Вторичное использование бетонов в строительстве
Вторичное использование бетонов в строительстве
Уже не одно десятилетие во всем мире активно используют вторичный щебень и разрабатывают технологические процессы и установки по переработке бетона и железобетона для вторичного использования в качестве щебня. Ежегодно миллионы кубических метров строительных отходов, в том числе бетона и железобетона, образуются в результате разборки зданий, испытания конструкций и накопления некондиционных железобетонных изделий при планируемой замене жилого фонда, а также в результате стихийных бедствий и чрезвычайных обстоятельств, и т. п.
Строительные отходы делятся на группы, содержащие бетон и железобетон (более 50%), сколы асфальта и битумсодержащие материалы, кирпич и отработанный раствор, керамзитобетон, древесину, лом черных металлов и металлическую тару, рубероид, битум и линолеум, использованную минеральную вату, макулатуру, оргалит и бумажную тару, бой керамической плитки, шлаки, отработанные золу и асбест и т. п.
Отходы строительной промышленности дешевле природного сырья. Часто они почти сразу (после минимальной переработки) годятся для применения в качестве заполнителей.
Для переработки отходов бетона и железобетона используют дробильные установки, принцип действия которых достаточно прост. Установка, как правило, состоит из двух или трех конструктивных элементов. В первом осуществляется приемка и первичная переработка поступающих отходов. Для этого используются приемный бункер, пластинчатый транспортер, пост предварительной сортировки. Вручную отделяют древесные материалы, пластмассу и прочие включения (существует вариант сортировки гидравлическим экскаватором).
Затем отходы поступают в дробилку, где измельчаются, а затем поступают в магнитный сепаратор — здесь извлекаются все металлические включения. Полученная масса поступает на грохот и разделяется на фракции. Количество фракций зависит от количества ярусов грохота. Крупные обломки, не прошедшие грохот, возвращаются обратно в дробилку или же подаются во вторую часть установки, которая по составу оборудования аналогична первой.
Анализ экспериментальных данных, полученных как в нашей стране, так и за рубежом, показывает, что применение дробленого бетона в качестве мелкого заполнителя (в нефракционированном щебне фракций размером менее5 ммсодержится до 30%) значительно снижает эксплуатационные свойства такого бетонов, в то время как применение дробленого бетона в качестве крупного заполнителя очень эффективно.
Вторичный щебень (или щебень из дробленого бетона) содержит значительное количество растворной составляющей. Кроме того, контактная зона между исходным зерном щебня и раствором, являющаяся наименее прочным и наиболее пористым звеном в бетоне, значительно снижает физико-механические показатели такого щебня. Получается, что вторичный щебень, который до дробления (во время эксплуатации) имел морозостойкость 200 циклов, изменяется до морозостойкости в 15 циклов. Однако на вторичном щебне получают бетоны прочностью до 200 кг/см2 и морозостойкостью выше 100 циклов [5].
Улучшить характеристики вторичного щебня позволяет его активация, которая состоит в разрушении слабых зерен щебня или удалении остатков цементного камня, что приводит к повышению технических характеристик бетонов за счет улучшения качества контактной зоны. В качестве методов активации в основном используются механические и химические.
Механический метод заключается в самоизмельчении при перемешивании щебня в смесительных установках или его обработка в шаровых мельницах с металлическими шарами. Более высокие показатели были достигнуты в результате обработки дробленого бетона со стальными шарами после предварительного низкотемпературного обжига при температуре 600–800 оС. В этом случае был получен щебень практически свободный от растворной составляющей с показателями (по дробимости, морозостойкости и т. п.), близкими к аналогичным показателям исходного натурального щебня. Удаление части ослабленных зерен, полученных в процессе дробления отходов из бетона и железобетона, может производиться предварительным интенсивным сухим перемешиванием крупного заполнителя в бетоносмесительных устройствах. Однако эффективность такого способа, как показали исследования, неудовлетворительна. Физико-механические свойства щебня из дробленого бетона приведены в табл. 1.
Табл. 1. Физико-механические свойства щебня из дробленого бетона
|
Щебень |
Фракции, мм |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Водопо-глощение, % |
Показатель дробимости, % |
|
|
В сухом состоянии |
В насыщен-ном водой состоянии |
||||
|
Без обработки |
5–10 10–20 5–20 |
1 170 |
7 |
22,5 20 – |
29,2 23,9 – |
|
После обработки в шаровой мельнице |
5–10 10–20 5–20 |
1 350 |
3,8 |
11,2 12,7 12,1 |
13,4 11,8 12,2 |
|
После самоиз-мельчения |
5–10 10–20 5–20 |
1 310 |
4,3 |
13,3 20,1 17,7 |
16,8 20,9 19,3 |
Химический метод заключается в «вымывании» из вторичного щебня остатков цементного камня при помощи безводных и гидратированных оксидов, что так же ведет к повышению качества щебня из дробленого бетона.
Бетон с вторичным щебнем используют для производства строительных изделий: плит дорожного покрытия, плит под фундаменты и т. п. Бетон с активированным вторичным щебнем используют для производства более разнообразной номенклатуры строительных изделий
Экономический эффект, получаемый от утилизации отходов, складывается из многих факторов, часто специфических для того или иного вида 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 снижена на 25% .
В то же время отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки во вторичный щебень и песчано-щебеночную смесь позволит снизить затраты на новое строительство объектов и одновременно уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок, а также сократить земляные ресурсы, отводимые под размещение новых свалок.
Только в Москве организовано более десятка комплексов по утилизации железобетонных отходов в местах наибольшего их скопления: «Дробуе», Бескудниковский комбинат ЖБИ, «Сатори» (г. Долгопрудный, Московская обл.), СМУ-155 (ул. Наметкина) и т. д. Однако существующая система по переработке отходов далека от совершенства. Имеющиеся установки по своей производительности и составу оборудования не в состоянии обеспечить переработку всех строительных отходов, образующихся в городе. Поэтому основная часть 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.
Рассматривая всю проблему использования отходов, можно сделать вывод, что отходы могут быть огромным богатством или, если их не использовать, — тяжким бременем для государства.
М. А. Фахратов, д. т. н., профессор,
А. А. Белов, аспирант;
Московская академия коммунального хозяйства
и строительства (МГАКХиС),
кафедра «Технологии вяжущих
материалов и бетонов»
Литература
1. Кикава О. Ш., Соломин И. А. «Переработка строительных отходов». — М.: «СигналЪ»,2000 г.
2. Аксенов А. В. «Механохимическая активация как один из этапов создания бесцементного композиционного вяжущего»: Сб. статей «Новые идеи развития бетона и железобетонных конструкций». — Москва,2002 г.
3. Кальгин А. А., Фахратов М. А., Кикава О. Ш., Баев В. В. «Промышленные отходы в производстве строительных материалов». — Москва,2002 г.
4. Наназашвили И. Х. «Строительные материалы, изделия и конструкции»: Справочник, иллюстр. — М.: «Высшая школа»,1990 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: 12.02.2013 Журнал Стройпрофиль 104 Рубрика: бетоны и жби: технологии, оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |