Эффективное использование отходов бетонного лома в качестве заполнителя в производстве бетонных и железобетонных изделий
Эффективное использование отходов бетонного лома в качестве заполнителя в производстве бетонных и железобетонных изделий
Ежегодно в России образуется более 6 млн тонн отходов бетона и железобетона, а в ближайшее время прирост объема бетонного лома от разборки зданий и накопления некондиционных конструкций достигнет 15–17 млн тонн в год.
В Москве строительные отходы образуются после сломе и реконструкции зданий и сооружений, при производстве строительных материалов деталей и конструкций, реконструкции инженерных сетей и т. д.
Объемы отходов, образованных от деятельности по слому ветхих пятиэтажных домов, построенных в 50–60 гг. (первый период индустриального домостроения), составляют большую часть в суммарном балансе образования строительных отходов в городе. Кроме того, в городе ежегодно возводят более 4 млн м2 нового жилья, при устройстве дорог вынимается около 90 млн м2 грунта и асфальта, силами жильцов ремонтируется до 22 тысяч квартир, значительные объемы робот выполняются по капитальному ремонту жилого фонда.
В настоящее время большая часть образующихся в Москве строительных отходов вывозится на полигоны и свалки, в том числе несанкционированные, расположенные на территории города и области, что отрицательно сказывается на экологической ситуации Московского региона. А между тем отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки во вторичный щебень и песчано-щебеночную смесь позволит снизить затраты на новое строительство городских объектов, уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок, а также сохранить, например, для парков земельные ресурсы, которые, к сожалению, отводятся под размещение новых свалок.
Большое внимание к вопросу повторного использования бетона в строительном производстве уделялось в СССР в 70-е годы ввиду дефицита природных заполнителей, увеличения количества старых, морально и физически изношенных зданий из железобетона, подвергаемых сносу, а также необходимости соблюдения требований охраны окружающей среды. Однако для получения предполагаемых значительных объемов щебня и песка из продуктов дробления бетонных и железобетонных элементов необходима нормативная документация, определяющая определенные требования к новым видам продукции.
В Англии и Германии при приготовлении бетонной смеси начали применять в качестве крупного заполнителя бетонный лом, образовавшийся после разрушения зданий и сооружений во время Второй мировой войны. В некоторых странах (Япония, Дания, Люксембург и др.) практически нет территорий для организации свалок или захоронений бетонного лома. Ряд стран работает на привозном щебне. Широкомасштабные эксперименты по изучению свойств вторичных заполнителей и бетонов на их основе проводятся в Японии с1974 г. Многолетний опыт переработки бетона у США. Там более 10 лет ежегодно перерабатывается свыше 20 млн тонн бетонных отходов. По данным ряда американских фирм, при получении щебня из бетона расход топлива в 8 раз меньше, чем при его добыче в природных условиях, а себестоимость бетона на вторичном щебне на 25% ниже.
В данной статье на основе анализа отечественного и зарубежного опыта приводятся оптимальные технологические схемы переработки строительных отходов, описывается существующее оборудование, рассматриваются его преимущества и недостатки, возможность и целесообразность применения, даются техноэкономические характеристики и рекомендации по применению продуктов переработки строительных отходов.
Анализ экспериментальных данных, полученных как в России, так и за рубежом, показал ухудшение всех эксплуатационных свойств бетонов, полученных с применением дробленого бетона в качестве мелкого заполнителя (в нефракционированном щебне фракций менее5 ммдо 30%). Эффективность применения дробленого бетона в качестве крупного заполнителя не вызывает сомнения.
Щебень как крупный заполнитель для тяжелого бетона должен характеризоваться следующими показателями качества: зерновой состав, форма зерен, прочность (дробимости), содержание посторонних примесей, плотность (истинная, средняя, насыпная), пористость, пустотность и водопоглощение, которые определяются по ГОСТ 8269-87. Специальные требования по морозостойкости к щебню могут не предъявляться. Содержание в щебне посторонних примесей в виде известковой штукатурки, гипса, органических включений и т. п. не должно превышать 1% по массе.
На основании анализа накопленного отечественного и зарубежного опыта можно сделать вывод, что полученный после переработки бетона вторичный щебень рекомендуется использовать: а) при устройстве подстилающего слоя подъездных и малонапряженных дорог и фундаментов под складские и производственные помещения и небольшие механизмы; б) при устройстве основания или покрытия пешеходных дорожек, автостоянок и прогулочных аллей, а также откосов вдоль рек и каналов. Полученный после переработки бетона материал может быть также использован для приготовления бетона, который вполне подойдет для устройства покрытий пешеходных дорожек, сельских дорог и внутренних площадок гаражей, а также и в заводском производстве железобетонных изделий прочностью до 30 МПа или класса В 22,5.
