Ефективне використання відходів бетонного брухту як заповнювача у виробництві бетонних та
Кафедра технології в'яжучих матеріалів та бетонів МДАКГіС
М. А. ФАХРАТОВ, д. т. н., професор
В. І. СОХРЯКОВ, доцент
Є. К. КАЛМИКОВА, викладач
А. А. БІЛОВ, інженер
Щороку в Україні утворюється понад 6 млн. тонн відходів бетону та залізобетону, а найближчим часом приріст обсягу бетонного брухту від розбирання будівель та накопичення некондиційних конструкцій досягне 15–17 млн. тонн на рік.
В даний час більша частина будівельних відходів, що утворюються в містах, вивозиться на полігони і звалища, у тому числі несанкціоновані, розташовані на території міста та області, що негативно позначається на екологічній ситуації Московського регіону. А тим часом відходи будівельного виробництва є вторинною сировиною, використання якої після переробки на вторинний щебінь і піщано-щебеневу суміш дозволить знизити витрати на нове будівництво міських об'єктів, зменшити навантаження на міські полігони, виключити утворення несанкціонованих звалищ, а також зберегти, наприклад, парків земельні ресурси, які, на жаль, відводяться під розміщення нових звалищ.
Велика увага до питання повторного використання бетону в будівельному виробництві приділялася в СРСР у 70-ті роки через дефіцит природних заповнювачів, збільшення кількості старих, морально та фізично зношених будівель із залізобетону, що піддаються зносу, а також необхідність дотримання вимог охорони навколишнього середовища. Однак для отримання передбачуваних значних обсягів щебеню та піску з продуктів дроблення бетонних та залізобетонних елементів необхідна нормативна документація,визначальна певні вимоги до нових видів продукції.
В Англії та Німеччині при приготуванні бетонної суміші почали застосовувати як великий заповнювач бетонний брухт, що утворився після руйнування будівель та споруд під час Другої світової війни. У деяких країнах (Японія, Данія, Люксембург та ін.) практично немає територій для організації звалищ або поховань бетонного брухту. Низка країн працює на привізному щебені. Широкомасштабні експерименти з вивчення властивостей вторинних заповнювачів і бетонів з їхньої основі проводять у Японії з 1974 р. Багаторічний досвід переробки бетону США. Там понад 10 років щорічно переробляється понад 20 млн тонн бетонних відходів. За даними ряду американських фірм, при отриманні щебеню з бетону витрата палива у 8 разів менша, ніж при його видобутку в природних умовах, а собівартість бетону на вторинному щебені на 25% нижча.
У цій статті на основі аналізу вітчизняного та зарубіжного досвіду наводяться оптимальні технологічні схеми переробки будівельних відходів, описується існуюче обладнання, розглядаються його переваги та недоліки, можливість та доцільність застосування, даються техноекономічні характеристики та рекомендації щодо застосування продуктів переробки будівельних відходів.
Аналіз експериментальних даних, отриманих як в Україні, так і за кордоном, показав погіршення всіх експлуатаційних властивостей бетонів, отриманих із застосуванням подрібненого бетону як дрібний заповнювач (у нефракціонованому щебені фракцій менше 5 мм до 30%). Ефективність застосування подрібненого бетону як великий заповнювач не викликає сумніву.
На підставі аналізу накопиченого вітчизняного та зарубіжного досвіду можна зробити висновок, що отриманий після переробки бетону вториннийщебінь рекомендується використовувати: а) при влаштуванні підстилаючого шару під'їзних та малонапружених доріг та фундаментів під складські та виробничі приміщення та невеликі механізми; б) при влаштуванні основи або покриття пішохідних доріжок, автостоянок та прогулянкових алей, а також укосів уздовж річок та каналів. Отриманий після переробки бетону матеріал може бути використаний для приготування бетону, який цілком підійде для влаштування покриттів пішохідних доріжок, сільських доріг і внутрішніх майданчиків гаражів, а також у заводському виробництві залізобетонних виробів міцністю до 30 МПа або класу В 22,5.
Вивчаючи фізико-механічні властивості бетонів, отриманих із відходів бетонного брухту, дійшли висновку, що де вони поступаються властивостям звичайних важких бетонів на природному щебені. У цих бетонах досягнуто марки морозостійкості F225, високі показники при розрахунку коефіцієнта Пуассона (0,2). Також отриманий бетон показав високі результати зі зчеплення арматури з бетоном (13 МПа).
Використовуючи відходи бетонного брухту у будівництві бетонних та залізобетонних виробів та споруд, людство вирішує відразу кілька проблем: економія енерго- та природних ресурсів, а також капіталовкладень; зменшення кількості відвалів із вивільненням територій з-під них; безвідходність виробництва бетонних та залізобетонних виробів, ремонту, реконструкції та зносу старих будівель і т. д. Це, безумовно, правильне рішення як для людини, так і для навколишньої природи. Але недостатність методів та технологій переробки значно гальмує процес ширшого використання відходів бетонного брухту.
Щодо економічної сторони питання зазначається, що бетон на заповнювачах з відходів бетонного брухту дешевше, ніж бетон на природному заповнювачі (див.табл.).
Враховуючи вищевикладене, доцільно внести значення за коефіцієнтом Пуассона, зі зчеплення арматури з бетоном, маркою, морозостійкістю вторинного щебеню в СНиП (ГОСТ) на впровадження вторинного щебеню у виробництво бетонних і залізобетонних виробів і конструкцій, що вирішить безліч проблем.
В результаті при введенні вищевказаних добавок отримаємо бетон з високими експлуатаційними характеристиками (за довговічністю, водонепроникністю, морозостійкістю, хімічною стійкістю, міцністю на вигин та стиснення), високою ранньою міцністю для збірного залізобетону з раннім відділенням опалубки та зі скороченням термінів будівництва; а також бетон оптимальних властивостей для перекачування і укладання, що перекачується, зі зниженою потребою у воді, що забезпечує зменшення зносу перекачувального обладнання.
1. ГОСТ 25916-83 «Ресурси, матеріальні вторинні. Терміни та визначення".
2. ГОСТ 8267-93 «Щебінь та гравій із щільних гірських порід для будівельних робіт. Технічні умови".
3. Кікава О. Ш., Соломін І. А. «Переробка будівельних відходів». М., 2000 р.
4. Кальгін А. А., Фахратов М. А., Кікава О. Ш., Баєв В. В. «Промислові відходи у виробництві будівельних матеріалів». - М., 2002 р.
5. Кальгін А. А. та ін. «Морозостійкість бетону на вторинному щебені та способи поліпшення якості вторинного щебеню для підвищення морозостійкості бетонів на вторинному щебені». // "CPI - Міжнародне бетонне виробництво", № 4, 2008 р.