Научная статья на тему 'Экономическая оценка экологически безопасного использования техногенных отходов в производстве геополимеров для нужд строительства'

Экономическая оценка экологически безопасного использования техногенных отходов в производстве геополимеров для нужд строительства Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

7
2
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
экономическая эффективность / экологическая безопасность / промышленные отходы / золошлаковые накопители / строительство / геополимеры / утилизация. / economic efficiency / environmental safety / industrial waste / ash and slag storage / construction / geopolymers / recycling

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Петропавловская Виктория Борисовна, Филиппова Ольга Павловна, Цховребов Эдуард Станиславович, Новиченкова Татьяна Борисовна

Технология производства бетона и изделий на его основе связана с выбросами CO2 и высокими энергозатратами, что создает существенную угрозу экологической безопасности территорий. В связи с этим актуальным становится разработка и внедрение альтернативных вяжущих материалов, таких как геополимерный бетон, который может быть произведен с использованием местных материалов, включая промышленные отходы. Производство цемента, основного компонента в составе бетонов, в России сталкивается с трудностями, в т.ч. экологического характера, не способствуя самовоспроизводству и не генерируя достаточную прибыль. Это подтверждается низкими темпами роста цен на цемент по сравнению с другими ресурсами. Несмотря на рост промышленного производства на 3,6 % за январь – ноябрь 2023 года и увеличение индекса производства цементной продукции на 3,5 %, наблюдаются колебания в показателях ввода жилья и объема строительных работ. Решением проблем может быть развитие геополимерной технологии в области производство строительных материалов и изделий, снижающих и / или исключающих техногенные выбросы и обеспечивающих развитие ресурсосбережения и цикличной экономики, обеспечение экологической безопасности строительства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Петропавловская Виктория Борисовна, Филиппова Ольга Павловна, Цховребов Эдуард Станиславович, Новиченкова Татьяна Борисовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Economic assessment of the environmentally safe use of man-made waste in the production of geopolymers for construction needs

The technology of production of concrete and products based on it is associated with CO2 emissions and high energy consumption, which poses a significant threat to the environmental safety of territories. The production of Portland cement, the main binder, is associated with high energy consumption and CO2 emissions. In this regard, the development and implementation of alternative binders, such as geopolymer concrete, which can be produced using local materials, including industrial waste, becomes relevant. The cement industry in Russia is facing difficulties, not contributing to self-reproduction and not generating sufficient profit. This is confirmed by the low growth rates of cement prices compared to other resources. Despite an increase in industrial production by 3.6% in January-November 2023 and an increase in the cement production index by 3.5%, there are fluctuations in housing commissioning and the volume of construction work. The solution to the problems may be the development of geopolymer technology in the field of production of building materials and products that reduce and/ or eliminate man-made emissions and ensure the development of resource conservation and a cyclical economy, ensuring environmental safety of construction.

Текст научной работы на тему «Экономическая оценка экологически безопасного использования техногенных отходов в производстве геополимеров для нужд строительства»

Экономическая оценка экологически безопасного использования техногенных отходов в производстве геополимеров для нужд строительства

Петропавловская Виктория Борисовна

доктор технических наук,профессор кафедры «Производство строительных изделий и конструкций» Тверского государственного технического университета, victoria_petrop@mail.ru

Филиппова Ольга Павловна

доктор технических наук, профессор кафедры «Охрана труда и природы» Ярославского государственного технического университета, filippovaop@ystu.ru

Цховребов Эдуард Станиславович

кандидат экономических наук; доцент; старший научный сотрудник ФГБУ ВНИИ ГО ЧС (ФЦ), rebrovstanislav@rambler.ru;

Новиченкова Татьяна Борисовна

кандидат технических наук, доцент кафедры производства строительных изделий и конструкций, Тверской государственный технический университет, tanovi.69@mail.ru

Технология производства бетона и изделий на его основе связана с выбросами С02 и высокими энергозатратами, что создает существенную угрозу экологической безопасности территорий. В связи с этим актуальным становится разработка и внедрение альтернативных вяжущих материалов, таких как геополимерный бетон, который может быть произведен с использованием местных материалов, включая промышленные отходы. Производство цемента, основного компонента в составе бетонов, в России сталкивается с трудностями, в т.ч. экологического характера, не способствуя самовоспроизводству и не генерируя достаточную прибыль. Это подтверждается низкими темпами роста цен на цемент по сравнению с другими ресурсами. Несмотря на рост промышленного производства на 3,6 % за январь - ноябрь 2023 года и увеличение индекса производства цементной продукции на 3,5 %, наблюдаются колебания в показателях ввода жилья и объема строительных работ. Решением проблем может быть развитие геополимерной технологии в области производство строительных материалов и изделий, снижающих и / или исключающих техногенные выбросы и обеспечивающих развитие ресурсосбережения и цикличной экономики, обеспечение экологической безопасности строительства.

