 |
Использование шлаковых отходов
|
|
|
|
| Область применения | Наименование материалов и изделий | |
| шлаковые | взаимозаменяемые | |
| Вяжущие | Шлакопортландцемент | Портландцемент |
| Высокопрочный заполнитель | Литой шлаковый щебень | Щебень из горных плотных пород |
| Искусственный пористый заполнитель | Шлаковая пемза | Керамзит, аглопорит |
| Кислотостойкие высокопрочные изделия (трубы, плиты, облицовки) | Литые шлаковые и шлакоситалловые изделия | Каменное литье |
| Утеплители | Минеральная вата из шлакорасплава | Минеральная вата из горных пород и стеклорасплавов |
Хорошо зарекомендовали себя технологии по производству стеновых блоков, теплоизоляционных и отделочных плитных материалов на основе отходов сельскохозяйственного производства (солома зерновых культур, льняная костра, опилки, стружки, лузга от семечек и др.) в сочетании как с минеральными вяжущими (цемент, гипс), так и органическими, полимерными связующими. В последние годы в Беларуси разработаны и запатентованы экологически чистые технологии по переработке отходов растительной биомассы путем измельчения и брикетирования для производства высококалорийного топлива, облицовочных и теплоизоляционных строительных материалов, а также фильтрующего древесного угля.
В связи с уникальными свойствами строительного гипса, его способностью создавать благоприятные температурно-влажностные условия для проживания человека встает проблема резкого увеличения выпуска этого прочного, легкого и огнестойкого материала. Его применение разнообразно: от комнатных перегородок, теплоизоляционных, акустических и огнезащитных штукатурок до строительных клеев, монолитных стяжек под полы, отделочных листов и облицовочных плит. Основной путь решения вопроса – его частичная замена фосфогипсом, отходом азотно-тукового производства, и борогипсом, побочным продуктом при производстве серной кислоты.
|
|
|
В связи с необходимостью частичной замены морально и физически устаревшего жилого фонда, представленного в основном крупнопанельными домами, все острее встает вопрос переработки самого отработанного бетона. С этой целью разработаны специальные технологии фракционированного дробления бетона, извлечения и очистки арматуры с целью повторного использования при получении новых железобетонных конструкций.
К материалам вторичного использования относится также разрушенный асфальт. Как показала практика эксплуатации, использование в смеси до 40% старого асфальта уменьшает стоимость покрытия на 30% без снижения его качества. Современные технологии дорожного строительства направлены на значительное повышение износостойкости покрытия. Один из вариантов использован в Швеции, где в состав нового покрытия вводят не только отработанный асфальт (до 60%), но и измельченные старые автомобильные покрышки. В Японии с использованием утилизированной резины получают амортизационные маты для высокоскоростных железных дорог.
Жизнедеятельность больших городов порождает свои проблемы – необходимость переработки бытовых отходов. Это обусловлено не только необходимостью уменьшения загрязнения окружающей среды, но и увеличением стоимости удаления этих отходов, выделением больших земельных участков для их захоронения, а также внедрением новых эффективных технологий их переработки в полезные продукты – материалы и энергию.
В состав бытовых отходов входят бумага, остатки пищевых продуктов, изделий из дерева, стекла, металлов. Отмечается тенденция к увеличению доли пластмасс, бумаги, стекла и металла. Переработка этих отходов за рубежом осуществляется посредством процессов сортировки, промывки, уменьшения размеров (размельчения, перемалывания, брикетирования) и преобразования (компостирования, сжигания с регенерацией тепла, пиролиза, гидролиза, влажного окисления). Эти процессы объединяются в различные технологические схемы, в результате которых вырабатываются топливо и энергия, извлекаются черные и цветные металлы, стекло и другие компоненты.
|
|
|
Стоимость материалов из вторичного сырья выше, чем первичного, на 15 – 30% в связи с относительно высокими затратами на сбор, хранение и сортировку отходов. В то же время переработка отходов позволяет отказаться от их захоронения, способствует выработке тепловой энергии, а также требует меньше энергии, чем при производстве первичных материалов (для стали – в 1,5 – 2, алюминия – в 3 – 3,5, меди – в 5 – 6 раз).
