CC BY
301
Эффективность переработки строительных отходов методом рециклинга Some aspects of construction waste recycling
Хмелевской Никита Андреевич,
АО «ИНТУС»
Khmelevskoi Nikita Andreevich Аннотация. Рассмотрены вопросы накопления и повторного использования строительных отходов. Предложены способы переработки отходов в компоненты строительных материалов.
Summary. It was considered the question of accumulation and reuse of construction waste. It was proposed methods of recycling construction waste into building materials. Ключевые слова: рециклинг, утилизация, строительные отходы. Keywords: recycling, utilization, construction waste.
С повышением объемов инвестиционно-строительной деятельности в крупных городах нашей страны резко увеличилась потребность в свободных площадях под застройку. Одним из вариантов решения проблемы дефицита земли является разрушение старых зданий, не находящихся в эксплуатации и занимающих значительные территории. Проведенный анализ свидетельствует, что на территории промышленных зон, воинских частей находится огромное количество зданий, которые требуют реконструкции или разрушения с целью освобождения территории.
Кроме того, на отечественном рынке наблюдается рост инвестиций в строительство различных объектов, в том числе оптовых торговых сетей, супермаркетов, торгово-офисных центров, складских помещений, промышленных цехов новых производств. Очень часто реставрация старых зданий является экономически целесообразной, в других случаях проводится их почти полное разрушение для новой застройки. Учитывая надежность старых зданий и их фундаментов, разрушать такие объекты довольно сложно. В результате разрушения образуется огромное количество строительного мусора, который нужно утилизировать.
Именно с помощью переработки строительного мусора новую «жизнь» обретают многие материалы - это и древесина, и железобетонный лом, и пластик, и стекло, также кирпичный бой и многие другие материалы. Целесообразности переработки отходов.
Рециклинг (вторичная переработка материалов) позволяет более рационально использовать невосполнимые природные ресурсы и минимизировать экологический ущерб от производственной деятельности. Для строительной отрасли проблема более чем актуальна. Грамотный рециклинг может сократить себестоимость строительства, отходы строительства и сноса становятся достаточно привлекательным ресурсом в условиях реконструкции и восстановления городов.
Другой источник образования строительных отходов - это материалы, которые образуются во время строительства новых домов. Проведенный анализ новостроек крупных строительных компаний показал, что во время возведения 100-квартирного дома образуется в среднем 15...20 т твердых отходов, основную массу которых составляет битый кирпич, остатки затвердевшего бетона и строительного раствора, дробленый гипсокартон, нехватка стеновых блоков из керамзитобетона, ячеистых бетонов, пенопласт и минеральная вата[1].
Еще один источник отходы промышленности строительных материалов. Самыми массовыми здесь являются отсевы щебеночных карьеров, стеклобой, кирпич в виде брака, бракованные железобетонные конструкции, отработанные гипсовые формы керамических заводов и тому подобное.
К строительным отходам относятся также твердые продукты, образующиеся во время реконструкции дорог. Если некоторая часть старого асфальтобетона используется повторно, то дробленый бетон с дорожного покрытия чаще всего свозится на свалки.
Все строительные отходы состоят из таких продуктов, как: бетон и железобетон, кирпич, металл, грунт, песок, загрязненный глиной, сантехкерамика, дерево, стекло, гипсокартон, пластмасса, асфальтобетон. По оценкам исследователей, по массовым содержанием 52 % строительных отходов составляет бетон и железобетон, 32 % -каменные стеновые материалы (кирпич, стеновые блоки, пено — и газобетон), 8 % -отходы асфальта и строительных растворов, 4 % - отходы металлов, 2 % - отходы дерева и пластмасс, 1 % - керамические изделия (сантехническая керамика, керамическая плитка), 1 % - гипсокартон, стекло и другие отходы[2].
Особую актуальность проблема строительных отходов в РФ приобретает в связи с тем, что исчерпывается срок эксплуатации так называемых «хрущевок», которые были массово построены в 50-60 гг. прошлого века. Опыт России и других республик бывшего Советского Союза свидетельствует о нецелесообразности реконструкции таких домов. То есть все они в ближайшем будущем подлежат демонтажу и соответственно возникает проблема строительных отходов такого процесса. Так, от одной стандартной «хрущевки»
будет возникать в среднем 3000 м3 строительных отходов[2]. Количество таких домов, подлежащих демонтажу, составляет в РФ несколько десятков тысяч, в нашей стране почти каждый четвертый гражданин проживает в «хрущевке». Процесс переработки строительных отходов довольно затратный. По расчетам российских специалистов износа, вывоз и переработка строительных отходов стоят в среднем 80...100 USD за 1 м3. Однако следует учитывать, что, кроме затрат во время их переработки, можно получить прибыль в виде вторичных материалов: щебня, металлолома, мелкого силикатного отсева, высококалорийной органического сырья[6].
Установлено, что при добыче природного щебня расходуется энергии в 8 раз больше, чем при получении его из дробленого старого бетона. Если учесть, что по оценкам экологов, в США, Японии и странах ЕС накопилось около 420 млн. т бетонного лома, то резерв экономии очень большой. Кроме того, стоит отметить, что себестоимость бетона, полученного из вторичного щебня, на 25 % ниже от бетона на основе природного щебня[4]. При использовании вторичного щебня возрастают физико-механические показатели бетона, а расход цемента уменьшается. Щебень из бетонного лома имеет активную поверхность, которая способствует образованию прочного контактного слоя с цементным камнем.
Анализ мирового опыта[7] показывает, что страны по-разному обращаются с отходами. В некоторых странах, например, в Великобритании, Ирландии, Греции, Испании уровень повторного использования строительных отходов достаточно низкий.
Причиной этого можно считать такие факторы:
- природные месторождения минеральных ресурсов, пригодных для использования в этих странах как наполнителя, достаточно хорошо разработаны, а запасы самих ресурсов еще значительны;
- значительные инвестиции в эту отрасль стимулируют добычу и транспортировку именно природных наполнителей;
- используя природные наполнители, необходимо выполнять все требования нормативных документов без каких-либо дополнительных операций или веществ;
- высокий уровень развития производственной базы первичных наполнителей препятствует как широкому использованию вторичных, так и развитию индустрии их производства и снабжения.
Специалисты считают, что вторичные материалы в основном по свойствам мало отличаются от первичных и со временем их использование будет увеличиваться и станет экономически выгодным[8].
Получения бетонного щебня, мелкозернистых отсевов и их повторное использование является заключительной стадией замкнутого цикла переработки бетонных и железобетонных отходов - «демонтаж - вывоз - переработка - реализация». Этой стадии предшествуют еще несколько, которые не менее важны для обеспечения качества готовой продукции.
На первой стадии проводится подготовка здания к сносу. Для этого с отсоединенной от коммуникаций и электропитания дома демонтируют столярные изделия, линолеум, паркет, трубы, мягкую крышу и другие элементы, изготовленные не из бетона. После такой подготовки от дома остается фактически только каркас из бетонных, железобетонных и кирпичных элементов. Однако даже после такой подготовки в элементах дома содержится еще около 20 % строительного мусора, которое трудно отделить от бетона и которое снижает качество бетонного щебня: утеплитель, гипсобетонные перегородки, шлакобетонный наполнитель панелей, старая сантехника и тому подобное.
Вторая стадия предусматривает демонтаж сборных и разрушения монолитных элементов с последующей сортировкой по размерам и транспортировкой в места утилизации. Демонтаж и разрушение проводят с использованием специальной строительной техники, алмазных пил, бурильных агрегатов и невзрывчатых расширительных цементов.
Третья стадия - измельчение бетона, железобетона и кирпича с последующей классификацией полученной смеси. В результате классификации получают щебень, металл, древесину и пластик. Все эти материалы могут быть утилизированы с получением вторичной продукции. Щебень разделяется на фракции 10-20, 20-40, 40-80 мм и используется как заполнитель при изготовлении бетона и железобетона. Отсев с размерами частиц менее 5 мм целесообразно использовать как наполнитель для изготовления ячеистых бетонов и строительных растворов. Отходы древесины используются преимущественно для получения тепла. Отходы металлов после классификации передаются предприятиям по переработке вторичных металлов для переплавки и изготовления вторичной продукции.
Переработка отдельных отходов, как, например, линолеума или мягких кровель, сопровождается выделением значительного количества токсичных газов, что требует устройства сложных очистных сооружений. Поэтому целесообразным является их измельчение и сжигание в цементных печах, где за счет высоких температур (1300.1450
0С) происходит их полное разложение на нетоксичные составляющие и сгорания с выделением дополнительного тепла.
Стекло и его отходы в виде стеклобоя могут передаваться на переработку соответствующим предприятиям.
По данным специалистов из Европейской Ассоциации, в которую входят компании по сносу зданий ежегодно количество строительного мусора достигает 2,5 млрд. т, - это большая цифра. Именно поэтому экологическая ситуация во всем мире стремительно ухудшается[5].
Начиная с 70-х гг. прошлого века во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов промышленных зон под строительство.
Отходы строительной индустрии в общей массе относятся к 4 классу опасности, они многотоннажные и занимают большие площади под складирование. В крупных городах по своему объему строительные отходы превышают коммунальные.
Проблемы строительного мусора возникают не только во время нового строительства, но и на многих предприятиях во время реконструкции производств.
Сегодня вопрос переработки отходов строительного комплекса является достаточно актуальным и заключается в том, что первые дома крупнопанельного строительства имеют срок капитальности 50 лет и в ближайшем будущем возникнет проблема износа несущих конструкций.
С учетом опыта строительных фирм реальный объем вывоза строительного лома после износа несущих конструкций одного пятиэтажного четырехподъездного дома составляет 4,5-5 тыс. т.[5]
После переработки строительного лома в основном получают такое процентное соотношение материалов:
- щебень, фракционный бетон, гранитный отсев (70%);
- обломки кирпича и камня (25%);
- металлический лом (5 %).
В мировой практике около 90 % отходов строительного производства подвергаются переработке и повторному использованию. Из остатков кирпичных и железобетонных конструкций получают высококачественный вторичный щебень различных фракций, который применяется в сооружении зданий, дорог, создании инженерной
инфраструктуры, во время изготовления бетона, сооружении и ремонте железнодорожных путей, при работах по благоустройству территорий, рекультивации земель.
Вторичный щебень может полноценно заменить от 20 до 60 % от общего объема гранитного щебня в зависимости от типа проекта строительства. Это значительно сократит расходы на приобретение дорогостоящих строительных материалов (до 40 %), поскольку за высокотехнологичных методов переработки качество вторичного щебня мало уступает природному.
Вторичный щебень широко используется как заполнитель для бетона. Стоимость такого заполнителя в два раза дешевле, чем щебней, кроме того, во время готовки бетона на таком заполнителе требуется на 25% меньше вязкого. Учитывая то, как заполнитель бетона используется твердая фаза разных фракций, то можно говорить о фактически безотходную технологию[4].
Сегодня основным критерием оценки целесообразности переработки и утилизации отходов, образующихся при строительно-демонтажных работах, является экономическая эффективность их повторного использования.
По литературным данным, энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, изготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %[2].
Выбор строителей в пользу вторичного щебня очевиден: стоимость его в зависимости от фракции в 3-4 раза ниже стоимости природного материала.
Промышленная переработка отходов позволяет свести к минимуму транспортные и другие расходы. Переработка отходов в целом должна решаться с целью получения максимальной прибыли для компенсации капитальных вложений в промышленную их переработку. Во время сортировки отходов и дальнейшей переработки их во вторичное сырье значительно сокращается количество отходов, подлежащих сжиганию или вывозу на полигоны для захоронения.
Задачей исследования утилизации строительных отходов является разработка прогрессивных технологий утилизации и оценка техногенного воздействия на окружающую среду.
Технически правильно выбранные методы подготовки и переработки отходов являются экономически рентабельными и экологически оправданными.
Преимущества рециклинга очевидны: 1. Переработка, промывка, сортировка и вторичное использование инертных материалов и остатков растворенной части.
2. Отсутствие затрат на вывоз и утилизацию остатков за пределы предприятия.
3. Защита окружающей среды от загрязнения остатками промышленного производства.
4. Снижение расходов строительных материалов.
5.Отсутствие необходимости в механической чистке миксеров, что продлевает время их эксплуатацию и облегчает техническое обслуживание.
Рециклинг остатков строительных смесей - экологичный и эффективный способ управления производственными материалами, что значительно сокращает временные и финансовые затраты.
Применение рециклинга позволит обеспечить способы безопасного обращения со строительными отходами и проведения работ по сносу здания, а также добиться рациональной организации рынка вторичного сырья, при этом сохраняя природные ресурсы.
Для развития рециклинга строительных отходов в РФ необходимо создание институциональной системы, которая занималась бы исключительно переработкой строительных отходов. С этой целью с участием всех заинтересованных лиц стоит создать нормативную базу в области переработки строительных отходов, опираясь на зарубежный опыт.
