Основные направления вторичного использования цементного и асфальтового бетонов

• Введение
• Глава 1. Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделии
• Глава 2. Вторичное использование цементного и асфальтового бетонов
• Глава 3. Оборудование для переработки некондиционного бетона и железобетона
• Заключение
• Литература

Анализ применяемого оборудования для механизации процесса разборки железобетонных конструкций, позволит выявить факт, что на территории Украины широкое распространение получило оборудование наименьшей производительности и наибольшей трудоемкости.

Рациональный выбор оборудования уже на первой стадии разрушения позволяет экономить затраты на получение вторичного заполнителя.

Бетон на вторичном заполнителе можно применять при общем малоэтажном строительстве, заливке фундаментов складских и производственных помещений, при строительстве гаражей, подсобных помещений и фундаментов.

Глава 1. Особенности производства различных видов бетонных и железобетонных изделии

Блочные бетонные и железобетонные изделия (ЖБИ) — блоки фундаментов, стен подвалов и пр. — в большинстве случаев изготавливают на полигонах со стационарно-поточной (стендовой) и прямоточной (агрегатно-поточной) организацией технологии с частичной или полной распалубкой после уплотнения бетонной смеси.

Формование беспустотных фундаментных блоков и блоков стен подвала из малоподвижных и жестких смесей на стендовых площадках в скользящей опалубке производится следующим образом. Смазанные формы жестко закрепляют на стенде, затем укладывают и уплотняют навешенными на форму вибраторами бетонную смесь, после чего опалубку краном снимают. В теплое время года поверхность изделий укрывают, и вызревание бетона происходит в естественных условиях. Зимой формование блоков производят на подогреваемой поверхности стенда с укрытием изделий колпаками, матами или в неглубоких камерах пропаривания, электропрогрева и обогрева.

При уплотнении смеси на виброплощадках сплошные изделия бетонируют в формах с откидными бортами.

Изготовление пустотелых (пустотных) (пустотных) железобетонных изделий в зависимости от характера производства (заводское или полигонное), организации технологии и применяемого оборудования может производиться различными способами. В стационарно-поточном (стендовом) производстве фундаментов с уплотнением смеси вибровкладышами неразъемную скользящую опалубку закрепляют на стенде", и бетонную смесь загружают примерно до уровня низа гнезда 1. Затем устанавливают стаканный вибровкладыш, заполняют форму 2 бетонной смесью доверху и уплотняют ее, после чего извлекают вибровкладыш 3 и снимают опалубку 4.

В условиях прямоточного (агрегатно-поточного) производства формование массивных пустотелых (пустотных) изделий можно выполнять тремя способами: с уплотнением смеси на виброплощадках — способ треста «Тагилстрой», с помощью горизонтальных вибровкладышей на установках конструкции Н. Ф. Скворцова и с уплотнением комбинированным способом на машине СА-2.

Для изготовления блоков стен подвала с несквозными пустотами способом треста «Тагилстрой» применяют пакет вкладышей (называемый иногда «гребенкой»), скользящие неразъемные формы и поддоны с вырезами в соответствии с размерами и расположением пустот блока. Вкладыши имеют конусообразные оголовники, заканчивающиеся штырем на уровне верхней плоскости блока. Конусный оголовник предназначен для предохранения слоя бетона над пустотами от обвала, а штыри исключают образование вакуума в пространстве между оголовником и бетоном при распалубке и таким образом предупреждают возможности обрушения надпустотных бетонных куполов. При формовании на прикрепленный к виброплощадке пакет вкладышей устанавливают поддон и соединенную с ним замками скользящую опалубку, затем производят укладку и уплотнение бетонной смеси. Отформованные изделия краном снимают с виброплощадки и направляют в камеры тепловой обработки, где производят снятие скользящей опалубки.

Установка Н. Ф. Скворцова состоит из неподвижной формы с открывающимися бортами, каретки, служащей для горизонтального перемещения вибровкладышей и бетоноукладчика. После очистки, сборки и смазки неподвижной формы в нее устанавливают поддон, а затем кареткой вводят вибровкладыши, а бетоноукладчиком подают и распределяют бетонную смесь. По окончании уплотнения извлекают вибровкладыши, открывают борта форм и свежеотформованные изделия на поддоне краном перемещают к месту твердения.

Установка СА-2 конструкции С. М. Афанасьева представляет собой виброплощадку, оборудованную подъемным механизмом для вертикального перемещения вибровкладышей. При изготовлении блоков стен подвала с вертикально расположенными пустотами на установке используют сборно-разборную бортовую оснастку, металлический поддон, вибропригруз и поворотную траверсу. Собранную бортовую оснастку с прикрепленным к ней поддоном, имеющим прорези для пропуска вибровкладышей, размещают на виброраме установки, после чего в нее снизу подъемным механизмом вводят пакет вибровлкадышей. Уложенную в форму бетоноукладчиком с объемной дозировкой бетонную смесь интенсивно уплотняют на виброплощадке вибровкладышами и вибропригрузом. Отформованное изделие накрывают плоским поддоном, а затем специальной траверсой снимают с установки, поворачивают на 180° и устанавливают на вагонетку.

После освобождения от бортовой оснастки и поддона с прорезями изделие на поддоне направляют к месту твердения.

Кроме блоков стен подвала, установка СА-2 позволяет формовать другие сплошные и пустотелые изделия с вертикальным и горизонтальным расположением пустот (стеновые, вентиляционные и дымовые блоки, перемычки, балки и т. д.).

Производство линейных изделий, к которым относятся конструкции с относительно небольшим по величине сечением, но значительной длиной и массой (фундаментные и подкрановые балки, балки покрытий, колонны), осуществляют в цехах со стационарно-поточной (стендовой) или прямоточной (агрегатной) организацией производства.

Универсальный механизированный стенд для производства таких изделий методом виброштампования конструкции НИИЖБа и «Гипростройиндустрии» включает железобетонные площадки со штырями для намотки арматуры, арматурно-намоточную машину ДН-7, формовочный агрегат, укладчик покрывала стенда ДТ-200, передаточную тележку, вспомогательное оборудование и систему масляного прогрева при тепловой обработке изделий. Штыри для намотки арматуры крепят на рамах, имеющих возможность перемещаться в сторону натяжения арматуры, что позволяет передавать усилие натяжения арматуры на бетон изделия после его затвердевания* Напряженная — арматура наматывается на штыри арматурно-навивочной машиной. На торцевых упорах стенда установлены автоматические прижимы, фиксирующие намотку при случайных обрывах арматуры.

После укрепления на площадке бортовой оснастки бетоноукладчиком с ленточным питателем укладывают бетонную смесь. Уплотнение бетонной смеси с одновременным формованием ребер изделия производят виброштампом, состоящим из сменных пуансонов и вибропригруза. Давление штампа на смесь 0,01 МПа (0,1 кГ/см2). Пуансон представляет собой металлическую сварную коробку, нижняя часть которой повторяет очертания изготовляемого изделия. Чтобы легче отрывать пуансоны от бетонной смеси, их снабжают воздушными клапанами длиной 100 000 мм и шириной 3500 мм каждый, с девятью упорами, воспринимающими усилия натяжения арматуры в 10 МН (1000 Т). На стендах можно выпускать изделия высотой до 2000 мм с проволочной, стержневой и прядевой арматурой. Изготовление конструкций ведут в металлических формах с «паровой рубашкой», прикрепленных к стенду специальными прижимами. Очищенные формы смазывают с помощью пистолетов-распылителей, присоединяемых к магистральному трубопроводу централизованной системы подачи смазки. Заготовку и укладку арматуры производят описанными выше способами. После этого производят сборку форм, и гидродомкратом натягивают арматуру. Для заготовки плетей в производстве изделий со стержневой арматурой в цехе размещают установку для сварки плетей и машину для упрочнения стержней.

Бетонную смесь нужной марки подают в зону действия мостового крана самоходной бадьей. Бадью мостовым краном снимают с тележки, транспортируют к бетонораздатчику типа СМЖ-71 (6578С) и перегружают в бункер. Бетоноукладчик, пути которого расположены параллельно полосам стенда, консольным ленточным питателем выдает бетонную смесь в формы. Уплотнение бетонной смеси производят вибраторами, укрепленными на бортах форм, и переносным ручным виброинструментом. По окончании уплотнения смеси производят пропаривание изделий в формах. Для предотвращения испарения влаги во время. тепловлажностной обработки изделия сверху покрывают брезентом. По достижении бетоном заданной прочности производят передачу усилия натяжения арматуры на бетон с помощью песочных муфт или винтов, имеющихся на анкерных зажимах. После снятия натяжения и распалубки арматуру разрезают специальной машиной или керосинорезом. Изделия с помощью траверсы мостовым краном переносят и устанавливают на свободной площади, где осуществляют контроль качества и мелкий ремонт. Готовые изделия грузят на тележку и вывозят на склад готовой продукции.

Плоские, ребристые и криволинейные плиты и панели в зависимости от мощности предприятия, используемого оборудования, размеров изделий и других местных условий изготавливают со стационарно-поточной, а также непрерывно — и прерывно-поточной (стендовой, агрегатной и конвейерной) организацией производства.

В стационарно-поточном (стендовом) производстве при уплотнении смесей вибрированием используют обычные стенды и специальные установки конструкции «Гипростройиндустрии», состоящие из матриц с откидными бортами, подъемных рам со штырями для напряженной арматуры и специальных бетоноукладчиков. Для подачи пара в матрицах имеются полости и предусмотрена возможность отвода конденсата.

Для формования ребристых плит и панелей способом виброштампования применяют рассмотренные ранее стенды конструкций НИИЖБа и «Гипростройиндустрии» .

Тонкостенные криволинейные панели и панели двоякой кривизны, применяемые для покрытия промышленных зданий, изготавливают по стендовой технологии на утепленных железобетонных матрицах с помощью формовочной машины. Принцип работы машины заключается в непрерывном формовании панелей способом скользящего виброшаблона. Бетонная смесь из бункера попадает на поверхность железобетонной матрицы, создавая затвор, препятствующий истечению остальной смеси. По мере продвижения вперед задняя стенка бункера профилирует поверхность и срезает излишки смеси, а оставшийся на матрице слой бетона уплотняется до заданной толщины виброшаблоном. При движении машины вдоль рельсов, уложенных по обе стороны матрицы, бункер и шаблон перемещаются по боковым направляющим матрицы, повторяя их кривизну. Благодаря этому образуются продольный и поперечный профили панели и получаются изделия заданной толщины.

Рабочая скорость передвижения машины с включенными вибраторами, расположенными внутри виброшаблона, составляет 0,5 м/мин.

Рис. 1

Поверхность изделия заглаживают на большей скорости. Подъем бункера и виброшаблона, необходимый при перемещении машины с матрицы на матрицу, осуществляется механизмом подъема с помощью тросов. Панели формуют в железобетонных матрицах сборно-монолитной конструкции. В торцах матрицы устанавливают съемные металлические щиты, образующие опалубку поперечных ребер панелей.

В производстве тонкостенных криволинейных панелей применяют только жесткую бетонную смесь, которая при вибрировании не сползает по уклону матрицы. Во время пропаривания матрицу с изделием накрывают специальным коробом. Прежде чем снять панель, к ней болтами прикрепляют две монтажные вантовые распорки с проушинами, которые используют для извлечения панели из формы и монтажа. Это позволяет изготовлять панели без монтажных петель.

