой грязи, связывая с устойчивой к скольжению поверхностью.

3.  Создает упрочненное покрытие, с меньшей вероятностью появления гребенки.

4.  Сокращает сроки обслуживания лесовозной дороги.

ЛСТ в чистом виде также имеет и недостатки, такие как:

1.  Легкая растворимость в воде.

2.  Возможность появления неприятного запаха.

3.  Хрупкость покрытия.

Технология укрепления грунтов при использовании лигносульфоната

Данная технология включает в себя следующие этапы:

1.  Определение потребности в ЛСТ на весь объем работ с учётом количества повторных обработок.

2.  При получении ЛСТ в сухом виде требуется определить необходимую концентрацию в зависимости от вида укрепляемого грунта и развести его в технической пресной воде (обычно в соотношении 1:1).

3.  После весенней профилировки и текущего ремонта дорожных покрытий, когда поверхность просохнет, следует начинать обеспыливание дорожного покрытия, при температуре не ниже 10 °С.

4.  Повторные обработки покрытий раствором ЛСТ осуществляют при первых признаках появления на дороге пыли и трещин.

5.  Поверхность дороги после обработки уплотняется автогрейдером с резиновым краем отвала или проездом автомобилей сразу после нанесения материала, пока поверхность ещё влажная.

Обработанная поверхность сохраняет свои свойства 40-45 суток, далее поверхность необходимо повторно обрабатывать.

Если рассмотреть расчет на примере обеспыливания дорог, то при норме расхода в 1,8-2,2 л/м2 для дорог с грунтовым покрытием и 1,6-2,0 л/м2 для дорог с щебеночно-гравийным покрытием можно рассчитать, сколько раствора ЛСТ с 50% концентрацией потребуется для обработки всех дорог с грунтовым и щебеночно-гравийным покрытием [1].

В Республике Карелия протяженность автомобильных дорог по типам покрытия составляет:

-     с асфальтобетонным 1844,701 км;

-     с щебеночно-гравийным 2672,890 км;

-     с грунтовым 1587,072 км [6].

Для обработки дорог с грунтовым типом покрытия понадобится:

 

,                                            (1)

 

где  – необходимый объем раствора ЛСТ с 50% концентрацией для обработки поверхности, л;

L – протяженность дороги с необходимым типом покрытия, м;

B – ширина обрабатываемой части, м;

 – норма расхода в л/м2.

 

 

Раствор состоит из 1 части технической пресной воды и 1 части ЛСТ, поэтому потребуется половина от объема раствора ЛСТ.

Зная плотность ЛСТ  - не менее 1280 кг/м3, можем определить необходимое количество необходимого для раствора ЛСТ в тоннах:

 

(2)

 

где – количество ЛСТ, т;

 – плотность ЛСТ, кг/м3;

 – объем ЛСТ в м3.

 

 

Определим, сколько ЛСТ понадобится для обработки дорог с щебеночно-гравийным типом покрытия, используя формулу 1:

 

 

Определим количество ЛСТ необходимого для приготовления раствора, используя формулу 2:

Выводы

После расчетов можно сделать вывод о том, что в настоящее время ЛСТ в Республике Карелия достаточно для обработки всех дорог с грунтовым и щебеночно-гравийным типом покрытия.

Используя ЛСТ в качестве стабилизатора грунта для укрепления лесовозных дорог, получаем ряд преимуществ, таких как:

1.  Предотвращение пылеобразование на дороге сроком до 45 дней.

2.  Укреплять можно даже слабые грунты.

3.  ЛСТ имеет высокую поверхностную активность, что позволяет использовать его в качестве анионных поверхностно-активных веществ в различных областях промышленности.

4.  Дольше сохраняется первоначальная ровность проезжей части.

5.  Снижается в 3–5 раз износ покрытий

6.  Позволяет увеличить максимально разрешенную скорость на дорогах с низшими типами дорожных одежд на 10–15 км/ч.

7.  Пожаро-взрывобезопасны, по степени воздействия на организм относятся к 4 классу опасности.

8.  Снижение сроков и стоимости работ по ремонту лесовозных дорог в сравнении с традиционными методами.

При этом следует учитывать, что используя раствор ЛСТ без применения определенных добавок или с нарушением технологии укрепления, возможны следующие недостатки:

1.  Легкая растворимость в воде.

2.  Хрупкость покрытия.

3.  Возможность появления неприятного запаха.

4.  Изменение цвета покрытия.

Накопленный на протяжении многих лет опыт в сфере укрепления грунтов, позволяет делать выводы о том, что основания и покрытия, укрепленные стабилизаторами грунтов, являются отличной альтернативой мероприятиям по замене грунтов, выигрывая в стоимости и сроках строительства.

 

Список использованных источников

1.    ГОСТ Р 59201-2021 Автомобильные дороги общего пользования. Капитальный ремонт, ремонт и содержание. М.: Российский институт стандартизации, 2022.

2.    Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений. М.: Стройиздат, 1973. C. 136–152.

3.    Степанов А.В. Совершенствование методов оценки эксплуатационной надежности лесовозных автомобильных дорог: диссертация к.т.наук: 05.21.01: защищена: 24.06.2015: утв. 24.06.2015. Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, 2015. 136 с.

4.    Степанов А.В. Особенности использования глинистых грунтов при возведении земляного полотна автомобильных дорог // Научно исследовательская работа студентов: материалы 63-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Петрозаводск, 2011. С.82-83.

5.    Донин С.А. Стабилизаторы грунтов: опыт применения в РФ / Путевой навигатор 2014 № 19(45). [Электронный ресурс]. URL:  https://rosavtodor.gov.ru/storage/b/2014/05/29/novyj.pdf (дата обращения 14.05.2024).

6.    Сеть дорог – Общая информация о сети дорог  - Управление автомобильных дорог Республики Карелия [Электронный ресурс]. URL: https://www.upravtodor-rk.ru/cet_dorog/171106721 (дата обращения: 14.05.2024).