В США разработана новая технология производства кирпича из бытовых отходов. Вместо глины специалисты фирмы предлагают использовать шлаки, остающиеся после сожжения мусора в высокотемпературных печах. При этом отпадает необходимость в обжиге, неизбежном при изготовлении глиняного кирпича. Новый кирпич состоит из шлака (85 – 90% состава), цемента и химических добавок. Успешно освоена технология переработки старых газет и другой макулатуры в прессованный строительный материал, напоминающий фанеру.
Возросло использование вторичного стекла. Так, во Франции разработана технология производства кирпича и строительных блоков из стеклянного боя и пластмассовых отходов (80% стекла и 20% пластмасс). Битое стекло применяют для создания дешевого пеноматериала, который можно использовать в качестве теплоизоляции. Путем прессования смеси, состоящей из горячего песка и отходов полиэтилена (пленка, флаконы, бутылки) в Гродно получают кровельный материал – черепицу из термопласткомпозитов (полимер-песчаная).
Технология термообработки резиносодержащих и полимерных отходов рекомендуется для производства высококалорийных газовых продуктов (метан, этан, этилен) и высокомолекулярных смол.
Следовательно, применение бытовых и промышленных отходов в производстве строительных материалов является действенным средством экономии природных материалов и удешевления их производства.
|
|
|
Таким образом, можно определить основные пути снижения ресурсопотребления и стоимости строительства:
1. Снижение экспорта строительных материалов и изделий за счет разработки и внедрения современных отечественных ресурсосберегающих технологий.
2. Создание эффективных энергосберегающих проектно-конструк-торских решений общественных и жилых зданий различной этажности.
3. Отработка технологии и выпуск стеновых материалов, обеспечивающих низкую плотность и теплопроводность ограждающих конструкций.
4. Снижение энерго- и материальных затрат при получении цемента.
5. Снижение ресурсопотребления при производстве сборного железобетона.
6. Совершенствование технологии получения и расширение номенклатуры керамических, силикатных изделий и материалов из стеклорасплавов.
7. Переход на использование отечественных высококачественных теплоизоляционных материалов – органических и минеральных с волокнистой и ячеистой структурой.
8. Увеличение объема выпуска эффективных конкурентоспособных кровельных и гидроизоляционных материалов.
9. Расширение использования различных альтернативных видов энергии, в том числе за счет вторичных энергоресурсов.
10. Использование безотходных технологий, утилизация промышленных и бытовых отходов для производства строительных материалов различного назначения.
ГЛАВА 13.
Экология в строительстве
Проведенный учеными анализ жизнедеятельности человека за последние пятьдесят лет свидетельствует о катастрофически нарастающей тенденции разрушения окружающей нас природы. Вопрос стоит о выживании человека, в связи с чем требуют срочного пересмотра применяемые промышленные и строительные технологии. Если рассматривать их на примере Беларуси, то за период активной индустриализации многие доступные невозобновляемые национальные природные ресурсы были истрачены более чем наполовину: нефть – на 85%, песок стекольный – на 60%, песок строительный, гравий, глина для производства кирпича – на 50 – 60%. При этом надо обратить внимание на тот факт, что несмотря на такой большой расход полезных ископаемых, являющихся сырьем для производства строительных материалов, в жилье нуждается каждый пятый житель. Затраты и содержание имеющегося жилого фонда с каждым годом возрастают. При такой ситуации возможен только один выход – переход на альтернативную энергетику (солнца, ветра, воды), возобновляемые материалы и топливо, экотехнологии, значительно снижающие энерго- и ресурсопотребление.
|
|
|
В строительстве все эти направления объединены в понятие «энергопассивный экодом» – жилище ХХI века. Требования предъявляют не только к экологическому качеству жилья и малозатратной эксплуатации дома, но и к экологичности производства строительных материалов, технологии производства строительных работ, демонтажа зданий по истечении нормативного срока эксплуатации и утилизации строительного мусора.
«Энергопассивный экодом» должен сочетать в себе, с одной стороны, использование экологически чистых, легко возобновляемых материалов и энергий, с другой, – не наносить вред своей жизнедеятельностью окружающей природе и здоровью человека.
