Строительные материалы

Стройматериалы из отходов

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Вид материалов, изготавливаемых из отходов производства нерудных строительных материалов, обусловлен их физико-механическими свойствами, составом, особенностями основного технологического процесса и технико-экономическими факторами.

Заполнители из отсевов камнедробления. Основная масса отходов производства нерудных материалов пригодна для переработки на щебень, песок, каменную муку. Эксплуатационные расходы на получение из отходов, например щебня, в 2—2,5 раза ниже, чем в специализированных карьерах.

При разработке современных технологических схем производства каменных материалов предусматривают ряд дополнительных операций по сортировке, очистке и, при необходимости, измельчению отходов.

Отходы очищаются сухими или мокрыми способами. Сухие способы основаны на измельчении примесей ударом или истиранием в среде холодных или горячих газов и последующем их отделении от каменного материала грохочением, пневматическими методами и т. д.

Мокрые способы ( 6.3) предусматривают отделение примесей мокрым грохочением на конечных стадиях производства. Мокрое грохочение рационально для устранения легко отделяемых примесей. При этом с помощью специальных классификаторов из отходов можно выделять чистые фракции песка.

Промывка отходов дробления с загрязненностью свыше 10% в обычных промывочных устройствах корытного типа малоэффективна. Продуктивным методом промывки является виброакустический метод, основанный на максимальной концентрации энергии для дезинтеграции глинистых пород при совмещении низкочастотного вибрационного и акустического воздействий. В качестве источников виброакустического воздействия используют низкочастотные гидроакустические средства. Например, при средней загрязненности исходного сырья 12,45% виброакустическая установка уменьшает загрязненность продукции до 0,6%. В то же время при загрязненности сырья в 2,7% корытная мойка позволяет уменьшать загрязненность продукции лишь до 0,76%. Применение виброакустических установок дает возможность перерабатывать отходы с загрязненностью до 40% и выше.

Разработаны и успешно опробованы в промышленности промывочные машины струйного типа и вибровакуумобезвоживающие установки. Последние за счет вакуум-отсоса, дополняющего обычное виброобезвоживание, снижают конечную влажность продукта до 11— 13%, что позволяет его транспортировать конвейерным транспортом.

Основными потребителями отсевов дробления в настоящее время являются дорожно-строительные организации, использующие отсевы в асфальтобетонных смесях в качестве мелкого заполнителя. Пылевидная составляющая отсевов из основных изверженных пород позволяет частично заменить минеральный порошок из карбонатных пород.

Поскольку большая часть отсевов имеет модуль крупности 3,2—3,6, они используются как укрупняющая добавка к мелким пескам в бетонах различного назначения. Используя отсевы, удается формировать оптимальные составы бетонов и растворов, обеспечивающие заданные строительно-технические свойства при минимальной стоимости.

Отсевы дробления значительно отличаются по форме и характеру поверхности зерен, минеральному и зерновому составам (по сравнению с природными песками) и имеют более высокие значения водопотреб-ности и пустотности, что часто затрудняет их использование в бетонах.

Строительная индустрия потребляет песок, чаще всего природный, для производства бетонов и растворов, асфальтобетонов, изделий и т. п. Объемы потребления песка составляют почти 45% от объемов потребляемого щебня. Действующие или вновь разрабатываемые песчаные карьеры создают постоянную экологическую нагрузку на природную среду, и, в первую очередь, на водоемы — поймы рек, озера.

Альтернативой природным пескам служат искусственные пески из отсевов дробления, обогащенные мокрым способом на спиральных классификаторах. Недостатки технологий обогащения отсевов, применяемых на большинстве карьеров — это сезонность работ, высокое энерго- и водопотребление, шламохранилища и пластинчатая форма частиц песка.

Реализована на практике технология сухой воздушной классификации отсевов — продуктов дробления центробежно-ударных дробилок — с применением каскадно-гравитационных классификаторов. В них использован способ разделения в воздушном потоке мелкозернистых и песчаных материалов по крупности, плотности, массе и форме частиц за счет взаимодействия двух противоположно направленных сил: гравитации, действующей на частицы исходного материала, и восходящего воздушного потока. На таких аппаратах можно классифицировать сыпучие материалы максимальной крупностью до 10 мм и влажностью до 6% с разделением на 2—3 класса, т. е. с получением 2—3 продуктов.

Водопотребность песка из отсевов изменяется в пределах 9—18% (чаще 13,5—15,5) и зависит от зернового состава, формы зерен, содержания пылевидных и глинистых частиц.

Пустотность отсевов дробления, состоящих преимущественно из крупных фракций, изменяется в пределах 40—50%, т. е. значительно превышает пустотность природных песков (35—40%). Снижение пустотное™ отсевов может быть достигнуто при совместном использовании в качестве мелкого заполнителя бетона отсевов и мелких (или очень мелких) природных песков.

Сравнительные испытания бетонов на прочность при изгибе и растяжении, на водонепроницаемость и морозостойкость показали, что свойства бетонов с использованием обогащенных отсевов дробления изверженных пород практически те же, что и у бетонов на природных песках.

Перспективно использование некоторых фракций песка из отсевов в ячеистых бетонах.

Отсевы переработки изверженных метаморфических пород нередко обладают декоративными свойствами. Такие материалы применяются для получения декоративных растворов и бетонов.

Перспективным направлением использования отсевов дробления являются сухие строительные смеси. При выпуске строительных смесей наибольший спрос имеют фракции 0,63—1,25 мм, 0,315—0,63 мм, 0,16—0,315 мм. Введение таких наполнителей улучшает ряд показателей сухих смесей. Установлено, что 18—25% отсевов дробления изверженных пород составляют фракции менее 0,16 мм с высокой удельной поверхностью, которые не требуют дополнительного помола.