Ключевые слова: экономическая эффективность, экологическая безопасность, промышленные отходы, золошлаковые накопители, строительство, геополимеры, утилизация.

*

СЧ О СЧ

in

Введение

Технология производства самого распространенного на земле строительного материала - бетона, изделий и конструкций на его основе в настоящее время развивается, переживая эволюционные и революционные периоды. Это касается как технико-экономических аспектов, так и факторов обеспечения экологической безопасности строительства.

В настоящее время портландцемент является основным общестроительным вяжущим веществом. Однако производство портландцемента (ПЦ) по обжиговой технологии достаточного энергоемко и сопровождается большими выбросами СО2. По данным Gigaton Throwdown Initiative, «цементная индустрия ответственна за выбросы примерно 5 % общих выбросов CO2 в атмосферу, или 2,1 гигатонн в год». Действительно, при производстве цементного клинкера в процессе разложения сырьевых компонентов образуется 0,53 кг CO2 на тонну клинкера, еще 0,37 кг выделяется при сгорании топлива, и таким образом, общая нагрузка на окружающую среду достигает 0,9 т CO2 / т клинкера. С учетом ежегодного роста объемов производства и применения цемента этот факт представляет значительную угрозу для человечества, в целом.

Существующие на сегодня пути совершенствования производства клинкера, как правило, основаны на повышении энергоэффективности печей и помольных установок, использовании альтернативных источников топлива и сырья, улавливании и использовании CO2. Снижение содержания клинкера в цементе, в основном, достигается за счет применения активных минеральных добавок природного или искусственного происхождения при одновременном улучшении гранулометрического состава цемента. Хотя в последние годы в цементном производстве достигнуты вполне заметные успехи, похоже, что это направление себя почти исчерпало и вышло на определенное технологическое «плато». Поэтому создание альтернативных вяжущих и строительных материалов на их основе для замещения энергоемкого портландцемента остается актуальной задачей для современного строительного материаловедения.

В августе 2023 года производство бетона в РФ увеличилось к августу 2022 года на 13,0 % и составило 7,4 млн м3. Увеличение производства в январе-августе 2023 года к январю-августу 2022 года составило 19,0 % до 42 млн м3. Цены производителей (без НДС и доставки) в августе 2023 года по отношению к июлю 2023 года увеличились на 2,3 % и составили 5 354 руб/ м3. Цены приобретения (с НДС и доставкой) в августе 2023 года по отношению к июлю 2023 г. увеличились на 0,5 % и составили 6 630 руб/ м3.

В Российской Федерации действует более 170 тепловых электростанций (ТЭЦ) на угольном топливе, от которых ежегодно образуется 22 млн. тонн золошлаковых отходов. В то время как, число накопленных угольных отходов оценивается от 1,4 до 1,8 млрд. т, которые по разным оценкам занимают более 20 тыс. гектаров земли. Переработке и утилизации подвергается лишь 10-12 % от всего объема накопленных отходов. Поэтому поиск решения по утилизации и переработки ЗШО в настоящее время является важной темой.

Таким образом, одним из путей решения вышеизложенных проблем является разработка и широкое внедрение в производство бетонов на вяжущих щелочной активации, в том числе с использованием геополимерных вяжущих (геополимерный бетон).

Материалы и методы исследования

Материалами для проведения исследования явились опубликованные труды отечественных и зарубежных авторов в области методов, систем, технологий утилизации промышленных и строительных отходов [1-5,12], технико-экономической оценки инфраструктурных проектов переработки ресурсных компонентов отходов в продукцию [610,20]. В работе использованы полученные научные результаты авторов по утилизации отходов и их применении в строительстве [13-18],

предупреждению негативного воздействия отходов на окружающую среду [19,20], материалы круглых столов по данным проблемам [11].

