Экология бетона и использование вторичных ресурсов

Экология бетона и использование вторичных ресурсов

 Министерство образования и науки РФ

Череповецкий государственный университет

Инженерно-экономический институт

Реферат

по теме:

«Экология бетона и использование

 вторичных ресурсов»

 Выполнил студент

 группы 5ЭН-22

Малинин М.С.

 Принял преподаватель

Мейлах А.П.

г. Череповец

2007

СОДЕРЖАНИЕ

ЭКОЛОГИЯ БЕТОНА.. 4

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН (ГАЗОБЕТОН) 8

ПЕРЕРАБОТКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ. 10

ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕТОНА.. 12

ВВЕДЕНИЕ

Бетон превратился в настоящее время в наиболее используемый в мире материал, его достижения стали почти легендарными, и его использование оказало огромное влияние на формирование современной цивилизации и на все формы современной инфраструктуры. Бетон применяется везде: на поверхности земли и под землей, в воде и под водой. Он может принимать самые необыкновенные формы и удовлетворять самые прихотливые желания людей; экономически и экологически он доказал свою пригодность для устойчивого развития человеческого общества. Из последних достижений в строительстве с применением бетона можно отметить начало работ по возведению самого длинного в мире моста (35,6 км) над заливом Ханчжу и начало эксплуатации гидроэнергокомплекса “Три ущелья” в Китае, высотой плотины 185 м и мощностью 26 700 МВт. В текущем году должно начаться строительство сверхвысокого здания в Дубаи, ОАЕ, которое должно превзойти все известные “высотки” (Сирс Тауэрс — 442 м, Петронас — 452 м и планируемое здание финансового Центра в Шанхае — 492 м). Однако общество еще не в полной мере осознало роль и значение этого универсального материала.

ЭКОЛОГИЯ БЕТОНА

Оксфордский центр по устойчивому развитию совместно с Советом по железобетону Великобритании подготовили материал о достоинствах бетона — как материала архитектурно привлекательного и экологически благоприятного (биопозитивного), отвечающего всем требованиям устойчивого строительства. Используя новый термин — аккумулятор энергии — авторы рассматривают здания из бетона как наиболее энергоэффективные, позволяющие в течение всего срока эксплуатации сооружения экономить энергию на отопление, вентиляцию, освещение и кондиционирование помещений и уменьшать таким образом выбросы CO2 в окружающую среду. Бетонные конструкции здания в сочетании с естественной вентиляцией помещений являются наиболее подходящим материалом и для создания благоприятного климата внутри помещений. Во многих офисных зданиях из современных материалов, по данным специалистов, возникают проблемы со здоровьем у работающего там персонала, получившие название “синдром нездоровых зданий”, приносящий ежегодно убытки в 600 млн стерлингов вследствие потерь рабочего времени. Благоприятный климат внутри помещений позволяет повысить производительность труда персонала на 6 — 16 процентов.

Говоря о других достоинствах бетона по отношению к окружающей среде, нужно отметить, что его компоненты наименее дефицитны и места их добычи достаточно легко могут быть рекультивированы. Являясь почти инертным, бетон является идеальной средой для использования многочисленных отходов и вторичных продуктов переработки, которые в ином случае заполняли бы отвалы и свалки (золы, шлаки, рециклированные бетонные конструкции, полистирольный лом и т.д.). Изготовление бетона и доставка его к месту его укладки также весьма энергоэкономичны по сравнению с другими стройматериалами. В США, например, около 60 процентов бетона производится в пределах 180 км от места применения (металл и дерево перевозятся за несколько сот и даже тысяч километров). Единственно энергоемкий компонент бетонной смеси — цемент — занимает всего от 10 до 15 процентов его обьема и при этом за рубежом от 20 до 70 процентов энергии для его производства получают от альтернативных источников (сжигания автопокрышек, деревянных поддонов, одноразовой посуды и других горючих отходов).

Недавно проведенные в США, Канаде и Германии исследования выявили и другие достоинства бетона, в частности, при дорожном строительстве. При движении по дорогам с бетонным покрытием грузовой автотранспорт расходует на 11 процентов меньше топлива, чем по дорогам с асфальтовым покрытием. Светоотражательная способность бетона достигает 27 процентов, что требует значительно меньше энергии на освещение дорог и повышает безопасность движения по ним. Немецкая компания Heidelberg Cement разработала и в опытном порядке применила пористый дренирующий бетон, который снижает уровень шума от движущегося транспорта на 3 — 5 децибел и повышает безопасность движения на трассах за счет исключения эффекта аквапланирования.

