Разработка технологической схемы производства асфальтобетонной смеси с использованием отходов полиэтилена, загрязненного нефтепродуктами

Использование в больших количествах тары из полиэтилена низкого давления, применяемой для транспортировки и хранения нефтепродуктов (моторных масел), формирует собой повышенные риски негативного воздействия на окружающую среду при утилизации или захоронении. Поиск новых способов утилизации такой тары, позволяющих вовлечь ее в производство новых целевых продуктов, исключая при этом тщательную очистку отходов от загрязнений и остатков моторных масел, является актуальной задачей современной науки. Для изучения возможности использования полиэтилена в составе асфальтобетонной смеси была выбрана измельченная тара, использующаяся для хранения и транспортировки моторного масла. С целью исследования изменения свойств асфальтобетона с добавлением полиэтилена низкого давления, был сформован контрольный образец асфальтобетонной смеси, без его наличия, а также образец, содержащий 17,5 % полиэтилена низкого давления (загрязнен моторным маслом на 8 %) по массе битума. По результатам исследования была произведена оценка основных физико-механических показателей образцов асфальтобетона с полиэтиленом низкого давления и моторным маслом. Согласно данной оценке, ряд показателей имеет более высокие значения в сравнении с требованиями ГОСТ 9128-2013. Кроме того, был разработан технологический регламент получения асфальтобетонной смеси с добавлением полиэтилена, также разработана технологическая схема получения асфальтобетонной смеси. Вовлечение отходов полиэтилена, содержащих в себе остатки моторного масла, в цикл получения асфальтобетонных смесей, позволит снизить потребление сырья для производства асфальтобетона и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

1. Теличенко В.И., Бенуж А.А., Сухинина Е.А. Межгосударственные «зеленые» стандарты для формирования экологически безопасной среды жизнедеятельности // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 4. С. 438–462. https://doi.org/10.22227/1997-0935.2021.4.438-462. EDN: EXLUMH.

2. Слесарев М.Ю., Теличенко В.И. Обзор норм, методов и моделей геоэкологии в аспектах проблем «зеленой» стандартизации строительства // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2020. № 1. С. 42–46. https://doi.org/10.31857/S0869780920010184. EDN: SDIIPA.

3. Теличенко В.И., Щербина Е.В. Социально-природно-техногенная система устойчивой среды жизнедеятельности // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 6. С. 5–12. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.06.5-12. EDN: KUKAGX.

4. Telichenko V.I., Sumerkin Yu. A. Modeling of the Microclimate of a Residential Courtyard During Renovation // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. Vol. 18. Iss. 3. P. 44–53. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2022-18-3-44-53.

5. Devasahayam S., Raju G.B., Hussain C.M. Utilization and Recycling of End of Life Plastics for Sustainable and Clean Industrial Processes Including the Iron and Steel Industry // Materials Science for Energy Technologies. 2019. Vol. 2. Iss. 3. P. 634–646. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.08.002.

6. Jie Jiang, Ke Shi, Xiangnan Zhang, Kai Yu, Hong Zhang, Jing He [et al.] From Plastic Waste to Wealth Using Chemical Recycling: A Review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022. Vol. 10. Iss. 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106867.

7. Шершнева М.В. Новые экозащитные свойства строительных материалов и их отходов // Естественные и технические науки. 2023. № 5 (180). С. 158–160. https://doi.org/10.25633/ETN.2023.05.06. EDN: PMLIPK.

8. Баруздин А.А., Закревская Л.В., Николаева К.А. Композиционный материал на основе техногенных отходов // Эксперт: теория и практика. 2023. № 2 (21). С. 17–23. https://doi.org/10.51608/26867818_2023_2_17. EDN: HXAXRG.

9. Hongliang Zhang, Man Huang, Jun Hong, Feng Lai, Yang Gao Molecular Dynamics Study On Improvement Effect of Bis(2-Hydroxyethyl) Terephthalate On Adhesive Properties of Asphalt-Aggregate Interface // Fuel. 2021. Vol. 285. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119175.

10. Sand Aldagari, Sk Faisal Kabir, Anthony Lamanna, Elham H. Fini Functionalized Waste Plastic Granules to Enhance Sustainability of Bituminous Composites // Resources, Conservation and Recycling. 2022. Vol. 183. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106353.

11. Guannan Li, Zhaojun Gu, Yiqiu Tan, Chao Xing, Junjie Zhang, Chao Zhang Research On the Phase Structure of Styrene-Butadiene-Styrene Modified Asphalt Based On Molecular Dynamics // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 326. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126933.

12. Saroufim E., Celauro C., Mistretta M.C. A Simple Interpretation of the Effect of the Polymer Type On the Properties of PMBs for Road Paving Applications // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 158. P. 114– 123. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.10.034.

