Специалисты из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) провели серию экспериментов, в результате которых была определена оптимальная концентрация бурового шлама, необходимая для создания качественного дорожного покрытия, сообщается на официальном сайте университета. Это позволит не только решить проблему загрязнения окружающей среды, но и значительно снизить стоимость строительства дорог — до 18%.
Статья ученых опубликована в журнале «Экология и промышленность России» №5 за 2025 г. Исследование было проведено в рамках программы стратегического академического лидерства “Приоритет 2030”.
Буровой шлам — это смесь, которая образуется при бурении скважин. Она состоит из обломков горных пород, специальной жидкости, нефти и химических веществ. Когда бур проникает в земные слои, он измельчает породу, а специальная жидкость, которая используется при бурении, вымывает эти частицы на поверхность. В результате получается смесь, которая содержит нефть и токсичные вещества.
Для того чтобы уменьшить негативное влияние таких отходов на окружающую среду, применяют различные методы их переработки: механическое удаление лишней жидкости с помощью центрифуг, сжигание, захоронение и другие. Однако эти методы требуют больших затрат и не всегда эффективны, так как захороненные отходы разлагаются десятилетиями.
Нефтепродукты, тяжелые металлы и химические вещества, содержащиеся в отходах, могут со временем попасть в почву и грунтовые воды, что приведет к загрязнению рек и озер. Специалисты по переработке отходов предложили использовать шлам в качестве полезного материала для строительства дорог. Для наиболее эффективного использования необходимо точно определить оптимальное содержание шлама в асфальтобетонной смеси.
Специалисты из ПНИПУ провели исследование образцов буровых отходов, содержащих от 0,1% до 6,2% опасных для окружающей среды веществ: нефти, нефтепродуктов, соединений хлоридов и тяжелых металлов. Часть образцов была изучена в исходном виде, а часть — после удаления пылеватых и глинистых частиц. Для определения 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”, — рассказал профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктор технических наук Константин Пугин.
Исследователи ПНИПУ создали технологию, которая позволит повысить качество асфальтобетонных смесей и решить экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов бурения.
Использование бурового шлама в асфальтобетоне позволяет эффективно использовать его минеральную часть, составляющую более 60%, и применять нефть и нефтепродукты для создания структуры асфальта. Это снижает стоимость производства асфальтобетонной смеси на 10-18%.
Изображение: Freepik
