Ресурсосбережение в строительстве

Ресурсосбережение в строительстве
Использований техногенного сырья — мощный ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ресурс.
В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государства.
Исключительно важное значение имеет не только сбережение сырьевых ресурсов, но и их повторное использование. Значение вторичных сырьевых ресурсов для поддержания экологически безопасного уровня воздействия на окружающую среду весьма значительно, в частности, их использование является одним из необходимых условий внедрения малоотходных и безотходных технологий.
Важную роль в утилизации (использовании) вторичных сырьевых ресурсов играет строительство и промышленность строительных материалов. Как известно, эти отрасли промышленности используют два вида сырья: природное и техногенное (вторичное).
Природное сырье — это строительные песчаногравийная смесь, гравий, песок, щебень и другие горные породы. Сюда же относят отвалы вскрышных пород, образующиеся при разработке карьеров и строительных котлованов.
К сожалению, многие районы России не обеспечены природным сырьем в необходимом количестве, в других — их запасы значительно исчерпаны. Во многих случаях это приводит к значительным затратам на их транспортировку из других районов, что нецелесообразно ни с экономической, ни с экологической точки зрения, так как подобные перевозки сопровождаются неизбежными экологическими нарушениями.
Поэтому с развитием техники и ухудшением в стране экологической ситуации все большее значение в строительной отрасли начинает приобретать техногенное сырье. К нему относят самые разнообразные промышленные отходы, побочные продукты: металлургические шлаки, бокситовые и шламы, отходы горно-обогатительных комбинатов (ГОК), золу и золошлаковые от ТЭС, отходы углеобогащения, вторичные полимеры, продукты переработки древесины и др.
Техногенное сырье рассматривается многими специалистами как национальное достояние, как исключительно ценный продукт, аккумулирующий в себе ранее затраченные инвестиционные и энергетические ресурсы. Его использование в производстве строительных материалов во многих случаях оказалось значительно дешевле, чем разработка и освоение природных ресурсов.
Использование техногенного сырья для производства строительных материалов с экологической точки зрения весьма перспективно:
1) резко сокращаются объемы добычи дефицитных природных строительных материалов; 2) утилизируется и химически прочно связывается огромное количество загрязняющих окружающую среду промышленных отходов;
3) освобождаются ценные земельные участки, отчуждаемые под хвосто- и шламо- хранилища и др. Только под хранение золошлаковых отходов ТЭС отчуждаются огромные территории.
В строительной индустрии находят широкое применение многие виды Промышленных Отходов и побочных продуктов. Приводим несколько примеров их использования.

Зола и золошлаковые отходы (ЭШО). В нестоящее время в России ежегодно образуются десятки МИЛЛИОНОВ тонн золошлаковых отходов. Каждые сутки работы на угле ТЭС накапливается до 1 тыс. тонн золы и шлака. Подавляющая их часть направляется в отвалы, а в строительной индустрии утилизируется лишь 3 — 5 % ЭШО. Для сравнения: в США и Германии — 40—60%. В США из 20 млн. тонн ежегодно образующихся зол уноса только для изготовления бетона утилизируется 7 млн. тонн.
Золошлаковые отходы — незаменимый компонент формовочных смесей для получения высококачественных строительных материалов. Их используют для производства ячеистого бетона, силикатного кирпича, пенозолсиликата, асфальтового основания дорожных одежд и т.д. ЭШО считаются прекрасным цементосберегающим материалом. При производстве бетонов введение зол позволяет экономить до 100 кг/м цемента, а при использовании добавок-модификаторов — до 200 кг/м.Одновременно улучшается структура цементного теста и повышаются теплозащитные свойства конструкций.
Прекрасно зарекомендовала себя разработанная ВНИИстроем безотходная технология производства лицевого кирпича на основе зол ТЭС, позволяющая не только сэкономить средства на строительство и эксплуатацию золоотвалов, но и значительно уменьшить загрязнение среды. Замена в бетоне или растворе 15% цемента на золу уноса или металлургический шлак, что технологически допускается, в перерасчете на мировые объемы их применения, могло бы снизить количество выбросов в атмосферу диоксида углерода на 300 млн. тонн в год.

Металлургические шлаки — высококачественное сырье для производства шлакопортландцементов, шлаковаты, гипсошлаковых блоков, щебня и др. Годовой объем выхода шлаков металлургических заводов исчисляется многими десятками миллионов тонн. В нашей стране очень высок объем утилизации доменных шлаков, 80% выхода которых идет для изготовления шлакопортландцемента и пористых заполнителей.
В последние годы все большее применение в качестве крупного и мелкого заполнителя в бетонах получают создаваемые по безотходной технологии шлаковая пемза (термозит) и шлакостеклогранулят, не уступающие природному щебню по большинству показателей. Например, прочность бетона на шлаковом цементе на 15—20% выше, чем на гранитном.
Широко известен ценнейший конструктивный материал — шлакоситалл, обладающий высокими физико-химическими свойствами и экологической чистотой. Исключительно большое значение для производства портландцементного клинкера и шлакопортландцементов высокого качества имеет гранулированный доменный шлак, придающий цементу антикоррозийность, повышенную прочность, текучесть и быстроту твердения.
В связи с тем, что в ближайшие годы в России ожидается реконструкция предприятий по переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ), резко усиливается спрос на особо тяжелые бетоны для радиационной защиты. Для этих целей учеными предлагается использовать бетон, в составе которого вместо дорогостоящего металла будут использованы отходы и шихта металлургического производства.
Прекрасным примером блокирования фенолформальдегидных и других загрязнителей в структуре строительных материалов является использование отработанных формовочных смесей (ОФС), образующихся в ходе металлургического литейного передела. Формовочная глина, используемая как связующее, не токсична и может широко применяться при производстве строи тельных материалов.