При прямоточной (агрегатной) организации технологии используют обычные и опрокидные формы с уплотнением смеси на виброплощадках. На рис. 120 показан цех по производству конструкций для промышленного строительства производительностью 30 тыс. м3 в год (409−10−15). Изготовление изделий ведется в формах и на поддонах на двух постах, каждый из которых оборудован виброплощадкой СМЖ-200А грузоподъемностью 15 т, продольным формоукладчиком СМЖ-153 и бетоноукладчиком СМЖ-162. Пролет оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 15 т с автоматическими захватами СМЖ-46.

Технологический процесс сводится к следующему. Распалубленная форма или поддон подвергается чистке и смазке с помощью распылителя, подключаемого к линии централизованной подачи смазки. При изготовлении предварительно напряженных изделий со стержневой арматурой последняя электротермическим способом на установке СМЖ-129 (6596С/2) напрягается и закрепляется на поддоне. При изготовлении обычных изделий в поддон или форму укладывают арматурный каркас и закладные детали, после чего форма или поддон мостовым краном переносится на формоукладчик, где на поддон устанавливают бортоснастку. Формоукладчиком форма или поддон подается на виброплощадку и автоматически закрепляется на ней.

При изготовлении плоских изделий операции на формовочных постах автоматизированы. Во всех остальных случаях управление процессом формования осуществляется дистанционно. Подача бетонной смеси к формовочным постам осуществляется с промежуточной эстакады самоходными раздаточными бункерами СМЖ-1 (6611 А) емкостью 1,8 м³ непосредственно в бункера бетоноукладчиков.

Арматурные каркасы в готовом виде подаются из арматурного цеха к месту расположения постов распалубки и укладки арматуры. Там же размещена и установка для электротермического натяжения стержней.

Рис. 2. Типовой цех по производству конструкций для промышленного строительства с двумя формовочными постами 3000 X 6000 мм: а — технологическая схема; б — план; 1 — самоходная тележка для транспортирования готовых изделий грузоподъемностью 20 т; 2 — тележка-прицеп; 3 — кран мостовой электрический грузоподъемностью 15 т; 4 — раздаточный бункер; 5 — бетоноукладчик; 6 — виброплощадка грузоподъемностью 15 т; 7 — формоукладчик продольный грузоподъемностью 15 т; 8 — камеры пропаривания; 9 — установка для электротермического натяжения стержней; 10 — формы; 11 — арматура сварная; 12 — стенд для контроля и ремонта изделий; 13 — стенд для сборки утепленных панелей; 14 — площадка складирования готовой продукции; 15 — пост распалубки и сборки форм; 16 — стеллаж для складирования стержней.

После формования изделий краном снимается бортоснастка и поддон с изделием транспортируется к камере тепловлажностной обработки. Ямные камеры снабжены устройствами с автоматически действующими кронштейнами СМЖ-293, которые в зависимости от типа и высоты изделий дают возможность устанавливать изделия в 4−6 ярусов. Применеиие камер с различным количеством ярусов требует переналадки направляющих стоек в зависимости от выпускаемой продукции. После тепловлажностной обработки изделия из камер извлекают краном и переносят к постам распалубки и сборки форм. Распалубленные изделия проходят контроль.

При изготовлении трехслойных утепленных панелей сборку их производят на стенде. Опрокидывание скорлуп панели ребрами вверх осуществляют при помощи мостового крана, а соединение скорлуп между собой — электросваркой. Обнаруженные при этом дефекты устраняют, изделия маркируют и после выдерживания грузят мостовым краном на самоходную тележку с прицепом и вывозят на склад готовой продукции. В зимнее время изделия выдерживают в цехе в течение 4 ч.

В состав аналогичной линии для производства панелей стен и покрытий промышленных зданий в типовом цехе (409−10−16/72) с двумя постами, предназначенными для изготовления изделий шириной 15С0 — 3000 м и длиной 12 000 мм, входят: виброплощадка СМЖ-199А грузоподъемностью 24 т, бетоноукладчик СМЖ-162, формоукладчик СМЖ-35А, установка для натяжения арматуры СМЖ-84, ямные камеры пропаривания. Пролет оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 30/5 т с автоматическими захватами СМЖ-50.

Формование изделий этого типа в непрерывно — и прерывно-поточном (конвейерном) производствах осуществляют — на прокатных станах и двухъярусных конвейерных линиях с принудительным ритмом. Последние характеризуются наиболее совершенным оборудованием. прямоточном (агрегатно-поточном) производстве подготовка опалубки и укладка арматуры производится на специальных площадках — постах, укладка и уплотнение бетонной смеси — на формовочных установках, а тепловлажностная обработка — в большинстве случаев в ямных камерах. Для изготовления пустотелых изделий в последние годы разработан ряд автоматизированных установок, на которых уплотнение смеси осуществляют на виброплощадках и вибропригрузом СМЖ-36 (7385/12СА) или вибровкладышами и вибропригрузом СМЖ-24 (СМ-563М), СМЖ-227, СМЖ-228, 6669 и др. Установки СМЖ-24,СМЖ-227 и СМЖ-228 предназначены для формования многопустотных панелей длиной до 6260 мм и шириной 1000−1600 мм, а агрегат СМЖ-36 — для изготовления вентиляционных блоков размером до 3280×2320 мм, с производительностью (по объему изделия) соответственно 24, 30 и 14 тыс. м3/год.

Автоматизированная линия изготовления многопустотных панелей перекрытий включает машины: бетоноукладчик СМЖ-69А, формовочную машину СМЖ-227, самоходный портал СМЖ-228 с вибропригру-зочным щитом и раздвижной бортоснасткой, а также комплектующее оборудование: унифицированные поддоны СМЖ-229, траверсу с автоматическим захватом СМЖ-226 и направляющие стойки в камерах пропаривания СМЖ-293. При помощи машины СМЖ-227 надвигают и извлекают пустотообразователи: самоходный портал СМЖ-228 предназначен для подачи поддонов на пост формования, установки и снятия бортовой оснастки и для опускания и подъема пригрузочного щита.