Методы проводимого исследования: системный анализ, математические методы экономической оценки.

Результаты исследования

Геополимерная технология - это технология «нулевого километра», т.е. практически в любой точке земного шара в радиусе 100 -200 км можно найти материалы, пригодные для производства бетона. При этом в основе геополимерного бетона могут быть и неорганические отходы индустриальных предприятий (золы-уноса, шлаки и т.п.), и минеральные природные ископаемые. Все зависит от наличия и доступности сырья [1].

Портландцемент изначально имеет определенные характеристики: прочность, сроки схватывания, полученные при его производстве. Они зависят от состава шихты, свойств сырьевых компонентов, режимов помола и обжига клинкера. Чтобы получить короткие сроки схватывания или, наоборот, увеличить их до нескольких часов или даже дней, необходимо вводить в бетон дорогостоящие добавки, чтобы изменить свойства портландцемента, создавая защитную пленку на его поверхности и не давая ему начать процессы гидратации в течение заданного времени. Одно из преимуществ геобетона в том, что можно достичь тех же результатов без использования добавок, изменяя лишь свойства геополимерного цемента, меняя его состав [2-3].

Геополимербетон получают в результате реакции геополимеризации связующих компонентов бетона, в которой катионы щелочных металлов играют важную роль на каждой стадии реакции геополимеризации. Тип катиона щелочного металла также является важным фактором для реакции геополимеризации на всех стадиях реакции. Он также влияет на скорость схватывания пасты и реакцию конденсации GPC. Катион щелочного металла служит шаблоном для реакции, направляя и контролируя реакцию молекул и окончательное структу-рообразование. Размер катиона щелочного металла также играет роль в формировании структуры геополимера. Катион калия (K) вызывает более высокую конденсацию, чем катион натрия (Na) в тех же условиях. Катион калия обладает более высокой прочностью на сжатие из-за большей площади поверхности, образует более аморфную структуру и менее устойчив к воздействию HCl. Щелочной металл зависит от исходного материала (содержание Si и Al) для реакции, поскольку различные исходные материалы напрямую влияют на физические и химические свойства конечных продуктов [4].

В геополимерном вяжущем на основе золошлаков, шлак/золошла-ковое соотношение играет важную роль в механизме геополимеризации для повышения прочности. Если содержание шлака в конструкции смеси превышает 50 % от вяжущего, это свидетельствует о первичной реакции геля гидрата силиката кальция с Na и Al, приводящей к образованию связи C-N-A-S-H. При увеличении содержания золы в вяжущем, форма геля типа N-C-A-S-H в качестве первичной реакции прочно связывала воду в композиции и получала более высокую степень сшивания по сравнению с композицией, образованной из геля типа C-A-S-H в шлаковом вяжущем [5-6].

Увеличение дозы золы в смеси способствует образованию цеолита в гибридных гелях после 28 дней отверждения. После длительного периода отверждения формирование гелевой микроструктуры характерны высокие механические свойства и долговечность образцов из геополимерного вяжущего [7].

В качестве материала, способного во многих случаях заменить цементный бетон, рассматривается бетон на основе геополимерного вяжущего. К преимуществам этого вяжущего относятся возможность использования при его производстве многотоннажных промышленных отходов, отсутствие в технологии высокотемпературного обжига, низкие объемы технологических выбросов углекислого газа в атмосферу, а также более высокая коррозионная стойкость в сравнении с портландцементом [3].

Аналогами на рынке производства геополимерного вяжущего является портландцемент. По данным Росстата, обработанным CementInfo.Ru, средняя цена портландцемента без добавок от производителей (без НДС) в октябре 2023 года выросла до 5912,6 руб/т (+2,06 % к предыдущему месяцу, +15,33 % к октябрю 2022 года и +16,06 % к декабрю 2022 года). Средняя цена портландцемента с добавками от

производителей (без НДС) в октябре 2023 года повысилась до 5988,8 руб /т (+3,67 % к предыдущему месяцу, +13,76 % к октябрю 2022 года и +15,97 % к декабрю 2022 года) [8].

Чтобы определить экономическую эффективность разрабатываемого геополимерного вяжущего необходимо определить стоимость основных компонентов подобранного состава.

По данным отчета компании ООО СагеНпе, выделение алюмоси-ликатного концентрата из 1 т золы составляет 55,4 %, при этом удельная себестоимость одной тонны составляет 1068,2 р. Стоимость гранулированного доменного шлака на рынке составляет 500-600 руб /т; бочки натриевого жидкого стекла объемом 210 л - 1300 руб/шт.

Гиперпластификатор РС-1021 в мешках по 1,8 кг стоит 2030 тыс.

руб.

Таким образом, итоговая цена разрабатываемого геополимерного продукта будет на 25 % ниже аналогов и составит 4998,2 руб/м3.

Производство геополимербетонов возможно организовать на малых и средних предприятиях при оснащении их простейшим набором оборудования: складское оборудование, мельница замкнутого цикла с сепаратором для измельчения шлака, бетоносмесительное и формовочное оборудование для производства железобетонных изделий (ЖБИ). Такие предприятия экономически привлекательно размещать в местах относительно удаленных от мегаполисов. Основными потребителями изделий на основе геополи-мербетонов могут быть частные домостроители, различные предприятия сферы ЖКХ с небольшими объемами потребления. К конкурентным преимуществам производства изделий из геополимербетонов относятся, прежде всего, низкая себестоимость и неограниченное время хранения шлакового сырья в кусковом виде. Еще одна перспективная область применения изделий из геополимербетонов - изготовление канализационных конструкций, таких как элементы коллекторов, колодезные кольца.

Основной тенденцией рынка строительных материалов за последние годы является непрерывный рост практически по всем товарным группам. Основными факторам развития российского рынка стройматериалов на сегодняшний день являются рост инвестиций в основные фонды, рост жилищного строительства, рост благосостояния населения и соответственно росту платежеспособного спроса на стройматериалы, как со стороны населения, так и со стороны строительных фирм

[9].

Объем рынка товарного бетона в России, по данным статистики, о в ноябре 2023 года выросло на 36 % к уровню ноября прошлого года и составило 5559,9 тыс. м3, при этом рынок представляет собой продукцию скорее внутреннего производства, так как импорт и экспорт бетона экономически нецелесообразен.

По данным «Анализа рынка бетона в России», подготовленного BusinesStat в 2023 г, в 2018-2022 гг. его продажи в стране выросли на 46,9 %, с 33,93 до 49,83 млн м3. Спрос на бетон напрямую зависит от объемов жилищного и промышленного строительства, так как практически все проекты в сфере строительства в той или иной степени предусматривают использование бетона.

Продажи бетона увеличивались ежегодно, за исключением 2020 г. Пандемия и вынужденный режим самоизоляции в 2020 году оказали значительное негативное влияние на рынок нового жилья, что способствовало снижению продаж бетона на 5,2 %.

Максимальный прирост продаж бетона был отмечен в 2021 году -на 44,6 % к 2020 году. На это повлиял рост объемов строительства, связанный как со снятием коронавирусных ограничений, так и с реализацией программы льготной ипотеки.

Несмотря на снижение в 2022 г объемов кредитов, выданных по программе льготной ипотеки, на 15,5 %, в 2022 году продолжалось строительство объектов, начатое ранее. По этой причине в 2022 году продажи бетона продолжили рост и увеличились на 0,7 % относительно 2021 года.

Железобетонные и бетонные изделия в РФ производят круглогодично, при этом в отрасли наблюдается сезонность. Объем производства начинает снижаться с начала осени, сохраняя минимальные значения до середины зимы - с сентября по январь. Перечень регионов-флагманов по производству бетона в России год от года стабилен: лидером является Центральный федеральный округ (26 %), далее следуют Приволжский и Сибирский федеральные округа, 23 % и 16 % соответственно. Доля производства, приходящаяся на другие округа, составляет не более 11 % на округ.

О *

О X

о

S

S *

и

с т ■и о s т о а г

о т

09 8)

СЧ

о

СЧ

ю

Начиная с 2022 года, остаются актуальными следующие сдерживающие факторы развития производства: ограниченный доступ к импортному химическому сырью и соответственно удорожание всех видов сырья, поддержание работоспособности зарубежного оборудования, возможный уход с рынка компаний с зарубежным капиталом, нестабильность спроса, определенное сокращение экспортных возможностей.

Известно, что основная причина незначительной доли импорта в этой отрасли - высокая стоимость транспортировки готовой продукции. Многие иностранные компании стремятся локализовать технологии, сырьевую базу, и открывают производства непосредственно на территории России вместо того, чтобы импортировать свою продукцию.

