Реферат: Экология бетона и использование вторичных ресурсов

--PAGE_BREAK--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:
o        переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);
o        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 — <metricconverter productid=«70 мм» w:st=«on»>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
<shapetype id="_x0000_t75" coordsize=«21600,21600» o:spt=«75» o:divferrelative=«t» path=«m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe» filled=«f» stroked=«f»><path o:extrusionok=«f» gradientshapeok=«t» o:connecttype=«rect»><lock v:ext=«edit» aspectratio=«t»><imagedata src=«38873.files/image001.jpg» o:><img width=«256» height=«282» src=«dopb186712.zip» v:shapes="_x0000_i1025">
Рис.1. Гидравлический молот НМ 900
<imagedata src=«38873.files/image003.jpg» o:><img width=«291» height=«230» src=«dopb186713.zip» v:shapes="_x0000_i1026">
Рис.2. Гидравлический молот ТЕХ 200 Н
Стоит обратить внимание, что для разрезки бетонных полос в фирмах «Кристенсен», США, «Макс Рот», ФРГ, использовались машины для распиливания бетона. На рис. 3 показана одна из таких машин. Однако в целом они не нашли комплексного применения для полной утилизации бетона и железобетона.
<imagedata src=«38873.files/image005.jpg» o:><img width=«297» height=«210» src=«dopb186714.zip» v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. 3 Машина СК ЗОЕ с электроприводом для резания бетона и железобетона фирмы «Кристенсен» (США)
Давление сжатого воздуха Мпа — 0,7
Частота вращения двигателя, о6\с — 27
Максимальный диаметр алмазного круга, мм — 900
Максимальная глубина резания, мм — 380
Диаметр рабочего вала, мм — 35
Габариты, мм:
Длина — 530
Ширина — 450
Высота — 700
Масса, кг — 42
Длина направляющих, мм — 1200 и 600
Расход охлаждающей жидкости, л — 1500
При разработке отечественного оборудования для дробления бетона был выбран способ давления с помощью рычажного пресса. Преимущества такой схемы по величине давления разрушения представлены на рис. 4. Величина давления по сравнению с ударной нагрузкой примерно в 2 раза меньше.
<imagedata src=«38873.files/image007.jpg» o:><img width=«210» height=«202» src=«dopb186715.zip» v:shapes="_x0000_i1028">
Рис. 4. Зависимость между напряжением s и деформацией е при различных скоростях нагружения: I, II, III, IV — возрастающие значения скоростей деформирования.
А как следует из схемы разрушения, показанной на рис. 5, происходит довольно равномерное отделение бетона от арматуры вследствие медленного (ползучего) разрушения контактной зоны между арматурой и бетоном [5].
<imagedata src=«38873.files/image009.jpg» o:><img width=«354» height=«173» src=«dopb186716.zip» v:shapes="_x0000_i1029">
Рис.5. Схема загружения бетонных и железобетонных изделий при разрушении: а, в — схемы положения нагрузок; б, г — схемы разрушения бетона и железобетона.
По такому принципу были запроектированы установки по первичному дроблению бетона, как для плоских изделий, так и для колонн и ригелей. В таблице 3 представлены основные технические характеристики установок для дробления некондиционных или отслуживших свой срок разрушенных железобетонных изделий.
Таблица 3
Техническая характеристика установок первичного дробления некондиционного бетона
На рис. 6 представлена одна из отечественных установок на комбинате КЖБК-2 (бывшего московского главка «Главмоспромстройматериалов»).
<imagedata src=«38873.files/image011.jpg» o:><img width=«449» height=«308» src=«dopb186717.zip» v:shapes="_x0000_i1030">
Рис. 6. Установка первичного дробления УПН 12-3,5-1,5 на заводе ЖБИ-7 Главмоспромстройматериалов.
Технологическая линия по производству фракционированного вторичного заполнителя может быть мобильной и быть гибко вписана в любом межцелевом промежутке завода железобетонных изделий (рис.7).
<imagedata src=«dopb186718.zip» o:><img width=«605» height=«323» src=«dopb186718.zip» v:shapes="_x0000_i1031">
Исследования последних лет, выполненные в НИИЖБе, МХТИ им. Д. И. Менделеева и МолдНИИстройпроекте, показали, что производство щебня из бетонолома — не самый эффективный способ использования вторичного бетона. Возможна плановая регенерация растворной части или в целом керамзитобетонов, суть которой — в тепловом ограниченном воздействии и создании <metricconverter productid=«70 мм» w:st=«on»>CAO SiO2 на основе раздробленных фракций бетонолома диаметром 50-<metricconverter productid=«70 мм» w:st=«on»>70 мм.
В качестве объектов исследования были выбраны следующие материалы:
бетонолом из керамзитобетона классов В5; В10; В30;
бетонолом из карамзитобетона класса В22,5.
Оптимизация режимов обжига бетонолома класса В5 и удельной поверхности вяжущего на его основе осуществлялась при температурах 500, 650, 800°С с интервалами по времени от 30 до 90 минут. Результаты оптимизации температуры обжига бетонолома и удельной поверхности вяжущего на его основе приведены в табл.4. В таблице 4 представлены основные результаты для температур обжига 500, 650 и 800°С.
    продолжение
--PAGE_BREAK--