Проблемы и перспективы применения бетонного лома в качестве сырья в технологии бетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕТОННОГО ЛОМА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ В ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА

Коровкин М.О., Володин В.М., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А., Лавров И.Ю.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Аннотация

Рассмотрены проблемы переработки лома бетонных конструкций в заполнитель для производства бетона. Показано, что для получения качественного крупного заполнителя на основе продуктов дробления бетона необходимо использовать оборудование, позволяющее отделять крупный заполнитель от цементного камня. Решение проблемы производства и использования вторичного заполнителя возможно при совершенствовании законодательства, регулирующего обращение со строительными отходами.

Ключевые слова: бетонный лом, вторичный заполнитель, прочность, водопотребность, растворная составляющая бетона, цементный камень.

Annotation

PROBLEMS AND PROSPECTS OF USING CONCRETE SCRAP AS RAW MATERIAL IN CONCRETE TECHNOLOGY

Korovkin M.O., Volodin V.M., Shesternin A.I., Eroshkina N.A., Lavrov I.Yu.

The problems of scrap processing of concrete structures in aggregate for the production of concrete were considered. It was shown that for obtaining a high-quality coarse aggregate on the basis of crushing products of concrete, it is necessary to use equipment that allows to separate the coarse aggregate from cement stone. The solution of the problem of production and use of secondary aggregate is possible with the improvement of the legislation regulating the management of construction waste.

Keywords: concrete scrap, secondary aggregate, strength, water requirement, mortar component of concrete, cement stone.

Строительная индустрия потребляет колоссальные объемы минерально-сырьевых ресурсов. Строительство является самой материалоемкой областью деятельности человека. Важнейшей задачей строительства является создание искусственной среды обитания человека, для чего возводятся жилые, общественные и промышленные здания, дороги и инженерные сооружения различного назначения. Основным конструкционным материалом современного строительства является железобетон, который благодаря своим технико-экономическим характеристикам сегодня занимает доминирующее положения почти во всех видах строительства.

В настоящее время заканчивается расчетный срок эксплуатации многих зданий и сооружений, возведенных вначале бурного развитиях сборного жилищного строительства. Несмотря на удовлетворительное техническое состояние этих строительных объектов, они по различным причинам сносятся, а лом строительных конструкций требует утилизации. В нашей стране проблема использования отходов, образующихся при демонтаже, становится с каждым годом все более актуальной, что связано с увеличением количества сносимых зданий и сооружений, построенных на начальных этапах развития индустриального строительства. Кроме отходов, образующихся при сносе зданий и сооружений, имеются другие источники бетонного лома (рис. 1).

Бетонный лом, полученный из различных источников, может существенно отличаться по составу и характеристикам. Так, бетонный лом из брака и отходов производства содержит цементный камень с более низкой степенью гидратации, практически не подверженный карбонизации и химической коррозии. В бетонном ломе со свалок и промышленных полигонов содержатся гумусовые вещества, органические и неорганические примеси различных классов опасности. Эти примеси могут оказывать непредсказуемое влияние на твердение бетона, приготовленного с применением вторичного заполнителя. Бетонные отходы, образовавшиеся в результате сноса зданий, содержат примеси различных строительных материалов.

Рисунок 1. Схема источников бетонного лома

Одним из наиболее перспективных направлений утилизации лома бетонный конструкций считается его дробление и использование взамен щебня и песка, полученных на основе горных пород. Однако, как показывает опыт, использование этих отходов в качестве сырья для получения заполнителя бетона связано с различными организационными и техническими проблемами.

Несмотря на то, что еще несколько десятилетий назад было разработано и освоено производство различных видов оборудования, позволяющее перерабатывать железобетонные конструкции во вторичный щебень [1], объемы использования этого вида сырья в технологии бетона невелики. Это связано, прежде всего, с низкой прочностью продуктов дробления бетона в сравнении с прочностью крупного и мелкого заполнителя, полученного на основе природных материалов [2]. Из-за низких прочностных характеристик продукты дробления лома железобетонных конструкций используются в основном в качестве замены грунта, строительства малонагруженных дорог или для производства малопрочных бетонов.

Причиной низких показателей качества заполнителей, полученных при дроблении бетона, является наличие во вторичном щебне значительного объема цементного камня [3]. Анализ поверхности вторичного щебня (рис. 2) показывает, что при дроблении бетона происходит сквозное разрушение материала. Несмотря на то, что прочность цементного камня, а также контактной зоны между цементным камнем и заполнителем в несколько раз ниже прочности горных пород, трещины, образовавшиеся в цементном камне, не огибают зерна прочного щебня, а приходят через них.

Рисунок 2. Зерна вторичного щебня, состоящие из растворной составляющей и крупного заполнителя

Для повышения характеристик вторичного щебня из бетонного лома необходимо использовать оборудование и режимы дробления, которые оптимизированы для получения щебня из горных пород. Такие режимы должны обеспечивать разрушение преимущественно растворной составляющей бетона, что может быть достигнуто при более «мягком» воздействии на дробимый материал. Такое дробление может быть достигнуто в специально спроектированном для дробления бетона оборудовании. Для разрушения преимущественно растворной составляющей может быть использовано электроимпульсное [3], ударно-вибрационное дробление [4], а также дополнительная механическая обработка вторичного щебня в бетоносмесителе [1, 5].