В отличие от этой линии, установка с формовочной машиной СМД-24 и установка 6669 оснащены стационарным пригрузочным щитом консольного типа СМЖ-242А.

Установка Ленинградского объединения «Баррикада» предназначена для формования панелей шириной 2395 мм и длиной до 6260 мм с четырьмя горизонтально-овальными пустотами. Отличительными особенностями такой установки является виброплощадка грузоподъемностью 10 т, у которой вместо пружинных амортизаторов применены упругие прокладки из прорезиненной транспортерной ленты и пневмопригруз. Несмотря на простоту конструкции и меньшую массу, виброплощадки на упругих прокладках отличаются повышенной вибрацией опорной рамы и фундаментов, что вызывает необходимость принятия защитных мер для предотвращения вредного воздействия колебаний на организм рабочих.

Выбор способа производства этой группы изделий определяется формой и размерами их поперечного сечения, характером армирования, а также свойствами используемых бетонных смесей и бетонов.

В производстве изделий с трубчатым сечением для укладки и уплотнения смеси используют однослойное и многослойное центрифугирование, центрифугирование в сочетании с вибропрокатом, вибро — и гидропрессованием, метод вибропротяжки пустотообразователя (сердечника) и др. Бетонные смеси готовят на обычном, быстротвердеющем и расширяющемся цементах. Предварительно напряженные конструкции изготавливают с натяжением арматуры до затвердения, в процессе твердения и по окончании твердения бетонной смеси.

Методом центрифугирования изготавливают широкий ассортимент изделий трубчатого сечения: канализационные, водопроводные, газопроводные, нефтепроводные напорные и безнапорные трубы, крепежные стойки для шахтных выработок, а также опоры и мачты линий связи, освещения и электропередач. Процесс формования изделий в разъемных и одношовных формах на центрифугах складывается из следующих операций:

1) очистки, смазки, сборки форм и укладки арматурного каркаса или натяжения арматуры на специальных станках;

2) установки фланцев и надевания бандажей;

3) загрузки бетонной смеси и ее уплотнения по заданному режиму;

4) слива воды, снятия фланцев и бандажей;

5) тепловлажностной обработки;

6) распалубки, приемки, складирования и хранения изделий на складах.

Технологические линии формования изделий методом центрифугирования укомплектовывают центрифугами, стендами СМЖ-П9 и СМЖ-121 для снятия бандажей с форм и кантования (поворачивания) их из горизонтального положения в вертикальное перед установкой в камеры пропаривания, а также механизированными постами СМЖ-122 и СМЖ-123 распалубки, чистки и смазки форм.

В зависимости от размеров изделий и подвижности смеси ее загрузку в формы производят тремя способами: ложковыми питателями с одного или двух торцов формы, бетонораздатчиком в наклоненные формы и бетоноукладчиком в одну половину формы до ее сборки. На предприятиях используется также способ изготовления изделий в цельных формах с парафинированием, который позволяет значительно уменьшить массу, упростить конструкцию и увеличить оборачиваемость форм. Однако при этом усложняется технология формования, почти вдвое увеличивается количество центробежных станков, возникает необходимость в специальных устройствах для подогрева и очистки парафина, а также повышается глубина ямных камер и высота помещения пропарочного отделения.

Неразъемные формы перед загрузкой смесью покрывают с внутренней стороны расплавленным парафином, который, остывая, образует прослойку толщиной 4−5 мм.

Парафинирование форм ведут на установках, включающих центрифуги, бачки с электрическим или паровым подогревом, оборудованные автоматическими дозаторами, и гибкие резиновые шланги. Длительность процесса парафинирования форм составляет примерно 16 мин, в том числе остывание и твердение парафина ¦ - 8 мин. После этого в форму устанавливают арматурный каркас, производят загрузку бетонной смеси и центрифугирование.

Форму с изделием транспортируют в пропарочную камеру и устанавливают там в вертикальном или наклонном положении. Камеру закрывают крышкой и в нее пускают пар. При температуре 60−70° С парафин расплавляется и стекает вниз, создавая зазор между формой и трубой. Через 2−3 ч камеру открывают и. форму снимают, затем камеру вновь закрывают, и пропаривание продолжается. Расплавившийся в камерах парафин стекает в приямки, собирается, очищается и снова используется в производстве.

Оригинальный метод изготовления напорных железобетонных труб предложен проф. И. Н. Ахвердовым. Укладка и уплотнение бетонной смеси выполняется в три слоя, благодаря чему в стенке трубы образуются три прослойки раствора, обогащенного цементом. Такие трубы с обычной арматурой могут быть применены на избыточное рабочее давление до 0,4 МПа (4 ати). Производство труб по описанному методу с использованием гироскопических центрифуг налажено в г. Минске.

В США широко применяют метод изготовления труб центрифугированием с вибропрокатом (метод Цен-ви-ро), на основе которого у нас разработана технология, отличающаяся от американской формованием изделий в неразъемной опалубке с парафинированием. Этот метод предусматривает формовку и уплотнение труб центрифугированием с одновременным вибрированием вращающейся формы / прислонными вибраторами 2 с распределением и прокатом бетонной смеси подпрессовывающим валиком 3. Форма приводится во вращение моторным приводом через колеса 4 с резиновыми надувными покрышками. Весь процесс формования труб автоматизирован и выполняется в следующем порядке. После того как форма с уложенным арматурным каркасом установлена на пневмоколеса и приведена во вращение, самоходный шнековый питатель начинает загрузку жесткой бетонной смеси (жесткость 100−150 с) от одного конца формы к другому и обратно под подпрессовывающий валик, который облегчает распределение бетона в форме.

Одновременно с началом загрузки смеси к форме прислоняют четыре вибратора, укрепленные на виброраме, которые производят интенсивное вибрирование формы и распределение бетона по стенкам формы и вокруг каркаса. Подача смеси заканчивается, когда подпрессовывающий валик начинает выжимать лишнюю смесь из формы. После этого поднимают подпрессовывающий валик и отводят виброраму. Затем придвигают поджимающие верхние обрезиненные ролики к форме и увеличивают число оборотов центрифуги. Вращение формы с максимальным числом оборотов вызывает некоторый дополнительный отжим воды и еще большее уплотнение бетона. При уменьшении скорости вращения специальной гладилкой выравнивают внутреннюю поверхность трубы, способствуя удалению остатков воды с поверхности. В заключение верхние ролики отводят, одну поддерживающую тягу валика отключают, и форму снимают со станка.

Рис. 3. Принципиальная схема центрифугирования напорных труб на центробежных вибропрокатных станках: 1 — лебедка; 2 — поддерживающие ролики; 3 — сердечник; 4 — резиновые подушки пневмопригруза; б — щиты пневмопригруза; б — траверса; 7 — форма; 8 — компрессор; 9 — опоры для формы; 10 — виброплощадка

Изготовление безнапорных труб диаметром и длиной до 1500 мм в вертикальном положении с частичной распа; лубкой методом виброцентрифугирования осуществляют на станках СМЖ-40. В наружную часть формы, установленную на вращающемся столе, опускают вибросердечник, после чего лопастным питателем производят загрузку бетонной смеси и ее уплотнение. Верхний торец трубы дополнительно уплотняют прессующим кольцом. После остановки станка наружную опалубку снимают, а форму на поддоне отправляют в камеру пропаривания. Производительность станка — 84 м труб/смену. Бетон, уплотненный вибрацией, прокаткой и центрифугированием, получается очень плотный и водонепроницаемый при давлении до 0,8−0,9 МПа (8 — 9 ати).

Глава 2. Вторичное использование цементного и асфальтового бетонов

Заполнители из дробленого бетона. В результате разборки зданий и сооружений, а также накопления некондиционной продукции на предприятиях сборного железобетона образуются значительные количества так называемый бетонного лома. Переработка бетонного лома направлена в настоящее время в основном на получение вторичных заполнителей и высвобождение арматурной стали.

Широкое распространение получила технология, когда оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают на месте демонтажных работ, а полученный заполнитель используется, в основном, для устройства щебеночной подготовки дорожных одежд и оснований. Эффективной является технология, предусматривающая получение фракционированного щебня (7.3) и использование его при заводском производстве бетона и железобетонных конструкций.

Разрушение конструкций при утилизации бетонного лома может производиться ударными методами, раскалыванием, резкой, дроблением. Из средств разрушения ударными методами применяют гидравлические и пневматические молоты, раскалыванием — гидроклинья; резкой — алмазные круги, оборудование для плазменной резки и др.; дроблением — бетоноломы с перемещаемыми прямыми или изогнутыми зубьями, подвешиваемые на экскаваторе вместо ковша. При разрушении крупногабаритных конструкций может быть использована энергия взрыва и расширения. Применение расширяющихся реактивов позволяет уменьшить шум, вибрации и выброс строительного мусора при разрушении конструкций. Ряд расширяющихся реактивов разработан на основе извести.

Разработан ряд установок первичного дробления некондиционного бетона и железобетона с применением дробильно-сортировочного оборудования, используемого при переработке битого камня из карьеров. Коэффициент полезного действия таких установок ниже, чем камнедробильных. Для разрушения железобетонных конструкций длиной до 12 м применяют гидравлические прессы, развивающие давление до 2 МПа.

Арматура из бетона извлекается с помощью магнитных сепараторов. После извлечения арматуры бетонный лом поступает на щеко-вую дробилку для получения вторичного щебня.

Установлено, что применение крупных заполнителей из дробленого бетона классов В20-В40 позволяет получать бетон той же или незначительно (на 5−10%) ниже прочности бетона на природных заполнителях.

С уменьшением крупности вторичного заполнителя (до 3−10 мм) при прочих равных условиях прочность существенно снижается. Наибольшее снижение прочности характерно для бетона на вторичном известняковом заполнителе (около 20%) и примерно вдвое меньше — на гранитном.

При замене мелкого природного заполнителя (из кварцевого песка средней крупности) заполнителем из дробленого бетона (фракции менее 3 мм) при В/Ц-0,65 прочность снижается в среднем на 20% для бетона на вторичном гранитном и на 25% для бетона на вторичном известняковом заполнителях. При этом существенно ухудшается удобоукладываемость бетонных смесей.

Использование вторичных заполнителей увеличивает деформативность бетона; она тем больше, чем меньше крупность заполнителя и прочность бетона, подвергаемого дроблению. Модуль упругости бетона на вторичных заполнителях снижается на 7−18% по сравнению с бетоном на природных заполнителях. Ухудшение прочностных свойств бетонов на заполнителях из дробленого бетона и возрастание их деформативности под нагрузкой могут быть компенсированы введением в смесь добавок суперпластификаторов.

Положительный эффект достигается при использовании крупного заполнителя из дробленого бетона в сочетании с природным кварцевым песком.

Применение крупного заполнителя из дробленого бетона не уменьшает, а в некоторых случаях увеличивает морозостойкость. Это обусловлено высокой прочностью сцепления зерен этого заполнителя и цементного камня. Применение мелкого заполнителя из дробленого бетона приводит к снижению морозостойкости из-за его высокого водопоглощения и, как следствие, повышенной капиллярной пористости бетона.

Повышение качества заполнителей из дробленого бетона достигается их активацией. Эффект активации заполнителей состоит в разрушении слабых зерен щебня или удалении остатков цементного камня, образовании свежих сколов, что приводит к повышению технических характеристик бетонов за счет улучшения качества контактной зоны.

Из методов активации можно отметить механические, химические и др. При механических методах активации дробленого бетона предусматривается самоизмельчение при перемешивании щебня в смесительных установках или их обработка в шаровых мельницах с металлическими шарами.

Хорошие результаты достигнуты в случае помола дробленого бетона со стальными шарами после предварительного низкотемпературного обжига. В данном случае был получен щебень, практически свободный от растворного компонента, а его свойства — дробимость, водопоглощение и насыпная плотность близки к аналогичным показателям исходного щебня.

В Москве введено несколько комплексов по утилизации железобетонных отходов. Однако существующая система переработки отходов далека от совершенства, имеющиеся установки по своей производительности и составу технологического оборудования не в состоянии обеспечить переработку всех строительных отходов, образующихся в городе.

Регенерация асфальтобетона. Реконструкция автомобильных дорог, строительство в городах магистральных дорог приводит к увеличению из года в год количества старого асфальтобетона, который может быть регенерирован и использован повторно. Повторное использование старого асфальтобетона позволяет существенно сократить расход нефтяного битума при производстве ремонтно-восстановительных работ.

Разрушение асфальтобетонных покрытий вызывается воздействием погодно-климатических условий и механических перегрузок от движущихся автотранспортных средств. При этом битум стареет — становится более жестким, повышается его температура размягчения и хрупкости, увеличивается вязкость, уменьшается растяжимость, нарастает содержание асфальтенов.

Минеральные частицы в асфальтобетоне вследствие механических воздействий подвергаются дезинтеграции, изменяется гранулометрический состав.

Для расчета состава асфальтобетона, получаемого из старого материала с добавлением нового битума и минеральных составляющих, необходимо определить гранулометрический состав и плотность минерального остова старого асфальтобетона после экстрагирования из него битума, вязкость или температуру размягчения и глубину проникания выделенного битума и его количественное содержание. Затем рассчитывают необходимое количество вновь добавляемых минеральных составляющих и битума. Регенерация на асфальтобетонном заводе дает экономию средств и материалов на 15−20%, регенерация на месте — примерно 30% (по сравнению с укладкой нового слоя толщиной 4 см), холодная регенерация — 30−40%.

Для восстановления свойств битума необходима его пластификация путем добавления менее вязкого битума, гудрона или высокоароматизированных тяжелых нефтяных фракций (например, экстрактов селективной очистки масел). Количество вводимых пластифицирующих добавок в старый битум составляет 8−12% от массы битума, содержащегося в старом асфальтобетоне.

В связи с изменением гранулометрического состава старого асфальтобетона при его регенерации вводят свежие каменные материалы в количестве 10−20% по массе.

На основании накопленного опыта в практику использования старых асфальтобетонных материалов вошли в основном два способа:

1) предварительное нагревание отслуживших срок слоев асфальтобетонных покрытий, их разрыхление на глубину 4−5 см, добавление новых каменных материалов и битума (или готовой смеси), разравнивание и уплотнение. Все операции производят на ремонтируемом участке автомобильной дороги. Битум может быть введен в виде эмульсии. Можно добавлять гудрон или тяжелый экстракт селективной очистки масел для пластификации старого битума из покрытия;

2) снятие старого асфальтобетона, его транспортирование к смеси тельной установке, дробление до размеров не крупнее 50 мм, загрузка в смеситель принудительного действия с одновременным добавлением новых каменных материалов и вяжущего, доставка полученной асфальтобетонной смеси к месту восстановительных работ, ее укладка и уплотнение. Смесь может содержать до 80% старого асфальтобетона.

Кусковой старый асфальтобетон размером до 60 см из приемного бункера подается питателем / в щековую дробилку 2, откуда ленточным конвейером — на молотковую дробилку 3, где измельчается до частиц мельче 40 мм на гранулят, и непрерывным дозатором 4 подается в сушильно-смесительный агрегат 5. Необходимое количество добавочного щебня, песка и минерального порошка (обычно 20−40%) из агрегатов питания 6 и силосной банки 7 непрерывными дозаторами также подается в сушильно-смесительный агрегат. Добавочное количество битума (обычно 2−4% массы материала) подается в среднюю часть барабана 8. В барабанном смесителе происходит плавление гранулята, нагрев минеральной части и вбрызгивание битума 9. Готовая смесь выгружается в ковш скипового подъемника и направляется в бункер готовой продукции 10, а затем в автомобиль-самосвал.

Глава 3. Оборудование для переработки некондиционного бетона и железобетона

В мировой практике организация производства и использования вторичного заполнителя из бетонного лома осуществляется по трем вариантам:

1. Бетонный лом с места демонтажных работ транспортируется на завод по производству заполнителей, и полученный заполнитель направляется на бетонный завод (две транспортные операции).

2. Оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают непосредственно на месте демонтажных работ, и полученный заполнитель отправляется на бетонный завод или строительный объект (одна транспортная операция).

3. Получение заполнителя из бетонного лома и производство на его основе организовано на месте демонтажных работ (внутризаводское транспортирование).

В отечественной практике получила распространение технология переработки и использования бетонного лома по второму варианту территориальной схемы — цикл А, когда полученный вторичный заполнитель используется в основном для устройства щебеночной подготовки дорожных покрытий и оснований. Более эффективной является технология переработки и вторичного применения бетона по третьему варианту территориальной схемы — цикл Б. Полученный вторичный щебень может быть использован в качестве крупного заполнителя при заводском приготовлении бетонов прочностью от 5 до 30 МПа.

В Японии наибольшее распространение получил третий вариант схемы переработки и вторичного использования бетона (рис. 2.14).

Рис. 5.

Для повышения экономичности использования бетонного лома в качестве вторичного заполнителя для бетона целесообразно приготавливать такой заполнитель на месте производства работ с помощью небольшой дробилки и грохота. Здесь же производится последующее приготовление и укладка бетонной смеси при возведении нового сооружения.

Технология производства вторичного заполнителя по «замкнутой системе», получила широкое распространение в Нидерландах.

Одновременно используется технология переработки по «незамкнутой системе», обеспечивающая более высокую производительность на том же оборудовании, но имеющая существенный недостаток в менее четком определении максимальной крупности частиц, что может привести к недопустимым колебаниям в размерах фракций получаемого продукта.

