Переработка строительных отходов
Специалисты считают, что такое направление деятельности, как повторное использование (рисайклинг) бетонов, может открыть большие перспективы. Однако сейчас достаточно большое внимание уделяется лишь использованию отходов других производств в качестве вторичного продукта для бетона. И это диктует вопрос экологической безопасности, потому что активное накопление вредных отходов в почве, воде и воздухе со временем приводит к превышению предельно допустимых концентраций.
Бетоны не являются после их разрушения и даже длительного хранения химически активными веществами. В бывшем СССР повторным использованием бетона начали заниматься в начале 80-х годов в Москве, где существовал фактор высокой стоимости земли под отвалы. Первое применение дробленого бетона началось с использования его в качестве подсыпки под временные дороги и для заполнения пустот и оврагов. В 1995 году, когда началась реализация программы правительства Москвы по реконструкции ветхого жилого фонда, возникла острая необходимость в дробилках для переработки строительных отходов. Ведь в этой программе предусматривается снос к 2005 году всех железобетонных панельных домов первых промышленных серий К-7 и 11-32. Общая полезная площадь таких пятиэтажек в городе составляет около 6 млн м2, что соответствует 10-12 млн тонн строительного лома и мусора. При утилизации этого объема материала можно получить 4-5 млн тонн вторичного щебня для различных технологических нужд. При производстве 1 млн тонн в год вторичного щебня из грузопотоков исключается до 120 тысяч машинорейсов доставки нерудных материалов и столько же холостых рейсов. Экономятся природные и минеральные ресурсы и сокращаются площади под свалки строительных отходов.
Итак, с одной стороны, появление значительных объемов строительных отходов различных материалов, с другой — необходимость наличия машин, которые способны на первой стадии просто измельчать их и утилизировать, а на второй стадии обеспечить повторное их использование. Поясним, что к отходам от ветхих сооружений принято причислять кирпичную кладку, бетон и железобетон, строительный раствор, гипсовые плиты, дерево, обломки санфаянсовых изделий, изоляционные материалы. При переработке полотна подлежащих реконструкции дорог образуется строительный лом, состоящий из асфальта, бетона, дегтевых субстанций, щебня, бортового камня, брусчатки, песка и земли.
Зерновой состав щебня из бетона фракций 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-80 мм и смеси 5-20 мм близок к заполнителям с оптимальной непрерывной гранулометрией и соответствует требованиям российского ГОСТа 8267-93. Установлено, что содержание в щебне из бетона слабых и лещадных зерен составляет менее 15%. Щебень из бетона по дробимости соответствует марке 400. Морозостойкость щебня из бетона соответствует 100 циклам. Оценка однородности щебня из бетона показала, что коэффициент вариации составляет 8-9%.
На основании проведенных исследований впервые были разработаны технические условия "Щебень из бетона". Щебень из бетона может быть использован в качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона класса прочности до В25 включительно, а также для дорожных строительных работ. Особенностью щебня из бетона является то, что он представляет собой неоднородную смесь, состоящую из фрагментов-конгломератов: цементного камня, крупного и мелкого заполнителей. Такое строение заполнителей оказывает особое влияние на структуру и свойства бетонных смесей. Однако сами дробилки без сопутствующего оборудования для переработки бетонолома практически не используются. Под этим термином понимается набор оборудования, собранный на едином мобильном шасси или стационарно установленной раме и предназначенный для выполнения комплекса сопутствующих технологических операций — приема и выдачи материала, предварительного рассеивания и отбора неэффективной фракции с последующей ее эвакуацией из камеры дробления, самого процесса дробления, транспортирования в отвал или на последующее грохочение, извлечение металлических включений. При переработке пятиэтажек в камеру дробления попадают разновеликого размера куски строительного бетонного лома, хаотично скрученные прутья арматуры, тепло- и гидроизоляционные материалы 40-летней давности. На практике это приводит к двукратному снижению производительности дробилки по сравнению с паспортной, рассчитанной на дробление однотипных горных пород.
Первым иностранным оборудованием по хронологии московского рисайклинга были щековые дробилки, приобретенные фирмами "Сатери" и СУ-155, — однотипные машины английского и австрийского производства. Эти мобильные машины устанавливались на месте переработки материала и состояли из вибропитателя, с помощью которого производился предварительной отбор мелких фракций, самой щековой дробилки, отгрузочного транспортера и установленного над ним магнитного ленточного сепаратора.
Секция предварительного дробления английской фирмы Parker включает в себя приемный бункер, колосниковый вибропитатель (с колосниками или перфорированным днищем), обеспечивающий попутный отсев мелкой фракции и грунта, щековую дробилку, боковой и отгрузочный конвейеры. Магнитный сепаратор, установленный над отгрузочным конвейером, отделяет арматуру и другой металлолом от раздробленного материала. Для установки дробилки фирма предлагает как колесное, так и гусеничное шасси.
К особенностям австрийской дробилки от Maschinenfabrik Liezen, установленной на московском СУ-155, следует отнести наличие качающегося языка, подвешенного шарнирно на нижней части неподвижной щеки. Язык предназначен для ориентирования и оптимальной укладки раздрабливаемого материала на конвейерную ленту. Однако небольшой (120-150 мм) зазор между лентой отгрузочного конвейера и опорной балкой дизель-генератора создает узкое место, в котором арматура застревает, образуя пробки из хаотично скрученных мотков проволоки. При этом происходит повышенный износ транспортерной ленты и механизма протяжки. Проблема проталкивания пробок была решена путем создания добавочного рабочего места для оператора, вручную извлекающего арматурные метки с отгрузочного конвейера. Так пришлось заплатить за использование дорожной дробилки не по прямому назначению (переработке материала, для которого она не была спроектирована).
Большой интерес вызывает эксплуатация мощной дорожной дробилки Track-404 австрийской фирмы Hartl, как мобильно работающей на реконструкции дорожного полотна, так и стационарно перерабатывающей на постоянном месте своей дислокации строительные отходы. Дробилка интенсивно эксплуатируется вот уже 6 лет московским предприятием "Рецикл материалов". Рабочий вес установки — 42 тонны, она способна перерабатывать строительный лом размером до 700 мм с паспортной производительностью 250 т/ч. На гусеничном шасси смонтирован приемный бункер емкостью 8 м3, регулируемый вибрационный питатель, предварительный вибрационный грохот, отсеивающий мелкую фракцию, роторная дробилка, дизель-генератор с гидросистемой управления исполнительными механизмами, отгрузочный транспортер, магнитный сепаратор, пост управления. Привод дробилки — клиноременная передача непосредственно от дизеля. Все остальные механизмы получают вращающий момент от регулируемых гидромоторов единой гидросистемы. В комплект оборудования входит и отдельный стоящий на раме двухситовый грохот с тремя отгрузочными транспортерами, которые также приводятся в действие от единой гидросистемы. Несмотря на свои несомненные достоинства, данная конструкция имеет недостаток в условиях эксплуатации в холодное время года. Так как грохот с конвейерами находится на существенном удалении от центральной гидросистемы, то запуск и эксплуатация дробилки при низких температурах затруднительны. Распределение мощности от гидросистемы на Track-404 рассчитано таким образом, что исключает возможность работы дробилки и другого технологического оборудования при движении самого комплекса. Однако модели, выпущенные фирмой в прошлом году, позволяют одновременно и двигаться комплексу, и перерабатывать строительные отходы.
Дробилки КИД-600, КИД-800, КИД-1200 для производства высококачественного кубовидного щебня работают на Урале, в Московской области, Санкт-Петербурге и Карелии. С увеличением типоразмера дробилки снижается выход отсева. Кубовидность щебня на КИД достигает 85-92%. Согласно испытаниям дробилок КИД всех размеров на различных режимах и материалах при разных значениях статического момента вибратора, оборотах, размерах разгрузочных щелей, при сухих и мокрых процессах их преимущества в следующем:
— степень дробления регулируется в открытом цикле до 20;
— при увеличении ширины разгрузочной щели из-за износа броней крупность продукта почти не меняется благодаря росту дробящей силы конуса за счет возрастания его амплитуды;
— возможность добиваться минимума переизмельчения по заданному классу крупности или, наоборот, получать тонкий продукт;
— увеличение продукта кубовидной формы до уровня 92%;
— допустимость пуска и остановки дробилки под нагрузкой;
— КИД не требует дозирующих питателей и загружается материалом самотеком из бункера;
— попадание недробимых тел не вызывает поломок механизма дробилки, поэтому КИД не требует предохранительных устройств;
— КИД не нуждается в массивных бетонных фундаментах.
Исходя из этого, КИДы применяются для дробления и измельчения материалов практически любой прочности вплоть до твердых сплавов. В Японии, США в других странах дробилки КИД уже многие годы применяются для получения щебня, измельчения абразивов, огнеупоров, ферросплавов, твердых сплавов, керамики, древесины и пищевых продуктов.
В западных странах описанное направление, известное как demolitionand recycling (снос и переработка), давно стало самостоятельной отраслью строительной индустрии. Рисайклинговые компании Европы и Северной Америки объединены в национальные и международные ассоциации, во многих странах издаются специализированные журналы, регулярно проводятся представительные выставки и конференции.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
Бетоны не являются после их разрушения и даже длительного хранения химически активными веществами. В бывшем СССР повторным использованием бетона начали заниматься в начале 80-х годов в Москве, где существовал фактор высокой стоимости земли под отвалы. Первое применение дробленого бетона началось с использования его в качестве подсыпки под временные дороги и для заполнения пустот и оврагов. В 1995 году, когда началась реализация программы правительства Москвы по реконструкции ветхого жилого фонда, возникла острая необходимость в дробилках для переработки строительных отходов. Ведь в этой программе предусматривается снос к 2005 году всех железобетонных панельных домов первых промышленных серий К-7 и 11-32. Общая полезная площадь таких пятиэтажек в городе составляет около 6 млн м2, что соответствует 10-12 млн тонн строительного лома и мусора. При утилизации этого объема материала можно получить 4-5 млн тонн вторичного щебня для различных технологических нужд. При производстве 1 млн тонн в год вторичного щебня из грузопотоков исключается до 120 тысяч машинорейсов доставки нерудных материалов и столько же холостых рейсов. Экономятся природные и минеральные ресурсы и сокращаются площади под свалки строительных отходов.
Итак, с одной стороны, появление значительных объемов строительных отходов различных материалов, с другой — необходимость наличия машин, которые способны на первой стадии просто измельчать их и утилизировать, а на второй стадии обеспечить повторное их использование. Поясним, что к отходам от ветхих сооружений принято причислять кирпичную кладку, бетон и железобетон, строительный раствор, гипсовые плиты, дерево, обломки санфаянсовых изделий, изоляционные материалы. При переработке полотна подлежащих реконструкции дорог образуется строительный лом, состоящий из асфальта, бетона, дегтевых субстанций, щебня, бортового камня, брусчатки, песка и земли.
Зерновой состав щебня из бетона фракций 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-80 мм и смеси 5-20 мм близок к заполнителям с оптимальной непрерывной гранулометрией и соответствует требованиям российского ГОСТа 8267-93. Установлено, что содержание в щебне из бетона слабых и лещадных зерен составляет менее 15%. Щебень из бетона по дробимости соответствует марке 400. Морозостойкость щебня из бетона соответствует 100 циклам. Оценка однородности щебня из бетона показала, что коэффициент вариации составляет 8-9%.
На основании проведенных исследований впервые были разработаны технические условия "Щебень из бетона". Щебень из бетона может быть использован в качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона класса прочности до В25 включительно, а также для дорожных строительных работ. Особенностью щебня из бетона является то, что он представляет собой неоднородную смесь, состоящую из фрагментов-конгломератов: цементного камня, крупного и мелкого заполнителей. Такое строение заполнителей оказывает особое влияние на структуру и свойства бетонных смесей. Однако сами дробилки без сопутствующего оборудования для переработки бетонолома практически не используются. Под этим термином понимается набор оборудования, собранный на едином мобильном шасси или стационарно установленной раме и предназначенный для выполнения комплекса сопутствующих технологических операций — приема и выдачи материала, предварительного рассеивания и отбора неэффективной фракции с последующей ее эвакуацией из камеры дробления, самого процесса дробления, транспортирования в отвал или на последующее грохочение, извлечение металлических включений. При переработке пятиэтажек в камеру дробления попадают разновеликого размера куски строительного бетонного лома, хаотично скрученные прутья арматуры, тепло- и гидроизоляционные материалы 40-летней давности. На практике это приводит к двукратному снижению производительности дробилки по сравнению с паспортной, рассчитанной на дробление однотипных горных пород.
Первым иностранным оборудованием по хронологии московского рисайклинга были щековые дробилки, приобретенные фирмами "Сатери" и СУ-155, — однотипные машины английского и австрийского производства. Эти мобильные машины устанавливались на месте переработки материала и состояли из вибропитателя, с помощью которого производился предварительной отбор мелких фракций, самой щековой дробилки, отгрузочного транспортера и установленного над ним магнитного ленточного сепаратора.
Секция предварительного дробления английской фирмы Parker включает в себя приемный бункер, колосниковый вибропитатель (с колосниками или перфорированным днищем), обеспечивающий попутный отсев мелкой фракции и грунта, щековую дробилку, боковой и отгрузочный конвейеры. Магнитный сепаратор, установленный над отгрузочным конвейером, отделяет арматуру и другой металлолом от раздробленного материала. Для установки дробилки фирма предлагает как колесное, так и гусеничное шасси.
