Ученые Пермского политеха рассчитали эффективное содержание буровых отходов в асфальте, кратно улучшающее дорожное строительство
29.05.2025
Ежегодно в России образуется до 300 тысяч тонн бурового шлама, – «остатков» нефтяного и газового производства. Общий объем таких накопленных отходов превышает 95 миллионов тонн. Они содержат нефтепродукты, тяжелые металлы и прочие вредные вещества, опасные для окружающей среды. Сейчас для их утилизации используют методы захоронения или сжигания, но это дорого и не решает проблему полностью, так как загрязняющие компоненты могут попадать в почву и воду. Ранее в ПНИПУ предложили способ утилизации этих отходов с добавлением их в асфальтобетон. Новые эксперименты ученых из Пермского политеха позволили выявить оптимальную концентрацию бурового шлама, необходимую для создания эффективного дорожного покрытия. Это решит проблему экологического урона и при этом позволит снизить стоимость строительства дорог до 18%.
Статья опубликована в журнале «Экология и промышленность России» №5 за 2025 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Буровой шлам представляет собой грязную смесь из раздробленной горной породы, специального раствора, нефти и химикатов. Он образуется в процессе бурения скважин, в основном при добыче нефти и газа. Когда бур проходит через земные слои, он измельчает породу, а специальная жидкость вымывает эти частицы на поверхность — так и получается шлам с нефтью и токсичными веществами.
Чтобы сократить негативное воздействие таких отходов на экологию, применяют разные способы их переработки: механическое обезвоживание (удаление лишней жидкости центрифугами), сжигание, закапывание в землю и другие. Однако эти методы затратные и недостаточно эффективные – захороненные залежи разлагаются десятилетиями. Нефтепродукты, тяжелые металлы и химикаты, находящиеся внутри, со временем могут просочиться в почву и грунтовую воду, став причиной отравления рек и озер. Политехники предложили использовать шлам как полезный материал для дорожного строительства. Для наиболее эффективного использования нужно точно рассчитать его оптимальное процентное содержание в асфальтобетонной смеси.
Ученые Пермского политеха изучили образцы буровых шламов с концентрацией от 0,1 до 6,2 % опасных для окружающей среды веществ – нефти, нефтепродуктов, соединений хлоридов и тяжелых металлов. Одна часть шламов изучалась в исходном состоянии, а другая – после отмывки от пылеватых и глинистых частиц. Для оценки зернового состава образцы были высушены.
– Минеральную часть буровых отходов для приготовления асфальтобетона целесообразно добавлять вместо традиционного порошка, а нефтепродукты в шламах подойдут как связующее для битума (вязкого компонента асфальта), чтобы он был более эластичным и устойчивым к высоким температурам. Для ясного понимания влияния добавления этого компонента на конечный состав, мы по очереди добавляли его в смесь при концентрации 4, 8 и 12 %. Лабораторные испытания подтвердили, что оптимальное содержание шлама находится в пределах от 5 до 7%. При этом речь идет именно о промытых образцах – они обладают высокой прочностью, водостойкостью и устойчивостью к нагрузкам, что указывает на схожесть с обычным минеральным порошком, а также отвечают требованиям ГОСТ. Такой подход решает проблему утилизации опасных отходов и помогает снизить затраты на производство стройматериалов, – комментирует Константин Пугин, профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук.
Разработанный учеными ПНИПУ технологический подход поможет улучшить физические и механические свойства асфальтобетонной смеси и снять экологические проблемы, связанные с захоронением буровых шламов.
Внедрение отходов бурового шлама в состав асфальтобетона позволяет эффективно использовать материальный ресурс его минеральной части, которая составляет более 60 %, и применять нефть и нефтепродукты для формирования структуры асфальтобетона. При этом удастся снизить стоимость производства асфальтобетонной смеси примерно на 10-18%.
Статья опубликована в журнале «Экология и промышленность России» №5 за 2025 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Буровой шлам представляет собой грязную смесь из раздробленной горной породы, специального раствора, нефти и химикатов. Он образуется в процессе бурения скважин, в основном при добыче нефти и газа. Когда бур проходит через земные слои, он измельчает породу, а специальная жидкость вымывает эти частицы на поверхность — так и получается шлам с нефтью и токсичными веществами.
Чтобы сократить негативное воздействие таких отходов на экологию, применяют разные способы их переработки: механическое обезвоживание (удаление лишней жидкости центрифугами), сжигание, закапывание в землю и другие. Однако эти методы затратные и недостаточно эффективные – захороненные залежи разлагаются десятилетиями. Нефтепродукты, тяжелые металлы и химикаты, находящиеся внутри, со временем могут просочиться в почву и грунтовую воду, став причиной отравления рек и озер. Политехники предложили использовать шлам как полезный материал для дорожного строительства. Для наиболее эффективного использования нужно точно рассчитать его оптимальное процентное содержание в асфальтобетонной смеси.
Ученые Пермского политеха изучили образцы буровых шламов с концентрацией от 0,1 до 6,2 % опасных для окружающей среды веществ – нефти, нефтепродуктов, соединений хлоридов и тяжелых металлов. Одна часть шламов изучалась в исходном состоянии, а другая – после отмывки от пылеватых и глинистых частиц. Для оценки зернового состава образцы были высушены.
– Минеральную часть буровых отходов для приготовления асфальтобетона целесообразно добавлять вместо традиционного порошка, а нефтепродукты в шламах подойдут как связующее для битума (вязкого компонента асфальта), чтобы он был более эластичным и устойчивым к высоким температурам. Для ясного понимания влияния добавления этого компонента на конечный состав, мы по очереди добавляли его в смесь при концентрации 4, 8 и 12 %. Лабораторные испытания подтвердили, что оптимальное содержание шлама находится в пределах от 5 до 7%. При этом речь идет именно о промытых образцах – они обладают высокой прочностью, водостойкостью и устойчивостью к нагрузкам, что указывает на схожесть с обычным минеральным порошком, а также отвечают требованиям ГОСТ. Такой подход решает проблему утилизации опасных отходов и помогает снизить затраты на производство стройматериалов, – комментирует Константин Пугин, профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук.
Разработанный учеными ПНИПУ технологический подход поможет улучшить физические и механические свойства асфальтобетонной смеси и снять экологические проблемы, связанные с захоронением буровых шламов.
Внедрение отходов бурового шлама в состав асфальтобетона позволяет эффективно использовать материальный ресурс его минеральной части, которая составляет более 60 %, и применять нефть и нефтепродукты для формирования структуры асфальтобетона. При этом удастся снизить стоимость производства асфальтобетонной смеси примерно на 10-18%.
Марина Осипова © Вечерние ведомости
Читать этот материал в источнике
Читать этот материал в источнике
На одной из улиц Асбеста сегодня днём погибла женщина
Пятница, 23 января, 20.34
Семеро «хвостиков» из села Балтым обрели шанс на благополучную жизнь
Пятница, 23 января, 20.27
Жители Екатеринбурга планируют накопить в 2026 году в среднем около 409 тысяч рублей
Пятница, 23 января, 19.49