Из последних значимых достижений в области технологии бетона специалисты выделяют так называемый самоуплотняющийся бетон — СБ, который за счет применения нового класса суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилата и специального подбора гранулометрического состава смеси позволяет получать одновременно технический, экологический и социальный эффекты.

Отказ от вибрации с соответствующим уменьшением пылеобразования существенно повышает привлекательность труда, снижает негативное воздействие на людей и окружающую среду, способствует сохранности оборудования и значительно повышает технологические возможности изготовления тонкостенных конструкций с выразительной высококачественной поверхностью.

С учетом особенностей нерасслаивающихся самоуплотняющихся смесей разработаны и находят применение опалубки с контролируемым водопоглощением, СPF (Controlled Permeability Formwork), которые представляют собой вкладыши с ворсовой поверхностью нескольких типов, забирают излишки воды и отдают ее в процессе твердения бетона, устраняя поверхностные микротрещины и воздушные пузырьки, улучшают качество поверхности, повышают долговечность конструкций. Вкладыши многократного применения, гибкие, могут принимать криволинейные очертания. Имеется 7 – 8 – летний опыт применения такой опалубки при сооружении резервуаров, водоводов, очистных и морских сооружений и других конструкций, работающих в агрессивных условиях. За счет улучшения качества поверхности достигается от 40 до 80 процентов уменьшение проницания хлоридов, специалисты утверждают, что применение CPF равносильно увеличению толщины защитного слоя бетона на 15 – 20 мм.

В рамках концепции по устойчивому развитию весьма интересен опыт использования нержавеющей стальной арматуры в Великобритании и некоторых других странах Европы для армирования конструкций реставрируемых исторических зданий и сооружений, а также при строительстве новых, особо ценных зданий из белого или цветных бетонов. На эти стали в Европе утверждены стандарты, в частности BS EN 1.4301, BS EN 1.4436, BS EN 1.4429 и BS EN 1.4462; диаметры арматуры изменяются в пределах 30 – 40 мм, срок их службы предполагается от 200 до 1000 лет.

В этом же аспекте значительный интерес представляют разработки новых химических добавок — репеллентов, придающих бетонным поверхностям пыле- и грязеотталкивающие свойства. Так, например, немецкая фирма REMEI GmbH предлагает импрегнирующую добавку REBAtex B1 Super, которая предохраняет изделия от загрязнения даже в процессе их изготовления. Японские исследователи на основе проведенных ими экспериментов предлагают использовать лазер для удаления с бетонных поверхностей рисунков-граффити, зачастую уродующих стены городских зданий и сооружений.

Совершенно нетрадиционный подход к вопросам создания бетонных конструкций с долговечной защитой фасадных поверхностей на основе нано-технологии предлагают специалисты из фирмы NANO-X GmbH из Саарбрюкена. Пользуясь достижениями этой новой технологической области, уже получены защитные материалы с совершенно удивительными свойствами. Химический процесс sol-gel позволяет осуществлять направленный синтез нано-композитов и придавать бетонным поверхностям индивидуальные специфические эффекты. Такие многофункциональные защитные материалы уже появились на рынке стройматериалов. Диапазон их действия распространяется от защитных функций (самоочищение поверхностей с помощью эффекта Lotus и эффекта бионики) за счет легкого удаления пыли, грязи и рисунков граффити до предотвращения появления высолов на бетонных поверхностях.

Касаясь вопросов усиления, ремонта или реставрации конструкций из бетона, нельзя не упомянуть и о новейших химических добавках, предназначенных для ремонтных составов с редуцированной усадкой. Такие добавки, изготовляемые на основе эфиров гликоля, дают до 50 процентов и более снижение деформаций усадки. Очень эффективно воздействие на бетон комбинации этих добавок с добавками на основе эфиров поликарбоксилата как для изготовления ремонтных композиций, так и для изготовления высококачественных полов промышленных зданий, стенок и днищ бассейнов, резервуаров и других водосборных и водоохранных сооружений.