Исследования в области энергосбережения показали, что по сравнению с товарным бетоном, геополимербетон позволяет экономить около 44 % потребляемой энергии.

Несмотря на существующие ограничения и особенности, применение геополимерного бетона становится все более широким, поскольку полученный результат значительно превосходит затраченные ресурсы на модернизацию оборудования и переквалификацию персонала. Еще есть экологические аспекты применения геополимерных бетонов и возможность утилизации техногенных неорганических отходов (побочных продуктов металлургических, электрометаллургических и других производств).

Каждая тонна портландцемента при производстве бетона влечет за собой выброс порядка одной тонны углекислого газа в атмосферу. В тоже время при производстве геополимерного вяжущего в 10 раз сокращаются выбросы углекислого газа в атмосферу и на 90 % снижается потребление энергоресурсов. Кроме того, применение геополимерного вяжущего уменьшает долю строительной отрасли в эффекте глобального потепления, улучшая общую экологическую ситуацию на планете.

Предлагаемый продукт полностью производится с использованием отечественного сырья, исключая необходимость применения импортного материала. Кроме того, его применение направлено на реализацию двух важнейших задач современности: ресурсосбережение и обеспечение экологической безопасности, в комплексе обеспечивающих устойчивое развитие строительного комплекса России [19,20].

Выводы

Таким образом, на основании вышеизложенного можно констатировать, что цементная отрасль в текущих многолетних условиях не способна к самовоспроизводству, она не генерирует необходимую прибыль и сверхприбыль. Об этом также свидетельствуют меньшие темпы роста цены на цемент относительно темпов роста цен на энергетические ресурсы, сырьё, оборудование, запасные части и материалы.

Однако индекс промышленного производства за январь - ноябрь 2023 года показывает рост в пределах 3,6 % к аналогичному периоду

2022 года. Согласно скорректированному прогнозу Министерства экономического развития в 2023 году ожидается рост промышленного производства на +3,6 %. В ноябре 2023 года рост к ноябрю 2022 года составил около 4,3 %, но при этом увеличение индекса в ноябре 2023 года к октябрю 2023 года составило не менее 1,1 %.

Показатель ввода жилья сокращался в 2017-2018 годах, в 2019 году он перешёл в положительную динамику, рост составил +4.9%. В 2020 году снова сократился на - 5,9 % к аналогичному периоду прошлого года. В 2021 и 2022 годах показатель перешел в рост: +12,7 % и +11,0 % соответственно. В январе - ноябре 2023 года произошло падение -0,05 % к январю - ноябрю 2022 года. В ноябре 2023 года к октябрю

2023 года показатель вырос +8,5 %.

В среднесрочной и долгосрочной перспективах положительными факторами для отрасли станут антикризисные мероприятия Правительства России и региональных властей, пакеты поддержки экономики, системообразующих предприятий и населения, а также реновация жилого фонда [15-16], реализация проектов комплексного освоения территорий, увеличение доли строительства цементобетонных дорог, выполнение национального проекта «Жильё и городская среда», реализация социальных инициатив Президента России В.В. Путина.

Следовательно, развитие ресурсо- и энергосберегающей технологии производства геополимерных вяжущих и изделий на их основе решают многие проблемы как самой строительной отрасли, так и других смежных отраслей, таких как топливная, металлургическая и другие.

Утилизация в производство наиболее востребованной строительной продукции техногенных отходов промышленных производств, в первую очередь - топливных зол и доменных шлаков, образующихся на большом числе тепловых электростанций, работающих на твердом топливе, и металлургических производств, путем частичной замены ими основного вяжущего двадцатого столетия - ПЦ в составе бетонов будет обеспечивать охрану окружающей среды, за счет ликвидации переполненных золо- и шлакоотвалов, зачастую загрязняющих территории городов, при этом сокращая выбросы углекислого газа в производстве цемента.

Литература

1. Дудников А.Г. Технологии шлакощелочных и геополимерных вяжущих и бетонов. URL: https://stroymat.ru/2023/01/11/tb-1-2023_35-44/ (дата обращения: 13.05.2024).

2. Фаликман, В.Р. Геополимерные вяжущие и бетоны в современном строительстве / В. Р. Фаликман, К. Ю. Охотникова // Международный научно-исследовательский журнал. 2015. № 4-1(35). С. 9397. - EDN TSHFDR.