Изучая физико-механические свойства бетонов, полученных из отходов бетонного лома, пришли к выводу, что они не уступают свойствам обычных тяжелых бетонов на природном щебне. В этих бетонах достигнута марка морозостойкости F225, высокие показатели при расчете коэффициента Пуассона (0,2). Также полученный бетон показал высокие результаты по сцеплению арматуры с бетоном (13 МПа).
Используя отходы бетонного лома в строительстве бетонных и железобетонных изделий и сооружений, человечество решает сразу несколько проблем: экономия энергоресурсов и природных ресурсов, а также капиталовложений; уменьшение количества отвалов с высвобождением территорий из-под них; безотходность производства бетонных и железобетонных изделий, ремонта, реконструкции и сноса старых зданий и т. д. Это, безусловно, правильное решение как для человека, так и для окружающей природы. Но недостаточность методов и технологий переработки значительно тормозит процесс более широкого использования отходов бетонного лома.
Относительно экономической стороны вопроса отмечается, что бетон на заполнителях из отходов бетонного лома дешевле, чем бетон на природном заполнителе (см. табл.).
|
Материал |
кг на м3 бетона |
Стоимость, руб. |
Итого, руб. |
|
Бетон на природном гравийном щебне класса B22,5(М300) |
|||
|
Цемент |
395 |
390,75 |
1115,38 |
|
Вода |
195 |
3,12 |
|
|
Песок |
588 |
104,09 |
|
|
Щебень |
1 208 |
617,42 |
|
|
Добавка С-3 |
— |
— |
|
|
Бетон на вторичном щебне без добавки С-3 класса B22,5(М300) |
|||
|
Цемент |
483 |
477,80 |
955,24 |
|
Вода |
228 |
3,65 |
|
|
Песок |
725 |
128,34 |
|
|
Щебень |
950 |
345,45 |
|
|
Добавка С-3 |
— |
— |
|
|
Бетон на вторичном щебне с добавкой С-3 класса B22,5(М300) |
|||
|
Цемент |
392 |
387,78 |
918,49 |
|
Вода |
197 |
3,15 |
|
|
Песок |
728 |
128,88 |
|
|
Щебень |
1 067 |
388,00 |
|
|
Добавка С-3 |
2,17 |
10,76 |
|
Учитывая вышеизложенное, целесообразно внести значения по коэффициенту Пуассона, по сцеплению арматуры с бетоном, по марке, по морозостойкости вторичного щебня в СНиП (ГОСТ) на внедрение вторичного щебня в производство бетонных и железобетонных изделий и конструкций, что решит собой множество проблем.
В результате при введении вышеуказанных добавок получим бетон с высокими эксплуатационными характеристиками (по долговечности, водонепроницаемости, морозостойкости, химической стойкости, прочности на изгиб и сжатие), с высокой ранней прочностью для сборного железобетона с ранним отделением опалубки и с сокращением сроков строительства; а также перекачиваемый бетон оптимальных свойств для перекачивания и укладки, со сниженной потребностью в воде, обеспечивающий уменьшение износа перекачивающего оборудования.
М. А. Фахратов, д. т. н., профессор,
В. И. Сохряков, доцент,
Е. К. Калмыкова, преподаватель,
А. А. Белов, инженер.
Кафедра технологии вяжущих материалов и бетонов МГАКХиС
Литература
1. ГОСТ 25 916-83 «Ресурсы, материальные вторичные. Термины и определения».
2. ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия».
3. Кикава О. Ш., Соломин И. А. «Переработка строительных отходов». — М.,2000 г.
4. Кальгин А. А., Фахратов М. А., Кикава О. Ш., Баев В. В. «Промышленные отходы в производстве строительных материалов». — М.,2002 г.
5. Кальгин А. А. и др. «Морозостойкость бетона на вторичном щебне и способы улучшения качества вторичного щебня для повышения морозостойкости бетонов на вторичном щебне». // «CPI — Международное бетонное производство», № 4, 2008 г.
| Автор: М. А. Фахратов Дата: 21.06.2012 Журнал Стройпрофиль 98 Рубрика: бетоны и жби: технологии, оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |