Повторное использование дробленого бетона кратко

Вопросам повторного использования дробленного бетона посвящен ряд материалов в зарубежных журналах .

Срок службы сооружений из бетона, равно как и из других материалов, к сожалению, ограничен и ежегодные расходы на их ремонт и восстановление превышают половину стоимости нового строительства. В соответствии с европейской статистикой в среднем по странам Сообщества ежегодные отходы при строительстве, реконструкции и сносе отслуживших свой срок зданий также составляют около 1т на каждого жителя. Утилизация отходов строительства может осуществляться в двух направлениях: это повторное использование отдельных частей здания (фундаменты, стены) или его отдельных конструкций (балки, плиты, колонны) по прямому назначению в новом строительстве или переработка этих отходов (рециклирование) для их использования в качестве вторичных (рециклированных) сырьевых материалов. Те отходы, которые не могут быть по разным причинам рециклированы, идут в отвалы. В Великобритании, в частности, с целью сохранения природных ресурсов и стимулирования рециклирования (1) введён налог на применение каждой т природного заполнителя (“первичного сырья”) в размере 1,6 фунта стерлингов Ежегодно в странах ЕЭС в течение последнего десятилетия по данным (2) традиционно имело место:

Такой объем отходов вызывает определённое беспокойство общества и соответствующее давление правительств многих стран на строительную промышленность по всемерной их утилизации. Как видно из приведенной таблицы в ряде стран промышленная переработка отходов развита значительно лучше, чем в других, что может быть объяснено частично отсутствием в этих странах источников природного сырья и свободных мест для захоронений отвалов.

Благодаря своим замечательным свойствам бетон во многих случаях служит как для защиты природы в так называемых природоохранных сооружениях, так и для защиты самого человека от радиации и других вредных отходов, в т.ч. поглощая эти отходы в качестве крупных или мелких заполнителей. Недаром известный американский специалист P. Metha сравнивал бетон с богом Шива (в индийской мифологии этот бог выпил яд, чтобы спасти человечество). Однако бетон, с другой стороны, не может служить и мусорной корзиной для всех отходов строительства, т.к. в них могут содержаться вещества, вредные для самого бетона, особенно для его долговечности. Поэтому отходы строительства можно только частично использовать в новом строительстве, а почти 40% из них, включая мелкие фракции крупностью до 2мм, могут служить только в качестве засыпки при строительстве дорог. Остальная часть, после соответствующего рециклирования, может быть использована в качестве заполнителя для бетона. В соответствии с Рекомендациями РИЛЕМ (3) рециклированный или вторичный заполнитель крупностью ≥4мм классифицируется по происхождению на 3 типа:

1) отходы каменной кладки; 2) дроблённый бетон; и 3) смесь дроблённого бетона (макс 20%) и первичного заполнителя (мин 80%). Рекомендации содержат объязательные требования ко всем трём классам вторичного заполнителя: по объемной массе, водопоглощению, содержанию инородных тел и т.д. В Рекомендациях содержатся также требования к свойствам рециклированных заполнителей, включая гранулометрический состав, статическую прочность, коэффициент истираемости, содержание хлоридов, морозостойкость и т.п., которые не являются объязательными, если только они не оговорены национальными стандартами.

Применение рециклированных вторичных заполнителей оказывает значительное влияние на многие свойства бетона. Так, например, при 100% содержании дроблённого бетона в качестве крупного заполнителя прочность бетона не превышает 10 MPa, при введении в смесь 50% первичного заполнителя прочность бетона возрастает до 15 MРa, и даже при введении 80% первичного заполнителя изготовленный бетон редко отвечает всем требованиям, предъявляемым стандартным бетонам. Поэтому изготовители бетона с рециклированным заполнителем обязаны информировать об этом своих клиентов, дабы избежать возможных серьёзных последствий.