Для дробления по «мягкому» режиму возможно использование щековой дробилки, работающей «под завалом» при максимальной ширине разгрузочного отверстия [6]. При таком режиме разрушение материала происходит в меньшей степени в результате воздействия на него подвижной и неподвижной плит. Этот режим дробления позволяет отделить растворную составляющую бетона от крупного заполнителя.

При любом способе дробления бетонного лома, обеспечивающем отделение растворной составляющей от крупного заполнителя, образуются значительные объемы отсевов дробления представленных низкопробными частицами цементного камня с включениями песка. Кроме того, этот материал при использовании его в качестве мелкого заполнителя значительно повышает водопотребность бетонной смеси. Высокая водопотребность отсева дробления обусловлена значительной долей в материале частиц пластинчатой и игловатой форм, а также высоким водопоглощением цементного камня. В связи с этим, повышение характеристик вторичного щебня за счет использования различных методов снижения содержания в нем цементного камня будет приводить к образованию значительных объемов отсевов дробления, которые невозможно использовать в качестве мелкого заполнителя бетона. В тоже время имеются данные о применении измельченного отсева дробления бетона для получения органоминеральных добавок [7], в технологии ячеистых бетонов [8], для получения многокомпонентных вяжущих [9] или тонкого заполнителя (порошкового компонента) для самоуплотняющегося бетона [6].

Несмотря на значительное количество исследований, посвященных получению и применению вторичного заполнителя на основе бетонного лома, объемы использования этого материала в технологии бетона в России небольшие. Это обусловлено различными причинами, из которых наиболее значимым является экономический фактор - обусловленный достаточно большими запасами каменных горных пород и относительно низкой стоимостью щебня. Кроме того, для рентабельной работы предприятий по производству вторичного заполнителя важным фактором является стабильные поставки лома железобетонных конструкций, что часто не удается обеспечить при незначительных объемах сноса.

Анализ данных по доле повторного использования бетона в странах Европейского Союза, приведенных в статье [10] показывает, что этот показатель не зависит от уровня экономического развития страны и ее научно-технического потенциала. Так в Германии, Франции и Италии повторно используется менее 20 % строительных отходов. В тоже время в Нидерландах, Бельгии и

Дании этот показатель достигает 80-90 %. Различия в уровне повторного использования бетонного лома связаны с экологической политикой в этих государствах. В странах, где утилизация отходов стимулируется на законодательном уровне, достигаются более высокие результаты при решении этой проблемы.

Очевидно, что при существующих ценах на крупный заполнитель и безразличное отношение общества к вопросам захоронения отходов проблема получения и использования вторичного заполнителя не может быть решена. Для создания сектора переработки бетонных конструкций кроме разработки технологии дробления и обогащения вторичного щебня, необходима законодательная стимуляция создания этих производств.

утилизация бетон лом цементный

Список литературы

1. Гусев Б.В., Загурский В.А. Вторичное использование бетонов. М.: Стройиздат, 1988. 97 с.

2. Гусев Б.В., Кудрявцева В.Д. Дробление железобетонных изделий и вторичное использование бетона // Техника и технология силикатов. 2013. Т. 20. № 2. С. 25-28.

3. Егорочкина И.О., Кучеренко Д.Ю. Сравнительная оценка качества заполнителей из дробленого бетона // Новая наука: техника и технологии. 2017. № 3. С. 30-33.

4. Арсентьев В.А., Мармандян В.З., Добромыслов Д.Д. Современные технологические линии для строительного рециклинга // Строительные материалы. 2006. № 8. С. 64-66.

5. Курочка П.Н., Мирзалиев Р.Р. Свойства щебня из продуктов дробления вторичного бетона как инертного заполнителя бетонных смесей [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. 2012. №4 (часть 2).

6. Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А. Использование дробленого бетонного лома в качестве заполнителя для самоуплотняющегося бетона [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 37. № 3. С. 85.

7. Балакшин A.C. Свойства малощебеночного бетона с органоминеральной добавкой на основе отсевов дробления бетонного лома // Вестник МГСУ. 2011. №1-2. С.253-258.

8. Краснов М.В. Эффективный неавтоклавный пенобетон с использованием отсевов дробления бетонного лома // Вестник МГСУ. 2009. № 3. С. 187-189.

9. Муртазаев А.Ю., Исмаилова З.Х., Хасиев А.А., Нахаев М.Р. Утилизация отсева дробления бетонного лома // Экология и промышленность России. 2012. № 8. С. 26-28.

10. Трамбовецкий В.П. Повторное использование дробленого бетона // Бетон и железобетон. 2004. № 4. С. 24-26.

Размещено на Allbest.ru