К 2015 г. около 60 процентов населения Земли будет жить в городах, поэтому проблема снабжения городов питьевой и технической водой становится все острее. Из технических предложений наибольшего внимания заслуживают вопросы использования дождевой воды и, естественно, конструкции из бетона для ее сбора, хранения и транспортировки к потребителям. Наибольший опыт в этой области накоплен в Южной Корее.

Повсеместно доступный, технологичный и недорогой материал – бетон – составляет в наши дни большую часть городской застройки. И в наступившем столетии, по всей видимости, бетону уготована та же роль в окружающих нас зданиях и сооружениях, причем не только на Земле, но и в космическом пространстве. По данным ученых, на Луне имеются все основные компоненты бетонной смеси — песок и вода. Те же компоненты являются целью поиска новых европейских и американских экспедиций на Марс. Комитет по лунному бетону уже давно создан в рамках Американского института бетона.

Удовлетворяет ли бетон сегодняшним требованиям? С технической стороны – да. Его прочность и долговечность подтверждены постройками древнего Рима и нынешними башнями и мостами рекордных показателей. А с точки зрения эстетики? Уже прочно закрепился в мировой практике термин “архитектурный бетон”. Выразительные формы, высочайшее качество поверхностей, гармоничное сочетание палитры красок — вот формула его успеха. Цвет – одно из основных условий придания бетону нового биопозитивного имиджа.

Окрашивание бетона получило поистине огромный размах и в настоящее время мировое ежегодное потребление основного красителя – природного и синтетического железо-окисного пигмента — составляет 800 тыс. т. К 2010 г. его потребление превысит 1 млн т, причем в Западной Европе его потребление составит более 30 процентов от этой цифры, в Северной Америке – чуть менее 30 процентов, еще чуть меньше – в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Существуют различные отпускные формы красителей (порошок, суспензии, гранулы), методы и технологии их применения.

В Европе вступил в силу новый гармонизированный стандарт на пигменты для окрашивания строительных материалов на основе цементных и известковых связующих EN 12878, где содержатся правила проведения испытаний пигментов для установления их соответствия требованиям стандарта с привлечением независимой испытательной лаборатории. Не забываются и более известные, проверенные временем способы получения цветных поверхностей: обнажение цветных природных и искусственных заполнителей для бетона, применение цветных цементов и, наконец, самый простой способ, окрашивание бетонных конструкций фасадными красками.

Бетон – материал, подсказанный человеку природой и служащий ее защите в течение веков. Его разумное применение прокладывает путь к экологически безопасному будущему последующих поколений на Земле.

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН (ГАЗОБЕТОН)

Теплоизоляция

Однослойная стена из ячеистобетонных блоков плотностью 400-500 кг/м³ при толщине в 40 см имеет величину сопротивления теплопередачи равную 2,7-3,5 м20С/Вт.

Возгораемость и огнестойкость

Ячеистый бетон относится к негорючим строительным материалам. По ДИН 4102 он относится к несгораемому строительному материалу класса А1. Ячеистый бетон может использоваться для утепления строительных конструкций и теплоизоляции оборудования при температуре изолирующей поверхности до +4000 С. Многочисленные исследования проведенные в Швеции, Финляндии и Германии показали, что при повышении температуры до +4000С прочность ячеистого бетона увеличивается на 85%. Предел огнестойкости плит перекрытия и покрытия, согласно ГОСТ 30247.0-94, составляет 70 минут, т.е. соответствует REI 60.

Звукоизоляция

Конструкции дома из ячеистого бетона удовлетворяют нормативным требованиям по звукоизоляции по СНиП 11-12-77 "Защита от шума" и СТСЭВ4867-84 "Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций".

Морозостойкость

Ячеистый бетон благодаря своей капилярно-пористой структуре является морозостойким строительным материалом. Морозостойкость ячеистого бетона при попеременном замораживании и оттаивании достигает 50 циклов. Способность ячеистого бетона сохранять свои физико-механические свойства при многократном воздействии попеременного замораживания и оттаивания на воздухе над водой называется морозостойкостью и характеризуется его маркой по морозостойкости, которая принимается по установленному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания.

