Экология бетона и использование вторичных ресурсов

     Экология  

     Ячеистый  бетон является экологически чистым строительным материалом. Согласно исследованиям, проведенным в Германии институтом лучевой гигиены Федерального Управления по здравоохранению, уровень радиоактивности ячеистого бетона значительно ниже всех допустимых пределов. Кроме того, ячеистый бетон не выделяет токсичных веществ или вредных газов. По данным Минздрава РФ коэффициент экологичности, например, для стен из дерева равен 1.0; ячеистого бетона – 2.0; керамического кирпича – 10.0 и керамзитобетона 20.0.  

     Обрабатываемость  

     Материал  легко пилится, режется, строгается и сверлится. Простота обработки  ячеистого бетона позволяет изготавливать конструкции различной конфигурации, в том числе и арочные, обрабатывать поверхность, прорезать каналы и отверстия под электропроводку, розетки, трубопровода.  

     Экономичность  

     Стена из ячеистого бетона по стоимости  в 2-3 раза ниже, чем стена из кирпича, а по качеству значительно выше. Экономично используются транспортные мощности. Применение грузоподъемных механизмов минимально. Точные размеры и ровная поверхность блоков дает значительную экономию отделочных материалов.

 

      ПЕРЕРАБОТКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

 

     Проблема  утилизации строительных отходов остро  стоит во всем цивилизованном мире. По данным международной организации RILEM в странах ЕС, США и Японии к 2000 г. ежегодный объем только бетонного  лома должен составить более 360 млн. т. Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из иностранных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %.

     В бывшем СССР внимание к этому вопросу  было привлечено в конце 70-х годов. Тогда считалось, что утилизация имеющихся отходов позволила бы вовлечь в хозяйственный оборот около 40 млн. т. бетонного лома и около 1,2 млн. т. металла. Однако реальных мер для решения проблемы принято не было.

     При сносе панельных домов первого периода индустриального домостроения, при производстве строительно-монтажных и сопутствующих работ образуется значительное количество строительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки, в том числе, несанкционированные, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию в Московском регионе.

     В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки  на вторичный щебень и песчано-гравийную  смесь может снизить затраты на новое строительство объектов в городе и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

     В настоящее время в г. Москве ежегодно образуется около 1500 тыс.тн. строительных отходов. Только 70-80 тыс.тн. перерабатывается в щебень, остальные вывозятся на полигоны, либо скапливаются на десятках несанкционированных свалок.

     Переработка строительных отходов осуществляется, в основном, на дробильно-сортировочных установках.  

     Зарубежный опыт переработки строительных отходов  

     В мировой практике применяются два  основных принципа организации переработки  тяжелых строительных отходов и  некондиционной продукции стройиндустрии:

• переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);
• переработка отходов на специальных комплексах.

     Первый  вариант не позволяет применять высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее получение чистого и фракционированного продукта. Кроме этого, оно требует особых мер экологической защиты близлежащих жилых домов, исключает возможность непрерывной работы дробильной установки.

     Второй  вариант предусматривает дополнительные транспортные расходы на доставку отходов к месту переработки, которые компенсируются эффективной работой дробильно-сортировочного комплекса большой мощности, возможностью более глубокой переработки, отбором всех посторонних включений, возможностью организации постоянной логистики и маркетинга, относительно простым решением экологических проблем.

     Например, в Германии в каждой земле существуют крупные перерабатывающие комплексы. Только в Берлине (где снос построенных во времена ГДР панельных пятиэтажек даже не планируется) их более 20.

     Как правило, комплекс состоит из нескольких участков.

     Участок приема отходов, где осуществляется их складирование, предварительная сортировка и разделка негабаритных плит или обломков до размеров, которые способна пропустить дробилка. Этот участок обычно обслуживают экскаваторы с гидрокусачками.

     Участок подготовленного  материала, где работают фронтальные погрузчики с емкостью ковша 4 - 5 м³ способные обеспечить непрерывную работу высокопроизводительной дробилки.

     Перерабатывающая  установка, включающая приемный бункер, дробильный агрегат, магнитный сепаратор и сортировочный узел. На крупных перерабатывающих предприятиях в состав установки входят также дробилка вторичного дробления, более полный набор грохотов, система воздушной сепарации легких частиц (остатки утеплителя, обоев, линолеума и др.), а иногда и установка для мойки вторичного щебня.

     Склад готовой продукции может быть укомплектован поворотными конвейерами, отсыпающими щебень разных фракций в конические отвалы, или автоматизированными силосными складами, где в силосах хранится щебень, распределяемый по фракциям и но прочности, откуда он автоматически отгружается заказчику в заданном процентном соотношении.

     Обычно комплексы оборудованы автомобильными весами для взвешивания поступающего материала и отпускаемой продукции.

     В качестве первичных дробильных агрегатов  чаще всего используют щековые дробилки, а также роторные агрегаты ударно-отражательного действия, причем последние часто не требуют установки дробилки второй ступени.

     Работающие  за рубежом комплексы не только выполняют  важную экологическую и экономическую  задачи государственного значения, но также являются высокорентабельными  предприятиями. Их доходы складываются из платы за приемку материала на переработку (поставщик экономит транспортные расходы на доставку к месту свалки и плату за свалку) и доходов от продажи вторичного щебня, который дешевле природного и ему обеспечен сбыт. Производительность комплексов в зависимости от их комплектации и загрузки составляет 100-800 тыс. т в год.

 

      ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  БЕТОНА

 

     Бетоны  не являются после их разрушения и  даже длительного хранения химически  активными продуктами. Рассмотрим их с позиций использования материала:

     первая  характеризует процессы разрушения, хранения и использования;

     вторая - применение высокоплотных и прочных  бетонов как материала для  сооружения стойких хранилищ.

     Вопросами повторного использования бетона активно  начали заниматься в 70-е и 80-е годы. Прежде всего, эта работа начата в европейских странах, где цена земли под отвалы наиболее высока.

     На  территории бывшего СССР работы начаты в Москве, в начале 80-х годов, где  также существовал фактор высокой  стоимости земли под отвалы. Первое применение дробленого бетона началось с использованием его в качестве подсыпки под временные дороги и для заполнения пустот и оврагов.

     В НИИЖБе была сформулирована задача, каким  образом более эффективно использовать дробленый бетон для его повторного использования в качестве крупного заполнителя. В связи с ограниченностью материала в статье приведены только отдельные результаты по методам активации щебня из дробленого бетона.

     Активизация составляющих бетонной смеси позволил бы существенно улучшить основные технические свойства бетона. Эффект активизации заполнителей состоит в разрушении слабых зерен щебня или удалении остатков цементного камня, образовании свежих сколов, что приводит к повышению технических характеристик бетонов за счет улучшения качества контактной зоны.

     В качестве методов активизации были применены механические, тепловые воздействия  для активизации процесса дробления.

     В таблице 1 представлены показатели качества щебня из дробленого бетона. Использовалось простое перемешивание без дополнительной обработки щебня в смесительных установках, самоизмельчение или обработка в шаровых мельницах с металлическими шарами. Качество активированного щебня оценивалось по показателю дробимости, водопоглощению, насыпной массе. 

     Таблица 1

     Показатели  качества щебня из дробленого бетона

Щебень Фракция,  мм Насыпная  плотность, кг\м2 Водопоглощение, % Показатель  дробимости в сухом  состоянии в насыщенном водой  состоянии Без обработки 5-10  10-20  5-20 1170 7 22,5   20 29,2  23,9 После само-измельчения 5-10  10-20  5-20 1310 4,3 13,3  20,1  17,7 16.8  20.9  19,3 После помола в шаровой мельнице 5-10  10-20  5-20 1350 3,8 11.2   12.7   12,1 13,4  11,8  12.2

 

     Полученные  результаты подтвердили высказанное  предположение о возможности  существенного улучшения качества щебня за счет избавления от растворной составляющей.

     Наилучшие результаты достигнуты в случае помола дробленого бетона стальными шарами после предварительного низкотемпературного  обжига. В данном случае был получен  щебень, практически свободный от растворного компонента, а его свойства - дробимость, водопоглощение и насыпная плотность близки к аналогичным показателям исходного щебня.

     Для создания рабочего оборудования по утилизации бетона и, прежде всего, его дроблению  учитывался зарубежный опыт. При этом основным рассматривался ударный метод с использованием гидравлических молотов.

     В таблице 2 представлены некоторые технические  характеристики гидравлических молотов  систем: "Кент Айе Еуропа", Нидерланды; "Крупп", ФРГ, и "Атлас Копко", Швеция. 

     Таблица 2

     Технические характеристики гидравлических молотов зарубежного производства

Тип Масса без  рабочего наконечника Общая длина, MM Расход  масла, л/мин Число ударов в 1мин Давление  масла, МПа Диаметр шлангов, мм Рабочий наконечник Диаметр, мм Длина, мм Масса, кг Фирма "Кент Айе Еуропа" (Нидерланды) Н-08Х 110 984 12-25 450-750 8-10 12,7 45 484 9,5 Н-1ХА 140 1150 25-35 590-820 9-11 12,7 57 580 10 Н-ЗХА 400 1364 45-65 500-730 9-11 12,7 75 685 21 Н-4Х 500 1644 50-80 400-550 9-11 12,7 90 780 32 Н-5Х 1000 1750 30-50 300-500 19-21 19 96 862 41 Н-7Х 950 1781 90-140 400-570 12-14 19 106 921 58 Н-8Х 1000 1872 90-140 400-570 14-16 19 106 809 50 Н10ХВ 1400 2156 160-200 400-500 12-14 25,4 126 1110 96 Н-12Х 1750 2276 170-210 400-500 12-14 25,4 136 П98 114 Н-16Х 2100 2535 175-225 350-450 13-15 25,4 146 1295 145 Н-20Х 3100 2663 205-260 350-450 15-17 25,4 156 1367 179 Н-25Х 4200 3000 200-250 300-380 18-20 31,7 165 1400 210 Фирма "Крупп" (ФРГ) НМ-51 91 - 28 1100 12 - 45 - - НМ-61 133 - 20-40 500-1000 10-13 - 55 - - НМ-110 180 - 50 1000 10-13 - 65 - - НМ-200 395 - 55 650 15 - 80 - - НМ-301 345 - 45-85 550-1000 12-15 - 80 - - НМ-551 730 - 50-110 350-750 13-17 - 100 - - НМ-600 925 - 85 500 15 - 100 - - НМ-701 1210 - 120 550-1100 17 - 115 - - НМ-702 1210 - 170 550-1100 12 - 115 - - НМ-800 1480 - 120 450-900 18 - 135 - - Фирма "Атлас Копко" (Швеция) ТЕХ-1000Н 110 - 15-35 480-1260 10-15 - 45 25-500 5-8 ТЕХ-200Н 215 - 25-70 300-900 10-15 - 65 300-1200 14-39 ТЕХ-250Н 275 - 25-70 300-900 10-15 - 65 300-1200 14-39 ТЕХ-250 HS 290 - 70 900 10 - 65 300-120 14-39