CC BY
112УДК 658.567.1
A.А. КАЛЬГИН, д-р техн. наук, член-корр. РААСН, М.А. ФАХРАТОВ, д-р техн. наук, Московская государственная академия строительства и коммунального хозяйства;
B.И. СОХРЯКОВ, начальник центра технического развития и внешних экономических связей, ОАО «Россевзапстрой» (Москва)
Опыт использования отходов дробленого бетона в производстве бетонных и железобетонных изделий
Для развитых европейских стран проблема утилизации строительных отходов стоит особенно остро. В 1976 г. была создана Европейской Ассоциации по сносу зданий (European Demolition Association — EDA), которая объединяет более 50 фирм из 17 стран. Многие страны Европы, например, Дания, Нидерланды, Швеция, где переработка строительных отходов превышает 90%, имеют законодательство, при котором вывоз отходов на полигоны либо невыгоден или вообще запрещен, и переработка становится не только экологически выгодной, но и экономически эффективной.
В СССР проблема переработки бетонного лома сформировалась в конце 1970-х гг. Расчеты тех лет показывали, что утилизация имеющихся отходов позволила бы вовлечь в хозяйственный оборот около 40 млн т бетонного лома и около 1,2 млн т металла, однако эти цели не были достигнуты.
На территории Российской Федерации построено около 260 млн м2 панельных домов первых массовых серий. Только в Москве были построены панельные дома общей площадью около 36 млн м2. Правительство Москвы предпринимало попытки приступить к реконструкции пятиэтажного жилищного фонда с 1989 г., но до середины 1990-х гг. эта работа не носила системного характера. В конце 1995 г. было принято решение о массовой реконструкции пятиэтажного жилья, в соответствии с которым была сформирована Программа реконструкции пятиэтажного и ветхого жилищного фонда. Программой предусматривался снос 6,5 млн м2 зданий серий К-7 (3,16 млн м2), 1605-АМ (1,01 млн м2), 1МГ-300 (0,31 млн м2), II-32 (1,12 млн м2), II-35 (0,08 млн м2) и их модификаций (до 0,32 млн м2) в связи с физическим износом несущих конструкций. По данным Правительства Москвы на конец 1 квартала 2010 г. снесено 1257 домов площадью 4,6 млн м2 или 72,7% от планируемого.
С началом массового сноса устаревших зданий в Москве ежегодно образуется до 1,5 млн т строительных отходов. Из них перерабатывается лишь небольшая часть, остальное вывозится на полигоны, либо скапли-
Таблица 1
Свойства Фракция
5-10 5-20 10-20 20-40
Истинная плотность, г/см3 2,52 2,53 2,55 2,53
Средняя плотность, г/см3 2,13 2,16 2,21 2,26
Насыпная плотность, т/м3 1,34 1,32 1,33 1,36
Пористость, % 15,48 14,62 13,33 10,67
Пустотность, % 37,1 38,89 39,82 39,82
Водопоглощение, % 7,9 5,8 3,7 2,5
Влажность, % 3,5 3,5 3,6 3,6
ваются на несанкционированных свалках.
На первый взгляд непосредственная переработка строительных отходов, образующихся при сносе морально и физически изношенных зданий и сооружений дороже, чем изготовление щебня из горных пород. Это связано с необходимостью предварительной подготовки конструкций, использованием более мощного и дорогостоящего оборудования, извлечением арматуры. Однако при учете затрат, связанных с утилизацией строительных отходов (транспортные расходы, затраты на их захоронение, экономический ущерб от загрязнения земель, относительный экономический ущерб от выбросов вредных веществ при транспортных перевозках) вторичный щебень оказывается на 15—20% дешевле, чем природный [1].
Себестоимость переработки и качество вторичного щебня зависит от способа сноса зданий или сооружения, от вида дробильных установок, от организации сортировки материала перед дроблением и некоторых других трудноучитываемых факторов.
Для решения проблемы утилизации и переработки техногенных отходов (в том числе бетонных отходов) должна быть создана комплексная система управления рациональным использованием материальных ресурсов, предусматривающая постоянное развитие ресурсосберегающих методов хозяйствования.
Следует отметить, что недостаточный уровень переработки строительных отходов связан не только с пробелами в законодательстве и низким уровнем экологической культуры владельцев строительного бизнеса, но и с проблемой качественных характеристик вторичного щебня, спецификой его производства и использования.