13. Devasahayam S., Raju G.B., Hussain C.M. Utilization and Recycling of End of Life Plastics for Sustainable and Clean Industrial Processes Including the Iron and Steel Industry // Materials Science for Energy Technologies. 2019. Vol. 2. Iss. 3. P. 634–646. https://doi.org/10.1016/j.mset.2019.08.002.

14. Jassim H.M., Mahmood O.T., Ahmed S.A. Optimum Use of Plastic Waste to Enhance the Marshall Properties and Moisture Resistance of Hot Mix Asphalt // International Journal of Engineering Trends and Technology. 2014. Vol. 7. Iss. 1. P. 18–25.

15. Soni K., Punjabi K.K. Improving the Performance of Bituminous Concrete Mix by Waste Plastic // International Journal of Engineering Research and Applications. 2013. Vol. 3. P. 863–868.

16. Razzakh A., Al-Essa A.J., Mutar M.A., Hussein A.A. The Development of Durable Asphalt Pavement Using Modified Polymers and Resol as Reinforcing Materials // Iraqi Journal of Science. 2010. Vol. 51. Iss. 1. P. 18–27.

17. Hake S.L., Damgir R.M., Awsarmal P.R. Utilization of Plastic waste in Bitumen Mixes for Flexible Pavement // World Conference on Transport Research – WCTR 2019 (Mumbai, 26–30 May 2019). Mumbai, 2020. Vol. 48. p. 3779–3785.

18. Jie Jiang, Ke Shi, Xiangnan Zhang, Kai Yu, Hong Zhang, Jing He [et al.] From Plastic Waste to Wealth Using Chemical Recycling: A Review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022. Vol. 10. Iss. 1. P. 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106867.

19. Пугин К.Г., Пугина В.К. Использование отходов в структуре органоминеральных композитов, применяемых для строительства автомобильных дорог // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2021. № 2. С. 38–46. https://doi.org/10.15593/24111678/2021.02.05. EDN: FTFSIW.

20. Пугин К.Г., Юшков В.С. Строительство автомобильных дорог с использованием техногенных материалов // Вестник Пермского государственного технического университета. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. 2011. № 1. С. 35–43. EDN: ODXACR.

21. Pugin K.G., Yakontseva O.V., Salakhova V.K., Burgonutdinov A.M. The Use of Polymer Materials in The Composition of Asphalt Concrete // Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment. 2022. Vol. 21. P. 150–155. http://doi.org/10.21741/9781644901755-27.

22. Пугин К.Г., Калинина Е.В. Использование отходов предприятий химической и металлургической отрасли для изготовления асфальтобетонных дорожных покрытий // Экология и промышленность России. 2011. № 10. С. 28–30. EDN: OHYIKV.

23. Пугин К.Г., Вайсман Я.И. Методические подходы к разработке технологий совместного использования разнородных отходов производства // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 78–90. EDN: SCJUTL.

24. Пугин К.Г., Яконцева О.В., Салахова В.К. Использование полимерных материалов в качестве структурного элемента в составе асфальтобетона // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2021. № 4. С. 29–36. https://doi.org/10.15593/24111678/2021.04.04. EDN: WPMJRS.

25. Соломенцев А.Б., Режист М., Жозеф Ш.М. Оценка технологических параметров асфальтобетонных смесей для улично-дорожной сети городских агломераций с добавками низкомолекулярного полиэтилена // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. 2021. № 3 (18). С. 85–96. https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.18.3.009. EDN: IGKEPV.

26. Проваторова Г.В Экологические аспекты модификации битума // Умные композиты в строительстве. 2021. Т. 2. № 1. С. 47–52. https://doi.org/10.52957/27821919_2021_1_47. EDN: XRJJLX.

27. Ming Liang, Changjun Sun, Zhanyong Yao, Hongguang Jiang, Jizhe Zhang Shisong Ren Utilization of Wax Residue as Compatibilizer for Asphalt with Ground Tire Rubber/Recycled Polyethyleneblends // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 230. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116966.

28. Ming Liang, Xue Xin, Weiyu Fan, Hao Wang, Hongguang Jiang, Jizhe Zhang [et al.] Phase Behavior and Hot Storage Characteristics of Asphalt Modified with Various Polyethylene: Experimental and Numerical Characterizations // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 203. P. 608–620. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.095.

29. Costa L.M.B., Silva H.M.R.D., Peralta J., Oliveira J.R.M. Using Waste Polymers as A Reliable Alternative for Asphalt Binder Modification–Performance and Morphological Assessment // Construction and Building Materials. 2019. Vol. 198. P. 237–244. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.279.

30. Xiong Xu, Zhen Leng, Jingting Lan, Wei Wang, Jiangmiao Yu, Yawei Bai [et al.] Sustainable Practice in Pavement Engineering Through Value-Added Collective Recycling of Waste Plastic and Waste Tyre Rubber // Engineering. 2021. Vol. 7. Iss. 6. P. 857–867. https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.08.020.