Аккумуляция тепла

Ячеистый бетон способен аккумулировать тепло. Он накапливает тепло от отопления или солнечных лучей. При низких температурах, к примеру ночью, когда отопление становится более слабым, отдает накопленное тепло во внутренние помещения. Вместе с высокой степенью теплоизоляции, а также благодаря аккумуляции тепла обеспечивается постоянная и комфортная температура во всем доме. Зимой происходит экономия топлива, а в летнее время сохраняется приятная прохлада.

Микроклимат помещений

Оптимальная относительная влажность воздуха является решающей предпосылкой для приятного микроклимата в помещениях. Ячеистый бетон обладает, выражаясь профессионально, хорошей диффузией по отношению к влаге. Материал накапливает влагу из воздуха, транспортирует ее во внутренние помещения, таким образом влага попадает в воздух помещений в доме.

Экология

Ячеистый бетон является экологически чистым строительным материалом. Согласно исследованиям, проведенным в Германии институтом лучевой гигиены Федерального Управления по здравоохранению, уровень радиоактивности ячеистого бетона значительно ниже всех допустимых пределов. Кроме того, ячеистый бетон не выделяет токсичных веществ или вредных газов. По данным Минздрава РФ коэффициент экологичности, например, для стен из дерева равен 1.0; ячеистого бетона – 2.0; керамического кирпича – 10.0 и керамзитобетона 20.0.

Обрабатываемость

Материал легко пилится, режется, строгается и сверлится. Простота обработки ячеистого бетона позволяет изготавливать конструкции различной конфигурации, в том числе и арочные, обрабатывать поверхность, прорезать каналы и отверстия под электропроводку, розетки, трубопровода.

Экономичность

Стена из ячеистого бетона по стоимости в 2-3 раза ниже, чем стена из кирпича, а по качеству значительно выше. Экономично используются транспортные мощности. Применение грузоподъемных механизмов минимально. Точные размеры и ровная поверхность блоков дает значительную экономию отделочных материалов.

ПЕРЕРАБОТКА СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Проблема утилизации строительных отходов остро стоит во всем цивилизованном мире. По данным международной организации RILEM в странах ЕС, США и Японии к 2000 г. ежегодный объем только бетонного лома должен составить более 360 млн. т. Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из иностранных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %.

В бывшем СССР внимание к этому вопросу было привлечено в конце 70-х годов. Тогда считалось, что утилизация имеющихся отходов позволила бы вовлечь в хозяйственный оборот около 40 млн. т. бетонного лома и около 1,2 млн. т. металла. Однако реальных мер для решения проблемы принято не было.

При сносе панельных домов первого периода индустриального домостроения, при производстве строительно-монтажных и сопутствующих работ образуется значительное количество строительных отходов, большая часть которых вывозится на полигоны и свалки, в том числе, несанкционированные, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию в Московском регионе.

В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-гравийную смесь может снизить затраты на новое строительство объектов в городе и одновременно позволяет уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок.

В настоящее время в г. Москве ежегодно образуется около 1500 тыс.тн. строительных отходов. Только 70-80 тыс.тн. перерабатывается в щебень, остальные вывозятся на полигоны, либо скапливаются на десятках несанкционированных свалок.

Переработка строительных отходов осуществляется, в основном, на дробильно-сортировочных установках.

Зарубежный опыт переработки строительных отходов

В мировой практике применяются два основных принципа организации переработки тяжелых строительных отходов и некондиционной продукции стройиндустрии:

o                    переработка образовавшихся отходов на месте их возникновения (на стройплощадке);

o                    переработка отходов на специальных комплексах.

Первый вариант не позволяет применять высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее получение чистого и фракционированного продукта. Кроме этого, оно требует особых мер экологической защиты близлежащих жилых домов, исключает возможность непрерывной работы дробильной установки.

Второй вариант предусматривает дополнительные транспортные расходы на доставку отходов к месту переработки, которые компенсируются эффективной работой дробильно-сортировочного комплекса большой мощности, возможностью более глубокой переработки, отбором всех посторонних включений, возможностью организации постоянной логистики и маркетинга, относительно простым решением экологических проблем.

Например, в Германии в каждой земле существуют крупные перерабатывающие комплексы. Только в Берлине (где снос построенных во времена ГДР панельных пятиэтажек даже не планируется) их более 20.

Как правило, комплекс состоит из нескольких участков.

Страницы: 1, 2, 3