3. Бебина Г.А. Геополимерные вяжущие и бетоны на их основе // В сборнике: Вузовская наука в современных условиях. Сборник материалов 56-й научно-технической конференции. В 2-х частях. Ульяновск, 2022.С. 110-113.

4. Ерошкина Н.А., Коровкин М.О., Лавров И.Ю. Влияние минерального сырья на прочность геополимерных строительных материалов // E-Scio. 2019. № 12 (39). С. 549-556.

5. Батуев Н.И., Калинина Е.В. Использование вторичных материальных ресурсов в производстве геополимерных бетонов // Химия. Экология. Урбанистика. 2021. Т. 2021-1. С. 226-229.

6. Соттикулов Э.С., Изучение влияния новых синтезированных органических добавок на свойства полученного геополимера / Сотти-кулов Э.С., Джалилов А.Т., Каримов М.У.У., Тиллаев А.Т. // Universum: технические науки. 2020. № 7-3 (76). С. 36-38.

7. Муртазаев С.-А.Ю., Вяжущие щелочной активации как альтернатива портландцементу / Муртазаев С.-А.Ю., Саламанова М.Ш., Аласханов А.Х. // В сб.: Инновации в строительстве. Материалы международной научно-практической конференции. 2017. С. 92-96.

8. Дзядко Т. Цементный дисбаланс. URL: https://www.rbc.ru/newspaper/2023/06/28/6499704d9a79478de8ebd23c (дата обращения: 13.05.2024).

9. Строительные материалы (рынок России). URL: https://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Строительные_матери-алы_%28рынок_России%29 (дата обращения: 13.05.2024).

10. Руднов В.С. Экономическая эффективность производства изделий из геополимербетонов / Руднов В.С., Герасимова Е.С. // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. №1 (32). С.28.

11. Круглый стол «Цементная отрасль Сибирского федерального округа в строительном сезоне - 2022: проблемы и решения в новых экономических условиях», «Информация о состоянии цементной отрасли и её роли в строительном комплексе Российской Федерации», г. Новосибирск, 17 мая 2022 года. URL: https://anton-moroz.ru/upload/iblock/a39/Приложение1%20-%20Информа-ция%20о%20состоянии%20цементной%20от-расли%20и%20её%20роли%20в%20строительном%20ком-nлексе%20РФ.pdf (дата обращения: 13.05.2024).

12. Chen, Y. Improving printability of limestone-calcined clay-based cementitious materials by using viscosity-modiíying admixture / Y. Chen, S. Chaves Figueiredo, Z. Li, Z. Chang, K. Jansen, O. Qopuroglu, E. Schlangen // Cem. Concr. Res. Elsevier Ltd. 2020. Vol. 132. P. 106040.

13. Petropavlovskaya V. B., Artamonova S. V., Shchipanskaya E. O. Environmental management in ash and slag waste management in Russia / V. B. Petropavlovskaya, S. V. Artamonova, E. O. Shchipanskaya [et al.] // International scientific and practical conference "Ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science" (AEES 2021), London, Virtual. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. P. 012135.

14. Kalyaskin Pyotr, Petropavlovskii Kirill, Petropavlovskaya Victoria , Sulman Mikhail G., Novichenkova Tatiana // Study of the Properties of Concrete with Gypsum-Ash Binder, Chemical Engineering Transactions. 2023. Vol. 103. Pp. 769-774.

15. Mukhametrakhimov Rustem, Galautdinov Albert, Gorbunova Polina, and Gorbunova Tatyana. Water-resistant fiber-reinforced gypsum cement-pozzolanic composites // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 138. Pp 1-9.

16. Fediuk, R., Makarova, N., Qader, D.N., Petropavlovskaya, V., Novichenkova T., Sulman, M., Petropavlovskii, K. Combined effect on properties and durability performance of nanomodified basalt fiber blended with bottom ash-based cement concrete: ANOVA evaluation // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 23. Pp. 2642-2657.

17. Petropavlovskaya, V., Novichenkova, T., Sulman, M., Petropavlovskii, K., Fediuk, R., Amran, M. Coal Ash Enrichment with Its Full Use in Various Areas. Materialsthis link is disabled. 2022. Vol. 15(19). P. 6610.