Технологическое оборудование используемое для переработки некондиционного бетона: установки первичного дробления (разрушения), вторичного дробления и фракционирования.

Комплекс по переработке некондиционных ЖБИ и бетонных отходов производства.

Назначение

Установка предназначена для рекультивации некондиционных железобетонных изделий и бетонных отходов производства в щебень с попутным извлечением арматуры на металлолом.

утилизация переработка бетон вторичный

Основными стадиями переработки некондиционного железобетона являются: разрушение некондиционного железобетона до размеров не более 200 мм с высвобождением арматуры вторичное дробление на фракции 0−20 происходит на дробилке среднего дробления.

Техническое решение

Установка имеет неподвижный колосниковый стол, а изделие перемещается вдоль стола до пресса, разрушающего изделие. Максимальные габариты перерабатываемых изделий 12×1,5×0,6 м.

· Усилие пресса 1600 кН. Разрушение происходит циклично полосами шириной до 200 мм на всю ширину перерабатываемой панели.

· Пресс установки имеет гидравлический привод рабочих органов.

· Конструкция комплекса предусматривает возможность демонтажа и транспортировки его отдельными частями; не требует сложных фундаментов и приямков. Для монтажа комплекса, как правило, достаточно иметь выровненную забетонированную или с уложенными дорожными плитами площадку.

· Производительность зависит от характера перерабатываемой некондиции. При пеpeработке неармированнных бетонных отходов она составляет 15 т/час, а при пеpeработке некондиционных железобетонных изделий — 10 т/час.

· Комплекс окупается как за счёт реализации щебня и металла, так и за счет экономии средств, расходуемых на перевозку некондиции на свалку (платы за приём отxoдов на комплекс).

Потребность в таком оборудовании становится всё более острой ввиду необходимости сноса устаревших зданий и сооружений.

Схема установки

Состав комплекса: установка по рекультивации ЖБИ, дробилка, агрегат с грохотом, агрегат управления, набор конвейеров.

Одним из важнейших резервов экономии материальных и энергетических ресурсов в области строительной индустрии является использование отходов бетонного лома.

Ежегодно в Украине образуется около 1 млрд. т отходов бетона и железобетона, в основном при сносе жилья. Прогнозируется, что ежегодный прирост и накопление некондиционных железобетонных изделий (ЖБИ) достигнет 8 млрд. т. Увеличение объемов применения бетона и железобетона при реконструкции городов до 250 млн. м3 в год вызывает появление новых видов отходов и некондиционной продукции, и наряду с ростом промышленного производства, наблюдается тенденция роста абсолютных объемов образования отходов.

Анализ показателей утилизации отходов и использования их как вторичного сырья за 2004 г. свидетельствует о бизнес-привлекательности этой сферы. Так, по данным статистической отчетности из 53 видов ресурсно-ценных строительных отходов объем их использования в 2004 г. составил 125,8 млн. т, что составляет 58,5% от образования этих отходов /1/. В строительных отходах содержится более 3,2 млн. т металла и около 50 млн. т бетонного лома. В некоторых случаях замена строительными отходами природных ресурсов позволяет экономить их до 50% /2/.

Переработка мусора, в том числе и строительного, является перспективным бизнесом, т.к. в Украине стоимость вторичного щебня составляет всего лишь 60 дол. за тонну /3/. Следует отметить, что фирмы, приобретающие оборудование для переработки строительного мусора, не уделяют должного внимания вопросам качества получаемой продукции. Отсутствие соответствующих нормативов позволяет производителям вторичных нерудных строительных материалов продавать практически все, что они производят, но при этом рискуют потребители такой продукции. Например, попадание гипса, содержащегося в отделочных материалах и перегородках, может привести к значительной коррозии бетона, вплоть до его разрушения /4/. Для получения качественного продукта необходимо строго соблюдать технологию разборки зданий, сортировки материалов, подготовки мусора к переработке.

Поэтому для широкого внедрения комплексов по разрушению некондиционных ЖБИ механическим способом и получению щебня из дробленого бетона, следует решить ряд вопросов по его рациональному применению в строительстве в качестве заполнителя при производстве бетонных работ.

Для Украины проблема строительных отходов приобретает особое значение в связи с тем, что исчерпывается срок эксплуатации зданий, массово возведенных в 60-ые годы ХХ века. В стране насчитывается около 75 млн. кв. м ветхого жилья, т. е. около 23% всего существующего жилого фонда. Так, при сносе пятиэтажного жилого дома образуется около 3 тыс. куб. м строительного мусора, который нужно перерабатывать, а не складировать. Но какие-либо мощности для утилизации строительных отходов в Украине практически отсутствуют /1/.

В условиях городской застройки возникают проблемы: как снести здание, разрушить износившуюся конструкцию железобетонного или каменного моста или ставший ненужным промышленный объект и куда впоследствии применить образовавшийся вторичный ресурс.

В общем виде технологический процесс (анимация, состоит из 10 кадров и 5 циклов) утилизации строительных отходов можно представить двумя стадиями:

— предварительная разборка или разрушение наиболее ценных и сложных бетонных и железобетонных конструкций.

переработка отходов во вторичный щебень; вывоз и утилизация железобетона и строительного мусора.

Анализ применяемого оборудования для механизации процесса разборки железобетонных конструкций, позволит выявить факт, что на территории Украины широкое распространение получило оборудование наименьшей производительности и наибольшей трудоемкости.

Рациональный выбор оборудования уже на первой стадии разрушения позволяет экономить затраты на получение вторичного заполнителя.

Бетон на вторичном заполнителе можно применять при общем малоэтажном строительстве, заливке фундаментов складских и производственных помещений, при строительстве гаражей, подсобных помещений и фундаментов.