К особенностям австрийской дробилки от Maschinenfabrik Liezen, установленной на московском СУ-155, следует отнести наличие качающегося языка, подвешенного шарнирно на нижней части неподвижной щеки. Язык предназначен для ориентирования и оптимальной укладки раздрабливаемого материала на конвейерную ленту. Однако небольшой (120-150 мм) зазор между лентой отгрузочного конвейера и опорной балкой дизель-генератора создает узкое место, в котором арматура застревает, образуя пробки из хаотично скрученных мотков проволоки. При этом происходит повышенный износ транспортерной ленты и механизма протяжки. Проблема проталкивания пробок была решена путем создания добавочного рабочего места для оператора, вручную извлекающего арматурные метки с отгрузочного конвейера. Так пришлось заплатить за использование дорожной дробилки не по прямому назначению (переработке материала, для которого она не была спроектирована).
Большой интерес вызывает эксплуатация мощной дорожной дробилки Track-404 австрийской фирмы Hartl, как мобильно работающей на реконструкции дорожного полотна, так и стационарно перерабатывающей на постоянном месте своей дислокации строительные отходы. Дробилка интенсивно эксплуатируется вот уже 6 лет московским предприятием "Рецикл материалов". Рабочий вес установки — 42 тонны, она способна перерабатывать строительный лом размером до 700 мм с паспортной производительностью 250 т/ч. На гусеничном шасси смонтирован приемный бункер емкостью 8 м3, регулируемый вибрационный питатель, предварительный вибрационный грохот, отсеивающий мелкую фракцию, роторная дробилка, дизель-генератор с гидросистемой управления исполнительными механизмами, отгрузочный транспортер, магнитный сепаратор, пост управления. Привод дробилки — клиноременная передача непосредственно от дизеля. Все остальные механизмы получают вращающий момент от регулируемых гидромоторов единой гидросистемы. В комплект оборудования входит и отдельный стоящий на раме двухситовый грохот с тремя отгрузочными транспортерами, которые также приводятся в действие от единой гидросистемы. Несмотря на свои несомненные достоинства, данная конструкция имеет недостаток в условиях эксплуатации в холодное время года. Так как грохот с конвейерами находится на существенном удалении от центральной гидросистемы, то запуск и эксплуатация дробилки при низких температурах затруднительны. Распределение мощности от гидросистемы на Track-404 рассчитано таким образом, что исключает возможность работы дробилки и другого технологического оборудования при движении самого комплекса. Однако модели, выпущенные фирмой в прошлом году, позволяют одновременно и двигаться комплексу, и перерабатывать строительные отходы.
Дробилки КИД-600, КИД-800, КИД-1200 для производства высококачественного кубовидного щебня работают на Урале, в Московской области, Санкт-Петербурге и Карелии. С увеличением типоразмера дробилки снижается выход отсева. Кубовидность щебня на КИД достигает 85-92%. Согласно испытаниям дробилок КИД всех размеров на различных режимах и материалах при разных значениях статического момента вибратора, оборотах, размерах разгрузочных щелей, при сухих и мокрых процессах их преимущества в следующем:
— степень дробления регулируется в открытом цикле до 20;
— при увеличении ширины разгрузочной щели из-за износа броней крупность продукта почти не меняется благодаря росту дробящей силы конуса за счет возрастания его амплитуды;
— возможность добиваться минимума переизмельчения по заданному классу крупности или, наоборот, получать тонкий продукт;
— увеличение продукта кубовидной формы до уровня 92%;
— допустимость пуска и остановки дробилки под нагрузкой;
— КИД не требует дозирующих питателей и загружается материалом самотеком из бункера;
— попадание недробимых тел не вызывает поломок механизма дробилки, поэтому КИД не требует предохранительных устройств;
— КИД не нуждается в массивных бетонных фундаментах.
Исходя из этого, КИДы применяются для дробления и измельчения материалов практически любой прочности вплоть до твердых сплавов. В Японии, США в других странах дробилки КИД уже многие годы применяются для получения щебня, измельчения абразивов, огнеупоров, ферросплавов, твердых сплавов, керамики, древесины и пищевых продуктов.
В западных странах описанное направление, известное как demolitionand recycling (снос и переработка), давно стало самостоятельной отраслью строительной индустрии. Рисайклинговые компании Европы и Северной Америки объединены в национальные и международные ассоциации, во многих странах издаются специализированные журналы, регулярно проводятся представительные выставки и конференции.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 42 за 2004 год в рубрике материалы и технологии