Изготовители бетона с рециклированным крупным заполнителем нередко сталкиваются с необходимостью повышенного расхода цемента и применением суперпластификаторов. Стоимость такого заполнителя также достаточно велика в связи с существенными энергетическими затратами на его дробление, очистку, рассев и мытьё. Т.к. экономическая целесообразность применения рециклированных заполнителей не всегда очевидна, то для успешного их применения требуется поддержка гражданского общества и политическая воля правительств.

В поддержку широкого применения рециклированных материалов выступает соответствующий комитет РИЛЕМ (4 ). Основываясь на многозначности термина “устойчивое развитие” применительно к строительству комитетом предложено несколько теоретико-экспериментальных моделей решения этой проблемы, среди которых:

1. Расчет жизненного цикла (РЖЦ) конструкции, в соответствии с которым в течение всего срока эксплуатации, включая ремонт и возможное повторное использование и рециклирование, оказывается минимальное воздействие на окружающую среду. Рассмотрен голландский подход последовательного изучения 10 этапов жизненного цикла изделий с возможными экологическими последствиями (“Дельфтская лестница”), включая систему возврата, при которой отслужившие свой срок строительные изделия возвращаются к первоначальному поставщику для ремонта, восстановления и повторного использования в той же роли. Комитетом предложена двухуровневая оценка использования отходов: “низкая” - при которой отходы идут только для использования в дорожном строительстве и “высокая” - при которой отходы идут на изготовление бетонных или других изделий.

2. Проектирование с учетом рециклирования (ПУР). Первичные сырьевые материалы, как правило, являются однородными (песок, гравий, глина, дерево, железная руда и т.д.), что позволяет достаточно легко использовать их в процессе изготовления каких-либо изделий. Этого нельзя сказать о вторичных сырьевых материалах, т.к. рециклирование требует существенного объема переработки: распознавания, измельчения, сепарирования и т.д. Но если раньше большинство из этих операций выполнялось вручную, то теперь имеются механизированные способы, которые значительно ускоряют и облегчают эту работу. Поэтому правительство Нидерландов и ряда других государств признали необходимость и целесообразность внедрения ПУР, основными принципами которого являются: уменьшение количественного состава материалов в изделии; лёгкая разбираемость изделий; маркировка всех частей из пластика таким образом, чтобы их легко можно было различить и отделить для дальнейшей раздельной утилизации.

3. Определение коэффициента экостоимость/цена (КЭЦ). Этот коэффициент имеет числовое значение и может использоваться в качестве сравнительной оценки различных проектных решений. Экостоимость представляет собой виртуальную, или скрытую стоимость изготовления и эксплуатации изделий экологическим способом, обеспечивающим известные принципы устойчивого развития. Цена изделия включает в себя стоимость материалов, энергии, труда, амортизации, налогов и прибыль. Этот коэффициент служит индикатором экологичности решения, который включает в себя все параметры изготовления и эксплуатации, выраженные в одной и той же размерности. Произведенные комитетом подсчеты значения КЭЦ, например, подтвердили примерно равную целесообразность применения дробленного бетона как в качестве подстилающих слоёв в дорожном строительстве (низкий уровень), так и для применения в качестве крупного заполнителя в бетоне (высокий уровень).

Повторное использование дробленного бетона во многих случаях весьма целесообразно и отвечает принципам концепции “устойчивого развития”, основные положения которой предусматривают экономию материалов и энергии, повышение долговечности конструкций и уменьшение негативного воздействия на окружающую природу, в т.ч.сохранение невосполнимых источников природных ресурсов. Наиболее продвинутые изготовители строительных материалов уже сейчас сопровождают свои материалы добровольной “Декларацией экологичности”.

Литература:

1. A. Leshchinsky, M. Lesinskij. Concrete aggregate from construction and demolition waste, BFT, N8, 2003, pp. 14-22.

2. Recycling of offshore concrete structures, fib Bulletin N18, 2002, pp.29

3. Specification for concrete with recycled aggregate, RILEM TC 121-DRG, Materials and Structures, V. 27, 1994, pp. 557-559

4. Ch. Hendrics and G. Jansen. Use of recycled materials in construction. Materials and Structures, V. 263, November 2003, pp. 604-608