18. Aleksandrova, O.V.; Quang, N.D.V.; Bulgakov, B.I.; Fedosov, S.V.; Lukyanova, N.A.; Petropavlovskaya, V.B. The Effect of Mineral Admixtures and Fine Aggregates on the Characteristics of High-Strength Fiber-Reinforced Concrete. Materials 2022,15,8851. https://doi.org/ 10.3390/ma15248851.

19. Цховребов Э.С., Калаева С.З., Петропавловская В.Б., Ниязгу-лов Ф.Х. Концептуальное моделирование системы прогнозирования вызванных опасными отходами чрезвычайных ситуаций // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023. Т. 13. № 4 (47). С. 702-715.

20. Цховребов Э.С. Эколого-экономические аспекты планирования размещения и проектирования промышленных объектов по обработке, утилизации, обезвреживанию отходов // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 11 (122). С. 1326-1340.

Economic assessment of the environmentally safe use of man-made waste in the production

of geopolymers for construction needs Petropavlovskaya V.B., Filippova O.P., Tshovrebov E.S., Novichenkova T.B.

Tver State Technical University, Yaroslavl State Technical University, All-Russian Scientific

Research Institute for Civil Defence and Emergencies of the EMERCOM of Russia The technology of production of concrete and products based on it is associated with CO2 emissions and high energy consumption, which poses a significant threat to the environmental safety of territories. The production of Portland cement, the main binder, is associated with high energy consumption and CO2 emissions. In this regard, the development and implementation of alternative binders, such as geopolymer concrete, which can be produced using local materials, including industrial waste, becomes relevant. The cement industry in Russia is facing difficulties, not contributing to self-reproduction and not generating sufficient profit. This is confirmed by the low growth rates of cement prices compared to other resources. Despite an increase in industrial production by 3.6% in January-November 2023 and an increase in the cement production index by 3.5%, there are fluctuations in housing commissioning and the volume of construction work. The solution to the problems may be the development of geopolymer technology in the field of production of building materials and products that reduce and/ or eliminate man-made emissions and ensure the development of resource conservation and a cyclical economy, ensuring environmental safety of construction. Keywords: economic efficiency, environmental safety, industrial waste, ash and slag storage, construction, geopolymers, recycling.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

References

1. Dudnikov A.G. Technologies of slag-alkali and geopolymer binders and concretes. URL:

https://stroymat.ru/2023/01/11/tb-1-2023_35-44 / (date of reference: 05/13/2024). (In Russ).

2. Falikman, V. R. Geopolymer binders and concretes in modern construction / V. R. Falikman,

K. Y. Okhotnikova // International Scientific Research Journal. 2015. № 4-1(35). Pp. 93-97. (In Russ).

3. Bebina G.A. Geopolymer binders and concretes based on them // In the collection: University

science in modern conditions. Collection of materials of the 56th scientific and technical Conference. In 2 parts. Ulyanovsk, 2022. Pp. 110-113. (In Russ).

4. Eroshkina N.A., Korovkin M.O., Lavrov I.Yu. The influence of mineral raw materials on the

strength of geopolymer building materials // E-Scio. 2019. No. 12 (39). Pp. 549-556. (In Russ).

5. Batuev N.I., Kalinina E.V. The use of secondary material resources in the production of

geopolymer concretes // Chemistry. Ecology. Urbanistics. 2021. Vol. 2021-1. Pp. 226-229. (In Russ).

6. Sottikulov E.S., Study of the effect of new synthesized organic additives on the properties of

the resulting geopolymer / Sottikulov E.S., Jalilov A.T., Karimov M.U.U., Tillaev A.T. // Universum: technical sciences. 2020. No. 7-3 (76). Pp. 36-38. (In Russ).

7. Murtazaev S.-A.Yu., Alkaline activation binders as an alternative to Portland cement/

Murtazaev S.-A.Yu., Salamanova M.Sh., Alaskhanov A.H. Binders // In the collection: Innovations in construction - 2017. materials of the international scientific and practical conference. 2017. Pp. 92-96. (In Russ).

8. Dzyadko T. Cement imbalance. URL: https://www.rbc.ru/newspaper/2023/06/28/6499704d9a79478de8ebd23c (date of application: 05/13/2024). (In Russ).