Таким образом, использование вторичных продуктов рециклинга строительных отходов и компонентов комплексного вяжущего позволит получить технологию производства ресурсно-эффективных строительных материалов.
Использование технологии рециклинга промышленных отходов в сочетании с продуктами переработки строительных отходов позволяет получить конкурентоспособные сырьевые материалы для изготовления эффективных строительных изделий.
Выводы и перспективы дальнейших научных разработок в этом направлении. Следовательно, утилизация строительных отходов является важной экологической проблемой, решению которой необходимо придавать государственному весу. Необходимо строительство новых перерабатывающих предприятия, а также перепрофилирование существующих, которые имеют недостаточно загружены производственные площади. Существенным является также вопрос разработки соответствующей нормативной базы использования вторичных продуктов из строительных отходов для изготовления строительных материалов.
Необходимы дальнейшие научные исследования, направленные на разработку строительных материалов с использованием переработанных строительных отходов.
Список использованной литературы
1. Вопросы эколого-экономической оценки инвестиционных проектов по переработке отходов в строительную продукцию / Е. В. Баришевский, Е. Г. Величко, Э. С. Цховребов, У. Д. Ниязгулов // Вестник МГСУ. 2017. No 3 (102). С. 260-272.
2. Кондращенко Е.В. О проблеме городов по использованию строительных отходов от сноса зданий и сооружений / Е.В. Кондращенко, А.А. Качура // 2013. — No 107. — С. 150155.
3. Королева Л. П. Вклад рециклинга в неоиндустриальное развитие: классификация эффектов // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия Экономика и экологический менеджмент. 2017. No 2. С. 29-38.
4. Любешкина Е.Г. Твердые бытовые отходы. Проблемы и решения // Пищевая промышленность. - 2017. - 312. - С. 28-30.
5. Мархель Н.В., Масленникова Л.Л., Бабак Н.А. Геоэкологическая оценка технологий получения строительных материалов с использованием отходов строительной отрасли // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2013. №2 (35).
6. Олейник П.П. Организация системы переработки строительных отходов: монография / П.П. Олейник, С.П. Олейник // Федеральное агентство по образованию, Московский государственный строительный университет, Институт строительства и архитектуры. -Москва : МГСУ, 2009. — 252 с.
7. Multifuktionale, zukunftsorientiertr Rauchgasrei nigungstechniken / Reimann Dieter. O. // Brennst.-Warme-Kraft. - 1991. - 43, - C. E61-E64.
8. http://www.wasterecycling.ru/archive_journal/mai_2006_2/stroitelnye_othody.jdx. (Дата обращения 11.01.2020)
References
1. Questions of ecological and economic assessment of investment projects on waste processing into construction products / E. V. Barishevsky, E. G. Velichko, E. S. tshovrebov, U. D. Niyazgulov // MGSU Bulletin. 2017. no. 3 (102). Pp. 260-272.
2. Kondrashchenko E. V. On the problem of cities using construction waste from the demolition of buildings and structures / E. V. Kondrashenko, A. A. Kachura / / 2013. — No 107. — Pp. 150-155.
3. Koroleva L. p. Contribution of recycling to neo-industrial development: classification of effects // Scientific journal of the ITMO research INSTITUTE. Economics and environmental management series, 2017. No 2. Pp. 29-38.
4. Lyubeshkina E. G. Solid household waste. Problems and solutions // Food industry. — 2017. — 312. — P. 28-30.
5. Markhel N. V., Maslennikova L. L., Babak N. A. Geoecological assessment of technologies for obtaining construction materials using construction industry waste // Izvestia of the Saint Petersburg University of railway transport. 2013. №2 (35).
6. Oleinik P. p. Organization of the system for processing construction waste: monograph / P. p. Oleinik, S. P. Oleinik / / Federal Agency for education, Moscow state University of civil engineering, Institute of construction and architecture. Moscow: MGSU, 2009. 252 p.
7. Multifuktionale, zukunftsorientiertr Rauchgasrei nigungstechniken / Reimann Dieter. O. / / Brennst.- Warm-Craft. — 1991. — 43, — P. E61-E64.
8. http://www.wasterecycling.ru/archive_journal/mai_2006_2/stroitelnye_othody.jdx. (Accessed 11.01.2020)