При дроблении бетонного и железобетонного лома получается щебень, каждое зерно которого состоит из крупного природного заполнителя, окруженного цеме-нтно-песчаным раствором [2]. В работе был исследован вторичный щебень, полученный путем дробления лома железобетонных панелей снесенных пятиэтажных домов Москвы. Как видно на рисунке, в мелкой фракции вторичного щебня мало крупного первичного заполнителя, в то время как фракции 10—20 мм и 20—40 мм
— Цемент ■ Песок Щебень первичный
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Соотношение исходных материалов во вторичном щебне
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал
32 июнь 2010 ШГ^ШЫ *
Таблица 2
Свойства Щебень из плотных горных пород (гравийный) Щебень вторичный Щебень из пористых горных пород Щебень перлитовый вспученный
Требования ГОСТ 8267-93 - 22263-76 10832-91
Средняя плотность, г/см3 2,65 2,13 2 2,05
Марка прочности по дробимости 1000 400 400 400
Содержание пластинчатой и игловатой форм зерен, % 9,4 40 30 25,5
Содержание пылевидных и глинистых частиц, % 0,4 2,5 2,7 2,5
Морозостойкость, циклы 200 25 15 25
Водопоглощение, % 4 7,9 9,45 7,5
Таблица 3
Характеристика Ед. изм. Шифр состава
Контрольный образец А-1 А-2
Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси
Цемент Кг 330 540 392
Щебень вторичный фр. 5-20 мм - 960 1011
Щебень природный ГОСТ 8267-93 980 - -
Песок 852 590 708
Вода 165 210 187
С-3 - - 2,17
Водоцементное отношение В/Ц - 0,49 0,39 0,48
Подвижность бетонной смеси (осадка конуса) См 6-8 6-7 6-8
Марка по подвижности - П2 П2 П2
Средняя плотность бетонной смеси кг/м3 2327 2300 2300
Прочность при сжатии в возрасте: 7 суток 28 суток МПа 27,1 36,9 25,4 35,3 25,4 35,3
Прочность при изгибе в возрасте: 7 суток 28 суток МПа 2,8 3,8 2,6 3,6 2,6 3,6
Класс по прочности при сжатии - В25 В25 В25
приблизительно равны по соотношению заполнителей и вяжущего.
Исследование гранулометрического состава показало, что щебень из бетона фракции 5—20 мм и 10—40 мм удовлетворяют требованиям ГОСТ 8267—93 «Щебень и гравий из плотных пород для строительных работ. Технические условия». Щебень из бетона по дробимости соответствует марке 400 и может быть использован для строительных работ и производства бетонов класса по прочности В30 и ниже. По истираемости щебень соответствует маркам ИЗ и И4. Морозостойкость щебня из бетона соответствует марке по морозостойкости от F15 до F125 в зависимости от фракции. Оценка однородности щебня из бетона по средней плотности и дробимости показала, что коэффициент вариации составляет 8%. Характеристики заполнителей из бетонного лома представлены в табл. 1.
Сравнительные характеристики щебня фракции 5—10 мм из различных материалов приведены в табл. 2.
Исследуя бетоны на вторичном щебне, подбирали составы с разными В/Ц отношением, с разной подвижностью бетонной смеси и испытали полученные образцы (табл. 3). Полученный бетон на вторичном щебне по физико-техническим свойствам соответствует ГОСТ 25192—82* «Бетоны. Классификация и общие технические требования», ГОСТ 26633—91* «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».
Приведенные данные показывают, что полученные бетоны не уступают свойствам обычных тяжелых бетонов на природном щебне. При этом бетон на вторичном щебне
дешевле, чем бетон на природном заполнителе в 1,35 раза.
Результаты исследований подтверждены промышленной апробацией на ряде предприятий ОАО «ДСК-1». В 2007 г. на Хорошевском заводе ЖБИ было выпущено 100 м2 железобетонных поддонов для санитарно-техни-ческих кабин из бетона М200, на Ростокинском заводе ЖБК было выпущено 100 м2 железобетонных плит лоджий из бетона М300, на Краснопресненском заводе ЖБК выпущено 100 м2 плит внутренних стен из бетона М300. Экономическая эффективность от применения вторичного щебня составила в среднем 10,8%. Все изделия прошли контроль качества и были отправлены на строительные объекты для монтажа домов серии П44-ТМ.
Оценка качества строительных материалов из промышленных отходов может осуществляться в основном по действующим методикам с учетом МУ 2.1.674—97 «Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с применением промотходов».
Однако во многих случаях без специальных дополнительных исследований оценить качество материалов невозможно. Необходимо развивать научные исследования и промышленные испытания, позволяющие шире вовлекать в экономику огромное количество промышленных отходов.
Список литературы
1. Кикава О.Ш., Соломин И.А. Переработка строительных отходов, М.: Сигналъ, 2000. 84 с.
2. Баженов Ю.М. Способ определения составов бетонов различных видов, М.: Стройиздат, 1975. 268 с.
Су ■. ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
Ы -- - ® июнь 2010 33