9. Building materials (Russian market). URL: https://www.tadviser.ru/index.php/CTa-

Tba:Construction materials_%28 market_Russia%29 (accessed: 05/13/2024).

10. Rudnov V.S., Economic efficiency of production of products from geopolymer concrete /

Rudnov V.S., Gerasimova E.S. // Izvestiya vuzov. Investment. Construction. Realty. 2020. № 1 (32). P. 28. (In Russ).

11. Round table "Cement industry of the Siberian Federal District in the construction season 2022:

problems and solutions in new economic conditions", "Information on the state of the cement industry and its role in the construction complex of the Russian Federation", Novosibirsk, May 17, 2022. URL: https://anton-moroz.ru/upload/iblock/a39/npnno^e-нне1%20-%20Hн$ормaцнa%20о%20cоcтоaннн%20цементнон%20от-pacnH%20n%20ee%20ponH%20B%20cTpoHTenBHOM%20KOMnneKce%20PO.pdf (date of application: 05/13/2024).

12. Chen, Y. Improving printability of limestone-calcined clay-based cementitious materials by using viscosity-modifying admixture / Y. Chen, S. Chaves Figueiredo, Z. Li, Z. Chang, K. Jansen, O. Qopuroglu, E. Schlangen // Cem. Concr. Res. Elsevier Ltd. 2020. Vol. 132. P. 106040.

13. Petropavlovskaya V. B., Artamonova S. V., Shchipanskaya E. O. Environmental management in ash and slag waste management in Russia / V. B. Petropavlovskaya, S. V. Artamonova, E. O. Shchipanskaya [et al.] // International scientific and practical conference "Ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science" (AEES 2021), London, Virtual. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. P. 012135.

14. Kalyaskin Pyotr, Petropavlovskii Kirill, Petropavlovskaya Victoria , Sulman Mikhail G., Novichenkova Tatiana // Study of the Properties of Concrete with Gypsum-Ash Binder, Chemical Engineering Transactions. 2023. Vol. 103. Pp. 769-774.

15. Mukhametrakhimov Rustem, Galautdinov Albert, Gorbunova Polina, and Gorbunova Tatyana. Water-resistant fiber-reinforced gypsum cement-pozzolanic composites // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 138. Pp 1-9.

16. Fediuk, R., Makarova, N., Qader, D.N., Petropavlovskaya, V., Novichenkova T., Sulman, M., Petropavlovskii, K. Combined effect on properties and durability performance of nanomodified basalt fiber blended with bottom ash-based cement concrete: ANOVA evaluation // Journal of Materials Research and Technology. 2023. Vol. 23. Pp. 2642-2657.

17. Petropavlovskaya, V., Novichenkova, T., Sulman, M., Petropavlovskii, K., Fediuk, R., Amran, M. Coal Ash Enrichment with Its Full Use in Various Areas. Materialsthis link is disabled. 2022. Vol. 15(19). P. 6610.

18. Aleksandrova, O.V.; Quang, N.D.V.; Bulgakov, B.I.; Fedosov, S.V.; Lukyanova, N.A.;

Petropavlovskaya, V.B. The Effect of Mineral Admixtures and Fine Aggregates on the Characteristics of High-Strength Fiber-Reinforced Concrete. Materials 2022,15,8851. https://doi.org/ 10.3390/ma15248851.

19. Tskhovrebov E.S., Kalaeva S.Z., Petropavlovskaya V.B., Niyazgulov F.H. Kontseptualynoe

modelirovanie systemy prognozirovaniya vyzvannyh opasnymi othodami chrezvychainyh situatsiy [Conceptual modeling of the forecasting system of emergencies caused by hazardous waste]. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelystvo. Nedvizhimosty [News of universities. Investment. Construction. Realty]. 2023. Vol. 13. No. 4 (47). Pp. 702-715. (In Russ).

20.TshovrebovE.S. Ecologo-economicheskie aspekty planirovaniya razmesheniya i proektirovaniya promyshlennyh obyektov po obrabotke, utilizatsii, obezvrezhivaniyu othodov [Ecological and economic aspects of planning the placement and design of industrial facilities for the processing, disposal, disposal of waste].Vestnik MGSU [Bulletin of MGSU]. 2018. Vol. 13. No. 11 (122). Pp. 1326-1340.(In Russ).

О *

о

X

о

s я

fi)

с т

о

S

т

ф

а г

о т

09 &)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.