Преимущества переработки железобетонных отходов во вторичный щебень следующие:

— на каждой строительной площадке, где производится демонтаж конструкций, щебень вскоре понадобится в процессе строительства. Наличие вторичного щебня избавляет от необходимости покупки щебня, и оплачивать расходы по его доставке, вывозе и складировании.

— вторичный щебень из бетона сносимых построек, значительно дешевле природного, так как энергозатраты на его производство в 8 раз меньше, а себестоимость бетона с ним снижается на 25%.

Основными компонентами железобетона являются щебень, песок, цемент и металлическая арматура. Эти материалы являются относительно стойкими в окружающей среде: их общий объем и масса изменяются мало даже после продолжительной эксплуатации. После дробления и отделения металла у полученных вторичных заполнителей по сравнению с природными отмечаются более низкая плотность, объемная масса и процент объема в плотном теле, более высокое водопоглощение, потеря массы при испытании на сопротивление выветриванию и потери в результате истирания. Все эти изменения связаны с наличием растворной составляющей в бетонном ломе.

Большое значение для прогнозирования поведения заполнителя в смесях и в затвердевшем бетоне имеет количественное содержание компонентов в различных фракциях бетонного лома. Знание закономерностей изменения его компонентного состава (см. рисунок) позволяет оптимизировать использование различных фракций.

Для одного из типовых составов бетона было исследовано содержание различных компонентных составляющих в различных фракциях лома. Установлено, что все зависимости содержания компонентов от фракционного состава имеют экстремальный вид, что делает в дальнейшем необходимой задачу оптимизации. Поскольку прочность бетона на заполнителях из дробленого бетона обычно ниже, чем прочность бетона на естественных заполнителях, следует отметить, что принципиальным отличием заполнителя из дробленого бетона от заполнителя из естественного каменного материала является раствор, налипший на зерна первоначального щебня /6/. Содержание большого количества растворной составляющей в щебне из дробленого бетона значительно изменяет его свойства по сравнению со свойствами исходного щебня из естественного каменного материала.

Рис. 7.

Кроме того, структура такого щебня включает в себя контактную зону между исходным зерном щебня и раствором — наиболее слабую по прочности и высокопористую в структуре бетона.

На мелких фракциях вторичного щебня растворной составляющей бетона остается больше, например, у частиц размером до 1 мм количество растворной составляющей достигает более 50%, тогда как на вторичном крупном заполнителе этот показатель составляет 20 — 25% /6/.

Для устранения этого негативного явления необходимо очистить заполнители от цементного камня, что возможно электроимпульсным способом дробления или механическими методами активации.

Внедрение технологии и оборудования для утилизации строительных отходов может осуществляться поэтапно. На первом этапе — использовать лишь незначительную часть разрушаемого бетона, в основном в качестве подстилающего слоя (щебеночной подготовки) при возведении автомагистралей, прокладке железных дорог и устройстве временных площадок. Затем постепенно расширять область применения вторичного заполнителя при реконструкции и возведении железобетонных сооружений максимальной прочностью на сжатие до 30 МПа.

Организация производства и использования вторичного заполнителя из бетонного лома может осуществляется по трем вариантам:

1. Бетонный лом с места демонтажных работ транспортируется на завод по производству заполнителей, и полученный заполнитель направляется на бетонный завод (две транспортные операции).

2. Оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают непосредственно на месте демонтажных работ, и полученный заполнитель отправляется на бетонный завод или строительный объект (одна транспортная операция).

3. Получение заполнителя из бетонного лома и производство на его основе организовано на месте демонтажных работ (внутризаводское транспортирование) /7/.

Достоинства переработки бетонных строительных отходов:

1. Достижение экологического эффекта — новые производства уменьшат количество свалок строительного мусора.

2. Получение экономического эффекта — за счет сокращения расходов на содержание свалок.

Отходы строительной отрасли обладают огромным ресурсом и их использование будет способствовать решению экологических и экономических проблем, связанных с образованием и накоплением твердых отходов.

Заключение

Оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают непосредственно на месте демонтажных работ, и полученный заполнитель отправляется на бетонный завод или строительный объект (одна транспортная операция).

Получение заполнителя из бетонного лома и производство на его основе организовано на месте демонтажных работ (внутризаводское транспортирование) /7/.

Достоинства переработки бетонных строительных отходов:

Достижение экологического эффекта — новые производства уменьшат количество свалок строительного мусора.

Получение экономического эффекта — за счет сокращения расходов на содержание свалок.

Отходы строительной отрасли обладают огромным ресурсом и их использование будет способствовать решению экологических и экономических проблем, связанных с образованием и накоплением твердых отходов.

1. Авралин К. П. — Деловая столица // «Киевгорстрой» заработает на мусоре: Газета — К.: издат. Киев, 2005. — с.8 — 10.

2. Ерухимов А. Л. — Строительные материалы // Перспектива использование отходов строительного производства: Журнал — М.: издат. группа Пресса, № 12 1999. — с.23 — 28.

3. 3. Ерухимов А. Л., Тузов К. П — Строительная техника и технология // Инновационная технология строительства многоэтажных сооружений: Журнал — М.: издат. группа Пресса, февраль 2000. — с.15 — 20.

4. 4. Пентегов И. В — Вторичные ресурсы // Конгресс по управлению отходам: Журнал — М.: издат. группа Пресса, № 1 — 2001 — с. 25 — 30.

5. Загурский В. А., Простяков А. В., Щербакова О. И. Отходы бетона — сырье для производства заполнителей повторного применения / Пути использования вторичных ресурсов для производства строительных материалов и изделий. — Чимкент, 1986. — С.40−42.

6. Загурский В. А., Простяков А. В. О некоторых особенностях показателей качества щебня из дробленого бетона / Ускорение научно-технического прогресса в промышленности строительных материалов и строительной индустрии. Белгород, 1987. — С.21−23.

7. Гусев Б. В., Загурский В. А. Вторичное использование бетонов. М.: Стройиздат, 1988. — 95 с.