В ПНИПУ изучили влияние зимней погоды на дорожный грунт из нефтяных отходов

Изучение изменений свойств после многократного замораживания и оттаивания произведенного из обезвреженных сернисто-щелочных стоков техногенного грунта для определения возможности применения его при строительстве дорог провели специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), сообщила 18 марта пресс-служба вуза.

При очистке нефти образуются большие объемы сернисто-щелочных отходов с высокой токсичностью, которые необходимо обезвреживать и утилизировать. Перспективным вариантом является переработка таких отходов в безвредный грунт.

В Пермском Политехе для утилизации сернисто-щелочных отходов ранее разработали технологию по его обезвреживанию с получением техногенного грунта, который может использоваться для создания дорог и насыпей, в том числе на объектах нефтегазового комплекса.

Однако эта сравнительно новая технология требует дополнительных исследований, необходимых для понимания поведения такого материала в процессе эксплуатации. Поскольку на большей части территории России дорожное покрытие зимой промерзает, это может негативно сказаться на состоянии грунта из сернисто-щелочных отходов.

Ученые ПНИПУ в ходе исследований установили, что по показателям такой грунт сопоставим с природным, а его использование при этом решает проблему утилизации нефтяных отходов.

Результаты экспериментов были представлены в статье «Исследование влияния циклического замораживания и оттаивания на физико-механические характеристики техногенного грунта, полученного из сернисто-щелочных отходов нефтедобычи», опубликованной в журнале «Известия вузов. Строительство», № 2, 2025 год.

Образец для лабораторных испытаний политехники изготовили из обезвреженных по их технологии нефтяных отходов, смешав 400 г сернисто-щелочных отходов и 1 кг аморфного трепела (осадочная порода). Эту смесь они подвергли термической обработке при температуре 700 °С. В результате образовался безвредный ячеистый силикатный материал, не оказывающий негативного воздействия на человека и окружающую среду.

Ассистент кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Екатерина Гаврилова рассказала о ходе эксперимента:

«Мы замораживали образцы оптимальной влажности (50–60%) в течение 72 часов в морозильной камере при температуре -20 °С, а для оттаивания на то же время их помещали в холодильную камеру, где выдерживалась температура +6 °С. Так повторяли несколько раз. Замеры свойств (прочностных и деформационных) проводили после 1-го, 3-го и 10-го циклов».

О полученных результатах экспериментов сообщила доцент кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ, кандидат технических наук Алла Гришина:

«Исследование показало, что замораживание и оттаивание влияет на техногенный грунт примерно так же, как на природный, но интенсивнее: после первого цикла удельное сцепление падает в 2 раза, потом еще на 15%. Модуль деформации грунта при сжатии сначала тоже уменьшается вдвое, но с 3 по 10 цикл вырастает на 70%».

Но при этом у грунта, произведенного из сернисто-щелочных стоков нефтедобычи, есть определенные преимущества за счет того, что его плотность на 30% ниже, чем у природного.

Его применение снижает нагрузку на основание, а высокая способность впитывать воду обеспечивает возможность быстрого осушения нижележащих слоев. Таким образом, данный материал может использоваться на слабом водонасыщенном основании для создания надежных конструкций дорожных насыпей, отмечают исследователи.

Кроме того, использование техногенного грунта, изготовленного по технологии ученых ПНИПУ, сэкономит природный грунт и улучшит экологию за счет утилизации сернисто-щелочных отходов. Этот материал наиболее выгодно производить поблизости от мест добычи нефти и использовать для устройства земляных сооружений на месторождениях, что сократит транспортные расходы.