Продукты переработки древесины и других растительных отходов. В России на лесопромышленных комплексах и деревоперерабатывающих комбинатах ежегодно образуется свыше 200 млн. куб. м. отходов древесины. Кроме того, сжигаются и вывозятся в отвалы в огромном количестве древесная тара, отходы переработки хлопчатника, лубяных культур и другого экологически ценного сырья, пригодного для производства строи тельных материалов.
Важнейшим направлением рационального, экологически целесообразного использования древесины в строительной индустрии является производство различных древесных бетонов: арболита, фибролита, опилкобетона, королита и др.
Наиболее известным из этих экологически чистых дешевых строительных материалов является арболит. Это легкий крупно пористый бетон, состоящий из древесной дробилки (в основном отходы от лиственных пород) и портландцемента марки 400. Широко применяется в качестве стеновых блоков при строительстве малоэтажных зданий. При устройстве ограждающих конструкций и перегородок используют королит — теплоизоляционный материал, состоящий из коры, цемента (или строительного гипса) и добавок.
В промышленности строительных материалов широкое применение находит ценнейшее экологически чистое сырье, вырабатываемое из отходов целлюлозно-бумажного производства —лигносульфонаты, обладающие обеспыливающими, пластифицирующими, пенообразующими и другими ценными свойствами.

Отходы химического комплекса. Несмотря на огромные объемы и разнообразие видов вторичного минерального сырья, эти отходы в строительной индустрии используются недостаточно. Находят некоторое применение лишь электротермофосфорные шлаки (шлакопортландцемент силикатный кирпич), отходы содового производства (автоклавное производство материалов, газогипс), кубовые остатки перегонных производств, битумы (ячеистые бетоны с добавками нефтебитума и др.) и некоторые другие виды отходов.
С точки зрения экологии следует более подробно остановиться на побочном продукте, получаемом при переработке апатитовых и фосфоритовых концентратов, — фосфогипсе. Применяется он при изготовлении цемента, строительных блоков, сухой штукатурки и др. Только в Японии в 70-х гг. ХХ в. строительная промышленность ежегодно расходовала около З млн. тонн фосфогипса.
Однако проведенные в 80—90-е гг. исследования показали, что фосфогипс обладает гораздо большей удельной радиоактивностью, чем природный гипс... и, по-видимому, люди, живущие в домах с его применением получают облучение на 30% более интенсивное, чем жители других домов (доклад Комитета по атомной энергии, ООН, г.Нью-Йорк). Фосфогипс может быть применен в строительстве лишь после специальной проверки на радиоактивность. Выяснилось также, что фосфогипс, перерабатываемый по существующей технологии, помимо радионуклидов может содержать и такие вредные для здоровья человека вещества, как фтористые соединения.
Помимо рассмотренных выше золошлаковых отходов, металлургических шлаков, продуктов переработки древесины и от ходов химического производства при производстве строительных материалов находят применение и другие виды техногенного сырья. Важно подчеркнуть, что практически для любого вида выпускаемых в России строительных материалов вместо природного сырья возможно и экологически целесообразно использование различных видов техногенного сырья.
Вторичные ресурсы (отходы производства) широко используются не только в промышленности строительных материалов, но и в дорожном строительстве (в качестве инертных наполнителей вместо песка, скальных пород, гравийных смесей и др.), в фундаментостроении, при устройстве гидротехнических плотин и др.
Значительный интерес представляет использование отходов промышленности в такой материалоемкой отрасли строительства, как устройство оснований фундаментов зданий и сооружений. Исследования, проведенные НИИОСП, показали, что для этих целей наиболее пригодны вскрышные и отвальные породы, у которых завершился процесс самораспада, а также доменные и сталеплавильные шлаки. При устройстве оснований из этих отходов их уплотняют, трамбуют, используют глубинное уплотнение с помощью мелких взрывов и др.
В последние годы в нашей стране использование промышленных отходов как в строительстве, так и в промышленности строительных материалов заметно сократилось, что связано и с общим падением уровня промышленного производства, и с отсутствием должного стимулирования использования вторичных ресурсов в производстве.
Низкий уровень использования техногенного сырья в России, помимо указанных выше причин, вызван принципиально различным подходом к этой проблеме в экономически развитых странах и в России. Там, например, золошлаки являются продуктом (товаром), а не отходом, использованием (реализацией) этого продукта занимаются его производители, т.е. ТЭС. Интересно отметить, что, как показывают расчеты, рентабельность производства товаров-продуктов из золошлаков (бетонные смеси, многоцелевые вяжущие, песок, щебень и др.) значительно выше рентабельности производства самой электроэнергии на ТЭС.
В этом отношении пример показывают западные страны. Например, в Дании уровень утилизации рециклируемых материалов достиг 100%. В Нидерландах создана цельная, экологически выдержанная концепция развития строительной индустрии, которая основана на внедрении замкнутого безотходного производства с многократным использованием техногенного сырья.