Отсевы дробления могут найти применение как компоненты шихты также при производстве строительной керамики и огнеупоров.

Продукты переработки отсевов узких классов крупности применяют для заполнения водоочистных фильтров, при выпуске электрокерамических изделий и др.

Применение отходов обработки пористых пород и облицовочного камня. Направления использования отходов, получаемых при добыче и обработке пористых пород и облицовочных материалов из природного камня, зависят от их крупности, физико-механических и технологических свойств.

Отходы производства каменных изделий из пористых горных пород применяют в качестве природных пористых заполнителей. Заполнители из известняков-ракушечников, туфов и пемзы используются в бетонных и железобетонных изделиях для гражданского и промышленного строительства. Замена в бетонах кварцевого или дробленого керамзитового песка пористым песком из отходов камнепиления снижает стоимость бетона, а в ряде случаев и его расход.

При дроблении отходов камнепиления разрушение происходит по наиболее слабым сечениям и контактам, крупным порам и микротрещинам, что меняет микро- и макроструктуру и улучшает свойства заполнителей, так как увеличивает их плотность, прочность и уменьшает неоднородность по сравнению с исходной горной породой. Щебень и песок, получаемые дроблением пористых пород, имеют угловатую форму, шероховатую и развитую поверхность, что обеспечивает их прочное сцепление с цементным камнем.

Гранулометрия пористых заполнителей из отходов камнепиления зависит от свойств исходной породы, вида дробильного оборудования, размеров отверстий сит. Наличие в пористых песках до 25% и более фракций менее 0,14 мм способствует улучшению удобоукладываемо-сти, повышению плотности бетона. Однако увеличение количества таких фракций свыше 25% нежелательно, так как приводит к повышению водопотребности легких бетонов и снижению их прочности. Особенностью заполнителей из отходов камнепиления карбонатных горных пород является их активное химическое взаимодействие с цементом.

Отходы, образующиеся при добыче блоков из гранита и других высокопрочных пород, используют для получения декоративного щебня и песка. Для переработки отходов в нерудные материалы можно использовать выпускаемые промышленностью передвижные дробиль-но-сортировочные установки.

Установлена эффективность выпуска мозаичных плит на основе отходов камнеобработки. Плиты изготавливают в металлических формах из мелких кусков камня на цементном растворе. При достижении ими 50—70% марочной прочности их шлифуют и полируют.

Реализована промышленная технология изготовления искусственных блоков на основе каменной крошки с последующей распиловкой их на отдельные плиты толщиной 20—30 мм. Декоративный эффект достигается использованием в качестве вяжущего белого портландцемента с наполнителем из каменной муки. Бетонная смесь заливается в блок-формы и уплотняется на виброплощадке. Для ускорения процесса твердения блоки пропаривают при обычных режимах до достижения ими 70—80% марочной прочности. Затем их распиливают на плиты и подвергают механической обработке (шлифовке). Качество мозаичных плит зависит от гранулометрического состава заполнителя.

Опыт предприятий Крыма, разрабатывающих известняк-ракушечник для получения стенового штучного камня, показывает эффективность изготовления из отходов камнепиления ракушечно-бетонных блоков. Блоки формуются в горизонтальных металлических формах с откидными бортами. Дно формы покрывается раствором из ракушечника толщиной 12—15 мм для создания внутреннего фактурного слоя. Форма заполняется крупнопористым или мелкозернистым бетоном из ракушечника. Фактура внешней поверхности блоков создается с помощью специального раствора. Ракушечно-бетонные блоки применяют для кладки фундаментов и стен при строительстве производственных и жилых зданий.

Освоена технология получения из отходов производства пильных известняков эффективного стенового материала — цементно-карбо-натного камня. По физико-техническим и архитектурным показателям такой камень не уступает естественному: предел прочности при сжатии — 5—7,5 МПа; средняя плотность — 1800 кг/м3, размеры— 190x190x188 мм. Оптимальный состав бетона (%): цемент М 500 — 5, карбонатные отходы камнепиления — 85, вода— 10. При снижении марки цемента до М300 его расход возрастает до 160 кг/м3.

Снизить расход цемента на 20—45% можно путем введения в состав заполнителя наряду с отходами камнепиления 20—30% золы.

Цементно-карбонатный камень изготавливают полусухим прессованием. В качестве основного оборудования используется пресс-полуавтомат, производительность которого 600—700 шт. в час (8,5— 10 м3/ч).

Карбонатные отходы загружаются в вибросито, откуда фракция менее 30 мм через дозатор поступает в смеситель. Туда же подают вяжущие и воду. Готовая смесь поступает в накопительный бункер пресса. Давление прессования — 10—15 МПа, время — 6—7 с, влажность формовочной смеси — 7—8%. Готовые камни поступают на склад, где в течение 7 сут при естественных тепловлажностных параметрах воздушной среды горных выработок происходит твердение бетона.

Из карбонатных отходов карьеров по добыче известняков получают также известь или используют их как добавку для повышения качества автоклавных силикатных изделий. Мелкие фракции рада горных пород можно применять для производства плавленых материалов или в качестве отощителя керамических масс.

Отходы производства камнедробильных заводов, перерабатывающих базальты и другие излившиеся горные породы, можно применять для получения глазурей и других плавленых материалов. Разработана технология производства стеклокристаллических базальтовых глазурей для фасадной строительной керамики, кислотостойких керамических изделий и электрофарфора. Базальтовые глазури могут заменять глазури на основе многокомпонентных шихт, включающих ряд дефицитных материалов: полевые шпаты, каолин, буру, соду, бариевые, стронциевые, циркониевые соединения.