Пригодность материалов должна оцениваться по четырем основным параметрам: энергоемкость, экологичность, жизненный цикл, утилизация или повторное использование.
Энергоемкость – это совокупность энергозатрат при получении строительного материала, его транспортировке, монтаже и эксплуатации. Для оценки экологичности рассматривают следующие вопросы: вреден ли для здоровья человека сам материал или продукты его разложения при эксплуатации; требует ли он защитного покрытия и насколько оно безвредно; представляют ли опасность загрязнения окружающей среды его отходы и насколько безопасна их утилизация? Жизненный цикл определяют по критерию, равному отношению срока службы материала к нормативному сроку эксплуатации всего сооружения в целом. В это понятие включают также возможность ремонта материала и его взаимозаменяемость.
Очень важна возможность повторного использования или безвредной дешевой утилизации материала.
Примерами «энергопассивного экодома» в таких индустриально развитых странах, как Англия, США, Германия, Швеция могут служить дома с низким и даже нулевым потреблением энергии, без канализационных систем. Так в Стокгольме уже более двадцати лет эксплуатируется комфортабельный дом с бассейном и огромным зимним садом, не имеющий соединения с централизованными системами канализации, тепло-, электроснабжения и водопровода. Жизнедеятельность человека обеспечивают сбалансированные системы биологической переработки отходов, сбора и очистки дождевой воды, аккумулирования солнечной энергии для отопления.
|
|
|
Считается, что отопление жилища за счет солнечной энергии возможно в очень ограниченных областях земного шара. Однако, по многолетним наблюдениям метеорологов, на широте Минска с апреля по сентябрь на 1 м2 поверхности падает 297600 МДж солнечной энергии. При норме энергопотребления на 1 м2 отапливаемого помещения 70 квт·ч/год, что значительно выше, чем во многих странах Западной Европы, годовое потребление энергии составит всего 25200 МДж. Следовательно, израсходуется только 10 % солнечной энергии от падающей и ее будет достаточно как для отапливания, так и для горячего водоснабжения круглый год. Система канализации должна быть локальной и автономной, максимально использующей естественные процессы переработки и биотехнологии. Первый такой экодом строится в Минске для проверки работы всех систем жизнедеятельности в автономном режиме и оценки долговечности и комфортности сооружения.
Если проанализировать ситуацию с ресурсами местных возобновляемых строительных материалов в Беларуси, да и во многих других странах, будущее в жилищном малоэтажном строительстве за деревянными каркасными системами, а идеальным строительным материалом, сочетающим в себе свойства утеплителя и несущую способность, – прессованная солома в сочетании с глиняным связующим. В качестве примера можно рассмотреть следующие варианты индивидуального экодома на Беларуси.
Фундамент под наружные стены из монолитного бетона. Несущий деревянный каркас из брусьев сечением 100х100 мм, устойчивость которого обеспечивается жесткостью объемного деревянного каркаса с деревянным чердачным перекрытием и стропильной крышей. Конструкция крыши имеет скатную форму с выраженной южной ориентацией. Поверхность покрыта сплошным водовоздушным солнечным коллектором. Перекрытия – по деревянным балкам с подшивкой вагонкой. Ограждающие стеновые конструкции выполнены из модифицированных отпрессованных соломенных блоков размером 500х500/1000х360 мм, которые укладывают на раствор с последующим оштукатуриванием наружной поверхности по металлической сетке цементно-известковым раствором М50 и защитой ее фасадной краской. Изнутри стены облицованы силикатными блоками толщиной 100 мм, плотностью 600 кг/м3, с отделкой обоями или гипсоволокнистыми листами с декоративным покрытием.
Во втором варианте экодома все несущие конструкции монтируют из сборных элементов, которые выполняют из деревянного каркаса с эффективным долговечным утеплителем и облицовкой листовыми материалами (ДВП, фанера, цементостружечные плиты) или черновой доской. С внутренней стороны для отделки стен используют гипсокартонные листы или вагонку, с наружной – вагонку деревянную или металлическую (сайдинг).
Используемая нормативная литература
1. РДС 1.01.14-2000 Технические указания по экономному расходованию основных строительных материалов в гражданском строительстве.
ГЛАВА 14.
|
|
|
