УДК 691.33
МОДИФИКАЦИЯ БЕТОНА НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА КУЗБАССА.
,
КузГТУ
Для большей части населения важны такие вещи как, экологическое состояние родного края и доступность приобретения собственного жилья. Но возможно ли уменьшить себестоимость строительной продукции и одновременно улучшить экологическую обстановку региона?
Ни для кого не секрет, что Кузбасс является одним из основных промышленных центров России. За Уралом Кемеровская область занимает первое место по плотности сосредоточения промышленных предприятий. Не стоит забывать, что практически любое промышленное производство не обходится без образования отходов. Так, к 2010 году на территории Кузбасса скопилось более 1800 миллионов тонн отходов производства и потребления. Наиболее эффективным решением данной проблемы является повторное использование отходов. Стоит отметить, что около 90% всех отходов составляют неопасные. Поэтому само понятие «отходы производства и потребления» для многих материальных продуктов становится условным. Они превращаются в ценное, иногда даже дефицитное сырьё.
В Кузбасском Государственном Техническом Университете на кафедре строительного производства и экспертизы недвижимости были проведены исследования по выявлению промышленных отходов предприятий Кемеровской области пригодных для применения в строительстве.
Наиболее перспективным, по нашему мнению, является использование зол и шлаков топливно-энергетической промышленности. Ведь на территории Кузбасса находятся восемь крупных тепловых электростанций, а также планируется ввод еще двух, отвалы которых с каждым годом увеличиваются в объёме. Кроме того, известно, что применение зол и шлаков при производстве бетона позволяет снизить его стоимость.
Для лабораторных экспериментов использовалась зола-унос Ново-Кемеровской ТЭЦ.
В составе бетона производилась замена 30% песка на золу-унос. Далее изготавливались две партии кубов для измерения прочностных характеристик: обычные и с золой-уносом.
По итогам нескольких опытов было сделано заключение, что введение золы-уноса в состав бетона снижает прочность готового бетонного камня в среднем на 15%. Это требует увеличения расхода цемента, что повышает стоимость бетона и снижает целесообразность применения золы-уноса.
Поэтому было решено выбрать из отходов промышленности Кузбасса материал, способный повысить прочность бетона с золой-уносом. Таким материалом является микрокремнезём - мельчайший порошок, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов.
В Кузбассе существует два завода, отходом которых является микрокремнезём – это Новокузнецкий ферросплавный завод и Юргинский ферросплавный завод. Нами использовался микрокремнезём с Юргинского ферросплавного завода.
Получив необходимое количество микрокремнезёма, мы повторили эксперимент по определению прочностных характеристик бетона.
Введение микрокремнезема является не случайным, так как ранее нами были получены положительные результаты в ходе установления степени влияния микрокремнезема на прочностные характеристики бетона. С добавлением данного вещества, увеличение прочности в отдельных случаях достигло 80%.
В этот раз были запроектированы три партии образцов: с обычным составом, с заменой в составе бетона части песка на золу-унос и образцы с добавлением микрокремнезёма и золы-уноса. Микрокремнезём был добавлен в количестве 5% от массы цемента, а количество заменяемого песка на золу-унос осталось прежним – 30%.
Получившиеся результаты подтвердили предполагаемый эффект от введения микрокремнезёма – кубиковая прочность образцов с золой-уносом и микрокремнезёмом в составе превосходила показатели стандартных в среднем на 10%. Таким образом, можно с уверенностью подтвердить целесообразность совместного применения золы-уноса и микрокремнезёма в бетоне.
Некоторые потребители строительной продукции с настороженностью относятся к материалам на основе отходов ТЭЦ из-за опасения повышенного радиационного фона. Их волнения не обоснованы. По результатам проведенных экспериментов, все полученные образцы бетона полностью удовлетворяют экологическим требованиям и стандартам Российской Федерации.
Область применения данного бетона достаточно широка. Он может применяться в отраслях промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства. А именно: при производстве различных строительных конструкций и монолитном домостроении. Кроме того, возможно применение данной модификации при строительстве гидротехнических сооружений и в дорожном строительстве.
Немаловажной является и экономическая сторона вопроса. На первый взгляд, применение отходов промышленного производства должно уменьшить себестоимость строительного продукта, но современные реалии вносят свои коррективы. В странах Западной Европы за утилизацию отходов производства промышленники платят фирмам-переработчикам солидные суммы денег. Но российские промышленники, осознавая ценность отходов, очень часто налаживают их продажу, тем самым снижая целесообразность переработки и повторного применения. Так, на ферросплавных заводах, имея постоянный спрос на микрокремнезём, собственниками была назначена цена – 2000 руб/т. В данный момент на золы ТЭЦ Кузбасса нет такого спроса, как на микрокремнезём. Поэтому их повторное применение полностью зависит от переработчиков, так как на них не установлена цена и нет платы за утилизацию.
Учитывая перечисленную специфику, мы попробовали определить экономическую эффективность применения бетона, имеющего в составе золу-унос и микрокремнезём. Полученный результат представлен на рис.1, который отображает среднюю стоимость 1 м³ бетона исходя их цен на 1.01.2013 года.
Рис. 1. Сравнение себестоимости бетона.
Если выразить экономическую выгоду в числах, то мы получаем приблизительно 8-12% экономии в зависимости от марки цемента.
Зачастую поднимается вопрос об объёмах производства микрокремнезёма. Сейчас объём производства ферросилиция позволяет удовлетворить потребности в микрокремнезёме строительных компаний Кузбасса в полном объёме. Кроме того, в ближайшем будущем планируется пуск нескольких дополнительных печей на Юргинском ферросплавном заводе, что приведёт к увеличению количества производимого ферросилиция и соответственно и микрокремнезёма. Таким образом, будут удовлетворены потребности не только Кузбасса, но и ближайших областей.
В перспективе планируется произвести ряд экспериментов по установлению наиболее экономически выгодному соотношению золы и микрокремнезёма в бетоне. А также изучить влияние этих веществ на другие свойства материала, такие как гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, теплопроводность, огнестойкость, огнеупорность и некоторые другие.
Установив влияние исследуемых отходов на определенные свойства конечного композиционного материала, можно провести лабораторные эксперименты по применению микрокремнезема и золы, или их совместном использование для получения новых или модификаций ранее полученных строительных и отделочных материалов.
На данном этапе проходит лабораторные исследования по получению зольного гравия безобжиговым методом на основе золы-уноса с небольшим добавлением цемента в качестве связующего вещества.
Проанализировав всё вышеперечисленное можно утверждать, что совместное использование микрокремнезёма и золы-уноса весьма эффективно и целесообразно, так как такое сочетание в составе бетона и других материалов позволяет не только сократить затраты на их производство, но и улучшить экологическую ситуацию в регионе.
Список литературы:
1. Основы физики бетона / . – М.: Стройиздат, 1981.
2. Строительные материалы из отходов промышленности: учебно-справочное пособие / , . – Ростов н/Д: Феникс, 2007.
3. Комплексное использование минерального сырья и отходов промышленности при производстве строительных материалов: учебное пособие для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» / , , . – Улан-Удэ: Восточно - Сибирский государственный технологический университет, 2004.
4. Использование отходов промышленности в строительстве / . – Ленинград: Лениздат, 1977.
